自动化技术在水库大坝安全管理中的应用研究张珂

自动化技术在水库大坝安全管理中的应用研究张珂

山东省水利水电建筑工程承包有限公司250014

摘要:水库大坝安全管理与水库防洪有关,对农业生产影响很大。随着科学技术的发展,特别是计算机技术的发展,对水库大坝智能化和自动化的要求使得实现水库大坝自动化成为必要,以充分发挥水库大坝在社会经济建设中的作用。

关键词:自动化技术;水库大坝;安全管理;应用

前言

在我国的水利工程的发展中,水库大坝自动化的管理对水利工程的安全运行有着重要的作用,它的功能包括预防洪涝灾害、水力发电、养鱼以及农业灌溉等多个方面,且需要充分贯彻落实相应的安全管理工作,才能够使得水库整体经济效益最大化。

1水库大坝安全管理存在的问题

首先,在水利工程的管理中,其管理体系不健全是其中的重要问题。在水库大坝的管理中,一些水库大坝单位的应急系统不完善,一些水库大坝单位的应急系统缺乏必要的应急措施,使得在出现安全管理问题时难以快速解决,加之管理人员的责任分配不明确,对水库大坝管理的监督不力,进而影响水库大坝的安全管理。

其次,在水库大坝的管理中,信息化管理技术和大数据的手段运用较少,管理单位对信息化的监控技术运用不多,无法对水库大坝的安全管理进行实时的监控,进而影响水库大坝的信息化管理水平。

最后,在水库大坝的管理中,一些技术的规范存在问题。例如,不同时期建设的水库大坝在管理标准、施工标准上都存在这样那样的问题,这些问题在处理过程中需要进行针对性地解决。但是,我国目前没有一个统一的技术标准,影响水库大坝的安全管理效率。

2水库大坝自动化安全管理的原则

2.1实时性

在水库大坝的自动化安全管理中,实时性是其中的重要原则。在水库大坝的安全管理中,由于水库大坝需要进行监测的范围较广,加之在进行检测的过程中需要对水库大坝运行的各个阶段进行监测,而且在监测的过程中需要对水库大坝的实时水流量进行管理和数据分析,这时,在进行水库的大坝监测中要提高实时性的管理水平和质量,因此,在水库大坝的自动化安全管理中,要遵循实时性的原则。

2.2可靠性

在水库大坝的自动化安全管理中,可靠性是需要遵循的原则。在水库大坝的管理中,一些管理人员在进行管理的过程中缺乏管理技能,加之一些水库大坝所处的自然环境恶劣,且水库大坝的自动化管理技术要求较高,进而在进行管理的过程中会遇到安全问题,故此,在水库大坝的自动化安全管理中,应提高自动化安全管理人员的操作技术水平,保障水库大坝自动化安全管理的效果,所以其可靠性是其中的重点。

2.3实用性

在水库大坝的自动化安全管理中,加强实用性可以提高水库大坝的安全管理效率。在水库大坝的安全管理中,由于各个地方的水库大坝的运行情况和故障不同,不能一刀切似的进行管理,要对水库大坝的实际情况进行调查,根据对水库大坝的实际情况设计出实用性强的水库大坝安全管理的措施,同时在水库大坝的安全管理中,提高其安全管理的技术,并采用先进的国际水准对水库大坝进行衡量。

3水库大坝安全管理中自动化技术的应用分析

3.1自动化技术在水库大坝渗流监测与变形监测中的应用分析。

(1)渗流监测。渗流监测指的是渗流量与渗透压力监测,为了确保自动监测技术能够充分发挥作用,则应注意合理设置渗流监测点。如为土石坝,则应在坝底的渗水汇集部位设置测点,同时将地下水位的监测点设置于大坝两岸的山坡处,以便能够对绕坝渗流情况进行全面监测。如为砼结构大坝,则将压力检测孔布置于水坝基础的廊道部位,确保不同的坝段具有独立的监测点。此外,要在了解大坝排水沟的集水情况后设置渗流量观测点,确保总渗流量与分区流量均处于监测范围。(2)变形监测。结构变形监测是大坝安全管理的重要内容,变形监测包括垂直位移与水平位移两个方面。

3.2自动化装置的应用

(1)垂直及水平位移传感装置。在对砼结构大坝进行监测时通常采用电机式或电容式装置,电机式装置具有适用范围广及可靠性高等优势,但测定速度相对较慢;电容式装置具有测定速度快的优点,但是对于使用条件的要求较为严格,如线路较长,在实际监测中容易产生偏离现象。除了以上两种装置之外,还可以使用真空激光装置,该装置的应用效果良好,但前期投入成本及运行维护成本相对较高。自动全站仪在我国部分水库中得到了应用,全站仪能够实现实时自动采集变形数据,且测量精度较高。(2)地下水位自动监测装置。监测地下水位的常用装置为渗压计,渗压计包括通气式与弦式两种。通气式装置的应用范围较广,但环境中湿度较大时可能会导致通气管潮湿,并由此对监测结果造成不良影响,因此需要对监测结果进行适当地修正。弦式装置具有稳定性及耐久性优良的特点,但监测结果容易受到气压的影响,因此当量程较小时不宜采用弦式装置。(3)智能传感装置。智能传感装置充分利用了现代计算机科技技术,能够确保监测点布置的合理性,且无需敷设大量电缆,有利于减轻作业人员的劳动强度。中央控制处理设备是自动化技术当中的核心部分,中央设备包括任务主机、监控主机、备用电源及其他附属设备。随着计算机与信息技术的发展,目前多数水库已经能够组建小规模的局域观测网。

3.3应用实例分析

结合某水库大坝的安全管理进行分析,(1)水库概况及大坝安全监测情况。某水库设计库容1950.5万m3,设计正常高水位282.0m。水库主要建筑物为粘土心墙砂砾石坝和放水涵洞,工程设计级别为三等中型工程,主要建筑物为3级建筑物。(2)某水库大坝所处地形较为复杂,坝长2935m坝顶宽度5m,最大坝高为14m,坝顶高程284.0m;在坝区中共设置了18根测压管,测压管被设置于水库建筑物的各个关键断面。开始安装于坝身测压管的9支传感器通过试运行阶段,试运行效果较好;然后该水库将传感器安装在其余9根测压管中,由此完成了安全监测设备的改造。为了同步分析大坝的安全,渗流与变形监测同取大坝六个不同断面作为重点监测断面。(3)自动化技术的应用效果;第一,减轻了劳动强度及提高了监测效率。采用人工的方法完成安全监测与管理工作通常需要耗时2h~3h,且劳动强度较大,如天气状况较为恶劣,还可能对作业人员的人身安全构成威胁;应用自动化技术后,仅需要2min~5min便可以完成安全监测,同时还可以随时记录观测数据。第二提高了监测精度。人工测量会受到多种因素的影响,如作业人员的熟练程度、蜂鸣器的稳定性及受测绳的伸缩量等,因此容易产生误差。应用自动化技术后能够将误差控制在2cm以下,因此可以有效提高安全监测的精度,也能够为安全管理工作提供更有效的依据。

结束语

总而言之,在水库大坝的安全管理中,采用自动化技术,进而提升其安全管理的水平和效率。故此在水库大坝的安全管理中,加强其监测技术和管理装置的运用,同时借助信息技术和大数据的手段,对安全管理体系进行创新和健全,且在水库大坝的安全管理中,加大对技术发展趋势的研究,进而加强水库大坝的自动化技术应用,提高水库大坝的安全管理水平和质量,加强对水库大坝的安全管理细节进行控制,科学合理地运用自动化技术,进而提高水库大坝的工作效益,实现水库大坝的可持续良性发展。

参考文献:

[1]杨光,王秘学,秦明海.美国水库大坝安全管理及思考[J].人民长江,2017(12)

[2]袁坤等.水库大坝安全评价技术现状与发展[J].人民珠江,2017(06)

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