【摘要】碧流河水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)于1997年進(jìn)行改造，已運(yùn)行13年，通過(guò)長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)資料分析數(shù)據(jù)來(lái)看，大壩是安全穩(wěn)定的，但仍存在一些問(wèn)題，需升級(jí)改造。
　　【關(guān)鍵詞】碧流河，大壩安全監(jiān)測(cè)，存在問(wèn)題，升級(jí)改造
　　一、工程概況
　　碧流河水庫(kù)位于遼寧省大連市普蘭店雙塔鎮(zhèn)與莊河市荷花山鎮(zhèn)交界的碧流河干流上，是一座以防洪、城市供水為主，兼有發(fā)電、養(yǎng)殖、旅游等綜合效益的大Ⅱ型水利工程。工程于1975年開(kāi)工，1986年竣工。水庫(kù)控制流域面積2085Km2,總庫(kù)容9.34億立方米，樞紐工程由主壩（瀝青砼心墻土壩、瀝青砼心墻堆石壩、砼重力壩）。三座副壩，輸水建筑物和泄水建筑物組成，主壩全長(zhǎng)708.5m，最大壩高53.5m，一副壩為粘土心墻土壩，壩長(zhǎng)22.7m，最大壩高21.7m，二副壩為均質(zhì)壩，壩長(zhǎng)380米，最大壩高9m，三副壩為瀝青砼心墻堆石壩，壩長(zhǎng)53.5米，最大壩高為10米。
　　二、大壩安全監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀
　　為全面了解大把內(nèi)外部變化情況，水庫(kù)大壩監(jiān)測(cè)工作起到了耳目作用，為管好、用好工程、維修工程等提供了真實(shí)、準(zhǔn)確、可靠的第一手資料。碧流河水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)項(xiàng)目于1997年由中國(guó)與加拿大合作，對(duì)大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行改造，改造后的大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為中方、加方大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，兩大監(jiān)測(cè)系統(tǒng)使用至今。
　　（一）中方大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
　　中方大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由國(guó)家電力公司電力自動(dòng)化研究院大壩監(jiān)測(cè)技術(shù)所設(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)、安裝。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要有水平位移監(jiān)測(cè)、撓度監(jiān)測(cè)。
　　1、水平位移監(jiān)測(cè)。水平位移監(jiān)測(cè)，是利用監(jiān)測(cè)儀器、設(shè)備連續(xù)測(cè)量大壩在水平方向上的變化情況（向上游移動(dòng)為負(fù)，向下游移動(dòng)為正）。水平位移監(jiān)測(cè)由四條由引張線組成，其中兩條位于壩頂，兩條位于廊道中。
　　壩頂引張線由二十九臺(tái)單項(xiàng)引張線儀組成，儀器編號(hào)為EX01-EX21、EX23-EX30。由于主壩全長(zhǎng)708.5米，原設(shè)計(jì)采用一條引張線過(guò)長(zhǎng)，受風(fēng)等因素影響，引張線擺動(dòng)較大，導(dǎo)致采集數(shù)據(jù)不穩(wěn)定。為確保資料真實(shí)性，經(jīng)論證在壩頂設(shè)置兩條引張線。EX01-EX21單向引張線儀組成的引張線由壩右岸的倒垂線儀TP01和雙線垂線儀SD01、倒垂線儀TP05控制觀測(cè)。EX23-EX30單向引張線儀組成的引張線由壩左岸的倒垂線儀TP02和雙向垂線儀SD01倒垂線儀TP05控制觀測(cè)。
　　廊道內(nèi)兩條引張線，其中一條位于砼壩段，儀器編號(hào)為EX31-EX46，全長(zhǎng)267.15米。由十六臺(tái)單項(xiàng)引張線儀組成，其右段固定于廊道基巖中，左端由倒垂線儀器TP03控制觀測(cè)。另一條為雙向引張線，位于土壩壩段中，由四臺(tái)雙向引張線儀組成，儀器編號(hào)為EX01-ES04，兩個(gè)端點(diǎn)分別由三向垂線儀器TD01-TD03控制觀測(cè)。
　　2、撓度監(jiān)測(cè)。撓度監(jiān)測(cè)是借助專(zhuān)用監(jiān)測(cè)儀器對(duì)壩體內(nèi)鉛垂線上不同高程測(cè)點(diǎn)與倒垂線之間的水平位移進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測(cè)，土壩瀝青砼心墻。撓度監(jiān)測(cè)設(shè)備是由兩組正垂線和三條倒垂線組成，其中兩組正垂線分別位于土壩1#，2#豎井中，每一組正垂線有一臺(tái)雙向垂線坐標(biāo)儀和六臺(tái)單向坐標(biāo)儀組成，由1#，2#豎井中倒垂線TD1和TD3控件監(jiān)制。砼壩是在砼壩17#壩段中的倒垂線上安置三臺(tái)雙向垂線坐標(biāo)儀進(jìn)行撓度監(jiān)制。
　　（二）加方大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)
　　加方大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由加拿大ROCTEST公司設(shè)計(jì)、研制、生產(chǎn)、安裝、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要有大壩變形監(jiān)測(cè)、滲流監(jiān)測(cè)。
　　1、大壩變形監(jiān)測(cè)。大壩變形監(jiān)測(cè)包括裂縫監(jiān)測(cè)，壩體傾斜監(jiān)測(cè)、裂縫監(jiān)測(cè)采用儀器為振弦式測(cè)縫記，壩體傾斜監(jiān)測(cè)采用儀器靜力水準(zhǔn)儀，編號(hào)C1-C13,分布于砼壩溢漿廊道5支，排水廊道2支，觀測(cè)廊道6支。
　　2、滲流監(jiān)測(cè)。滲流監(jiān)測(cè)包括左、右岸繞壩滲流監(jiān)測(cè)、揚(yáng)壓力監(jiān)測(cè)、一副壩浸潤(rùn)線觀測(cè)、二副壩滲流監(jiān)測(cè)，左、右岸繞壩滲流，編號(hào)RB-1A-RB-12A，砼壩基礎(chǔ)廊道揚(yáng)壓力，編號(hào)Y1-Y20,一副壩浸潤(rùn)線編號(hào)，K1-A-K8-A。二副壩滲流編號(hào)S1a-S7a,以上均采用振弦式滲壓計(jì)進(jìn)行觀測(cè)。
　　以上兩大監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)已運(yùn)行13年。中方大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)從采取在現(xiàn)場(chǎng)布置的MCU，通過(guò)YKC遙控轉(zhuǎn)換箱對(duì)各類(lèi)傳感器的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，暫存于MCU中，并根據(jù)中控室主機(jī)的命令向主機(jī)傳送數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理和分析運(yùn)行方式，與人工比測(cè)方式測(cè)出的數(shù)據(jù)一致，兩者誤差甚小，從而說(shuō)明監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)、可靠。從歷年的水平位移的測(cè)值過(guò)程線、人工比測(cè)值過(guò)程線、庫(kù)水位變化過(guò)程線和氣溫過(guò)程線可看出，當(dāng)庫(kù)水位、氣溫升高，使壩產(chǎn)生向下游位移，反之，向上游位移。但位移數(shù)據(jù)極小，變化不明顯，結(jié)論為產(chǎn)生水平位移，撓度變化主要受庫(kù)水位、溫度影響。
　　加方大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的變形監(jiān)測(cè)值均小于1mm，主要受溫度、庫(kù)水位影響，左右岸繞壩滲流、壩體滲流、浸潤(rùn)線觀測(cè)結(jié)果分析，滲流量大小與庫(kù)水位變化有關(guān)，具有與庫(kù)水位變化同步、趨勢(shì)相似等特點(diǎn)。揚(yáng)壓力監(jiān)測(cè)其滲壓等數(shù)大小，主要受地質(zhì)條件影響，截至目前為止均小于允許的最大滲壓系數(shù)0.3。大壩沉陷觀測(cè)中的土壩、砼壩、堆石壩以及上下游壩肩、基礎(chǔ)廊道等沉陷量很小，可忽略不計(jì)，從關(guān)系曲線上看近似一條水平線。
　　綜上所述，碧流河水庫(kù)大壩通過(guò)長(zhǎng)期連續(xù)監(jiān)測(cè)資料分析數(shù)據(jù)來(lái)看是安全、穩(wěn)定的，其數(shù)據(jù)變化是在允許值范圍內(nèi)的。
　　三、存在問(wèn)題
　　雖然碧流河水庫(kù)中方、加方安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)系統(tǒng)運(yùn)行正常、安全、穩(wěn)定，但仍存在以下問(wèn)題應(yīng)急需解決。
　　1、通訊故障多加方通訊系統(tǒng)為有線通訊，通訊方式采用以MCU1為主接收站，MCU2、MCU3通過(guò)MCU1轉(zhuǎn)發(fā)的方式，與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通訊，當(dāng)MCU1出現(xiàn)故障，MCU2、MCU3將不能和監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)故障，導(dǎo)致該系統(tǒng)全部癱瘓。
　　2、雷擊損害嚴(yán)重。每當(dāng)雷雨季節(jié)均遭受雷擊，導(dǎo)致系統(tǒng)設(shè)備損失，加之有些設(shè)備已停止生產(chǎn)（備用設(shè)備已用完）。如出現(xiàn)此事故，無(wú)法更換。
　　3、日常運(yùn)行工作量大。為減少雷擊次數(shù)，每次降雨時(shí)必須關(guān)閉系統(tǒng)運(yùn)行，給日常管理帶來(lái)極大的不便。
　　4、采集、整編軟件落后。中加項(xiàng)目中的監(jiān)測(cè)軟件為DOS版本，且是英文界面，對(duì)于操作人員的素質(zhì)要求較高，加之整編軟件office97已淘汰落后。如監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件出現(xiàn)問(wèn)題，將使觀測(cè)資料全部丟失，導(dǎo)致觀測(cè)資料的整編、分析無(wú)法進(jìn)行。
　　四、升級(jí)改造方案
　　隨著計(jì)算機(jī)、通訊、自動(dòng)采集和控制技術(shù)的快速發(fā)展，大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，無(wú)論是傳感器、自動(dòng)化設(shè)備，還是數(shù)據(jù)采集、資料整編、分析軟件都有較大進(jìn)步。從技術(shù)層面上講，我認(rèn)為碧流河水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)進(jìn)行升級(jí)改造。

　　1、更換測(cè)量控制單元（MCU）。MCU具有維修復(fù)雜，維修周期長(zhǎng)，廠房已不再生產(chǎn)，加之防雷性能差等特點(diǎn)，建議采用南京水利科學(xué)研究院研制的THSMS-1型測(cè)量控制單元，它吸收了原有的優(yōu)點(diǎn)，克服了原有的缺點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上研制出來(lái)的，適用于大中型水利工程，系統(tǒng)采用集成度高、模塊化的結(jié)構(gòu)。能在惡劣氣候條件下保持系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠工作。同時(shí)大大提高防雷性能，并且已在全國(guó)幾十座水庫(kù)上應(yīng)用，效果較好。
　　2、有線通訊改為光纖通訊。原MCU通信，采用有線通信方式。由于通信線路較長(zhǎng)，常遭雷擊，導(dǎo)致有線通信設(shè)備，甚至MCU損壞，而系統(tǒng)中斷監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)損失。如將有線通信改為光纖通信（組成雙環(huán)自愈光纖網(wǎng)），可大大提高通信的可靠性，從而降低遭受雷擊的概率。
　　3、更換水位計(jì)和雨量計(jì)。原加方安裝編碼水位計(jì)、雨量計(jì)，以監(jiān)測(cè)上游水位及降雨量情況，但在運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)故障，非專(zhuān)業(yè)人員無(wú)法排除，建議使用浮子式水位計(jì)，來(lái)獲得上游水位的數(shù)據(jù)。雨量計(jì)采用國(guó)家防總推薦的0.5mm標(biāo)準(zhǔn)雨量計(jì)，從而解決非我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)口徑、測(cè)量需轉(zhuǎn)換、測(cè)量精度差等問(wèn)題。
　　4、安裝新的數(shù)據(jù)采集軟件和資料整編新的采集軟件和資料整編，軟件是在WIN2000平臺(tái)上，基于WEB的方式，在任何地方只要登陸到該計(jì)算機(jī)上，就能夠查詢(xún)到當(dāng)前和歷史的測(cè)量數(shù)據(jù)、圖表等，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊，同時(shí)開(kāi)發(fā)相應(yīng)的分析軟件，以實(shí)時(shí)分析大壩安全狀況。