探究自动化技术在水库大坝安全管理中的有效运用

2020-11-28王川伊犁州南岸干渠灌区管理处

珠江水运 2020年15期

王川伊犁州南岸干渠灌区管理处

在我国，农业是第一产业。虽然城市化发展已经被提上了日程，但是由于我国农民的基数比较大，截止2017年，我国农村人口占比为41.48%，在这些人口当中大多数都是以农业生产活动为主要的生活来源。但是我国的水资源分布情况与农业生产活动之间存在着矛盾，为了满足不同地区农业生产水平的需求，建立起水库大坝是十分有必要的，它具有蓄水的功能，在降水或者出现洪涝的时候可以将水集中储存起来，在干旱的季节则可以将这些水资源放出供人们使用。做好对水库大坝的安全管理关系到地区农业发展状况，而自动化技术就是实现安全管理的重要手段。

1.自动化技术在水库大坝安全管理中运用的必要性

1.1 我国水库大坝的使用现状

从整体上来说，我国的水资源分布范围并不均匀，一些地区容易出现洪涝灾害、而在一些地区则容易出现干旱的问题。因此，实现对水资源的有效分布成为了当前需要解决的一个重要问题，而水库大坝的建设和使用就是解决这一问题的重要措施，目前我国已经建成的水库大坝超过10万座，但是这其中有很多水库大坝的使用时间都比较长，它们是在70年代以前建成的，在应用的过程当中容易出现各种安全问题。

2017年，在水库大坝安全国际研讨会当中，有学者指出，我国是世界上水库大坝数量最多的国家，做好对水库大坝安全风险的防控与管理是十分有必要的。在查阅相关资料之后了解到，我国的水库大坝当中有一些存在质量安全，其中主要问题就是防洪能力差。这些存在质量安全的水库大坝当中，大型水库的比例超过了30%。统计显示，近年来的报道当中，水库大坝安全问题的报道数量超过了3000例，这其中大多数都是小型和中型的水库。在这样的情况下，做好对水库大坝的安全管理势在必行。

1.2 自动化技术在水库大坝安全管理当中的作用

通过自动化技术的应用，工作人员通过计算机系统就可以随时了解水库大坝的实际情况，了解水库大坝在运行过程当中存在的安全问题。在这个基础上，专业的工程人员还可以利用自动化技术所收集到的信息做好对水库大坝的分析，以此来作为对大坝制定管理和维护方案的理论依据。通过这种方式，不仅可以确保水库大坝的使用安全、避免造成更为严重的问题，同时也可以使水库大坝充分发挥效益、减少对工程的资金投入。实践证明，自动化技术的应用还可以提高安全监测的有效性，提前做好洪水的应对工作，提高资源优化调配的效果。这样一来，就可以减少地区自然灾害对农业生产造成的损失、促进地区经济的发展。

2.水库大坝自动化安全管理遵循的原则

2.1 实时性原则

在对水库大坝进行自动化安全管理的过程中，需要对较为广阔的范围进行实时监测，在监测的过程当中还需要分阶段的进行。在通过相关监测设备完成监测信息的搜集之后，自动化系统还可以实现对这些信息的实时分析，尤其是对水库大坝实时水流量进行分析，以此来确定科学的管理方案。在这个过程中，提高管理的水平和质量是十分有必要的，这就需要确保信息的实时性和准确性。

2.2 可靠性原则

在安全管理的过程当中，无论是在信息的搜集过程还是分析过程，都需要坚持可靠性的原则。相关的工作人员需要具备较强的管理技能和管理经验，所使用的自动化技术也需要不断进行完善，这样才能更好地应对水库大坝所处的恶劣的自然环境。在管理的过程当中，经常会存在各种问题和突发状况，面对这些情况，一方面管理人员需要快速制定出可靠的解决方案，另一方面自动化技术也需要提供进行监测并做好风险的可靠防控。

2.3 实用性原则

实用性原则指的是水库大坝的安全管理措施能够符合实际的要求，促进管理效率的不断提升。在实际管理工作开展的时候，由于各个地区自然环境存在差异，水库大坝在建造的过程中也存在功能上和质量上的差异，因此在运行的过程当中所出现的故障类型也各不相同。在进行自动化安全管理的过程中，需要对具体的问题进行具体化的分析，确保管理方式的实用性。为了实现这个目标，工作人员要提前做好对水库大坝情况的调查，通过自动化监测的数据和信息了解水库大坝过去的运行状况，然后在这个基础上制定出可行性比较强的管理方案，以此来提高管理效果。除此之外，在管理过程当中采用先进的国际水准、对水库大坝的各项指标进行衡量和校对也是十分有必要的。

3.自动化技术在水库大坝安全管理中的具体运用

3.1 自动化监测技术

3.1.1 变形监测

在水库大坝运行的过程中，保持良好的结构形态是十分重要的。由于使用时间长、自然灾害频发等原因，水库大坝在应用的过程中可能会出现水平和垂直两个方向的位移，在发生位移的时候就要加强变形监测，避免发生更为严重的问题。通常来说，在对混凝土坝在进行监测的时候，会先设置不同的坝段，然后在各个坝段上设置相应的监测点，监测点的数量通常需要超过三个。在对土石坝进行监测的时候，则需要在坝顶及其后部每隔40米左右设置一个水平方向和垂直方向的位移监测点。变形监测通常会应用在中型水库坝和大型水库坝当中。

3.1.2 渗流监测

渗流监测的主要监测内容主要包括渗透压和渗流量这两个方面。在对水库大坝进行自动化渗流监测的过程中，混凝土坝需要在基础廊道的位置上设置压力观测孔，然后在已经分好的各个坝段上完成对监测点的设置。与变形监测所不同的是，渗流监测监测点的设置数量并没有明确的规定，它取决于水库大坝排水沟集水的情况。在监测的过程中需要对分区的流量和整体的渗流量同时进行监测。而对于土石坝来说，渗流监测的重点部位在坝底部渗水汇集处。与此同时，还需要在水库大坝的两侧山坡上甚至相应的地下水位监测点，以此来完成对绕坝渗流量的监测。

3.2 自动化管理装置

管理装置是自动化技术进行应用的基础。在自动化安全管理的过程中，首先要通过水平和垂直位移传感器来完成对水库大坝基本信息的测定，通过在传统的传感器当中应用信息技术可以实现对整个水库大坝的全面监控。如果在监控的过程当中发现了问题的话，也可以将问题反馈到系统当中来，以此来为监测点的科学设置提供依据，提高水库大坝管理的安全性。其次，在监测与管理的过程中，还需要使用渗压计来实现对地下水位的有效监测。如果在监测的过程中发现地下水位比较高或者比较低的话，也可以通过计算机系统来及时反馈出来。渗压计在应用的过程当中具有较强的耐用性和稳定性，因此已经在越来越多的水库大坝当中得到了应用。最后，水库大坝的安全管理还离不开各种信息化的技术。在这个过程中，工作人员提供自动化技术来完成对整个控制系统的构建，将安全管理工作纳入到系统任务当中，在系统当中就可以对水库大坝的整体运行状况进行有效监控。