对大坝渗流观测系统设计的两点建议——东周水库大坝渗流观测系统使用体会

郑茂军

新泰市东周水库管理中心 山东泰安 271200

1 水库工程情况

东周水库是全国防洪重点中型水库，位于大汶河南支柴汶河支流渭水河上，总库容8612．5万立方米,兴利库容6626万立方米，控制流域面积189平方米公里。

大坝坝型为粘土心墙砂壳坝，总长1390米，加固后坝顶高程232．72米，最大坝顶高23．72米，坝顶宽7．0米。大坝上游为干砌石护坡，下游为草皮护坡，防浪墙墙顶高程233．62米。溢洪道位于主坝东端，为河岸开敞式，总长1320．55米，新闸为4孔10×8．5米平板闸门，设WES堰，百年一遇最大泄量2190m3/s，千年一遇最大泄量2246m3/s。

2 水库渗流测点分布

东周水库在实施大坝除险加固中，为了观测坝体浸润线及提高观测成果的准确度，设计了大坝渗流观测系统，设计30根钢弦式渗压计，共设六排观测断面，分别布置在桩号0+400、0+600、0+872、1+100、1+360、1+400，为便于收集观测信号和减少信号衰减，在大坝下游坡设计了MCU1和MCU2两个数据房（图东周水库大坝监测系统平面布置图，MCU2数据房靠近管理中心），每个MCU数据房负责控制15个测压管，两个MCU数据房串联连接共用一个光端机，即MCU1收集的数据通过MCU2数据房光端机上传到管理中心终端。渗流观测系统工程于2005年完成施工，施工质量达到优良等级[1]。

3 观测设施运行情况

渗流观测系统自投入运行以来，能平稳运行，为工程安全及防汛提供了科学数据，达到了设计目的。运行10年后，渗流观测系统逐渐出现故障，经及时维修系统正常运行。

4 故障分析

系统运行中出现的故障总结有三方面：

（1）管内淤积土质较多，影响渗压计正常工作；

（2）观测数据异常；

（3）信号上传设计缺陷；

第一：管内淤泥土质较多（细小土颗粒随着水流渗透到测压管内），这种故障可通过用钢管扰动外加高压水冲洗，把测压管内淤积土质冲出，保证渗压计的正常，这样的维修技术含量不高，容易办到[2]。

第二：观测数据异常多是由渗压计探头老化引起，更换新的渗压计探头后系统就能恢复正常工作。

第三：信号传输设计缺陷导致的两个MCU数据房不能独立上传数据。

东周水库渗流观测系统在大坝下游坡设置的两个MCU数据房共用一个光端机，即MCU1数据房收集的数据通过MCU2数据房光端机下行传输口上传到管理中心渗流观测系统终端，MCU1数据房没有独立的信号转换光端机，这样设计初衷是为了便于施工也减少投资。

从后期使用看，共用光端机不仅在数据上传方面存在弊端，而且也不利于迅速发现故障点。由于东周水库库区附近地下有铁矿，从建成管理中心以来，就受夏季雷电影响，虽做了避雷设施，但感应雷还是防不胜防。

最近一次雷电活动后，管理中心的渗流观测系统终端开机测量时又显示连接失败。在排出了渗流观测系统光纤线路故障、电线电力故障后，把焦点放到了大坝上的两个MCU数据房。由于两个MCU数据房共用光端机，无法断定是两个MCU数据房同时出了故障还是其中某一个除了故障，只能对逐个两个MCU数据房检测。

首先维修人员用便携式小键盘（一种现场测量的小电脑）通过排线接到MCU2数据房V16M模块上，小键盘开机测量，便携式小键盘液晶屏没有任何显示，说明MCU2数据房模块不工作。

然后再用便携式小键盘通过排线接到MCU1数据房V16M模块，小键盘开机测量，便携式小键盘立即显示MCU1控制的渗压计工作频率，且读数合理，说明MCU1模块工作正常，至此判断故障出在MCU2房。

随后再对MCU2房内供电线路详细检测，发现MCU2房的保险丝被雷电击穿，更换新保险丝后，再用便携式小键盘连接MCU2模块开机测量，便携式小键盘显示MCU2模块复位读数正常，说明MCU2模块也正常工作来，管理中心终端开机测量，电脑显示渗流观测系统连接成功，系统终端能正常接收来自大坝的观测数据，故障排除。

通过长期使用东周水库渗流观测系统，从优化设计角度总结以下两点建议：一、MCU数据房应该设计独立的信号上传设备及线路。设计了独立上传线路，即使某一个MCU数据房出现故障，也不影响其他MCU数据房上传数据，最大限度保证数据上传。同时设计独立的上传线路，能明确无误的知道故障在哪里。二、MCU数据房应设置UPS不间断电源，在电力线路断电或烧掉保险丝的情况下，MCU数据房内供电自动转接到UPS上，保证渗流观测系统正常工作。

图1

5 结语

通过大坝渗流观测系统在东周水库使用总结，设计单位在类似设计时应兼顾如下考虑：①设计时不能把投资放在第一位，而应该兼顾实际和效益；②设计单位要紧跟科技步伐，及时更新产品信息，提高系统设计质量[3]。