赣州市赣县区小型水库监测能力提升设计

戴 霖，杨 霞，简鸿福

(1.江西省水利科学院，江西 南昌 330000；2.江西省洪图技术咨询有限公司，江西 南昌 330000)

0 引言

江西省小型水库数量众多，在防洪、灌溉等方面发挥着重要作用[1-2]，作为农村生活、生产和区域防洪的重要水利基础设施，虽然近年来通过除险加固取得了一定成效，但安全监测能力普遍较低，除了部分水库配备了雨水情测报系统外，大坝安全监测、视频图像监视设施均基本缺失，降低了水库运行管护和应急预警能力[3-4]。

2022年4月，水利部印发了《关于开展小型水库安全监测能力提升试点工作的通知》，江西省水利厅组织编制了《江西省2022年小型水库安全监测能力提升试点项目实施方案》，明确了小型水库安全监测设施建设项目的建设原则、实施计划、建设内容和运行管理等方面具体要求。其中赣州市赣县区列入试点项目水库为15座小型水库，含11个小(1)型、4个小(2)型水库。本文以赣县区白溪前水库为例，依据江西省关于小型水库监测能力提升的要求，通过现场查勘、查阅资料、监测设施设计等方式，完善水库监测设施，提升监测能力，为后续赣县区其他小型水库监测设施能力提升提供参考[5-7]。

1 基本概况

赣县区位于江西省南部，赣州市中部，全区水库共有53座，其中小型水库52座，占比98.11%。大部分小型水库建设年代较早、建设标准低，且小型水库基本未建大坝安全监测设施。

2 监测设施现状

赣县区小型水库虽经过几轮次的除险加固和标准化管理，小型水库在工程安全、形象面貌和工程效益等方面有了显著提升，但仍存在以下几个方面的问题。

(1)安全监测设施不完备。小型水库雨水情监测和工程安全监测设施不健全，监测预警能力不足。由于现有大坝安全监测技术规范主要适用于大中型水库，小型水库安全监测技术规范还缺乏约束性指导，导致部分小型水库未按规范要求合理布置完善的安全监测设施，虽然部分水库除险加固时对大坝安全监测设施进行完善，但建设标准不高，监测预警能力不足。

(2)信息化水平较低。目前小型水库运行管理手段落后，信息化、智能化水平低。现有大坝安全监测设施基本为人工观测，这需要花大量的人力、物力、财力去观测、数据采集和分析处理，信息化管理效率低；工程视频图像监视能力低下。同时，大坝安全监测工作与水库运行管理业务工作融合不深，水库信息化管理水平低。

(3)新技术应用程度低。长期以来，小型水库安全监测基础设施不完善，监测信息化管理手段不多，在卫星遥感、物联网、北斗PNT、5G等先进使用技术及产品应用方面尚处于起步阶段，新技术应用程度低。

3 监测设施建设

3.1 建设目标及任务

建设完善试点水库小型水库安全监测设施(包括雨水情测报、工程视频图像监视、大坝安全监测设施)及省级监测平台，充分利用已有工作基础，探索应用新技术、新方法，实现多要素、全过程、全天候监测感知，保障监测设施稳定可靠、先进实用，推进省级监测平台智能化、智慧化应用，实现水情预测预报、工程隐患早期识别，为落实水库“预报、预警、预演、预案”措施提供基础数据支撑，推进水库规范化、标准化、信息化建设。

(1)按照水利部《2022年小型水库安全监测能力提升项目建设要求》要求，完善试点水库的雨水情测报、工程视频图像监视、大坝安全监测设施，高质量构建小型水库安全监测站网，实现水库安全多要素监测感知。

(2)积极推广前沿信息技术产品的应用，加强科技对小型水库安全监测能力提升的支撑，探索应用包括GNSS、机器视觉测量系统、5G、边缘计算、AI智能识别、无人平台、智能巡检、雷达、声呐等技术方法及产品、设备，高标准、高水平配备监测设施，推进雨水情和大坝安全监测信息智能感知和多要素数据自动采集，提升大坝安全隐患早期识别和监测诊断能力。

(3)建立集约、高效、长效的水库安全监测设施运行维护模式，加强监测设施运行保障能力建设，实现监测设施长效稳定运行。

3.2 布置原则

3.2.1雨水情测报

提升改造试点水库雨水情测报设施，设置降雨量、库水位自动测报设施、人工观测水尺和水准基点，满足自动测报、人工观测和校验要求。

3.2.2大坝安全监测

(1)表面变形监测。采用“视准线(或交会法)+精密水准”设置大坝表面变形观测设施，并选择代表性水库采用GNSS技术或者机器视觉测量系统进行大坝表面变形自动观测，与人工观测结果相互验证。

(2)渗流压力监测。根据坝型、坝高、坝长，采用“测压管+渗压计”方式设置渗流监测断面，坝基覆盖层具中等-强透水层的，设置坝基渗流监测，存在明显绕坝渗漏的，设置了绕坝渗流监测。

(3)渗流量监测。根据坝下地形地质条件、坝体渗漏情况，对于有明显渗漏的水库，采用“量水堰+雷达式水位计”方式设置渗流量监测。

(4)白蚁监测。对于白蚁活动较明显的，设置基于饵料传感器技术进行白蚁活动监测。

具体配置标准见表1—2。

表2 大坝安全监测设施配置表

3.2.3工程视频图像监视

每座水库设置不少于2个视频监视点(其中一个具备AI识别功能)，监视水库大坝全貌、输泄水建筑物，识别违法违规行为。

4 典型设计

4.1 工程概况

赣县区白溪前水库是一座以灌溉为主，兼有防洪等综合效益的小(1)型水利工程。枢纽工程主要建筑物包括：大坝、溢洪道、灌溉引水隧洞等。大坝为粘土心墙坝，坝长115m，最大坝高19.8m，坝顶高程为193.30m，顶宽5.0m。上游坝坡坡比1∶2.5，C15混凝土预制块护坡；下游护坡1∶2.40～1∶2.50，草皮护坡；坝脚设贴坡排水反滤设施。

4.2 监测设施现状

经现场查勘，白溪前水库监测设施现状情况见表3。

表3 白溪前水库监测设施现状情况表

表6 全省水利工程维测算对比表-水利部标准

4.3 监测设施设计

4.3.1雨水情测报

(1)本次设计新增1套雨水情自动测报设施，雨量筒采用翻斗式，水位计采用压力式，布置于坝顶观测台阶处。同时，在库区布置1套雨量自动监测站，雨量筒采用翻斗式，施工时，应结合现场通电、通讯及交通等具体情况，在库尾合适位置布设雨量自动监测站。

(2)新建水尺2组，分别布置溢洪道进口边墙处、大坝上游坝坡观测踏步处。

(3)新建1个水准基点。

4.3.2大坝安全监测设施

(1)大坝表面变形监测。大坝表面变形人工观测采用视准线法和精密水准法进行测量。新建6个表面变形测点，分2个横断面，每个横断面布置3个测点，分别在大坝顶下游侧、一级马道上游侧、排水棱体上游侧各布置1个测点，监测点应形成3个纵断面，在每个纵断面的两坝肩各布置1个工作基点和校核基点。测点与基点观测墩上应配置强制对中归心盘。

(2)大坝渗流压力监测。新增大坝坝体渗流压力监测设施，采用“测压管+渗压计”方式设置2横3纵坝体渗流监测断面，每个横断面布置3个测点，共有6个监测点，每根测压管内放置1支渗压计，配置监测终端实现自动监测。

(3)大坝渗流量监测。新建坝脚集渗沟，新建量水堰1个、设置人工观测水尺和雷达式水位计自动测报系统1套。

4.3.3工程视频图像监视设施

本次设计新增1个AI智能视频监控机和3个高清视频监控球机。AI智能视频监控机与新增雨水情自动测报设施建设为“一体杆”式，能够监视人工水尺、大坝全貌。3个高清视频监控球机分别布设在溢洪道处、右坝肩及下游排水棱体前缘。

5 结论及建议

小型水库监测能力提升项目的实施，通过雨水情测报设施有效保障了水库雨水情的测报与预警能力，通过大坝安全监测设施可以监测和评估大坝的状态和性能，通过工程视频图像监视设施可直接获取水库重点部位现场状态，可以及时发现和解决潜在的问题，有效预防可能发生的灾害事故。随着监测数据汇聚至省级应用平台，还可为各级水管部门在蓄水、度汛、日常管理等阶段提供全面的技术支撑。

随着江西省小型水库监测设施能力提升项目的推进，水库监测设施将逐步完善，下一步应关注落实运行维护责任，保障监测设施发挥长效作用，并做好水库监测数据的整编和分析，发挥监测效益。