临淮岗洪水控制工程主坝安全监测系统运行管理问题与对策探讨

程家宁，张进

（安徽省临淮岗洪水控制工程管理局，安徽 合肥 237400）

1 工程概况

临淮岗洪水控制工程为Ⅰ等大（1）型工程，是把淮河中游主要防洪保护区的防洪标准提高到100 年一遇的关键性工程。工程由主坝、南北副坝、深孔闸、浅孔闸、姜唐湖进洪闸、船闸及上、下游引河等组成。

临淮岗主坝为碾压式均质土坝，总长8545m，扣除建筑物部分后净长7019m，其中，加固部分净长3895m，新建部分净长3124m。坝顶高程31.9～32.1m，坝顶宽度10m，上设1.2m 高浆砌石防浪墙及铺装沥青公路。主坝坝高一般12～13m 左右，最大坝高18.5m。工程安全监测系统根据坝段情况、堤身填筑质量、土料性质、渗透系数及坝体加固方案等进行设计。临淮岗主坝建设期间及完工后同步开展了巡视检查、变形、渗流、环境量（水位、降雨量、流量）等监测。

2 主坝安全监测系统及其运行现状

2.1 主坝已建安全监测设施

主坝被深孔闸、浅孔闸、姜唐湖进洪闸、老淮河等自南向北分隔成5 个坝段，分别为连接段、姜南段、姜北段、淮河主槽段、淮北段。工程安全监测分坝段进行。已建安全监测设施主要包括：主坝变形、渗流安全监测设施和环境量监测设施。

主坝变形、渗流安全监测设施主要包括：坝体表面及内部水平位移、垂直位移监测；坝体、坝基渗流压力监测等。设计监测断面22 个，坝体内部监测断面共18 个。各监测断面共布设监测点374 个，主坝沿线共建设6 个MCU 监测房。各监测断面坝体内部监测点的监测仪器，均通过电缆汇集至监测房内，接入MCU 后经过光缆将信号传输至中央控制室。

主坝环境量监测设施主要包括：深孔闸和浅孔闸之间建设的临淮岗雨量站，以及在深孔闸上下游建设的水位监测站，数据落地安徽省水信息网；在临淮岗船闸、姜唐湖进洪闸上游建设的水位监测站，数据落地临淮岗工程水闸安全监测管理系统。

2.2 主坝安全监测设施运行现状

2.2.1 主坝表面变形监测设施运行正常

主坝设置102 个表面位移测点，平面基准控制网完善。管理单位定期组织工程技术人员进行人工观测，目前监测频次正常，通过对多年监测数据进行分析，主坝水平位移、垂直位移累计变化较小且趋于稳定，满足规范要求，显示主坝运行性态稳定良好。

2.2.2 主坝大水年份无渗流现象发生

主坝分别于2007 年、2020 年经历淮河流域性较大洪水，通过对主坝高水位运行期间的日常巡视检查及大水之后的特别检查结果分析判断，主坝无渗流现象。

2.2.3 主坝环境量监测设施运行正常

主坝沿线的环境量监测设施均有专人负责日常管理和定期维护，设施设备运行正常，监测项目正常开展，能够满足工程运行管理需要。

3 主坝安全监测系统运行管理存在的主要问题

3.1 安全监测设计方案需优化调整

临淮岗老坝于1958 年开工建设，姜南段和姜北段是老坝加固段，老坝体运行至今已经60 多年，坝体坝基基本固结完成。淮河主槽段和淮北段是新建坝段，2001 年开工建设，建成至今已运行20 多年。经过连续多年的表面变形监测，监测成果显示大坝沉降基本完成，运行工况良好，由于补做坝体内部沉降仪存在一定困难，加之可以利用表面变形成果监测坝体沉降，故已无实施必要。鉴于相同原因，主坝内部变形（测斜仪）可不设，或选择在重要坝段、关键断面设置。

3.2 安全监测设施元器件老化失修

主坝安全监测设施2006 年建成，至今已运行近20 年，运行时间较长，远超电子仪器正常使用寿命周期。通过委托专业单位检测，主坝各监测房共22个MCU 采集单元设备均无法正常工作。272 支主坝内部沉降、倾斜监测仪器及坝体、坝基渗流监测仪器中仅有24 支运行正常，占比很少且分布在4 个坝段14 个监测断面之上，无法展示单个监测断面运行状态。由于主坝监测采集仪器设计为直埋式，均于主坝施工期间埋设在坝体内部或坝基，现已很难更换无法正确读取数据的仪器，也难以对24 支运行正常的监测仪器进行相关系数率定和校核，无法实现主坝内部变形自动监测设计功能。

3.3 通信网络传输保障程度不高

主坝核心区通信网络于2006 年建设，采用环网设计，由1 根8 芯光缆连接至管理局机房，工程核心区约200 个视频点、水闸安全监测数据以及正在建设的姜唐湖进洪闸和城西湖退水闸视频会商系统均依靠此光纤传输，另外尚需负责淮委视频点的传输任务。由于建设时间久远，缺少统一规划，加之复线船闸施工造成光纤中断，致使视频信号传输卡顿问题或网络掉线故障经常出现。

3.4 安全监测自动化管理平台亟待建设

主坝安全监测设计断面和监测点较多，涉及视频监视、内部变形、渗流等大量的数据信息处理和分析。工程建设期间各坝段监测设施分别由多家施工单位负责，没有建设统一的一体化管理平台，无法自动完成信息采集、整编、管理和分析等基本功能，给管理使用带来极大不便。

3.5 安全监测人才队伍建设有短板

安全监测具有跨学科、多专业交叉、周期性、连续性等特点，对从事该项工作的人员业务素质要求较高。由于管理单位缺少测绘工程、电子信息工程等专业人才，对安全监测设施设备及系统的管理维护往往依赖第三方运维单位，时常因设施设备维修不及时、养护不到位而造成监测系统无法正常使用。另一方面，没有一支相对稳定、技术水平较高的安全监测队伍，存在观测人员不固定、监测作业开展不规范、资料整编分析不深入不系统等问题。

4 优化提升主坝安全监测系统的对策建议

4.1 优化主坝安全监测设计方案

4.1.1 优化主坝内部变形监测设计

鉴于主坝沉降已经稳定，累计沉降在规范允许范围内，坝体内部不再考虑安装沉降仪作为垂直位移监测仪器。淮河主槽段为新建坝段，坝基采用截渗墙处理，最大坝高18.5m，是重点监测断面。姜北段为老坝加固，坝基坝体采用截渗墙处理，是膨胀土段。可考虑分别在淮河主槽段和姜北段布置一个水平位移监测断面，采用测斜仪进行监测。

4.1.2 调整主坝渗流监测断面设置

由于主坝连接段坝体坝基固结基本完成，坝体沉降基本稳定，最不利工况下水头差较小，无渗流隐患，工况比较安全，且该坝段深孔闸、浅孔闸等大型水闸已建有扬压力和渗流监测设施，故可考虑取消连接段监测断面。渗流监测断面调整为15 个，数量及位置分布与原设计基本一致。

4.1.3 采用开敞式测压管监测方式

主坝原采用直埋式渗压计进行渗流监测，仪器埋在土中，一旦损坏不便于更换，只能重新布设，而采用测压管进行渗流监测，渗压计放置在测压管内，损坏后方便更换。故采用测压管方式布置坝体、坝基测压管进行渗流监测，便于渗压计更换和调试比对。同时增设大气压力监测项目，安装气压计为开敞式测压管监测方式提供气压补偿参数。

4.2 实施安全监测设施更新改造

在优化安全监测设计方案基础上，对坝体内部监测设施进行更换。在淮河主槽段、姜北段2 个内部水平位移监测断面安装测斜仪，在15 个渗流监测断面打孔安装测压管及渗压计，恢复坝体倾斜、渗流压力等内部监测功能。配置MCU 等数据采集传输设备，实现坝体内部安全运行状态自动监测。

4.3 新建专用光缆通信网络

随着工程信息化数据采集需求不断加大，现有8 芯光缆已无法满足需要，考虑本次新建工程安全监测设施和视频监测站点的通信需求，结合管理局未来信息数据传输需求，考虑新建1 条48 芯光缆，从管理局二楼机房敷设至主坝各监测房，并接入沿途各水闸，以保证各类数据采集传输及时、稳定、可靠。

4.4 开发建设安全监测管理平台

根据土石坝安全监测技术规范和大坝安全自动监测系统建设要求，以实现“无人值班、少人值守”为目标，开发建设配套的安全监测管理平台。整合管理单位已建水闸安全监测系统，满足水闸、主坝安全监测数据加入，能够实现数据自动采集、统计分析、图表制作、可视化展示、预警预报等功能，并可根据需要支持临淮岗枢纽工程运行管理信息化平台等高级应用，为数字孪生工程建设提供水闸和主坝安全监测感知数据。

4.5 加强安全监测人才队伍建设

加大人才引进力度，有针对性地引进测绘工程、电子信息工程等专业紧缺人才，进一步充实安全监测技术人才队伍。以现有人员为基础，进一步整合技术力量，加强业务培训，提高管理者理解和掌握监测技术的能力。建立健全安全监测设施设备管理制度，提高安全监测设施设备管护水平，保障安全监测系统正常稳定运行