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馮家山水庫大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)的更新改造

文檔作者：郭亞娟郗婷何萬科文檔來源：寶雞市馮家山水庫管理局		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年12月16日
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馮家山水庫大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)的更新改造
郭亞娟郗婷何萬科
(寶雞市馮家山水庫管理局 陜西 寶雞721300)
摘 要 介紹了馮家山水庫大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)狀、存在問題及系統(tǒng)更新改造原則，對大壩安全監(jiān)測
系統(tǒng)的更新改造情況作了詳細闡述，并對系統(tǒng)改造后的試運行情況進行了總結(jié)，提出了今后系
統(tǒng)管理中應(yīng)該注意的問題。
關(guān)鍵詞 大壩安全監(jiān)測；更新改造；改造原則；改造情況；試運行
中圖分類號：TV698．1 文獻標識碼：B
1工程概況
馮家山水庫位于關(guān)中西部，是以灌溉
為主，兼作防洪、供水、發(fā)電、養(yǎng)殖、旅游等
綜合利用的大Ⅱ型水利工程。2002年進行了
水庫除險加固工程，除險加固工程完成后，馮
家山水庫壩頂高程716．0m，壩長300m，最大
壩高75．0m，水庫總庫容4．27億In ，死庫容
0．91億m ，防洪限制水位707．0m。
為了改善大壩觀測設(shè)施，提高大壩安
全管理水平，1994年水利部將馮家山水庫
大壩監(jiān)測技改工作列入中國與加拿大政府
合作的“中國大壩安全與管理”項目，并作
為全國示范工程首批實施。1997年6月項
目正式啟動，1997年12底交付試運行。在
2002開始的除險加固_丁程中，對大壩安全
監(jiān)測系統(tǒng)進行了擴充和完善，在大壩右岸
增設(shè)了滲壓計，增加了一個測量控制單元
MCU3。
大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)已運行十多年，在
壩體、左右岸共安設(shè)滲壓計57個，右岸設(shè)
滲流觀測房3處，測量控制單元3臺(左從
站MCU1，右從站MCU2，MCU3)，中控室計
算機兩臺，有四個滲壓計監(jiān)測數(shù)據(jù)有異常，
一處滲流觀測點2004年未進行設(shè)備安裝。
其中兩臺測量控制單元(MCU1、MCU2)接
近設(shè)計運行年限，若出現(xiàn)故障已無法進行
維修，更無法對所有傳感器采集的數(shù)據(jù)進
行計算轉(zhuǎn)換分析。另外一臺為2005年除險
加固時安裝的IHSMS—I型MCU，目前該型
MCU運轉(zhuǎn)正常。
2系統(tǒng)更新改造原則
在大壩原有安全監(jiān)測設(shè)施基礎(chǔ)上更新
改造，系統(tǒng)應(yīng)經(jīng)濟、合理，滿足馮家山水庫
大壩安全監(jiān)測自動化的要求；開發(fā)適合馮
家山水庫大壩安全監(jiān)控的整編軟件和分析
軟件，實現(xiàn)大壩監(jiān)測和安全管理現(xiàn)代化。
該項目于2010年12月至2011年元
月進行了招投標，并于2011年3月1日至
5月31日進行了項目實施，主要實施的工
作內(nèi)容有：
3．1測量控制單元MCU升級
主要是對1997年“中加項目”實施時
安裝的兩臺MCU進行更換。于1997年安
裝的測量控制單元MCU1、MCU2，由于系
國外產(chǎn)品，在發(fā)生故障時，維修較為困難，
同時由于運行時間接近15年，在數(shù)據(jù)傳輸
上已較前緩慢，造成管理上的不便。本次更
新改造選型為南京水利科學(xué)院生產(chǎn)的
IHSM～I型MCU。更換以后的IHsM—I型
MCU是在充分吸收了國內(nèi)外特別是美國
GEOMATIONG公司生產(chǎn)的2380MCU優(yōu)點
的基礎(chǔ)上，利用現(xiàn)代電子技術(shù)和計算機技
術(shù)開發(fā)出來的新一代MCU。采用了多CPU
的結(jié)構(gòu)，能在惡劣的條件下保證系統(tǒng)長期
穩(wěn)定可靠工作；系統(tǒng)集成度高，能夠?qū)崿F(xiàn)遠
程控制。同時由于該型MCU系國產(chǎn)，在運
行管理、售后服務(wù)時較為方便。
3．2滲流孔檢測及儀器更換
滲流孔檢測主要是對不穩(wěn)定的滲壓計
進行調(diào)試，使之能夠按照標準進行測量，并
對下游水位計進行更換。
在馮家山大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)中，目前
存在兩種類型的滲壓計，即最早1997年加
拿大ROCTEST公司生產(chǎn)的PWS型振弦式
孔隙滲壓計，一種是水庫除險加固工程中
安裝的美國基康公司的振弦式孔隙滲壓
計。在對不穩(wěn)定的滲壓計調(diào)試時，通過調(diào)整
激勵方式，經(jīng)過連續(xù)測量，使測量數(shù)據(jù)頻率
的變化較小，一般不超過兩個赫茲。
下游水位計選用北京基康公司生產(chǎn)的
BGK4500S型振弦式孔隙滲壓計，該類型儀
器結(jié)構(gòu)簡單、精度高、抗干擾性能強、不易
損壞，易實現(xiàn)自動化。
3_3滲流量監(jiān)測設(shè)備調(diào)試及布線
主要對泄洪洞出口排水洞、大禹溝、中
咀溝3個滲流量監(jiān)測點的觀測房進行修
繕，進行屋頂防滲和墻壁粉刷，對電源線和
信號線的布線進行整理。
在實際施工過程中，由于中咀溝滲流
點已完全淤積，情況復(fù)雜，而且匯流中有寶
中鐵路隧洞的積水，因此在本項目中沒有
實施改造。
3．4升級大壩安全監(jiān)測軟件
馮家山水庫大壩安全監(jiān)測軟件運行十
多年來，水庫大壩的物理形狀在除險加固
工程實施后發(fā)生了很大變化，大壩表面的
變形標點進行了重新布設(shè)；同時計算機技
術(shù)發(fā)展日新月異，原有的舊版本監(jiān)測軟件
越來越不適應(yīng)大壩安全管理要求，因此，對
大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)軟件進行升級換代勢在
必行。
升級后的大壩安全監(jiān)測軟件包括四個
功能子系統(tǒng)：數(shù)據(jù)采集軟件、資料整編軟
件、綜合查詢軟件和性態(tài)分析軟件。監(jiān)測項
目包括表面豎向位移、表面水平位移、滲流
壓力、滲流量、下游水位等；管理的資料包
括工程基礎(chǔ)資料、測點考證資料、自動監(jiān)測
數(shù)據(jù)、人工觀測數(shù)據(jù)、現(xiàn)場巡查信息等。升
級后的大壩安全監(jiān)測軟件是一套為馮家山
水庫大壩安全監(jiān)測和管理服務(wù)的軟件，它
將為馮家山水庫提供一個大壩安全管理平
臺，能夠?qū)︸T家山水庫大壩進行實時監(jiān)測，
使水庫安全管理水平得到提高。
3．5避雷設(shè)施改造情況
馮家山水庫地處jE方雷電多發(fā)區(qū)，雷
電是影響系統(tǒng)運行的最大障礙，本次系統(tǒng)
改造過程中，對兩處滲流點新做了防雷接
地網(wǎng)，接地網(wǎng)的深度為1．5m，遇到土壤電阻
率不均，而下層土壤電阻率較低的情況，可
適當加深。測量控制單元MCU及系統(tǒng)主機
上的信號避雷器選用南京水科院生產(chǎn)的
BSLA一1500型避雷器。
4改造后系統(tǒng)的試運行
從改造后的MCU來看，MCU1、MCU2
數(shù)據(jù)傳輸及時，排除意外停電等外界因素，
數(shù)據(jù)傳遞一直正常，同時經(jīng)受了夏秋季三
次以上強雷擊的考驗，目前MCU運行狀態(tài)
穩(wěn)定。值得注意的是在MCU控制面板上進
行操作以后，不能立即關(guān)閉控制面板的電
源，如果此時關(guān)閉控制面板上的電源，MCU
采集的數(shù)據(jù)將發(fā)送到控
— ，
C
— -
一
C
C
面形式如下：
堤頂總寬16m，堤頂布設(shè)由背水側(cè)至
臨水側(cè)依次為：2．5m寬景觀綠化帶，2m寬
非機動車道，7m寬瀝青雙向車道，2．5m寬
景觀綠化帶。并結(jié)合親水及觀賞要求設(shè)置
13m寬觀景平臺。平臺以下臨水側(cè)為蓄水
浸沒區(qū)，采用坡比為l：2，防護采用0．3m厚
M7．5漿砌石護坡，為防止堤身滲漏在漿砌
石后鋪設(shè)復(fù)合土工膜；平臺以上采用坡比
為1：2．5，防護采用六邊形框格嵌草皮生態(tài)
護坡。背水側(cè)坡比為1：2．5，為草皮生態(tài)護
坡，詳見圖1。
4．2．2堤線布置
長澗河右堤堤防從文化廣場到南環(huán)路
段因城建部門已經(jīng)治理，如果拆除將會造
成大量的人力物力浪費，所以，該段維持原
堤線不變，退建左堤。其他堤段，右堤基本
維持現(xiàn)有堤線不變，向兩邊加高培厚堤防，
并根據(jù)設(shè)計水面寬80m退建左堤?？傮w維
持現(xiàn)狀河道自然流向，對于局部急彎段進
行平滑過渡。
4 2．3堤防工程
堤防按5O年一遇防洪標準對長澗河
左岸長2．8kin堤防進行退建，對有岸長
2．5kin堤防進行擴建。支流杜峪河入長澗河
口向上游0．5kin段，右提加高培厚，左堤按
設(shè)計河道寬度20m進行退建。
4．3景觀工程
4．3．1親水平臺布置
人與生俱來有親水特性，水的魅力主
要通過視覺、聽覺、觸覺而為人所感受。因
此，本次結(jié)合堤防工程建設(shè)與周邊環(huán)境現(xiàn)
狀，共布置l6處親水平臺，方便當?shù)厝罕?
及游人接近水面、欣賞水景，促進人水和
諧。親水平臺以伸入水面為8m—lOre，長為
20m一30m，以鋼筋砼圓柱支撐，上覆防腐木
地板鋪裝。采用不同形狀分布于河道兩岸。
4．3-2步橋
考慮堤防兩岸群眾過河交通需要及親
水要求，在壩區(qū)共布設(shè)3座步行橋，分別位
于杜峪河與長澗河交匯處上游70m處、廣
場處、1#橡膠壩壩址右岸上游lOOm處，步
行橋橋面高程與親水平臺齊平，為板、梁、
柱結(jié)合的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。橋面采用防腐
木地板鋪設(shè)。橋面欄桿采用仿木成品砼欄
桿，欄桿高lm，基礎(chǔ)為橋面混凝土里預(yù)埋
鋼板與欄桿柱里的鋼筋焊接而成。
4-3-3噴泉
為美化環(huán)境，提高景觀效果，提升城市
景觀形象，在老西潼公路橋兩側(cè)各修建長
50m景觀音樂噴泉。噴泉設(shè)計傾斜水面
45。角，噴射距離為15m，布置在親水平臺
下方0．3m處。
4．3．4其他
(1)樹(草)。遵照適地適樹的原則，綠
化植物以鄉(xiāng)土樹種為主，引進外地優(yōu)良速
生樹種，花灌木相結(jié)合，按照不同用途合理
選取春夏秋冬四季植物，并根據(jù)不同時期
的觀賞特性進行合理配置，盡量做到“處處
見綠、四季有花”。
(2)護欄。欄桿高為lm，間距為2．5m，
采用仿木成品欄桿，欄桿上端設(shè)置景觀燈，
欄桿布置結(jié)合親水平臺和觀景路。
(3)景觀燈布置。景觀燈布置主要考
慮營造美好的夜景，在長澗河城區(qū)段形成
一條璀璨奪目的水上景觀、成為華山腳下
一條彩色紐帶。景觀燈布置在親水平臺、
觀景平臺、步行橋、老西潼公路橋和堤頂
路，形式各不同，采用仿古外形，突顯“西
岳華山”文化。
5結(jié)語
華陰市長澗河城區(qū)段生態(tài)治理主要
是在長澗河河道及兩岸一定范圍內(nèi)進行
生態(tài)景觀丁程建設(shè)。lT程完成后，堤坡綠
化以及行道林、防護林帶的建設(shè)、濱河景
觀建設(shè)，使華陰市人文、歷史、社會經(jīng)濟
發(fā)展相協(xié)調(diào)。T程建成后，不僅能改善華
陰市長澗河城區(qū)段兩岸生態(tài)環(huán)境，提高
空氣質(zhì)量，增加地下水的補給量，還有利
于塑造華陰市的新形象，提高城市環(huán)境
品位，改善城市氣候，給沿岸人民提供一
個休閑場所，也能促進當?shù)亟?jīng)濟發(fā)展和
社會和諧，對保護河流健康也會起到巨
大的促進作用。陜 互水利
(責(zé)任編輯：周蓓)
板上而不是發(fā)送給計算
機，這樣會造成數(shù)據(jù)丟失。在關(guān)閉控制面板
電源前，必須按照操作說明書要求，進行輸
入命令設(shè)置，改變數(shù)據(jù)傳輸方向，將測量數(shù)
據(jù)傳回系統(tǒng)主機。
更換后的下游水位計，經(jīng)過合理配置
后，運行狀態(tài)良好。從5月份以后的運行情
況看，水位誤差控制在2era以內(nèi)。個別滲壓
計存在局部不穩(wěn)定現(xiàn)象，如BR1、PBPt21
等，目前需要繼續(xù)加強觀察調(diào)試。
泄洪洞出口排水洞、大禹溝兩處滲流
點新改造的防雷接地裝置防雷效果良好，
在2011年頻繁的雷電暴雨中經(jīng)受住了考
驗。對于自動化系統(tǒng)，雷電干擾是系統(tǒng)正常
運行的主要“敵人”，防雷接地設(shè)施是防止
雷電損害的重要保障措施，本次改造過程
中，兩處滲流點防雷接地電阻均控制在5
歐姆以內(nèi)，達到了比較理想的防雷效果。
大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)主機和備份機運行
平穩(wěn)，目前未發(fā)現(xiàn)故障。系統(tǒng)主機和備份機
均采用了品牌產(chǎn)品，并加強了運行管理，排
除了人為因素困擾，專機專用，不得運行系
統(tǒng)外無關(guān)軟件，不得隨便插入優(yōu)盤、移動硬
盤。并加強了系統(tǒng)用電保障，確保系統(tǒng)主機
和備份機安全運行。
升級后的大壩安全監(jiān)測軟件達到改造
目的，能夠?qū)y控單元狀態(tài)進行檢測，能夠
查詢和修改數(shù)據(jù)庫內(nèi)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，能夠顯
示和打印各種報表和圖形，可以對工程文
件和系統(tǒng)參數(shù)進行編輯，能夠?qū)ΡO(jiān)測數(shù)據(jù)
進行備份，能夠?qū)崟r進行數(shù)據(jù)遠傳，能夠?qū)?
數(shù)據(jù)進行常規(guī)分析和性態(tài)分析。大壩安全
監(jiān)測系統(tǒng)主機性態(tài)分析軟件在6月初不能
正常運行，現(xiàn)問題已解決，已能正常運行。
程管理服務(wù)。
(5)加強系統(tǒng)易損設(shè)備零件的儲備，在
系統(tǒng)出現(xiàn)易發(fā)故障時，能及時處理。
(6)注意對系統(tǒng)停電情況下的正常運
轉(zhuǎn)進行研究。系統(tǒng)長期運行狀況表明，電力
供應(yīng)不正常是妨礙系統(tǒng)安全運行的重要因
素之一，其危害僅次于雷電。
5系統(tǒng)后續(xù)管理應(yīng)注意的問題 6結(jié)語
(1)管理人員的培訓(xùn)。再先進的現(xiàn)代化
管理系統(tǒng)，歸根結(jié)底要靠管理人員去操控，
因此要把管理人員的培養(yǎng)作為重中之重，
重點管理人員作為“種子”選手重點培養(yǎng)，
以點帶面，帶動其他管理人員共同進步。
(2)高度重視系統(tǒng)防雷問題。十幾年的
運行經(jīng)驗表明，雷電是對大壩安全監(jiān)測系
統(tǒng)的致命威脅。需定期對避雷器、接地網(wǎng)、
地埋和外露架空電纜進行檢查檢測，尤其
在汛期或雷雨過后，更要加強檢查，完善防
雷預(yù)案。
(3)不斷修訂、完善管理制度。在大壩
安全監(jiān)測系統(tǒng)改造完_丁后，要及時制定各
項制度，制定各種情況下的應(yīng)急預(yù)案，使得
管理制度要及時適應(yīng)管理形勢的變化。
(4)要加強數(shù)據(jù)的分析。數(shù)據(jù)的備份、
分析要制度化、常態(tài)化，使數(shù)據(jù)分析能為lT
目前馮家山水庫大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)的
更新改造已經(jīng)基本完成，更換后的兩臺
MCUT作正常，性能穩(wěn)定可靠；除了個別
滲壓計要加強觀察調(diào)整外，大多數(shù)傳感器
精度滿足丁程管理要求；升級后的大壩監(jiān)
測軟件功能齊全，操作簡便，各項功能經(jīng)
過調(diào)試都能夠?qū)崿F(xiàn)，是一套為馮家山水庫
大壩安全監(jiān)測和管理服務(wù)的軟件，能夠?qū)?
馮家山水庫大壩進行實時監(jiān)測，使水庫安
全管理水平得到提高，達到了系統(tǒng)更新改
造目的。
在今后的T作中，大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)
的管理人員要不斷加強學(xué)習(xí)，熟悉軟件分
析，加強動手能力，做到對簡單故障及時排
除，為馮家山水庫大壩安全管理做出更大
更好貢獻。陜西水利
(責(zé)任編輯：周蓓)
— —
— —
U
C
C

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