某水库大坝安全监测自动化系统设计与施工

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 某水库大坝安全监测自动化系统设 计与施工 摘 要：本文重点从某水库大坝 的安全监测自动化系统的实施，谈到了 对测位的布置、信号传输及设计、施工， 同时也对防雷等问题做了分析。 中国论文网 /2/view-12910610.htm 关键词：水库大坝；监测；自动 化；设计实施 0 前言 在土石坝安全监测自动化系统中， 基础土建是其重要组成部分，往往由于 认识的不足和工程应用研究较少，造成 系统脆弱，成为水利自动化推广普及以 及向深层次发展的屏障。为此，应重视 并研究水利自动化系统的基础土建问题， -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 为新建、改建及扩建的自动化工程建立 可行的基础条件。 测位布置 测位的布设原则是在满足大坝安 全监测需求的基础上与自动化建设过程 及长期稳定运行相适应的综合建设体系。 某水库枢纽工程由土坝、溢洪道、输水 洞和水电站等组成。土坝坝型为粘土心 墙坝，最大坝高 63m，坝顶长 267m。 目前实施的主要测点及监测项目有：大 坝渗流压力、浸润线、绕坝渗流、上游 坝坡渗透压力、心墙渗透压力、坝基渗 透压力、排水导渗降压效能、地下水位、 渗流量、库水位、温度场等。主要监测 方法为测压管传感器法。主要监测设备 为测压管、渗压计、投入式压力传感器、 超声波水位流量计、电磁流量计、铂电 阻温度传感器等。自动化系统的设计要 求是将各测点采集的监测数据传送到监 测中心站，由监测中心站完成数据处理 与存储过程，实现土坝安全监测的自动 化。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 2 信号传输 大坝安全监测自动化系统是国内 外近年来发展较快的应用技术，其系统 的土建设计与施工目前还缺乏想应的行 业规范，实施中遇到的主要问题有传输 路径研究、设备保护、线路防护等，防 护过程包括防止人为破坏、气候因素造 成的破坏、电磁干扰及雷电轰击等。过 去的水库管理中，曾有过自动化的雏形， 如单一的远传水位计或坝体内预埋传感 器等，信号传输路径通常是线路直埋或 配合部分架空敷设，多数设备不可避免 地在外力场、温度及电磁场的作用下很 快夭折。总结其破坏形式，主要是外力 破坏（如剪刀、拉力等） 、生物破坏 （如鼠嗑、虫灾等） 、雷击破坏等；而 内力破坏则不多见。这种系统一般只适 应单测点的场合，而且不能改变结构， 极易造成系统报废。 当前实施的土石坝安全监测自动 化系统是一个具有相当规模的综合系统， 是集多项目、多测位和多传感器于一体 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 的自动化工程系统。从国际坝工管理发 展趋势和我国水库水资源在现化国民经 济中的重要地位考虑，在一改过去粗放 型管理模式，朝着美化、细化和人文化 的方向发展的基础上，建立经济、可靠、 运行稳定的实用型信号线敷设和传感器 仪表箱设计安装等方面是值和研究的。 从多种传输模式比较来看，在大坝距管 理监测中心相对较近处建立大量的无线 传输点，在现阶段显然是不适合的。大 坝监测主要采用有线传输方式，对于距 离较远且测位分散的点一般采用无线方 式建点再并网运行。 信号传输及其路径是为实现测位 与中心站的连接即数据传输而设计，是 实现各测点与中心站数据信号连接的基 本手段和必由之路，系统传感器至测控 单元（MCU）至中心站主要采用有线传 输。 3 土建设计与施工 31 线路土建 311 线路走势 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 线路走势采用最短距离和尽量不 破坏或少破坏原建筑结构的原则确定监 测点之间的线路。视监测点的数量，一 般以一个断面为一个点组，当两相邻断 面相距较近且点数较少时，可将两个断 面或几个断面从电连接上归并成组，其 中一个断面的测点归至另一断面处理， 使总体上形成树形。 主干线路布设需考虑与各结点组 之间搭配连接，尽量取消或减少引接线 路。在不增加总线路长度的原则下，尽 可能选在便于施工又不影响美观、土层 电阻率较低且没有积水、靠近坝脚的坝 坡较低处布设。当遇有局部沟壑，尽量 采取绕行布线而放弃沿沟底或架空布线， 以避免雨水冲刷和雷击。图 1 是某水库 的布线设计图。 312 线路敷设 3121 结构 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 从几年的工程运行情况看，较理 想的方式是穿护管地埋敷设。这种敷设 方式是一种“ 活” 的结构，如果系统需要 增容、更改电气结构、更换线路以及系 统结构升级等，不需要重新进行土建或 仅进行增容土建。 3122 选材 护管材料的选择，通常以铁磁质 材料的镀锌管为宜，它不仅能起到很好 的防鼠、防虫作用，更能起到良好电磁 屏蔽作用。 3123 敷深 线路敷设设深度依施工地的土层 及地下水状况确定。对于地下水位较高、 冬季地下水常位于冻层以上以及冬季形 成冻层的土料区域，线路埋深一般要在 冻层以下，防止冰胀拉断线路。对于不 存在冰胀的区域，如砂砾料坝坡、坝顶、 冬季地下水位低于冻层的砂砾石料区域 以及南方地区，埋深仅需考虑地面防护， 一般在 700mm 左右；对某些不易开挖 的坝坡，管线敷设可考虑利用纵横向排 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 水沟等结构明敷，但要与整体美化相结 合。 3124 管线施工 沿设计走势开挖线缆沟，新建及 改扩建的坝面施工均与筑坝加高工程配 合进行，避免二次启开坝面护坡石。达 到设计挖深经有关方面检测合格并作好 隐蔽工程记录后，敷设管路。护管安装 前其端面需经过机械加工或人工倒角倒 圆，用螺纹管接头连接，防止穿线时割 破线缆。在有接头的两管段间跨螺纹管 接头，对称焊接两个直径 8mm 左右的 钢筋，并涂防护漆保护，以确保两管间 的电气连接。护管敷至测压管附近时， 按电缆要求的弯曲半径做冷煨弯延至地 面与测压管口平齐，再与测压管进行焊 接固定，实现电气连接。 通信电缆管路设计时应考虑对通 信电缆的修复问题，沿线路间隔 50m 左 右设一电缆井，井体由砌筑砖混结构组 成。电缆井结构见图 2。 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 电缆井结构设计时考虑防雨水进 入，且井内不允许存水，井口用盖板盖 严后敷土埋设。 3125 可靠性 线缆敷设系统设计取消或减少线 路施工接头，特殊出现的接头均专门处 理，以降低接头处的信号散射和杂波干 扰。土建设计与线缆敷设施工设计配合， 仅有的接头只出现在电缆井中，以便于 日后维护。 32 防护设计 321 线路防护 线路防护主要是防止人为破坏， 防止线路受外力作用断，如冬季受冻胀 拉断、受剪力切断、鼠嗑破坏等。施工 时，线路通过坝顶、防浪墙、公路、桥 涵、渠塘等时，视现场情况对管线进行 加固。过公路时，用大一级的套管防护 并留出扩容余地。穿防浪墙的管线施工 时进行封堵防涌。过桥梁时一般用钢拉 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 线固定，同时需检测拉线的接地状态。 322 防雷设计 进行自动化系统设计应确保防雷 接地系统的设计，国内外许多自动化系 统出现故障或破坏，均因防雷设施欠妥 所致。 系统采用多重防雷设计和等电位 接地技术，护管施工时（参见 3.1.2.4 节） ，沿管线全程间隔 15m30m 向地下打 入不短于 2m 的接地极，形成全线致密 的加强型接地施工（网） ，在跨手井盒 的部位焊接不少于 2 条导流筋。 除管线系统（穿线管形成大面积 接地体）的自然接地外，在监测中心附 近建设专用接地系统，并与穿线管可靠 焊接，形成全面的法拉第笼，使接地体 面积足够大，接地电阻小于 1，能够 有效地防止直击雷、感应雷等造成的雷 击。 323 其他防护 测压管孔口浇筑混凝土基台，用 于固定护管及安装防水仪表箱。在坝上 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 及大坝附近使用时，有效地防止人为撬 动破坏，以及防止雨水进入测压管影响 监测精度。夏季可防止高温对现地仪表 的影响。秋季箱内产生大量的水汽能自 动排出。箱内还设有防护装置，冬季能 有效地防止测压管内结冻。起到很好的 防护作用。 4 结束语 在保证最优性比的基础上实现自 动化系统的可持续性，有线传输是多年 来普遍采用的方式之一，是大坝安全监 测系