第七章 技术标准和要求.doc

第七章 技术标准和要求1项目概况1.1 项目背景1.1.1 流域概况1.1.1.1自然地理谭家河水库位于竹山县西北部的麻家渡镇黑虎村，距竹山县城50公里。水库拦截堵河左岸支流苦桃河上游谭家河河段，发源于竹山县境内圣母山，坝址以上承雨面积104km2，坝址以上河道全长20.025km，河道平均比降23。305省道从水库下游麻家渡镇和溢水镇经过。谭家河属山区峡谷型河流，走向为南北走向，流域呈长条形，河道曲折。河谷狭窄，两岸岸坡陡峭，一般坡度为4050；坝址处左坝肩与溢洪道紧紧相接，右坝肩为山体，地形较陡，其山顶高程大约为630m左右，次级冲沟比较发育，但切割深度不大，主要为地表降雨暂时性流水冲刷作用形成，发育方向与河谷基本垂直，河谷曲折。1.1.1.2 水文气象水库所在流域位于湖北省水文气象分区第区，属亚热带季风气候区，属北温带，地处汉江、堵河盆地，热量比较充足，年平均气温102至156，最热月（7月）21.7至27.7，极端最高气温43.4（1966年7月20日）；最冷月（1月）-1.9至3.1，极端最低气温-9.9。无霜期250天左右，日照时数年平均1650h。根据库区1980.4月2006.3月26年逐月降雨资料分析，库区多年平均降水量825mm，年最大降雨量1121.4mm，59月多年平均降水量569mn，占多年平均降水量的68。流域内基岩裸露，岩体透水性差。降雨多汇集成地表径流，并经短暂漫流向邻近低洼处排泄，少部分通过岩石裂隙渗入地下。流域内洪水主要由暴雨所形成，暴雨历时一般13天，大暴雨范围一般遍及整个流域，降雨特点是雨量集中、强度大，洪水峰高量大、陡涨陡落。多年平均最大风速12m/s，风向一般为东北风。1.1.2 工程概况谭家河水库是一座以灌溉、供水为主，兼有防洪、发电、生态等综合效益的中型水利枢纽工程，由大坝、溢洪道、输水隧洞和坝后电站等组成。主体工程于1969年6月动工兴建，1971年7月建成蓄水。大坝为粘土心墙代料坝，坝顶高程547.0m，坝顶长203.0m，宽6.7m，最大坝高57.5m，粘土心墙顶部高程546.0m。2007年2月，湖北省水利水电科学研究所完成了谭家河水库大坝安全论证工作，同年2月，省水利厅组织有关专家对谭家河水库安全论证报告进行了审查，认为本工程存在的主要问题如下：1、谭家河水库大坝下游坝坡抗滑稳定安全系数不满足规范要求，坝顶宽度不满足规范要求；坝体上部心墙渗透系数偏大；存在坝脚及左坝肩渗漏；上游坝坡塌陷变形严重，护坡块石严重风化淘蚀，部分缺失；下游坝坡变形严重，排水沟变形破损；反滤体变形，块石风化缺失；防浪墙墙体风化剥落、多处裂缝。2、溢洪道左岸边坡属不稳定边坡；两侧进口导流墙墙体风化剥落，倾斜变形，稳定安全系数均不满足规范要求；底板现浇部分多处裂缝，预制板部分大部冲毁；末端消能工未建。溢流堰及基岩具中等透水，未作防渗处理。下游行洪河道回水坝脚，左侧山体也存在滑坡现象。3、灌溉发电输水隧洞未进行回填固结灌浆，洞内壁有多处蜂窝及渗水析钙现象，伸缩缝未设止水。闸门启闭室破损，启闭台高程过低，工作桥承重梁混凝土剥落、钢筋外露。4、电站厂房占用坝体，不满足大坝管理要求；厂房后挡土墙稳定安全系数不满足规范要求。5、大坝右坝肩山体多次发生滑坡，并仍然存在滑坡隐患，危及大坝及电站厂房的安全。6、输水隧洞闸门门槽变形，止水老化脱落，漏水严重。7、水库大坝无安全监测设施，无水文测报与洪水调度系统，上坝道路差，管理设施落后。鉴于工程存在上述种种问题，根据水库大坝安全鉴定办法及水库大坝安全评价导则，鉴定谭家河水库大坝为三类坝。并经水利部大坝安全管理中心核查，同意三类坝鉴定结论意见。1.2 系统设计依据（1）水利信息化标准指南（一）（20030110）；（2）水位观测标准（GBJ138-90）；（3）降水量观测规范（SL21-90）；（4）水文自动测报系统技术规范（SL61-2003）；（5）水文站网规划技术导则（SL34-92）（6）水文基础设施建设及技术装备标准（SL276-2002）；（7）水利部水资文199938号“关于颁发水文基础设施建设实施意见的通知”；（8）国家标准：国家技术监督局水文报装置遥测水位计1990（9）部颁标准：水利部，水文站网规划设计导则1992（10）水利电力部水文司，水文测验手册1980（11）水文自动测报系统通信电路设计规定（SL19997）（12）部颁标准：水利部，水工建筑物测流规范1992；（13）国家防汛指挥系统工程总体设计大纲；（14）国家防汛指挥系统工程项目建议书；（15）水利工程基础信息代码编制规定（SL 213-1998）；（16）土石坝安全监测技术规范（SL6094）；（17）土石坝安全监测资料整编规程（SL16996）；（18）水利水电工程通信设计技术规程（19）建筑物防雷设计规范（GB50057-94）（20）电子计算机房设计规范（GB5017493）（21）电子设备雷击保护导则（GB745087）（22）湖北省竹山县谭家河水库除险加固工程初步设计报告1.3 系统设计原则（1）坚持“安全、可靠、先进、实用、经济”的原则，对水雨情自动测报系统、大坝安全监测系统进行总体设计。（2）系统硬件选择按照“立足当前、适度前瞻”的原则，充分考虑系统的先进性和兼容性。（3）项目建设应遵循“资源共享、平台共用”的原则，将水雨情自动测报系统和大坝安全监测系统的中心站计算机网络平台共享，并将中心站计算机网络通过公网接入水利信息化系统。（4）系统采用模块化设计、分布式网络，充分兼顾兼容性、扩充性、互换性。（5）信息采集、传输、交换、储存按照水利部颁布的水利信息化指南中列出的相关标准执行。2 建设目标和任务2.1 系统建设目标2.1.1 水雨情自动测报系统建设目标谭家河水库水雨情自动测报系统建设的目标是根据水库科学调度及防汛安全的需求，建成一个以水雨情信息采集、通讯、系统集成为基础、决策支持系统为核心的水文信息系统。该系统具备先进实用、高效可靠，能为水库防洪及水资源综合利用的科学调度提供可靠保障服务，系统建成后达到以下目标：（1）在水雨情信息采集方面，雨量和水位实现自动采集，固态存储，数字化自动传输技术，以提高观测精度和时效性。（2）在信息传输方面，系统建成后实现在10分钟内各遥测站水雨情信息全部传输到中心站。（3）在系统集成方面，以水雨情信息接受、处理、查询的软硬件环境建设为重点，为进一步开发决策支持系统等打好基础，达到及时完成雨量和水位信息的收集、处理和存储，为提高洪水预报精度，增长洪水预报预见期而打下基础，满足水库安全调度需要。2.1.2 大坝安全监测系统建设目标为能及时掌握大坝渗流、变形等情况，提供准确、可靠的大坝基础数据，为水库防洪的合理调度提供可靠保障服务。系统建设目标是：（1）实现大坝渗流、变形等情况自动采集、传输与存储。（2）保证系统中心站在极短的时间内收齐整个大坝的信息。（3）自动处理和存储接收到实时数据，为水库报汛、调度提供信息。（4）改善大坝预报方式，增长灾害预报期，提高大坝预报精度，满足水库调度需求。2.2 系统建设任务为了适应水利建设和管理的现代化需要，提高水库现代管理水平，解决实时的安全监测，充分发挥安全监测系统的作用，特别是在汛期等紧急状态下，及时和连续采集监测数据，为工程安全监控和评估提供依据，谭家河水库大坝安全监测系统需要建成一套具有数据自动采集存储和传输，数据处理分析及报警等功能的自动监测系统。系统包括水雨情自动测报系统、大坝安全监测系统和视频监控系统。水雨情自动监测系统主要监测水位和雨量；大坝安全监测系统主要监测坝体渗流、坝基渗流、坝体渗压、坝基渗压、大坝表面水平位移和垂直位移；视频监视系统主要监视坝面及溢洪道信息。2.2.1 水雨情自动测报系统建设任务：新建水位、雨量站各一个。2.2.2 大坝安全监测系统建设任务：（1）新建表面变形观测标点12个；（2）新建工作基点8个，校核基点8个；（3）新建浸润线观测设施15个；（4）新建坝基渗流观测设施6个。2.2.3 视频监视系统：新建视频监视点2处。2.3 系统建设原则2.3.1 水雨情自动测报系统建设原则（1）统一规划设计、统筹兼顾、不重复原则系统设计应符合流域的长远发展规划，符合国家相关技术规范和标准，应与国家防汛指挥系统工程协调一致，满足国家防汛指挥系统工程的技术要求，充分利用电信部门已建成的公共通信网络，以及现有的水文站点设施，避免重复建设。（2）实用性、先进性原则要因地制宜选择、确定实施方案设计，以使用方便、运行费用低为原则，在满足实用性的基础上，尽可能地选用先进设备、先进技术，采用先进的管理方法。（3）实时性、可靠性原则水情信息测报的实时性是提高防汛指挥调度快速反应能力的重要基础，中心站必须在10分钟内收齐所有遥测站的信息，汛期天气恶劣时，确保系统能正常运行，确保测得到、报得出，要有备用的通讯手段。（4）开放性、安全性原则系统按开放式的要求选择设备，组建系统，以利于调整和扩展，便于和防汛指挥系统的其它部分连接，同时要考虑系统的安全性。2.3.2 大坝安全监测系统建设原则综合国内外大量除险加固工程实践证明，在系统建设的过程中必须遵循以下几个基本规则：安全可靠性、先进性、经济实用性及可维护性。这几个基本原则是从实践经验中总结出来的，其划分不完全独立，其中有些相互之间是互斥的，譬如先进性和经济实用性，在具体的实施过程中根据具体情况具体分析，确立一个性能价格比比较合适的方案。（1）安全可靠性安全可靠是对整个系统的基本要求。如果一个系统安全性差，运行不稳定，应用的基础都没有，很难想象，这样的系统能够真正使用起来。可靠性主要涉及软件和硬件两个方面，其中硬件方面包括计算机、网络设备、电源、连接设备等硬件本身运行的稳定性和可靠性以及它们连接在一起构成一个系统时的运行稳定性和可靠性；软件方面包括操作系统的可靠性、数据库系统可靠性及应用软件的安全可靠性。（2）先进性一个系统，必须保持先进性。先进性主要是从系统的性能和将来的应用趋势等方面来考虑。保持一定的先进性，才能经得起时间的冲击，保证所用的技术不会很快被淘汰，保护用户的投资。先进性是一个综合指标，主要考虑以下几个因素：一是整体结构的先进性，二是应用软件的先进性，三是数据库系统的先进性。（3）经济实用性构建一个系统，在考虑先进性的同时，又不片面追求先进性。需要根据用户的需求和技术的发展动态，确定系统的规模、速度、档次等。实用性是一个系统最根本的要求。在系统设计时需要根据用户的实际需求，考虑到原有资源的利用问题，如土建资源、通信信道资源等，考虑未来的发展，技术的发展，需求的膨胀，从而确保系统的持续发展。（4）可维护性即系统在运行过程中出现故障时，能够在波及面很小的情况下，通过一定的技术手段能够快速定位和排除，使系统的运行恢复正常。（5）开放性和兼容性设计所采用的技术和协议必须符合国际标准化组织及有关专业组织制订的标准，从而保证各厂家软硬件设施的互联互通。3 需求分析3.1 系统现状描述3.1.1 水雨情自动测报系统现状目前，谭家河水库仅有简单的水位观测和1980年建设的雨量站，但雨量站设备老化、完全靠人工观测，且水库无水文测报与洪水调度系统。3.1.2 大坝安全监测系统现状谭家河水库大坝目前无沉陷位移、水平位移、渗流渗压等安全监测设施。根据土石坝安全监测技术规范(SL60-94)的要求，管理处现有情况无法满足现代水库工程管理的要求。3.2 系统需求分析3.2.1工程管理需求目前，随着现代化治水理念的提出以及计算机信息技术的高速发展，水库工程管理面临着建立信息化数字管理系统的迫切任务，急需建立集防汛信息采集、传输、存储、处理于一体防汛指系统。3.2.2 水文测报需求建设水雨情自动测报系统，可以对水情信息进行实时监测，通过信息管理平台，实现洪水的预报，并通过预警等综合手段，将险情传达到下游村镇。3.2.3 大坝安全需求建设大坝安全监测系统和视频监控系统，可以对大坝进行实时监测，有效地预防溃坝事故的发生，保护下游人民群众的生命财产安全。3.2.4 信息共享需求水库管理处的各种综合信息，通过水库管理中心站的计算机局域网，将信息实时上传至水利信息网，使上级管理单位能及时掌握水库的各类信息，以便作出科学决策。3.2.5 功能需求水库信息化建设由水雨情自动测报系统和大坝安全监测系统两部分组成。而大坝安全监测系统包括变形监测，渗流、渗压自动监测两部分。水雨情自动监测系统包括水位和雨量自动监测。系统功能需求如下：（1）系统应具备巡测和选测功能。应能根据需求采用中央控制方式和自动控制方式进行数据采集；（2）系统应有显示功能。应能显示建筑物及监测系统的总体布置，各监测子系统组成、过程曲线、报警状态显示窗口等；（3）系统应有操作功能。应能在监测管理站的计算机或监测管理中心站的计算机上实现监视操作、输入/输出、显示打印、报告实时测值状态、调用历史数据、评估系统运行状态；根据程序执行状况或系统工作状况给出相应的提示；修改系统配置、进行系统测试和系统维护等；（4）系统设备应具备掉电保护功能。在外部电源突然中断时保证数据和参数不丢失；（5）系统应具备数据通信功能。包括数据采集装置与监测管理站计算机之间的双向数据通信，以及监测管理站和监测管理中心站内部及其系统外部的网络计算机之间的双向数据通信；（6）具有网络安全防护功能。确保网络的安全运行具有多级用户管理功能，设置有多级用户权限，多级安全密码，对系统进行有效的安全管理；（7）系统具有自检功能。以便能为及时维修提供方便；（8）系统应配备工程安全监测管理系统软件。该软件有在线监测、离线分析、数据库管理、安全管理等功能，应包含数据的人工自动采集、测值的离线性态分析、图形报表制作等日常工程安全管理的基本内容；（9）除自动采集数据、自动入库外，还应具有人工数据输入功能。能方便地输入未实施自动化监测的测点或因系统故障而用人工补测的数据；（10）系统应备有与便携式计算机或读数仪采集测试数据，以便进行人工补测、比测或防止资料中断。3.2.6 性能需求根据水库实际情况，选择合适量程的传感器。采集装置能满足规范要求，因水库多处于雷区，防雷系统应满足现有规范要求，接地电阻一般应不大于4欧姆。系统应能长期稳定可靠运行；数据采集要求准确可靠；关键部位应有人工监测的接口，以保证即使自动化系统发生故障，也不会丢失监测数据；应用软件应运行稳定，确保不发生致命错误；系统必须具有较强的自诊断能力及防雷和抗电磁干扰能力。系统运行方式：支持24小时不间断运行，并可根据需要调整。系统平均无故障运行时间大于6300小时。系统抗瞬态浪涌能力应达到：系统防雷电感应500W1500W；瞬态电位差小于1000V。巡测系统采样时间：无控制、常态/快速测量小于1h；有控制、常态测量小于2h。选测（单点）系统采样时间：无控制、常态测量小于1min；有控制、常态测量小于10min；无控制、快速测量小于0.5min。4 系统总体设计4.1 设计思路水库安全监测系统设计总体思路是根据水库大坝安全管理条例、土石坝安全监测技术规范的要求，从大坝安全实际需要出发，确定必要的监测项目，从经济、实用、先进的角度，建成以信息采集为基础、信息网络平台为支撑、以工程的安全运行为主体的大坝安全监测自动化系统；建设水雨情自动测报系统，实现水雨情信息自动采集，为信息管理与决策支持创造条件，为大坝安全和防洪调度决策提供数据支持。4.2 系统总体结构谭家河水库水雨情自动测报及大坝安全监测系统总体结构图如图4-1所示。图4-1系统总体结构图4.3 系统网络结构谭家河水库水雨情自动测报及大坝安全监测系统网络结构图如图4-2所示。图4-2系统总体结构图4.4系统划分根据系统结构，系统划分为大坝安全监测系统、水雨情自动测报系统及视频监视系统三部分。大坝安全监测系统、水雨情自动测报系统及视频监视系统共享中心站计算机网络平台，并通过中心站计算机网络将监测的工情信息、水情信息及视频信息上传到水利信息网。4.5 安全体系4.5.1 网络安全在计算机网络通过VPN方式与公网连接，阻断外网的攻击。在服务器中安装网络防毒软件，防止网络受病毒的攻击。在应用系统和数据资料等方面采取保密性措施，采用非对称加密算法和对称加密算法相结合，在软件上实现身份认证和数据加密。设置多重权限，不同权限的操作人员根据权限进行不同的操作和信息浏览。4.5.2 设施安全（1）由于大部分设备都在室外，必须考虑到设备的安全性。大多数水库都是雷区，大坝安全监测设备及水雨情自动测报系统的设备都容易遭遇雷击，导致设备的损坏，影响系统的正常运行。防雷措施必须做到接地电阻不大于4，中心站还应埋设接地网。接地网接地电阻应小于4。大坝安全监测设备防雷主要是依靠接地网，接地网电阻必须小于4，传感器接地电阻必须不大于4。传感器电缆是极容易遭雷击，如果达不到要求，就必须在主电缆沟每隔100m距离做一个接地。大坝安全监测系统采用220V交流电形式，供电线路是雷电侵袭的一个重要途径。在系统中，采用电缆埋入地下引入机房，埋设长度不小于50m。在电缆进入机房的入口处，应将电缆金属保护层和加强钢芯线与地网连接；如电缆没有金属保护层，则在电缆进入房间之前，应将电缆穿入钢管中，钢管的两端都应与地网连接。在电缆进入系统之前安装隔离变压器和合适涌流容量的防雷保护器，系统的供电采取了三级过流保护措施。（2）信号电缆及传感器的防雷系统中有数千米的数据和信号电缆，每段长度从几十米到几百米，这些电缆分布相当广泛，极易遭受感应电流侵袭。信号电缆采用电缆沟铺设形式，从地下进入MCU观测房，信号线的两端分别安装防雷器，电缆屏蔽线和架空线的一端可靠接地，测压管及钢管要可靠焊接，并接入大地系统，接地电阻不大于4。另一端浮空以防地电流的形式予以防雷。水雨情测报同样也采用信号电缆传输数据，运用与上面相同的避雷方式。在做好防雷系统的同时，还应注意人为破坏的防盗工作，组织专人对设备进行定期检查、如果发现问题及早解决。野外设备，可委托给当地农户照看，给予适当管理费。（3）通信线路的防雷大坝安全监测装置与中心站计算机之间采用光纤通信，可以有效防止雷电干扰。5 分项设计水库信息化建设由水雨情自动测报系统、大坝安全监测系统及视频监视系统组成。水雨情自动监测系统包括水位和雨量自动观测；大坝安全监测系统包括变形人工观测和渗流、渗压自动监测两部分；视频监视系统包括上下游坝面及溢洪道视频监视。 5.1 水雨情自动测报系统5.1.1 水雨情自动测报系统的布设（1）测站布设原则尽量在现有报汛水文站、雨量站处设立测站；测站尽量靠近交通便利的村镇，要具备通信条件；所设遥测站能够控制测区的雨水情，满足洪水预报、调度需要。（2）测站布设位置由于本水库控制承雨面积较小（104km2），根据水文站网规划技术导则（SL34-92），本工程仅在坝址附近各布设1个雨量测站和1个水位测站，进行降雨和库水位观测。按照上述测站布设原则，并结合水库实际地形，雨量站和水位站均布置在大坝右坝端前面小山包上，详见大坝安全监测平面布置图。（3）中心站布设位置水文自动测报系统中心站布设在水库管理处办公楼内5.1.2 水雨情自动测报工作体制5.1.2.1常用的几种工作体制目前，水雨情自动测报系统工作体制通常采用自报式、应答式及自报/应答兼容式三种工作体制。（1）自报式自报式分为定量和定时自报两种方式，这类工作体制的原理是当遥测站在雨量、水位等参数发生一定量的变化或达到一定的时间间隔时，能实时把被测值采集、发送出去，其遥测终端结构相对简单，值守功耗极低，对遥测站附属设施如供电和发射设备要求，较低适合采用太阳能浮充蓄电池的供电方式。（2）应答式这类工作体制的原理是遥测站在雨量、水位等参数发生变化时不主动将被测值传送给中心站，只有当中心站发出查询命令时，才将即时或存储的被测参数值采集、发送出去。这种工作方式具有可控性，但接收机长期处于守候状态，因此，值守功耗相对较大，设备配置较复杂。（3）自报/应答兼容式系统综合了自报和应答两种工作体制的特点，既能实时自报，又具有受控应答功能，功能相对较强、通信保障好，但功耗相对较大。5.1.2.2 工作体制的选择按照水文自动测报系统（SL61-2003）、水文情报预报规范（SL250-2000）及水情信息编码标准的有关规定，系统采用定时自报，时段自报、增量自报和召测兼容的工作体制，对人工置数信息要有反馈确认的功能。设计本系统的工作体制如下：遥测站点采用自报/应答兼容式工作体制，并能够自动或根据中心指令在暴雨、水位陡涨或达到警戒水位的情况下，增加传送数据频度。5.1.3 通信方式系统采用自报应答混合式工作模式，中心站与遥测站之间采用光纤通信，将水雨情数据及时发送至水库管理处中心站。5.1.4 系统组成水雨情自动测报系统由中心站和水雨情遥测站组成。中心站与水雨情遥测站之间采用光纤通信，水雨情自动测报系统与大坝安全监测系统信息平台共享。5.1.5 系统配置5.1.5.1系统硬件配置水雨情自动测报系统包括中心站设备和现地设备。中心站设备包括：路由器一台、交换机一台、服务器两台、大坝安全监控工作站一台、水雨情自动监控工作站一台、视频监控工作站一台、UPS电源一套、打印机一台、电源避雷器一套、信号防雷器一个、RTU一套、4芯通讯光缆400m、光纤转换器一对、ADSL一套。现地设备包括：液介式超声波水位计一套、翻板式雨量计一套、40W太阳能板、100Ah蓄电池、充电控制器、信号防雷器两个、电源避雷器、信号电缆400m。5.1.5.2系统硬件配置系统软件包括： 操作系统软件（Windows XP） SQL Server2000 数据采集软件 水雨情自动测报软件 因监测站点较少，将水雨情监测数据库和大坝安全检测数据库集成在一个整体以便管理。5.1.6 系统功能（1）水位、雨量站功能水位、雨量站完成实时测量水位和雨量，并通过信号电缆通信方式将测量的数据传输到中心站。具体功能：定时采集水位信息，一般采集周期设为1分钟，采样时间小于1秒。实际应用中，由于水位变化的速度快慢来设置采集周期。另外对于防洪类安全性要求高的场合，可设置多个不同的采集周期。即当水位在预警水位以下时，使用较长的采集周期采集数据，当水位超过预警水位时，使用较短的采集周期，以随时掌握水情的变化。定时或定量向中心站传送水位信息，定时的时间间隔可以设定，定量中的数据可以设定。雨量监测具有自报和查询两种通信方式，并可在当地或通过远程通信进行设置。能在当地或通过远程通信设置自报数据的起动条件（累计降雨量1-100mm或降雨强度0.1-12mm/h）和发送一次数据的时间间隔（10分钟-48小时可调）。能实时扫描采集和存贮一次雨量计送来的雨量数据功能。能储存一个月内每十分钟的降雨记录，一年内每日的降雨记录。记录可在当地查看或主站下载，记录只能溢出不可清除。具有定时和实时向中心站发送数据功能，中心站能够以图表或曲线的形式查看。具有故障判断和告警功能。当传感器故障、程序意外飞走、电池电压下降等能及时判断，并自动向中心站发送告警信息。软硬件看门狗防止死机，提高了系统工作可靠性。 具有上电复位，定时复位和控制复位功能。（2）中心站的功能数据采集存储及分析处理：自动采集RTU装置发送的数据，并进行分析处理，为水库防洪调度和运行管理提供数据支持。同时将所有实时监测的数据存储到数据服务器中，以供查询和分析。人机接口：通过键盘(或鼠标)实现人机接口功能，操作键盘（或鼠标）可以调出各类数据画面及过程曲线画面，操作键盘可以设置传感器的初始值，并可以通过操作键盘输入人工观测的数据等。屏幕显示：屏幕显示水位、雨量站的当前数据、历史数据及过程曲线，当系统检测到故障时，屏幕自动弹出故障画面，并显示其故障内容。打印：定时或召唤打印各类数据和曲线，当系统检测到故障时，则自动打印故障信息。通信：中心站与水位、雨量监测站采用信号电缆通信,中心站通过公网与水利信息网连接。系统诊断：在线或离线诊断系统故障，并可诊断到各测点传感器，当检测到故障时，系统给出故障信息。数据发布：采用WEB方式向水利信息网发布监测数据信息。5.1.7 技术要求5.1.7.1 雨量场布置要求观测场的面积应不小于44m2，四周栅栏高度1.21.5m，疏密以不阻滞空气流通又能削弱通过观测场的风力和不产生雪堆为准。雨量计与建筑物、树木等障碍物的水平距离为障碍物高度的两倍，特殊情况下不得小于障碍物与雨量计器口高差的两倍。山区观测均不宜设在陡坡或峡谷内，尽量选在平坦场地上，使雨量计器口至山顶的仰角不大于30o。5.1.7.2 雨量计安装要求在站房顶上安装雨量计时，要求房顶能满足安装尺寸和承受能力，并保证雨量计上方45 o仰角范围内无遮挡物。雨量计应和太阳能电池相隔一定的距离，防止雨水从太阳能电池面板上溅入雨量计的承雨口内，同时避免雨量筒遮挡太阳能电池板的阳光。预先将雨量计安装底座用混凝土浇筑好，安装底座尺寸为0.5m0.5m0.5m。5.2 大坝安全监测系统大坝安全监测系统包括渗流渗压监测、大坝变形监测，分别用于监测坝体渗流、坝基渗压、渗流量、大坝表面水平位移和竖向位移，其中渗流渗压监测中包括坝体渗流、坝基渗压、渗流量，为自动监测。大坝变形监测中包括大坝表面水平位移和竖向位移，为人工观测，人工观测部分的数据通过数据录入系统进入大坝安全监测管理系统。5.2.1 大坝安全监测系统的测点布设根据土石坝安全监测技术规范（SL6094）的要求及谭家河水库除险加固工程初步设计报告批复意见，结合工程实际运行情况，在利用当代计算机技术、测控技术、通信技术和网络技术的基础上，对谭家河水库主坝进行安全监测。监测项目包括表面变形监测和渗流监测。5.2.1.1表面变形观测标点的布设根据规范要求，本次除险加固设计重新布置大坝变形观测标点12个，4个纵断面，3个横断面，横断面桩号分别为0+050、0+105、0+160，每一纵断面两坝肩以外适当位置分别布设1个工作基点和1个校核基点，共8个工作基点和8个校核基点。为校正工作基点和校核基点的工作状态，设3个水准基点。各测点布置位置见表51。表5-1 大坝变形监测观测点布置 桩号测点高程0+0600+1050+160左岸右岸工作基点校核基点工作基点校核基点上游坝坡546.00A1A2A3A4A5A6A7下游坝坡545.80B1B2B3B4B5B6B7下游坝坡531.00C1C2C3C4C5C6C7下游坝坡517.00D1D2D3D4D5D6D75.2.1.2渗流渗压观测设施的布设根据规范要求，本次除险加固设计重新布置大坝渗流流压观测孔9个，3个监测横断面，桩号分别为0+070、0+120和1+170，每个横断面布置3个测孔，高程分别为上游坝坡544.00m、下游坝坡528.00m及512.60m。其中，第1孔布置在心墙内，用于监测心墙渗流压力；第2、3孔布置在下游坝壳内，每孔安装2根测压管，分别监测心墙后坝体、坝基的渗流压力。主坝监测设施统计见表5-2，孔隙水压力计参数见表5-3。表5-2 主坝监测设施统计表序号主坝监测设施备注1变形观测测点12个2变形工作基点8个3变形校核基点8个4心墙测压管3个5坝体测压管6个6坝基测压管6个表5-3 主坝钻孔埋设孔隙水压力计参数表测点序号孔口高程(m)孔深( m)孔底高程（m）监测目的1544.0038.0506.00心墙2528.0024.0504.00坝体337.0491.00坝基4512.6013.0499.60坝体521.6491.00坝基5.2.2 系统结构大坝安全自动监测系统采用分层分布式结构。根据系统结构，系统由中心站和现地监测站组成。中心站设在水库管理处房内；考虑尽量减少工程造价，且新建的MCU房会影响大坝的整体外貌，拟将现地监测站设在大坝右坝端的灌溉发电洞的竖井中。5.2.3 通信方式中心站与现地监测站之间通讯采用光纤通信。5.2.4 系统配置5.2.4.1 系统硬件配置系统由中心站和现地监测站组成。中心站设备与水库大坝安全监测平台共享。现地设备包括：MCU测控装置一套、渗压计15只、测压管400.80m、隔离变压器电源一套、电源避雷器一套、UPS电源一套、信号防雷器15套及220V交流电源。5.2.4.2 系统软件配置系统软件包括： 操作系统软件（Windows XP） SQL Server2000 数据采集软件 大坝安全监测软件 数据发布软件5.2.5 系统功能 监测数据采集功能系统可对输出为频率、电压、电流、脉冲及数字编码等信号的传感器进行常规巡测，定时巡测，常规选测和人工测量。 数据通迅与资源共享功能测量控制单元与中央控制室之间具有双向通迅功能，中央控制室可以向测量控制单元发出指令，并接受测量控制单元采集数据；中央控制室与外界可以通过多种通迅媒介实现双向通讯，实现资源分级共享。资料维护与管理系统对各监测项目的考证资料和监测资料具有维护与管理功能，包括资料录入、资料修改、资料删除、资料查询，以及对考证资料和监测资料按年份进行备份或恢复，保证资料的连续性和完整性。资料整编系统按土石坝安全监测资料整编规程(SL60-94)的要求对监测资料进行整编，及时制成图表。 系统自检功能系统具有自检能力，系统发生故障时，有设备故障报警功能，显示故障信息，以便及时维修。5.2.6 技术要求5.2.6.1 渗压计安装埋设（吊装）技术要求渗压计安装采用直接吊装或吊装埋设的方法安装在测压管内，为对测压管及传感器进行保护，应在测压管口加装钢制保护盖，钢制保护盖与测压管外壁采用自制锁连接。每支渗压计自带电缆长度与测压管深相同，渗压计电缆与四芯数据电缆通过专用电缆接头焊接密封，如安装示意图所示。渗压计安装技术要求如下： 运往现场前，应在室内进行全面检查。 安装前将仪器在水中浸泡2小时以上，使其达到饱和状态，在测头上包上装有干净的饱和细砂的沙袋，使仪器进水口通畅，并防止水泥浆进入渗压计内部。 根据钻孔情况，确定是否达到设计监测层位。 管口保护装置、管口电缆固定件、材料、仪器设备、测量器具运往现场，吊装技术人员、辅助人员就位。 埋设（吊装）前，应进一步检查接收仪表和传感器工作形态，确保其工作正常，测读数据可靠。 埋设（吊装）过程要仔细，避免碰伤传感器。 埋设过程中，测头周围反滤集水带，应用洗净并风干的中粗砂，砂厚80cm左右。 埋设（吊装）过程中，要量测线缆长，管口，管底等高程，并记录仪器读数，仪器出厂编号，及时填写仪器埋设吊装考证表，考证图。渗压计安装埋设吊装流程总结上述内容，结合以往渗压计吊装埋设的经验，制定安装埋设（吊装）流程图。渗压计埋设（吊装）安装示意及大样图如图5-1、5-2所示。图5-1 渗压计安装示意图图5-2 第一排测压管大样图5.2.6.2 表面变形观测标点与基点技术要求（1）测量放样按设计测点布置，测量各基点和标点位置。（2）表面变形标点表面变形标点采用C20混凝土浇筑，变形标点周围用原坝料土回填夯实。标点立柱顶预留10cm高度用于二次混凝土浇注归心底盘。（3）工作（校核）基点工作基点采用钢筋混凝土结构，混凝土强度等级为C20，工作基点周围回填粗砂。标点立柱预留10cm高度用于二次混凝土浇筑归心底盘。表面变形基点在施工过程中，应用观测仪器控制，避免超出规范容许的误差；安装归心底盘时，应先安装同排工作基点，之后在仪器和觇标控制下，安装变形标点归心底盘，安装偏差应满足规定要求，倾斜不得大于4。图5-3 位移观测标（基）点剖面图图5-4 沉陷观测标（基）点平面图5.2.6.3 钻孔及封孔技术要求钻孔除满足设计提出的相关要求外，根据谭家河水库工程地质条件、工程特点，埋设施工满足以下技术要求。 钻孔机械：100m钻机12台。孔子不小于108mm。 土体钻孔必须采用干钻。 对于砂、石层，若干钻比较困难，可适当考虑用清水冲洗，但严禁高压给水。 不论何种土质，严禁采用泥浆护壁，应采用套管跟进。每节套管长度12m，要准确记录下到孔内的套管规格、长度和根数。 造孔过程中，要连续取芯井对土层芯样进行编号、描述、根据需要取土样进行土工试验；要及时记录初见水位和终孔水位。 钻孔倾斜度应严格控制在2o/100m以内。 钻孔至设计深度时开始清孔并绘制钻孔柱装图。若实际钻探层位或深度与设计目的不符，则须根据实际钻孔柱状图调整钻孔深度。 钻孔结束后，如传感器采用埋设安装，则随传感器的埋设进行回填。 回填材料采用膨胀泥球及中粗砂。膨胀泥球的大小应由直径0.5cm1.0cm的不同粒径组成，要求在钻孔内潮解后的透水系数小于周围土体的渗透系数。泥球做好后需置荫凉处风干，不宜日晒烘烤。传感器附近的回填，需采用干燥、干净的中粗砂。回填材料应缓慢入孔，防止架空。在回填过程中要准确记录回填面高程、回填材料及用量。同时，还要进行传感器测读数据，检查监测仪器工作是否正常。5.2.6.4 电缆沟开挖技术要求电缆沟是连接传感器与MCU电缆的通道，根据测点分布情况，为保证电缆的最优走向，并与原有建筑物协调以保证大坝坝容的整洁美观，沿大坝护坡面上在各测点所有断面开挖宽30cm，深50cm的沟槽。电缆沟截面尺寸：主沟（平行于坝轴线）沟底30cm，沟深50cm，为挖掘方便计，可放：1：0.151：0.2的边坡，支沟底宽不小于30cm，其他与主沟同。挖沟出土置与沟边地势较低侧，留备回填用。电缆纵横向交叉接头处、电缆接头处按监理批准的图纸施工。图5-5 电缆沟开挖及钢管、电缆铺设图5.2.6.5 电缆缚设技术要求连接传感器的电缆按要求编号，对应于各测压管编号。电缆按要求截成相应的长度，再外套镀锌钢管，钢管与钢管之间用街头连接，然后将钢管放入电缆沟槽内，钢管的尽头与测压管及测压管管口附件焊接在一起，每一根电缆在测压管处留有一定的长度，以使传感器安装后吊装到合适的位置。所有的传感器电缆在大坝坡底会合，集中铺设MCU房。电缆铺设完后，对电缆每一芯线进行通断测试，测试结果现实电缆完好。对钢管连接情况也进行了测试，结果显示钢管连接、焊接情况良好，形成了一个整体的接地网。电缆敷设及回填：检查电缆沟是否达到所需宽，深度。要求电缆铺设在冰冻线以下。坝上电缆沟底铺设约10cm厚中细砂，传感器电缆和通讯电缆或电源电缆通过钢管保护后敷设在砂面上，禁止电缆直接放在块石中，再敷设1015cm中细砂，用开挖土回填沟并夯实；坝上通讯电缆须加钢管保护。电缆应水平铺设成S型，并避免相互交绕。电缆每隔一定长度应做好标记，以防混淆。电缆铺设期间，应经常测读传感器读数，检查电缆是否受损，传感器工作是否正常。所有电缆敷设完成后，应提供电缆走向图，并在坝上做好标记以便检查。5.3 视频监视系统为了适应现代水库管理和安全的需要，拟在水库安装两套视频监视系统，负责对谭家河水库大坝及溢洪道进行实时监视，并对事件进行录像。5.3.1 视频监视系统的布设两套视频监视系统分别布设在大坝坝顶右端第一个路灯上及大坝左坝端与溢洪道连接处的路灯上。详见大坝安全监测平面布置图。5.3.2 通信方式 视频监视现地站与中心站之间采用光纤通信。5.3.3 系统配置视频监控系统包括中心站设备和现地设备。本系统中心站设备与水雨情自动测报系统共用光纤通信设施及监控工作站。现地设备包括：网络视频服务器、室外远红外球形摄像机、室外远红外一体化摄像机、100Ah蓄电池及充电装置、光端机、电源避雷器等。5.3.4 系统功能（1）实时视频监视系统功能：提供各视频头实时视频影像数据信息。（2）视频录像功能：提供各视频头历史录像信息查看、手动录像、自动录像等视频录像功能。（3）录像存储位置管理：提供数据存储空间满额报警以及更换录像存储设备功能。（4）报警纪录功能：提供视频设备报警信息，包括实时报警、历史报警以及相应处理情况。（5）操作日志管理功能：提供视频系统操作日志，提供系统安全性，方便系统管理人员进行系统维护。5.3.5 技术要求所建系统必须具有高可靠性。选用高温、抗高温、抗强电磁场、抗震动、抗恶劣环境的高可靠工业设备。室外设备能防雷、防雨、防尘。平均无故障时间30000h。前端视频监视设备具有较高的安全、稳定性能，技术指标优异，室外视频监视设备应具有全天候监视性能。5.4 数据库管理系统5.4.1 数据库的主要功能数据库是信息资源管理的先进工具，信息处理的核心，在整个系统中起着关键性作用。水库综合数据库是系统中重要的组成部分，它负责对采集信息数据的输入、整理、归档、查询、打印，进行统一的有效的管理；为水库的安全运行和调度管理提供数据服务。能大幅度地提高水库优化高度和经济运行等各项工作的效率。数据库可为系统提供如下主要报务支持：安全、完整、统一、分布、科学的数据管理。实时数据的接收、整理及管理。历史数据的存储、查询和管理。水情、雨情、工情等其他数据的存储和管理。保证数据的共享，本地及异地数据方便、快速查询及调用。面向目标的综合信息查询。为其他系统、模块提供通用数据调用接口、保证数据支持。图文并茂的数据文档输出。5.4.2 数据库管理平台的选择选择一个数据库平台是数据设计的一个重要环节。Microsoft SQL Server 2000是一种关系数据库管理系统(RDBMS)。SQL Server 2000不仅能作为一个功能强大的数据库服务器有效地工作，而且数据库引擎也用于需要在客户端本地存储独立数据库的应用程序中。SQL Server 2000可以动态地将自身配置成能有效地使用客户端桌面或膝上型电脑中的可用资源，而不需要为每个客户端专设一个数据库管理员。应用程序供应商还可以将SQL Server 2000作为应用程序的数据存储组件嵌入到应用程序中。SQL Server 2000还和Windows操作系统紧密结合，针对该操作系统作出了很多优化，使其成为Windows操作系统下卓越的数据库平台。鉴于此，选择SQL Server作为计算机网络中心的数据管理系统。5.4.3数据库结构使用数据库是为了提高运行速度和管理效率。水库信息化数据库包括水雨情数据库、工情数据库和办公自动化数据库。（1）水雨情数据库水雨情数据库主要存储雨量、水位和流量数据。雨量数据分为实时降雨数据表、日降雨数据表、年降雨数据表，水库逐年水资源流入流量/流出流量数据库，年配水计划和实施结果数据表。水位数据分为实时水位数据表、日平均水位数据表、旬平均水位数据表、月平均水位数据表。流量数据分为实时流量数据表、日水量数据表、旬水量数据表、月水量数据表。（2）工情数据库工情数据库主要是大坝安全监测数据：大坝渗流、渗压数据、大坝变形位移数据。（3）办公自动化数据库办公自动化数据库办公自动化数据分为水库基本特征值数据表、经济情况数据表、人事档案数据表、调度情况数据表。5.5 信息查询发布系统信息查询发布系统主要是构建B/S方式的信息化查询系统，综合数据库中的数据以Web方式发布，客户端通过IE方式浏览、查询，兼有实时、历史数据查询功能，同时支持模糊查询功能。用户在客户端查询数据时通过IE向服务器发出请求，服务器把用户的请求信息进行处理、检索后把结果通过IE返回给客户端，以供用户浏览。信息查询发布系统是基于B/S（Browser/Server，浏览器/服务器）方式构建的。B/S结构实际上是一种三层客户/服务器结构，以浏览器作为客户端软件，而增加了Web服务器作为中间应用层。B/S结构的优点是维护方便，能够降低总体拥有成本。客户端运行软件，就像平时上网浏览网页一样，有浏览器就行了，不用安装其他软件。B/S比C/S的维护工作量大大减少，所有的维护、升级工作都只在服务器上进行，客户端浏览器只提供与用户的交互界面，使得客户端配置成本大降低，若要提高软件的执行效率，只需增强服务器的性能；数据浏览、应用逻辑和数据存取操作的分离，提高了软件的实用性、可扩展性。5.5.1 信息查询发布系统框架信息查询发布系统是将