【摘要】碧流河水庫大壩安全監測系統于1997年進行改造，已運行13年，通過長期連續監測資料分析數據來看，大壩是安全穩定的，但仍存在一些問題，需升級改造。
　　【關鍵詞】碧流河，大壩安全監測，存在問題，升級改造
　　一、工程概況
　　碧流河水庫位于遼寧省大連市普蘭店雙塔鎮與莊河市荷花山鎮交界的碧流河干流上，是一座以防洪、城市供水為主，兼有發電、養殖、旅游等綜合效益的大Ⅱ型水利工程。工程于1975年開工，1986年竣工。水庫控制流域面積2085Km2,總庫容9.34億立方米，樞紐工程由主壩（瀝青砼心墻土壩、瀝青砼心墻堆石壩、砼重力壩）。三座副壩，輸水建筑物和泄水建筑物組成，主壩全長708.5m，最大壩高53.5m，一副壩為粘土心墻土壩，壩長22.7m，最大壩高21.7m，二副壩為均質壩，壩長380米，最大壩高9m，三副壩為瀝青砼心墻堆石壩，壩長53.5米，最大壩高為10米。
　　二、大壩安全監測現狀
　　為全面了解大把內外部變化情況，水庫大壩監測工作起到了耳目作用，為管好、用好工程、維修工程等提供了真實、準確、可靠的第一手資料。碧流河水庫大壩安全監測項目于1997年由中國與加拿大合作，對大壩安全監測系統進行改造，改造后的大壩安全監測系統分為中方、加方大壩安全監測系統，兩大監測系統使用至今。
　　（一）中方大壩安全監測系統
　　中方大壩安全監測系統由國家電力公司電力自動化研究院大壩監測技術所設計、研制、生產、安裝。監測項目主要有水平位移監測、撓度監測。
　　1、水平位移監測。水平位移監測，是利用監測儀器、設備連續測量大壩在水平方向上的變化情況（向上游移動為負，向下游移動為正）。水平位移監測由四條由引張線組成，其中兩條位于壩頂，兩條位于廊道中。
　　壩頂引張線由二十九臺單項引張線儀組成，儀器編號為EX01-EX21、EX23-EX30。由于主壩全長708.5米，原設計采用一條引張線過長，受風等因素影響，引張線擺動較大，導致采集數據不穩定。為確保資料真實性，經論證在壩頂設置兩條引張線。EX01-EX21單向引張線儀組成的引張線由壩右岸的倒垂線儀TP01和雙線垂線儀SD01、倒垂線儀TP05控制觀測。EX23-EX30單向引張線儀組成的引張線由壩左岸的倒垂線儀TP02和雙向垂線儀SD01倒垂線儀TP05控制觀測。
　　廊道內兩條引張線，其中一條位于砼壩段，儀器編號為EX31-EX46，全長267.15米。由十六臺單項引張線儀組成，其右段固定于廊道基巖中，左端由倒垂線儀器TP03控制觀測。另一條為雙向引張線，位于土壩壩段中，由四臺雙向引張線儀組成，儀器編號為EX01-ES04，兩個端點分別由三向垂線儀器TD01-TD03控制觀測。
　　2、撓度監測。撓度監測是借助專用監測儀器對壩體內鉛垂線上不同高程測點與倒垂線之間的水平位移進行連續監測，土壩瀝青砼心墻。撓度監測設備是由兩組正垂線和三條倒垂線組成，其中兩組正垂線分別位于土壩1#，2#豎井中，每一組正垂線有一臺雙向垂線坐標儀和六臺單向坐標儀組成，由1#，2#豎井中倒垂線TD1和TD3控件監制。砼壩是在砼壩17#壩段中的倒垂線上安置三臺雙向垂線坐標儀進行撓度監制。
　　（二）加方大壩安全監測系統
　　加方大壩安全監測系統由加拿大ROCTEST公司設計、研制、生產、安裝、監測項目主要有大壩變形監測、滲流監測。
　　1、大壩變形監測。大壩變形監測包括裂縫監測，壩體傾斜監測、裂縫監測采用儀器為振弦式測縫記，壩體傾斜監測采用儀器靜力水準儀，編號C1-C13,分布于砼壩溢漿廊道5支，排水廊道2支，觀測廊道6支。
　　2、滲流監測。滲流監測包括左、右岸繞壩滲流監測、揚壓力監測、一副壩浸潤線觀測、二副壩滲流監測，左、右岸繞壩滲流，編號RB-1A-RB-12A，砼壩基礎廊道揚壓力，編號Y1-Y20,一副壩浸潤線編號，K1-A-K8-A。二副壩滲流編號S1a-S7a,以上均采用振弦式滲壓計進行觀測。
　　以上兩大監測系統現已運行13年。中方大壩安全監測系統從采取在現場布置的MCU，通過YKC遙控轉換箱對各類傳感器的信號進行數據采集，暫存于MCU中，并根據中控室主機的命令向主機傳送數據，進行處理和分析運行方式，與人工比測方式測出的數據一致，兩者誤差甚小，從而說明監測數據真實、可靠。從歷年的水平位移的測值過程線、人工比測值過程線、庫水位變化過程線和氣溫過程線可看出，當庫水位、氣溫升高，使壩產生向下游位移，反之，向上游位移。但位移數據極小，變化不明顯，結論為產生水平位移，撓度變化主要受庫水位、溫度影響。
　　加方大壩安全監測系統中的變形監測值均小于1mm，主要受溫度、庫水位影響，左右岸繞壩滲流、壩體滲流、浸潤線觀測結果分析，滲流量大小與庫水位變化有關，具有與庫水位變化同步、趨勢相似等特點。揚壓力監測其滲壓等數大小，主要受地質條件影響，截至目前為止均小于允許的最大滲壓系數0.3。大壩沉陷觀測中的土壩、砼壩、堆石壩以及上下游壩肩、基礎廊道等沉陷量很小，可忽略不計，從關系曲線上看近似一條水平線。
　　綜上所述，碧流河水庫大壩通過長期連續監測資料分析數據來看是安全、穩定的，其數據變化是在允許值范圍內的。
　　三、存在問題
　　雖然碧流河水庫中方、加方安全監測系統系統運行正常、安全、穩定，但仍存在以下問題應急需解決。
　　1、通訊故障多加方通訊系統為有線通訊，通訊方式采用以MCU1為主接收站，MCU2、MCU3通過MCU1轉發的方式，與計算機進行通訊，當MCU1出現故障，MCU2、MCU3將不能和監控計算機進行通信，在實際運行過程中，經常出現故障，導致該系統全部癱瘓。
　　2、雷擊損害嚴重。每當雷雨季節均遭受雷擊，導致系統設備損失，加之有些設備已停止生產（備用設備已用完）。如出現此事故，無法更換。
　　3、日常運行工作量大。為減少雷擊次數，每次降雨時必須關閉系統運行，給日常管理帶來極大的不便。
　　4、采集、整編軟件落后。中加項目中的監測軟件為DOS版本，且是英文界面，對于操作人員的素質要求較高，加之整編軟件office97已淘汰落后。如監測系統軟件出現問題，將使觀測資料全部丟失，導致觀測資料的整編、分析無法進行。
　　四、升級改造方案
　　隨著計算機、通訊、自動采集和控制技術的快速發展，大壩安全監測系統也得到了長足的發展，無論是傳感器、自動化設備，還是數據采集、資料整編、分析軟件都有較大進步。從技術層面上講，我認為碧流河水庫大壩安全監測自動化監測系統應進行升級改造。

　　1、更換測量控制單元（MCU）。MCU具有維修復雜，維修周期長，廠房已不再生產，加之防雷性能差等特點，建議采用南京水利科學研究院研制的THSMS-1型測量控制單元，它吸收了原有的優點，克服了原有的缺點，在此基礎上研制出來的，適用于大中型水利工程，系統采用集成度高、模塊化的結構。能在惡劣氣候條件下保持系統長期穩定可靠工作。同時大大提高防雷性能，并且已在全國幾十座水庫上應用，效果較好。
　　2、有線通訊改為光纖通訊。原MCU通信，采用有線通信方式。由于通信線路較長，常遭雷擊，導致有線通信設備，甚至MCU損壞，而系統中斷監測，數據損失。如將有線通信改為光纖通信（組成雙環自愈光纖網），可大大提高通信的可靠性，從而降低遭受雷擊的概率。
　　3、更換水位計和雨量計。原加方安裝編碼水位計、雨量計，以監測上游水位及降雨量情況，但在運行過程中經常出現故障，非專業人員無法排除，建議使用浮子式水位計，來獲得上游水位的數據。雨量計采用國家防總推薦的0.5mm標準雨量計，從而解決非我國標準口徑、測量需轉換、測量精度差等問題。
　　4、安裝新的數據采集軟件和資料整編新的采集軟件和資料整編，軟件是在WIN2000平臺上，基于WEB的方式，在任何地方只要登陸到該計算機上，就能夠查詢到當前和歷史的測量數據、圖表等，從而實現遠程通訊，同時開發相應的分析軟件，以實時分析大壩安全狀況。