水利水電工程中的大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)研究

鄧文

摘要：在實(shí)際開展水利水電大壩建設(shè)項(xiàng)目時(shí)，不僅會(huì)受到復(fù)雜多變的外界環(huán)境干擾（如溫度、水壓等），其內(nèi)部機(jī)械設(shè)備、人為等因素同樣會(huì)對(duì)施工質(zhì)量產(chǎn)生影響，進(jìn)而使得大壩外形受到擠壓，出現(xiàn)滲漏等問題。由于導(dǎo)致因素并不唯一，需根據(jù)實(shí)際情況分析診斷，第一時(shí)間處理問題，避免影響整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，爆發(fā)安全事故。項(xiàng)目中所使用的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)嚴(yán)格參照監(jiān)測(cè)規(guī)范的要求，同時(shí)根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際狀況以及地質(zhì)構(gòu)成有針對(duì)性地設(shè)計(jì)了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的具體擺放位置。

關(guān)鍵詞：水利水電工程;大壩;安全監(jiān)測(cè)技術(shù)

引言

我國(guó)廣闊的地域決定了我國(guó)多變的自然氣候與復(fù)雜的地理?xiàng)l件，導(dǎo)致我國(guó)水資源時(shí)空分布不均。我國(guó)修建大量水利工程，用以調(diào)控水資源分布、優(yōu)化水資源配置。其中，大壩在防洪、灌溉、發(fā)電等方面發(fā)揮巨大作用，而大壩安全監(jiān)測(cè)是保障大壩安全運(yùn)行的重要工作。由于大壩安全監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和儀器數(shù)量眾多，監(jiān)測(cè)信息的采集與管理任務(wù)繁重，這就對(duì)傳統(tǒng)的大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)提出了更高要求。監(jiān)測(cè)自動(dòng)化技術(shù)則彌補(bǔ)了傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)的不足，大大提高了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集工作的效率與頻次，從而采集到海量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，這些監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)需要得到有效地分析處理，才能準(zhǔn)確反映出大壩的運(yùn)行狀態(tài)。

1大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)類型

借助于大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)壩體信息數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集，并利用現(xiàn)場(chǎng)的網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，最后，系統(tǒng)還具有信息數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、管理、分析等功能。此外，該系統(tǒng)還具有防雷、抗干擾的能力，當(dāng)有數(shù)據(jù)異常情況出現(xiàn)時(shí)，系統(tǒng)還能自動(dòng)報(bào)警。根據(jù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面的差異，可以將大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為兩種類型：①集中式安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，此類系統(tǒng)主要由傳感器、監(jiān)控設(shè)備以及集線箱等部分組成;②分布式安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，此類系統(tǒng)的構(gòu)件與集中式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基本一致。

2水利水電工程中的大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)

2.1 BIM技術(shù)

2.1.1三維建模

Revit中建模一般是先建立項(xiàng)目的軸網(wǎng)和標(biāo)高，然后利用軟件自帶的樣板文件和族文件，建立三維模型，再依據(jù)軸網(wǎng)和標(biāo)高準(zhǔn)確放置。由于水工建筑物的結(jié)構(gòu)不同于一般的建筑物，無法直接使用Revit提供的樣板文件與族文件。為了充分展現(xiàn)水工建筑物的特點(diǎn)，本文利用二維的CAD圖紙，對(duì)大壩的不同部分，如壩體、防浪墻、正常溢洪道、泄洪涵洞等，通過放樣、拉伸、融合、旋轉(zhuǎn)等操作，分別繪制三維模型，再通過軸網(wǎng)和標(biāo)高進(jìn)行整合，從而形成大壩的整體三維模型。為了更好地實(shí)現(xiàn)基于BIM的安全監(jiān)測(cè)功能，在大壩三維模型中放置監(jiān)測(cè)儀器的等比例三維模型，直觀體現(xiàn)儀器的類型以及布設(shè)位置。利用Revit的“族”圖元特性，在項(xiàng)目中新建族模型，依照監(jiān)測(cè)儀器的實(shí)體裝置，通過放樣融合、旋轉(zhuǎn)等操作，創(chuàng)建各監(jiān)測(cè)儀器的三維模型，并設(shè)置好模型的各項(xiàng)參數(shù)，如幾何尺寸、材料等，以儀器的名稱命名，載入項(xiàng)目文件夾中，形成自定義族庫。

2.1.2監(jiān)測(cè)信息可視化管理

本文利用數(shù)據(jù)庫技術(shù)，結(jié)合Revit二次開發(fā)，在Revit中建立監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的高效便捷管理，并采用了兩種方法，一種是在菜單欄中建立與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的命令按鈕;另一種是通過監(jiān)測(cè)儀器的三維模型，直接關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)。大壩的安全監(jiān)測(cè)方案依據(jù)工程實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)，例如降雨量監(jiān)測(cè)在工程中可以放置雨量計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，也可直接使用當(dāng)?shù)氐臍庀髷?shù)據(jù)?？紤]以上兩種情況，本文對(duì)降雨量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采用第一種關(guān)聯(lián)方式。為實(shí)現(xiàn)降雨量監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，在visualstudio中新建類庫，添加引用“RevitAPI.dll”“RevitAPIUI.dll”，實(shí)現(xiàn)IExternalApplication接口。在類庫中新建winform窗體，獲取從數(shù)據(jù)庫中讀取的降雨量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用C#語言編寫winform窗體與Revit交互代碼，并在菜單欄中生成相應(yīng)的命令按鈕，從而實(shí)現(xiàn)降雨量監(jiān)測(cè)項(xiàng)目與監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)。使用者單擊Revit菜單欄中的“降雨”按鈕，即可查詢數(shù)據(jù)庫中降雨的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)?；赗evit軟件參數(shù)化建模的特性，每個(gè)監(jiān)測(cè)儀器模型在建立時(shí)，擁有不同且唯一的ElementID。

2.2信息平臺(tái)與虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

（1）基于云架構(gòu)技術(shù)的信息平臺(tái)將由單個(gè)工程健康信息擴(kuò)展到流域統(tǒng)合甚至全國(guó)聯(lián)網(wǎng)，有利于擴(kuò)大縱、橫向分析比較的范圍，擴(kuò)充知識(shí)積累，在更大的范圍內(nèi)優(yōu)化決策。單項(xiàng)工程可以將精力集中于本地化的設(shè)備維護(hù)及數(shù)據(jù)采集，涉及多學(xué)科交叉融合的數(shù)據(jù)和決策服務(wù)可由云平臺(tái)集中行業(yè)資源提供高水平的解決方案，從而確保單項(xiàng)工程在借助高水平服務(wù)的同時(shí)降低成本投入，在社會(huì)范圍減少重復(fù)投資，目前已基本具備實(shí)現(xiàn)條件。

（2）多領(lǐng)域知識(shí)融合的系統(tǒng)分析，特別是在現(xiàn)代數(shù)值分析技術(shù)的支撐下，對(duì)設(shè)計(jì)階段某些認(rèn)識(shí)較模糊的計(jì)算模型和設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行反演、識(shí)別，并通過更精細(xì)化的仿真分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)工程健康狀態(tài)的量化評(píng)估，是在傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)判據(jù)基礎(chǔ)上的重大技術(shù)進(jìn)步，已經(jīng)表現(xiàn)出廣闊的發(fā)展前景。

2.3物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

2.3.1集成式監(jiān)測(cè)

水庫大壩安檢覆蓋到壩體、壩表等各個(gè)部位，人工監(jiān)測(cè)難以做到全覆蓋。因此，可以在某些滲透壓傳感器、溫度傳感器等監(jiān)測(cè)裝置中安置物聯(lián)網(wǎng)載體，提供局域網(wǎng)支持，并連入水庫大壩遠(yuǎn)程主機(jī)，每隔一段時(shí)間發(fā)布相關(guān)指標(biāo)現(xiàn)狀，對(duì)整個(gè)水庫大壩進(jìn)行集成式監(jiān)測(cè)。

2.3.2使用物聯(lián)網(wǎng)載體監(jiān)測(cè)裝置

在日常水壩安檢過程中，可以運(yùn)用承載物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的檢測(cè)工具，在滲透破壞監(jiān)測(cè)、壩體傾斜裂痕監(jiān)測(cè)中采用這類裝置，可以直接將信息傳遞給檢測(cè)中心，并且可以讀取歷來資料，有利于監(jiān)測(cè)分析。

結(jié)語

大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)使得大壩運(yùn)行管理人員能夠快速且準(zhǔn)確掌握大壩運(yùn)行形態(tài)，同時(shí)更好地掌握大壩變化規(guī)律，更好的預(yù)測(cè)大壩變化趨勢(shì)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患問題或異常情況并進(jìn)行排查修護(hù)，有效提高了大壩運(yùn)行安全管理工作的效率，促進(jìn)水電站工程效益的最大化發(fā)揮，節(jié)約工程的投資。

參考文獻(xiàn)：

[1]梁蔚.水利工程大壩的安全監(jiān)測(cè)技術(shù)分析[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2017，5（20）：90-91.

[2]唐鵬程，張?jiān)茝V，周期頤，等.里底水電站大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)[J].云南水力發(fā)電，2021，37（2）：35-39.

[3]張研宇.白石水庫大壩安全監(jiān)測(cè)資料數(shù)據(jù)分析[J].黑龍江水利科技，2021，49（1）：37-44，59.

[4]阮俞嫻.對(duì)水利水電工程中大壩安全監(jiān)測(cè)工作的解讀[J].城市建設(shè)理論研究：電子版，2019（10）：159.