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小型水库雨水情测报及大坝安全测报实施方案

发表时间:2023-07-17 09:29作者:小慧
文章附图

一、项目背景

由于我国的水灾频发,因此必须对江河、水库与湖泊的水位计降雨量进行监测,这种监测不但可为预防水灾、积极进行防汛决策提供大量可靠的数据及资料,同时还可以为防洪救灾和保护人民生命财产发挥重要作用。目前,国内不少水文站监测水位及降雨量仍采用人工方式,该方法不但存在测量人员的安全问题,而且还存在测量数据不准确及时效性不强的问题。为了解决上述问题,我司开发了一套水雨情测报与大坝安全在线监测系统,此系统适用干水文部门对江、河、湖泊、水库、渠道等水文参数进行实时监测。监测内容包括;水位、降雨量、流速流量、大坝渗压渗流、位移变形,根据客户要求可以扩展到对气象环境、水质及含沙量等参数的监测。水位与降雨量监测系统采用无线通讯方式实时传送监测数据,可以大大提高水文部门的工作效率。

1.1 项目名称 **小型水库水情测报和安全监测设施实施方案。

党中央、国务院对水库安全工作高度重视。党的十九届五中全会提出要加快病险水库除险加固,国务院常务会议明确“十四五”期间水库除险加固和运行管护要消除存量隐患, 实现常态化管理。为深入贯彻习近平总书记重要指示批示精神,认真落实党的十九届五中全会部署,按照国务院常务会议要求,2021 年 3 月 24 日国务院办公厅印发《关于切实加强水库除险加固和运行管护工作的通知》(国办发〔2021〕8 号)以及水利部关于印发《小型病险水库除险加固项目管理办法》和《小型水库雨水情测报和大坝安全监测设施建设与运行管理办法》水运管2[2021]313号的通知,《通知》从“十四五”期间水库除险加固和运行管护的总体要求、工作措施和各方责任三个方面。明确了水库除险加固和运行管护工作的指导思想、目标任务,提出了分类完善支持政策、加快实施水库除险加固、加强水库运行管护、提升信息化管理能力、落实属地管理责任、强化部门监督指导责任、健全责任追究机制等7条具体措施。其次在“十四五”病险水库除险加固和运行管护任务中,要求2025年前,完成新出现病险水库的除险加固,配套完善重点小型水库雨水情和安全监测设施,实现水库安全鉴定和除险加固常态化。在者全国小型水库9.4 万座中80%以上修建于上世纪 50 至 70 年代。主要由当地农民投工投劳修建,建设标准偏低( “三无”“三边”工程多)、工程质量差。大多由乡镇管理,绝大多数无专门管理机构和专职管理人员,整体管理设施不完善、管理条件差、管理水平低、老化失修严重风险和安全问题突。近年来,国家发展改革委、财政部安排中央资金1553 亿元,对 2800 多座大中型水库和 6.9 万座小型水库进行了除险加固,工程安全状况不断改善。但是,由于各种原因,我国水库安全运行的风险依然比较突出。一是尚有3.1万多座水库没有在规定期限开展安全鉴定。二是部分水库受超标准洪水、强烈地震等自然灾害影响,导致工程不同程度损毁。三是受财力所限,已经开展的部分水库除险加固标准较低。四是部分水库管护力量薄弱,日常维修养护不到位,积病成险。


1.2结构示意图

二、雨水情测报详细设计

根据《小型水库雨水情测报和大坝安全监测设施建设与运行管理办法》附表小型水库监测设施设备基本配置表雨水情测报表要求,本方案进行如下详细设置及部署。

2.1 雨水情测报站点结构

雨水情测报站的智能采集设备通过水位、雨量传感器采集水位、雨量数据;经过RTU遥测终端机实现一站多发,将实时雨水情数据分别发送到市水情分中心的前置机;前置机上部署的信息接收软件完成水位、雨量站雨情数据的接收、整编后,将实时雨水情数据存入县级平台数据库和市水文数据库;市水情分中心再将所辖县(市、区)的自动监测站实时雨水情数据通过水情上报系统上报省水情中心。结构流程图如下图所示:

2.2 雨水情测站设备组成

三、RTU遥测终端机

将采集到的传感器数据、视频画面通过4G发送至云端和手机端,也可以发送至相应监管部门的服务器。

规格参数:

3路RS485接口,5路开关量输入,1路USB接口,1路音频接口,GPS定位*,5寸显示屏*

支持GPRS、4G、WiFi、有线以太网数据传输

可设置(默认1分钟)

可设置(默认1分钟)

水位计、流量计、水质传感器、气象传感器等

流量计算方式

流速水位换算流量、闸位水位换算流量、固定堰槽换算流量

内置16M FLASH和1G TF存储卡,**可支持256G TF卡,一分钟存储一条数据,可以存储不少于1年

12-24V

100mA 12VDC

300mA 12VDC(不含传感器)

数据导出方式

USB本地导出或远程平台导出

设备没有信号或掉线可以缓存补发至少3个月的数据

同时向多个中心站和端口发送数据,默认支持4个中心站,每个中心站支持不少于3个端口

     

无屏版、5寸屏、7寸屏

-30-65℃

扩展功能

可外接继电器模块、模拟量转485,模拟量输出模块,液晶或者LED屏显示器、摄像头等。

四、大坝安全监测详细设计

根据《小型水库雨水情测报和大坝安全监测设施建设与运行管理办法》附表小型水库监测设施设备基本配置表大坝安全监测表要求,本方案进行如下详细设置及部署。


4.1 渗流量监测

4.1.1 总体要求

根据《小型水库雨水情测报和大坝安全监测设施建设与运行技术指南(征求意见稿)》监

测布置应符合以下规定

具备渗流量监测条件的小型水库应监测渗流量。渗流量监测设置应根据大坝坝型、渗流特

点、渗流水量大小、汇集排水条件等确定。具备渗流量监测条件是指大坝存在渗漏明流、具备

渗水汇集条件和便于安装监测设备的情况。

渗流量监测应根据大坝渗流情况设置,建设与运行管理办法要求如下:

小(1)型水库:存在渗漏明流的大坝应设置1个渗流量监测点,有分区监测需求的根据

需要增加监测点;

小(2)型水库:存在渗漏明流、坝高15m以上或影响较大的大坝应设置1个渗流量监测点其他情况根据需要设置监测点;

不具备设置**监测点的,可根据渗流量变化情况设置临时监测点。

具备渗流量监测条件的副坝可参照主坝要求布设。

渗流量监测可采用容积法或量水堰法。其中,容积法适用于小于1L/s 的渗流量监测;量水堰法中,渗流量 1~70L/s 可采用直角三角堰,70~300L/s 可采用矩形堰或梯形堰。

4.1.2 监测点位设计

依据现场实际情况根据规范设计(或参考设计单位文件)

4.1.3 设备选型

根据系统的实际情况及所要达到的技术指标,并参照《土石坝安全监测规范》(SL551-2012),《小型水库雨水情测报和大坝安全监测设施建设与运行技术指南(征求意见稿)》渗流量监测选用磁致式量水堰计,该仪器适用于长期测量河流、湖泊、水库、坝体等堰槽的水位,是监测水位及流量变化的有效监测设备。

该量水堰计采用磁致伸缩液位计作为传感器进行测量,具有分辨率高、稳定性好、性能可靠、响应速度快,工作寿命长等优点。


4.2 渗流压力监测

4.2.1 总体要求

根据《小型水库雨水情测报和大坝安全监测设施建设与运行技术指南(征求意见稿)》,《小型水库雨水情测报和大坝安全监测设施建设与运行管理办法》:


五、设备选型

根据系统的实际情况及所要达到的技术指标,并参照《土石坝安全监测规范》(SL551-2012),渗流监测选用我公司的振弦式渗压计。该渗压计适用于长期埋设在水工结构物或其它混凝土结构物及土体内,测量结构物或土体内部的渗透(孔隙)水压力, 并可同步测量埋设点的温度。振弦式渗压计加装配套附件可在测压管道、地基钻孔中使用,渗压计为全不锈钢结构,24×120mm 的灵巧体积,可方便放置在需要测量的狭小部位。振弦式渗压计具有智能识别功能。当被测水荷载作用在渗压计上,将引起感应膜板的变形,其变形带动振弦转变成振弦应力的变化,从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率,频率信号经电缆传输至读数装置,即可测出水荷载的压力值,同步测量埋设点的温度值。



5.3 表面变形监测

5.3.1 总体要求

根据《小型水库雨水情测报和大坝安全监测设施建设与运行技术指南(征求意见稿)》,《小型水库雨水情测报和大坝安全监测设施建设与运行管理办法》:

5.3.3 设备选型

根据系统的实际情况及所要达到的技术指标,并按照可靠、耐久、实用、准确的原则选择仪器,水库表面变形监测系统选择GNSS接收机基点。设备内置高精度低功耗GNSS模组,支持

BDS B1I/B2a,GPS L1/L5,GLONASS L1,Galileo E1/E5a,SBAS L1,QZSS L1/L5,多星解算,支持SBAS。

六、 通讯、供电及防雷系统设计

6.1 通讯系统

大坝安全监测系统组网采用两级传输的方式,**级由测控单元到监测中心负责采集各监测项目的数据,第二级由监测分中心及监测中心组成的计算机网络实现监测分中心与监测中心之间的所有信息共享。

目前根据大坝安全监测的特点选用的通信信道有:4G、光纤、北斗卫星等通信方式。

通信要求

1) 监测中心能够实时接收全部监测项目的所有数据。

2) 工作方式:自报、应答两种工作模式。

3) 能长期地、特别是在暴雨洪水等恶劣天气条件下可靠地工作。

4) 通信畅通率应>98%,系统误码率小于6×10

5) 具有可靠的防雷措施。

6.2 供电系统

6.2.1 就近供电

适用于较分散的前端感知点供电,以及无法提供集中供电条件的现场安装环境。在前端设备的安装位置附近接取电源。

6.2.2 太阳能供电




七、小型水库安全监管平台

7.1小型水库安全监管平台功能介绍

云平台由本公司自主开发,基于云计算、物联网、大数据等先进技术开发,专业用于安全

监测的云平台,为用户提供安全可靠、即用即得的监测服务。秒速上云、“零”运维成本、功能丰富强大、系统方便易用。大型或中、小型安全工程监测项目,云平台都能为用户打破信息

孤岛,以最短的时间完成工程配置,让监测数据迅速产生价值,辅助管理部门决策的制定,真

正实现数据融合及价值,让监测工作实时高效!(云平台产品彩页见附录)

目前,在云平台上的监测项目已达580 个(2021.10.30),并持续添加中,分布在全国各个省市。



对外宣传门户:水库三维模型浏览,水库选择简介,水雨情数据发布等功能;大数据可视化管理:依托GIS展示当前天气、雨情、水情、水库安全、视频监控、预报调度等信息,大数据可视化风格。

实现基于地图的一键点调,音视频对讲,包括其他管理资源的呈现,提供集群对讲、音视频调度,移动执法人员设备调度管理;

20230703

采用数据可视化大屏展示管辖区内的所有水库的实时雨水情。此功能为行政责任人和技术责任人提供最新的24 小时雨水情展示。定时刷新雨水情信息和预警信息;提供历史雨水情信息的查询功能,雨水情数据可定时刷新数据,也可以手动选择刷新数据,其结果以表格形式展示出来。




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