洪泽湖大堤安全监测系统应用探讨

章成伟陈钟陈江云

1.江苏省洪泽湖堤防管理所江苏省223100

2.江苏省洪泽湖水利工程管理处江苏省223100

3.江苏省三河闸管理所江苏省223126

洪泽湖大堤安全监测系统应用探讨

章成伟1陈钟2陈江云3

1.江苏省洪泽湖堤防管理所江苏省223100

2.江苏省洪泽湖水利工程管理处江苏省223100

3.江苏省三河闸管理所江苏省223126

为及时迅速掌握洪泽湖大堤的动态工况，及时发现并分析潜在的问题，提升工程管理水平，适应现代水利管理的需要，洪泽湖大堤实施安全监测自动化采集是必要的。

洪泽湖大堤；安全监测；渗流观测；自动化；渗压计

1 工程概况

洪泽湖大堤位于洪泽湖东岸，始建于东汉(公元200年)，北起淮阴区码头镇，南至盱眙张庄高地，全长67.25KM，它是淮河下游地区3000万亩耕地，2600万人口的防洪屏障。由于大堤建设年代久远，历经兴毁，决而复堵，毁而重建，堤身留有许多乱石堆、埽工、淤泥等安全隐患，堤基存在集中渗流和堤后大面积窨潮、渗水等险情。

2 安全监测系统

2.1 改造前工程安全监测概况

洪泽湖大堤紧临湖水段，在高良涧以南，主要集中在省管段，总长32.35km。堤防安全监测以堤身渗流监测为主。改造前，大堤有8个渗流监测断面共计39根测压管，监测断面较少，且主要以人工电测法进行监测和人工数据处理，费时费力，测量精度低，不能满足大堤安全监测自动化的要求。

2.2 安全监测系统工程内容

安全监测系统采用定位安装渗压计方式对堤身渗透压力进行观测，可有效消除观测值的滞后效应，准确反映堤身和堤基的渗透压力，实现自动化采集，运行维护成本低，操作简便。根据工程地质勘察报告，选择大堤堤身和堤基存在安全隐患的重点断面进行观测，增设大堤堤身和堤基存在安全隐患的8个监测断面，计36根测压管；另对原有测压管进行疏通清洗和自动化改装，形成16个监测断面，共计75根测压管的堤身渗流监测系统。

2.3 安全监测系统结构

洪泽湖大堤除险加固工程省管段安全监测系统采用分布式自动化系统，由中心监控站、分布式数据采集设备、安全信息管理分析评价系统以及相应监测仪器组成。安全监测自动化系统采用分布式数据采集系统，具有可靠性高、通用性强、组态灵活、安装简便、抗干扰性能较强等优点，保证监测数据的连续性。同时系统具有一定的扩展性，根据工程需要随时组建和扩充。

2.4 数据传输

现场16个监测断面各设置了一个观测站，安装数据采集装置（集成GPRS无线通讯、现场显示单元）等设备，实时采集大堤各种监测数据，并能现场显示和查询监测数据。各个观测站与监测系统中心站采用无线GPRS通讯方式传输数据，观测站每天实时发布数据。电源主要采用太阳能供电，太阳能板安装于观测房顶，蓄电池设于观测房内。

2.5 信息管理系统软件

工程安全监测信息管理系统软件是安全监测自动化系统重要组成部分，具有数据采集与处理、资料管理与整编、资料分析以及可扩展性，能与其它自动化系统进行无缝联接。通过使用工程安全监测管理系统软件，管理人员和上级部门可以及时了解工程当前状态，为上级部门决策提供科学依据，为洪泽湖大堤工程的长期安全、经济运行提供可靠保证。

3 渗压计

3.1 工作原理

洪泽湖大堤安全监测采用GK4500ALV通气型渗压计，该渗压计主要用于长期测量测压管、钻孔、堤坝、管道和压力容器里的液体及孔隙水压力，其性能非常优异，其主要部件均用特殊钢材制造，有足够的强度适合各种恶劣环境安装使用。

仪器中有一个灵敏的不锈钢膜片，在它上面连接振弦。使用时，膜片上压力的变化引起它移动，这个微小位移量可用振弦元件的张力和振动频率来测量。振动频率的平方正比于膜片上的压力。共有两个线圈，分别紧靠钢弦对称放置。使用时，一个变频的脉冲信号（扫描频率）加到线圈上，这就使钢弦在它的固有频率上振动。激励结束时，钢弦还继续振动，但固有频率的正弦信号在线圈上逐渐减弱，并传输到读数仪上，并在此被解调和显示。

3.2 安装

每支仪器都提供了率定数据，包括在特定温度和气压之下的零读数。现场的零读数要在压力的温度修正后应与工厂的读数基本一致，其差别在20个字之内。

（1）在测压管中的安装

首先建立零读数和检查率定，然后将渗压计用电缆放进测压管中所要求的位置，电缆上作深度标志，以使渗压计端头的位置达到精确的深度。最后将电缆牢固的固定在测管的顶部，否则由于渗压计滑入测井里可能引起读数的误差。

（2）接线和集线箱

因为振弦仪器的输出信号是频率而不是电流或电压，所以电缆电阻细微的变化不会对读数仪的读数、电缆的连接造成影响，数据传输具有很好的可靠性和稳定性。

4 使用效果

安全监测系统运行至今，75只渗压计数据均能无障碍地传输至控制中心，太阳能设备在连续阴雨天10-15天内可以正常工作，系统运行基本正常。

4.1 管理系统软件运行情况

安全监测信息管理系统软件运行正常可靠，能够及时准确的提供监测数据报表、数据分布曲线和堤身浸润线等资料。

4.2 监测数据的准确性

为了验证自动化观测数据的准确性，采用电测水位计人工观测测压管水位高程，与自动化观测数据进行对比。经过反复调试、校正，自动化和人工观测数据差值趋于稳定。

5 结束语

2014年7 月，安全监测系统工程进行试运行，从实际运行效果看，该安全监测系统工程功能实用，技术先进，性能可靠，结构开放。正常情况下系统的数据采集、传输均能做到准确、可靠和及时，设备运行比较正常，实现了安全数据采集的自动化、数据处理的模型化。但在数据的深入分析和评判的智能化方面存在不足，需加强对数据的分析和系统的维护。

[1] 方卫华,水工建筑物安全监测自动化技术研究[M].河海大学,2006.

[2] 李珍照,大坝安全监测[M].中国电力出版社,1997.

10.16767/j.cnki.10-1213/tu.2017.11.122