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【摘要】：根据相关规范要求和水库的实际需求，在除险加固工程中，天雹水库布置了大坝安全监测、闸门自动监控、坝区视频监视等监测、监控项目。本文介绍了天雹水库工程监控系统的布置，系统结构及系统的总体功能。
【关键词】：水库；大坝安全监测；闸门监控；视频监视；系统；
中图分类号：TV文献标识码： A 文章编号：
工程概况
天雹水库枢纽位于广西南宁市城区边缘西北部的丘陵山区与河谷平原交接处，坐落三瀑江流域上，地处于南宁市高新技术开发区内。水库位于市区边缘，交通便利，距城市主干道高新大道0.5km。水库建成于1959年，是一座以灌溉为主兼防洪、旅游、供水、养殖综合利用的中型水库。水库总库容1360×104m3，调洪库容340×104m3，兴利库容880×104m3，死库容140×104m3，设计灌溉面积1.9万亩。水库枢纽主要有主坝、东副坝、西副坝、溢洪道、放水隧洞建筑物。
图1天雹水库工程平面布置图
水库主坝为均质土坝，坝顶高程103.87m，相应坝长190m，最大坝高32.67m，坝顶宽5～6m。两座副坝，均为均质土坝。东副坝坝顶长40m，坝顶宽4m，坝顶高程102.30m。西副坝坝顶高程为103.80m，坝高17m，坝顶长度为70m，坝顶宽度4m。
水库溢洪道溢流堰为宽顶堰，堰顶高程94.60m，堰溢流前缘总长58.76m；堰顶设7孔防洪闸，单孔尺寸6.5m×2.8m。
放水隧洞包括主坝放水隧洞和西副坝放水隧洞。主坝放水隧洞位于主坝左坝肩的小山中，隧洞呈折线型布置，隧洞长0.28km，为无压隧洞，洞高1.80m，宽1.50m，隧洞为上圆下方的门洞型。西副放水坝隧洞位于该坝左坝肩小山中，隧洞呈折线型布置，隧洞长0.17km，为无压隧洞，洞高1.80m，宽1.50m，隧洞为上圆下方的门洞型。两隧洞的闸门均为1.5m×1.9m铸铁镶铜闸门。
系统总体设计
系统结构
天雹水库工程安全监控系统包括大坝安全监测、闸门监控、水库枢纽视频监视及信息发布等子系统。大坝安全监测系统主要包括监测设备、测量控制单元（MCU）和监控主机等设备；闸门监控系统设备主要包括手动控制柜、闸门计、PLC控制单元、以太网光端机和控制主机；视频监视系统主要设备包括摄像机、视频光端机、视频分配器、视频矩阵屏幕墙、射频硬盘录像机等。各子系统相互独立，可通过本系统的监测、监控主机进行单独进行相应的操作，通过信息发布实现各子系统的功能集成，在局域网或外网内的相关技术、管理人员，根据权限，进行相关操作。系统总体结构图见图2。
图2系统结构图
系统通讯
系统通讯直接关系到系统的稳定性和可靠性。大坝安全监测系统监测设施离管理所办公楼较近，因此将测量控制单元布置在管理所内，大坝安全监测系统中监控主机直接与MCU连接。闸门监控系统和视频监视系统因布置范围较广，通讯距离远，因此采用光纤作为通讯媒介。系统通讯铺设的光缆一条是从管理房中控室铺设至西副坝隧洞启闭机房，然后延伸至溢洪道启闭机房，另外一条是从中控室铺设至主坝隧洞启闭机房。
闸门监控系统采用以太网通讯，系统设置了3对以太网光端机；视频监视系统采用视频光端机通讯。
系统总体功能
天雹水库工程安全监控系统主要功能如下：
实时采集渗流压力，水位、雨量、气温气压等参数，采集方式可以是定时和实时；
控制主坝隧洞闸门、西副坝隧洞闸门、溢洪道闸门的启闭操作，控制方式有手动方式和自动方式；
实时获取闸前水位、闸门状态等信息；
通过视频，实时监视主坝、西副坝、溢洪道及各闸门和闸室；
控制中心能够存储和查询闸位状态、电机状态、操作记录、降雨量、大坝渗流压力，渗流量等监测数据，可以打印各种报表，绘制各种图形；
通过LED管理主机、LED屏能够显示水库当前库水位、降雨量、库容等信息。
通过网络，可对外进行水库基本信息，各监测、监控子系统的信息发布。
系统布置
大坝安全监测系统
依据相关规范要求，大坝安全监测项目包括：表面变形监测、渗流监测（渗流量、坝基渗流压力、坝体渗流压力、繞坝渗流），环境量监测（上下游水位、降水量、坝址气温、气压）。
表面变形监测
表面变形监测主要包括对水库大坝的水平位移和竖向位移监测。设计水平位移采用视准线法观测，竖向位移采用精密水准法测量。
表面变形监测主要针对主坝进行了布置，共布置了表面变形观测墩18个（水平、竖向位移共用一个观测墩），工作基点和校核基点各8个。
渗流监测
渗流监测主要包括大坝的坝体坝基渗流压力监测、绕坝渗流压力监测以及渗流量监测，所有监测项目主要针对主坝进行了监测布置。
坝体坝基渗流压力监测
根据主坝体填筑质量、坝基地质条件及大坝的实际运行情况，设计布置3排观测断面：桩号0+045m断面、桩号0+100m断面、桩号0+145m断面，共布置坝体坝基渗流压力测点21个，其中坝基渗流压力监测点12个，坝体渗流压力监测点9个。
绕坝渗流压力监测
根据地质勘探资料与地形实际情况，在左岸绕渗监测点共3个、右岸绕渗监测点共3个，共计布置绕坝渗流压力监测点6个。
渗流量监测
在主下游排水棱体后，集中排水处设置量水堰一处，汇集大坝渗水，量水堰采用三角堰型式。
闸门监控系统
闸门监控系统主要设计内容为溢洪道、主坝隧洞、西副坝隧洞各闸门实现现地手动控制、自动控制及远程控制，主要监控内容有：闸门位置状态、启闭机的运行状态、控制的方式及闸门的控制等。
系统由包括远程控制站、现地工作站以及闸位测站（包含闸位机、连接齿片等）组成，其中远程控制站位于中控室，现地工作站3处，包括3套PLC控制单元，分别位于溢洪道启闭机室、主坝隧洞启闭机室和西副坝隧洞启闭机室。
视频监视系统
在水库的主要枢纽工程和关键设施部位布置了摄像机进行视频监视。视频图像监视系统主要布置于主坝、西副坝、溢洪道和各闸控室，共布置监视点14个。
视频图像监视系统由硬盘录像机、视频光端机、摄像机、视频墙、视频分配器和视频矩阵器等组成。视频信号通过视频电缆传输各处的视频管段机，再通过光缆传输至中控室，通过中控室的视频分配器将视频信号一分为二，一路信号传输至硬盘录像机，一路信号传输至视频矩阵，然后通过矩阵，将实时视频显示在屏幕墙上。
信息发布系统
信息发布系统发布主要内容包括水库基本信息和各子系统的监控、监测信息。系统采用B/S结构，在局域网内的计算机均可访问它，并根据权限等级，可进行相应的操作。在局域网与外网相连的情况下，外网的计算机也可访问它，及时查看相关信息。
4 结语：
天雹水库工程安全监控系统应用了国内成熟的监测、监控技术和相关设备，根据相关规范和水库的实际需求，布置了必要的监测、监控项目。各子系统之间相互独立、互不干扰，可独立完成相应的监测、监控工作，通过网络技术，又将各子系统的主要功能集成，便于系统的管理和资源共享。水库大坝安全监控系统建立后，将完善水库的大坝安全监测项目，提高了整个水库工程的监测能力和信息化管理水平。
【关键词】：水库；大坝安全监测；闸门监控；视频监视；系统；
中图分类号：TV文献标识码： A 文章编号：
工程概况
天雹水库枢纽位于广西南宁市城区边缘西北部的丘陵山区与河谷平原交接处，坐落三瀑江流域上，地处于南宁市高新技术开发区内。水库位于市区边缘，交通便利，距城市主干道高新大道0.5km。水库建成于1959年，是一座以灌溉为主兼防洪、旅游、供水、养殖综合利用的中型水库。水库总库容1360×104m3，调洪库容340×104m3，兴利库容880×104m3，死库容140×104m3，设计灌溉面积1.9万亩。水库枢纽主要有主坝、东副坝、西副坝、溢洪道、放水隧洞建筑物。
图1天雹水库工程平面布置图
水库主坝为均质土坝，坝顶高程103.87m，相应坝长190m，最大坝高32.67m，坝顶宽5～6m。两座副坝，均为均质土坝。东副坝坝顶长40m，坝顶宽4m，坝顶高程102.30m。西副坝坝顶高程为103.80m，坝高17m，坝顶长度为70m，坝顶宽度4m。
水库溢洪道溢流堰为宽顶堰，堰顶高程94.60m，堰溢流前缘总长58.76m；堰顶设7孔防洪闸，单孔尺寸6.5m×2.8m。
放水隧洞包括主坝放水隧洞和西副坝放水隧洞。主坝放水隧洞位于主坝左坝肩的小山中，隧洞呈折线型布置，隧洞长0.28km，为无压隧洞，洞高1.80m，宽1.50m，隧洞为上圆下方的门洞型。西副放水坝隧洞位于该坝左坝肩小山中，隧洞呈折线型布置，隧洞长0.17km，为无压隧洞，洞高1.80m，宽1.50m，隧洞为上圆下方的门洞型。两隧洞的闸门均为1.5m×1.9m铸铁镶铜闸门。
系统总体设计
系统结构
天雹水库工程安全监控系统包括大坝安全监测、闸门监控、水库枢纽视频监视及信息发布等子系统。大坝安全监测系统主要包括监测设备、测量控制单元（MCU）和监控主机等设备；闸门监控系统设备主要包括手动控制柜、闸门计、PLC控制单元、以太网光端机和控制主机；视频监视系统主要设备包括摄像机、视频光端机、视频分配器、视频矩阵屏幕墙、射频硬盘录像机等。各子系统相互独立，可通过本系统的监测、监控主机进行单独进行相应的操作，通过信息发布实现各子系统的功能集成，在局域网或外网内的相关技术、管理人员，根据权限，进行相关操作。系统总体结构图见图2。
图2系统结构图
系统通讯
系统通讯直接关系到系统的稳定性和可靠性。大坝安全监测系统监测设施离管理所办公楼较近，因此将测量控制单元布置在管理所内，大坝安全监测系统中监控主机直接与MCU连接。闸门监控系统和视频监视系统因布置范围较广，通讯距离远，因此采用光纤作为通讯媒介。系统通讯铺设的光缆一条是从管理房中控室铺设至西副坝隧洞启闭机房，然后延伸至溢洪道启闭机房，另外一条是从中控室铺设至主坝隧洞启闭机房。
闸门监控系统采用以太网通讯，系统设置了3对以太网光端机；视频监视系统采用视频光端机通讯。
系统总体功能
天雹水库工程安全监控系统主要功能如下：
实时采集渗流压力，水位、雨量、气温气压等参数，采集方式可以是定时和实时；
控制主坝隧洞闸门、西副坝隧洞闸门、溢洪道闸门的启闭操作，控制方式有手动方式和自动方式；
实时获取闸前水位、闸门状态等信息；
通过视频，实时监视主坝、西副坝、溢洪道及各闸门和闸室；
控制中心能够存储和查询闸位状态、电机状态、操作记录、降雨量、大坝渗流压力，渗流量等监测数据，可以打印各种报表，绘制各种图形；
通过LED管理主机、LED屏能够显示水库当前库水位、降雨量、库容等信息。
通过网络，可对外进行水库基本信息，各监测、监控子系统的信息发布。
系统布置
大坝安全监测系统
依据相关规范要求，大坝安全监测项目包括：表面变形监测、渗流监测（渗流量、坝基渗流压力、坝体渗流压力、繞坝渗流），环境量监测（上下游水位、降水量、坝址气温、气压）。
表面变形监测
表面变形监测主要包括对水库大坝的水平位移和竖向位移监测。设计水平位移采用视准线法观测，竖向位移采用精密水准法测量。
表面变形监测主要针对主坝进行了布置，共布置了表面变形观测墩18个（水平、竖向位移共用一个观测墩），工作基点和校核基点各8个。
渗流监测
渗流监测主要包括大坝的坝体坝基渗流压力监测、绕坝渗流压力监测以及渗流量监测，所有监测项目主要针对主坝进行了监测布置。
坝体坝基渗流压力监测
根据主坝体填筑质量、坝基地质条件及大坝的实际运行情况，设计布置3排观测断面：桩号0+045m断面、桩号0+100m断面、桩号0+145m断面，共布置坝体坝基渗流压力测点21个，其中坝基渗流压力监测点12个，坝体渗流压力监测点9个。
绕坝渗流压力监测
根据地质勘探资料与地形实际情况，在左岸绕渗监测点共3个、右岸绕渗监测点共3个，共计布置绕坝渗流压力监测点6个。
渗流量监测
在主下游排水棱体后，集中排水处设置量水堰一处，汇集大坝渗水，量水堰采用三角堰型式。
闸门监控系统
闸门监控系统主要设计内容为溢洪道、主坝隧洞、西副坝隧洞各闸门实现现地手动控制、自动控制及远程控制，主要监控内容有：闸门位置状态、启闭机的运行状态、控制的方式及闸门的控制等。
系统由包括远程控制站、现地工作站以及闸位测站（包含闸位机、连接齿片等）组成，其中远程控制站位于中控室，现地工作站3处，包括3套PLC控制单元，分别位于溢洪道启闭机室、主坝隧洞启闭机室和西副坝隧洞启闭机室。
视频监视系统
在水库的主要枢纽工程和关键设施部位布置了摄像机进行视频监视。视频图像监视系统主要布置于主坝、西副坝、溢洪道和各闸控室，共布置监视点14个。
视频图像监视系统由硬盘录像机、视频光端机、摄像机、视频墙、视频分配器和视频矩阵器等组成。视频信号通过视频电缆传输各处的视频管段机，再通过光缆传输至中控室，通过中控室的视频分配器将视频信号一分为二，一路信号传输至硬盘录像机，一路信号传输至视频矩阵，然后通过矩阵，将实时视频显示在屏幕墙上。
信息发布系统
信息发布系统发布主要内容包括水库基本信息和各子系统的监控、监测信息。系统采用B/S结构，在局域网内的计算机均可访问它，并根据权限等级，可进行相应的操作。在局域网与外网相连的情况下，外网的计算机也可访问它，及时查看相关信息。
4 结语：
天雹水库工程安全监控系统应用了国内成熟的监测、监控技术和相关设备，根据相关规范和水库的实际需求，布置了必要的监测、监控项目。各子系统之间相互独立、互不干扰，可独立完成相应的监测、监控工作，通过网络技术，又将各子系统的主要功能集成，便于系统的管理和资源共享。水库大坝安全监控系统建立后，将完善水库的大坝安全监测项目，提高了整个水库工程的监测能力和信息化管理水平。