小型水库大坝安全及水雨情监测技术方案

一、小型水库监测系统构成

小型水库雨水情测报和大坝安全监测系统由水库监测站点、通信网络和监测平台等组成，系统总体架构如图所示。

水库监测站点设施包括：雨量计、水位计、视频监视设备、渗压计、量水堰计、变形监测仪器、数据采集仪、遥测终端、水准点、水尺以及供电、防雷等设施。

通信网络可根据条件选用有线网络、4G/5G、北斗卫星、NB-IoT 等公共通信资源，并优先选用4G/5G网络。

监测平台是指实现小型水库雨水情和大坝安全监测数据采集管理、数据汇集应用和提供数据共享的信息平台。平台主要包括：通信设备、数据接收处理计算机、服务器、网络设备和供电设备、数据库、系统软件、数据通信与管理软件、移动端应用软件等。

二、监测站点

水位监测：

库水位应能代表坝前平稳水位，宜设置在上游坝坡、岸坡稳固处或其他永久建筑物上，且满足水面平稳、风浪或泄流影响小、便于安装和观测的要求。

每个水库设置 1 个水位自动监测点，1 组人工观测水尺、1 个水准点，自动监测点可根据实际情况选用浮子式水位计、气泡式水位计、雷达式水位计等，安装时要确保能自动采集从死水位到坝顶的水位数据。

人工水位观测可根据现场情况选用直立式水尺、矮桩水尺等，满足人工观测和校验要求。人工水尺布设在坝体上游坝坡坝面，按照从死水位到坝顶布设，相邻水尺重合不小于 10cm，以保证水位能够连续观读。

雨量监测：

小型水库应设置 1 个降水量观测点，对小（1）型水库流域面积超过20km2的可增加 1 个观测点。

降水量观测点应设置在平坦、空旷处，一般设置在坝上，避免地形、树木和建筑物引起的遮蔽或风力干扰。增加的观测点一般设置在库区，位置应具有流域代表性。

变形监测：

变形监测项目一般是表面变形监测，对坝体裂缝、输泄水建筑物开裂根据情况设置开合、错位、倾斜监测；对影响工程运行安全的近坝岸坡，根据情况设置变形监测。

对坝高超过 30 米或下游影响较大的土石坝，坝高超过 50 米或下游影响大的重力坝、拱坝，应设置表面变形监测设施。其他小型水库，根据规范要求，结合工程实际和下游影响情况设置大坝变形监测设施。

土石坝以表面垂直位移监测为主，重力坝、拱坝以表面水平位移监测为主，且宜在坝顶下游侧设置1个变形监测纵断面。必要时，土石坝可增设1个监测横断面。

选择基础稳固的坝端或近坝便于观测区域设置必要的工作基点和校核基点。

渗压监测：

渗流压力监测横断面根据工程规模、坝型、坝高、坝长、下游影响等情况，设置1~2个监测横断面，一般设置在最大坝高和渗流隐患坝段，坝长超过 500m 的根据需要增加监测断面。

土石坝每个监测横断面宜设置 2~3个监测点，一般设置在坝顶下游侧或心(斜)墙下游侧、坝脚或排水体前缘，必要时在下游坝坡增设1个监测点;下游水位或近坝地下水位监测点根据需要设置;存在明显绕坝渗漏的，根据需要设置绕坝渗流压力监测点。

重力坝及拱坝根据廊道、帷幕和渗流情况设置扬压力监测点；下游水位或近坝地下水位监测点根据需要设置；存在明显绕坝渗漏的根据需要设置绕坝渗流压力监测点。

渗流监测：

小（1）型水库大坝应设置 1~2 个渗流压力监测横断面，一般设置在最大坝高、穿坝建筑物附近，或其他渗流、变形较大坝段。对坝长超过 500m的可增加监测横断面，存在明显绕坝渗流的根据需要设置绕坝渗流压力监测点。

小（2）型水库坝高 15m 以上或下游影响较大的应设置 1 个监测横断面，坝高 15m 以下的根据需要设置。

对坝高≥70m 的土石坝，应按绘制该监测断面的浸润线图需要在渗流压力监测横断面上增设 1~2 个监测点。

对坝高≥70m 的土石坝，应按绘制该监测断面的浸润线图需要在渗流压力监测横断面上增设 1~2 个监测点。

对坝高≥70m 的土石坝，应按绘制该监测断面的浸润线图需要在渗流压力监测横断面上增设 1~2 个监测点。

视频监测：

工程视频监视点宜设置在大坝、溢洪道、放水涵等位置，重点监视大坝全貌，兼顾水尺、溢洪道进（出）口、放水涵出口、坝后渗漏等。

小（1）型水库设置不少于 2 视频监视点，小（2）型水库设置不少于1 个视频监视点；坝长 500m 以上的根据需要增加视频监视点，每个副坝可增加 1 个视频监视点。

设置在坝顶的视频监视点应与一体式遥测终端机或物联网终端联合布设，统一建站、集中供电；其他视频监视点可独立设置。

三、采集与通信

数据采集终端

遥测终端机，具有 RS485、RS232、开关量、脉冲量、模拟量、网络等接口；可集成雨水情、大坝安全监测、工程视频图像等数据，具备测站基本信息、通信模式、测点信息、采集设备、采集频率、报送频率、加报阈值等信息远程设置功能。

数据采集仪用于大坝安全监测数据的采集，具备远程控制功能。，每个通道均可采集差阻式传感器、振弦式传感器、电压电流信号传感器、RS485 信号传感器。能接入渗流量、渗流压力等监测仪器。

通信模式支持采用有线网络、4G、北斗卫星、NB-IoT 等通信方式，支持 LORA、SUB-1G、NB-IOT、WIFI 等通讯方式；可通过串口支持扩展北斗短报文、卫星通信等远距离无线通信网络完成雨水情和大坝安全监测数据的传输。

四、监测平台

监测预警平台对监测数据进行实时分析、存储、阈值预警，实现7*24小时监测数据的在线监测。系统自动生成数据变化曲线，智能判断分析水库数据变化情况。此外，还支持设备管理、视频中心展示、数据分析预警管理、数据大屏展示、数据孪生3D大屏、防洪四预等功能。

创科智控平台是我司自主研发的智慧管理系统。分为移动手机端和PC端。移动手机端可随时不受区域限制查看区域内系统情况。PC端支持多种通信协议，能够灵活高效地接入不同类型的传感设备。

创科监测平台与职能部门水利平台统一，实现省、市、县水行政主管部门和水库管理单位统一使用，监测信息可与水利相关业务系统实现信息共享。