高明云

（安徽省临淮岗洪水控制工程管理局，安徽 霍邱 237484）

1 工程概况

临淮岗工程具有防洪、航运及生态等综合效益，建有主坝、南副坝和北副坝等，主坝有船闸、深孔闸、浅孔闸及进洪闸等，南北副坝有小型涵闸、中型闸等建筑物。为监测工程安全运行，临淮岗工程依托工程建设或除险加固已建一批安全监测设施，包括上下游水位监测、水工建筑物变形及渗流监测、坝体变形监测和坝体渗透压力监测等。城西湖退水闸埋设有24只测压管；临淮岗船闸埋设有6只测压管；深孔闸埋设有22只测压管；浅孔闸埋设有37只测压管；姜唐湖进洪闸埋设有45只安全监测仪器；姜唐湖退水闸埋设有29 只安全监测仪器等。经多年运行，安全监测设施存在测压管淤堵、设备损坏及仪器不足等问题，已不能满足监测需求。

2 水闸安全监测设施现状及效益分析

临淮岗洪水控制工程是淮河中游防洪体系中一项关键性控制工程，安全监测设施作为工程的重要附属设施，需定期开展安全监测数据的采集，保障枢纽工程安全运用。根据相关规范，水闸工程观测主要包含垂直位移观测、水平位移观测和渗流与扬压力观测，经过全面梳理，临淮岗水利工程所属6 座水闸已建设人工观测垂直、水平位移设施，以及渗流与扬压力自动监测设施。构成闸底板扬压力监测系统和坝体的渗流压力以及沉降系统，用于实时监测闸底板扬压力的实时变化情况和坝体的渗流压力以及沉降倾斜等情况，数据落地于水闸控制室，现地查看。经现场调研，人工观测垂直、水平位移设施运行良好，满足人工观测需要。渗流与扬压力自动监测设施均在工程建设或除险加固时一并实施，运行时间接近20年，已出现不同程度的损坏，导致渗压监测数据不完整，无法完全展示水闸渗流压力情况。

临淮岗工程安全监测平台相关功能的建设完善，强化信息共享、资源整合、应用整合，促进业务协同，对6 座水闸安全运行提供技术支撑，对于防止和减轻洪涝及地质灾害，提升在暴雨洪水预报、防汛预警、防洪工程运用、抢险救灾等方面管理能力具有重要意义。一是可凭借系统强大的繁杂信息处理、复杂模型计算，及良好的界面展示能力，快速为决策者提供有机信息链，大大提高6 座闸门安全运行预警能力，提升临淮岗工程安全运行决策、管理的科学性、有效性和时效性。二是引入物联网、云计算、大数据、3S 等先进信息技术，开发临淮岗工程安全监测平台，探索工程安全监测信息化应用，满足科技创兴驱动水利发展的需要。三是会明显提高区域内的经济效益。改善社会经济发展布局，有效提高洪涝灾害防治监测能力，规避风险，当洪涝灾害发生的时候，为民众转移重要资产争取宝贵时间，有效保护农田和基础设施等。四是提高临淮岗工程建设维护资金使用效益。通过统筹考虑临淮岗工程安全监测建设，统筹考虑当前和今后的信息化管理发展，避免了重复建设，提高了资金使用效益。在本次基础设施建设过程中，整体上提升了渗压等安全指标监测能力，通过共享数据节省费用，减少了重复劳动。在分析与处理数据时，能够节省许多不同类型的开发工作及相应工作量，降低了单项应用成本，使应用任务完成得更快、更容易。五是有利于保护生态环境和土地资源，减少洪涝灾害发生时导致的水土流失，进而避免由此引发的森林植被、水质和自然景观被破坏，进一步改善人居环境。随着社会经济发展，人们对水环境提出更高的要求，水闸安全监测应从过去的防灾减灾向以保护水环境为主的综合治理目标上来，安全监测设施建设应有机结合长期生态环境保护，充分考虑社会长期发展对环境的要求。

3 水闸安全监测设施存在问题原因分析

一是临淮岗工程安全监测设施运行时间基本已达20 年，远远超过常规电子元器件5-10 年的使用寿命，设备老化造成监测设施无法正常工作。二是临淮岗工程建设期间埋设监测设施未充分考虑后期管理维修问题，部分监测设施全部埋设在混凝土内，致使监测设施损毁后无法维修，如姜唐湖进洪闸、姜唐湖退水闸。三是临淮岗工程建设期间，安全监测设施由多家单位分别负责安装，且未完全按照设计要求完成联合调试，所以监测设施设备安装后一直未能正常使用，使得监测数据缺失、监测设施设备无法维修。四是部分监测设施施工期间保护不够及后期维护不到位，造成测压管堵塞，导致测量困难。如城西湖退水闸、临淮岗船闸、深孔闸和浅孔闸测压管长期缺乏清洗疏通维护，测量数据不准确，甚至部分自动化采集仪器、设备损坏导致采集不到数据；浅孔闸在除险加固时测压管未做保护，有拆弃渣掉入管内，导致管道堵塞，测量困难。五是进洪闸和退水闸在建设闸底板时采用直接安装埋设扬压力传感器代替测压管，一旦扬压力传感器损坏，无法通过人工观测获得安全监测数据。以上情况造成临淮岗水利工程安全监测不能正常使用，无法获得正常数据，给工程正常运行、维护造成困难。

4 解决方案

《水闸安全监测技术规范》《水闸技术管理规范》等有关规定，为及时掌握水闸工程运行形态和变化情况，检查校验水闸、化解安全风险提供依据。临淮岗洪水控制工程是淮河中游防洪体系中一项关键性控制工程，建设的6座水闸是临淮岗洪水控制工程主要建筑物，安全监测设施是工程的重要附属设施，对临淮岗6 座水闸进行渗流压力等安全监测是管理者了解水闸运行状态的有效手段。渗流压力安全监测主要包括对闸墩和翼墙的固定测点进行仪器测量、整编和分析采集数据以及查证原始观测数据准确性等，为枢纽工程安全运用提供可靠的信息和依据。具体解决问题的措施：一是对城西湖退水闸、临淮岗船闸、深孔闸、浅孔闸4 座闸门已建测压管淤堵或完全淤堵的，实施清洗疏通处理并做灵敏度检测，满足相关规范要求的测压管清洗疏通后增加安装自动化采集仪器、设备，以保证系统工作正常。对于无法疏通或疏通后灵敏度不能满足规范要求的测压管，按照不破坏水工建筑物结构的原则，重新选择合适位置打孔，由于无法确定需要打孔数量，建议相关工作在下一步临淮岗工程大坝安全监测项目中建设实施，本项目不再重新打孔，相应自动化采集仪器、设备作为备品备件，供其他监测站点使用。二是对城西湖退水闸、临淮岗船闸2 座闸门两侧翼墙现有渗压监测无绕渗监测，在左右翼墙合适位置新增打孔安装测验管和相应自动化采集仪器、设备，以保证系统工作正常。三是对姜唐湖进洪闸和姜唐湖退水闸采用直接埋设安装扬压力传感器代替测压管的观测断面，由于没有测压管，无法进行前端传感器更换，由于大部分监测点还能够进行渗压监测，且钢筋混凝土结构上打孔难度较大，容易破坏水工建筑物结构，因此进行维修改造时在闸墩上不再重新打孔，利用现有设备进行闸墩渗流监测，在左右翼墙合适位置新增打孔制作测压管对水闸绕渗进行监测，安装自动化采集仪器，以保证系统工作正常。四是对于水闸无上下游水位监测的，增加上下游水位监测设备。水闸自动化系统的广泛运用大大提升水闸管理部门工作效率，水位数据监测能够为自动化监控系统运行提供基础保障，结合水位数据能够掌握水体当前的容量、流量、压力等指标，并借助信息技术完成数据运算和分析，实现远程控制，从而确保水闸安全性。通过分析水闸控制运行水位变化对其上下游防洪排涝及工程自身安全等方面的影响，统筹防洪减灾与水资源利用，提出适应上下游经济社会发展的控制运用水位方案，以充分发挥既有水利工程的综合效益。五是建立测压管维护制度，测压管由进水段、孔口装置、压力表、渗压计等组成，日常检查发现孔口装置渗水、破损、孔内堵塞等情况应及时进行维护。由于水闸内环境比较潮湿，孔口容易发生锈蚀现象，应定期进行镀锌防腐处理。压力表为易损耗材，应定期进行送检，及时更换不合格压力表。不宜将孔口浇筑封闭，不便于运行期维护。测压管内安装的渗压计出现性能下降或损坏应及时更换。工程长期运行后，渗压计测值往往发生偏差，需定期校验修正。当测压管灵敏度下降，应进行扫孔处理。将测压管灵敏度测试列入年度运维计划内，确保测压管或仪器一旦出现问题，及时维护或更换相关设施。

5 结语

数字孪生临淮岗工程建设重点要构建数字孪生平台，包括数字底板、模型平台、知识平台等建设内容。数据底板为数字临淮岗提供“算据”支撑，包括水闸、大坝安全监测数据、工程基础数据、地理空间数据等，数据底板也是智慧水利建设的重中之重。通过对临淮岗工程水闸安全监测进行智能化改造，实现水闸、大坝、船闸等进行实时安全监测，并将安全监测数据进行统计分析研判，为后续临淮岗智慧水利建设提供可靠重要的数据支撑。临淮岗智慧水利建设同时还需要充分运用物联网、云计算技术、智能应用体系等，完善预报、预警、预案等功能，为水草灾害防御、水资源优化配置、工程安全运行管理等赋能。