水库大坝安全监测和雨水情预报方案

一、现场踏勘

水库在防洪、灌溉、供水、发电等方面发挥着不可替代的作用，是保障区域经济社会稳定发展的重要基础设施。但我国水库数量众多，许多建于上世纪的水库，存在老化、病险问题，且早期监测手段有限，难以精准掌握实时状态。同时，极端天气事件的频繁发生，对水库的安全运行构成严峻挑战。通过建设水库大坝安全监测和雨水情预报系统，能够实时获取水库的水位、雨量、渗流、变形等关键数据，提前预判安全隐患，为水库科学调度、抢险救灾提供有力支撑，切实保障下游人民生命财产安全和生态环境稳定。

本项目武汉水测家积极陪同客户现场踏勘，组织技术交流和选点踏勘，并针对水位监测站和显示屏改造升级，方便值班人员“抬头”即可盯紧水位关键数据，及时记录和上报数据，为防汛预警提供数据支撑。

二、现状问题

大坝迎水面视图

监测手段落后：部分水库仍依赖人工观测，频率低且易受人为因素影响，数据准确性和时效性差。如一些小型水库，每日仅人工观测1-2次水位，遇突发强降雨，难以及时捕捉水位快速变化。

监测设备老化损坏：早期安装的监测设备，运行多年后，老化严重，精度下降，故障频发。如部分水库的渗压计，超期服役，测量数据偏差大，无法真实反映大坝渗流状况。

通信传输不畅：偏远山区水库，通信网络覆盖差，数据传输易中断。在汛期，一旦通信受阻，水库监测数据无法及时上传，影响决策判断。

数据整合与分析能力不足：不同监测系统各自为政，数据格式不统一，难以整合分析。如安全监测数据和雨水情数据分属不同系统，无法综合研判水库整体安全态势。

缺乏有效的预警机制：预警指标设置不合理，预警信息发布不及时、渠道有限。当水库出现异常时，不能迅速通知到相关人员，延误抢险时机。

三、建设思路

构建全方位监测体系：升级改造现有监测设备，补充新型监测手段，实现对水库大坝的全方位、多参数实时监测。如增加自动化雨量站、高精度水位计、大坝表面位移监测设备等。

优化通信传输网络：采用多种通信方式结合，如4G、卫星通信、光纤通信等，确保数据传输稳定可靠。针对偏远地区，优先部署卫星通信作为备用通信手段。

建设智慧监测平台：整合各类监测数据，利用大数据、云计算、人工智能等技术，对数据进行深度分析挖掘，实现智能化监测、预警和决策支持。

完善预警发布机制：科学设定预警指标，拓宽预警信息发布渠道，如短信、微信公众号、应急广播等，确保预警信息快速传达给相关责任人及下游群众。

建立长效运维机制：制定设备维护管理制度，定期对监测设备进行巡检、保养、校准，确保设备长期稳定运行。同时，加强人员培训，提升运维管理水平。

定制水位监测和显示屏

四、硬件感知体系

1、雨水情监测设备

雨量监测：选用翻斗式雨量计，精度高、稳定性好，可实时测量降雨量。在水库周边及集水区合理布设，确保全面准确获取降雨信息。部分地区可配备雷达雨量计，实现对降雨的远程、连续监测，弥补传统雨量计在空间监测上的不足。

水位监测：采用雷达水位计，不受水体杂质、风浪影响，测量精度高。在水库大坝上下游、溢洪道等关键位置安装，实时掌握水位变化。对于精度要求极高的大型水库，可结合压力式水位计进行比对监测。

流量监测：在水库入库、出库河流断面，安装多普勒超声波流量计，能够准确测量水流速度和流量。对于有通航需求的水库，选用非接触式的雷达流量计，避免对航道造成干扰。

2、大坝安全监测设备

变形监测：在大坝坝顶、坝肩、下游坝坡等位置，安装GNSS位移监测站，实时监测大坝水平和垂直位移。同时，采用全站仪进行定期测量，对GNSS监测数据进行校准和补充。对于混凝土大坝，可利用光纤光栅应变传感器，监测坝体内部应力应变情况。

渗流监测：在坝体内部埋设渗压计，监测坝体不同深度的渗流压力。在坝基和下游坝脚设置渗流量监测设备，如量水堰、电磁流量计等，掌握渗流量变化。通过渗流监测数据，分析大坝防渗性能，及时发现渗漏隐患。

裂缝监测：在大坝表面易产生裂缝的部位，安装裂缝计，实时监测裂缝宽度、长度变化。对于大型裂缝，可采用图像识别技术，通过高清摄像头采集图像，利用软件分析裂缝发展情况。

视频监控设备：在水库大坝、溢洪道、启闭机房等关键部位，安装高清智能摄像头，具备夜视、变焦、移动侦测功能。通过视频监控，可直观了解水库运行状态，及时发现异常情况，如人员闯入、设备故障等。同时，利用图像识别技术，对水库水位、漂浮物等进行智能识别和分析。

3、通信设备

4G/5G通信模块：为各类监测设备配备4G/5G通信模块，实现数据的快速、稳定传输。在通信信号良好的区域，优先采用4G/5G通信，确保数据传输的及时性和高效性。

卫星通信终端：针对偏远山区或通信信号易中断的水库，安装卫星通信终端，作为备用通信手段。卫星通信终端可在地面通信中断时，自动切换，保障监测数据不间断传输。

光纤通信设备：对于具备光纤铺设条件的水库，建设光纤通信网络，提供高速、稳定的通信链路。光纤通信具有带宽大、抗干扰能力强的优势，适合大数据量的传输，如高清视频监控数据。

4、供电设备

太阳能供电系统：在监测站点，优先采用太阳能供电系统，配备太阳能电池板、蓄电池、控制器等设备。太阳能供电系统环保、节能，可满足偏远地区监测设备的用电需求，且具有良好的稳定性和可靠性。

市电接入：对于靠近城镇或有市电供应的监测站点，接入市电作为主要电源，并配备不间断电源（UPS），在市电停电时，保证监测设备能够持续运行一定时间，确保数据采集和传输不受影响。

五、产品选型

1、雨水情监测设备

雨量计：推荐使用武汉水测家科技的翻斗式雨量计，精度可达±0.2mm，具有良好的抗干扰能力和长期稳定性。

水位计：武汉水测家科技的雷达水位计，测量精度可达±3mm，量程范围广，可适应不同水位变化幅度的水库。

流量计：多普勒超声波流量计可选择武汉水测家科技产品，测量精度高，能够适应复杂水流条件。雷达流量计具有非接触测量、安装维护方便等优点。

2、大坝安全监测设备

GNSS位移监测站：GNSS位移监测站，定位精度高，可实时监测大坝毫米级位移变化。

渗压计：测量精度高，稳定性好，能够准确测量坝体内部渗流压力。量水堰和电磁流量计可分别选择[品牌10]和[品牌11]产品，满足渗流量监测需求。

裂缝计：精确测量裂缝宽度和长度变化，精度可达0.01mm。

强震仪：具备高灵敏度、宽频带等特点，能够准确监测大坝在地震作用下的动力响应。

视频监控设备：高清智能摄像头可选用海康产品，具备高清画质、智能分析功能，可实现对水库关键部位的实时监控和异常情况智能识别。

3、通信设备

遥测终端机：选择武汉水测家科技自主研发的遥测终端机内置通信模块，兼容性好，信号稳定，数据传输速率高，能够满足监测数据快速传输的需求。

卫星通信终端：北斗三号卫星通信终端，具有自动对星、通信稳定可靠等优点，可在极端环境下保障通信畅通。

六、场景应用

日常运行管理：通过实时监测数据，掌握水库水位、雨量、大坝变形等情况，为水库日常调度提供依据。如根据入库流量和水位变化，合理调整水库出库流量，保障水库水位在正常范围内，满足灌溉、供水需求。同时，利用视频监控系统，对水库设施设备进行日常巡检，及时发现设备故障、安全隐患等问题，提高运维管理效率。

汛期防洪调度：在汛期，雨水情变化迅速，通过实时雨水情监测数据，结合天气预报，提前预判洪水来临时间和量级。根据水库防洪预案，科学制定防洪调度方案，合理控制水库水位，适时进行泄洪，确保水库大坝安全，减轻下游防洪压力。如当监测到降雨量达到预警阈值，且水库水位快速上升时，及时启动预警机制，通知下游群众做好防范准备，并按照调度方案，开启溢洪道或放水闸进行泄洪。

安全隐患排查与处理：利用大坝安全监测数据，实时分析大坝运行状态，及时发现安全隐患。如通过渗流监测数据，判断大坝是否存在渗漏问题；通过变形监测数据，分析大坝是否出现异常位移。一旦发现安全隐患，及时进行排查和处理。如对发现的坝体裂缝，及时进行修补；对渗漏部位，采取有效的防渗处理措施，确保大坝安全运行。

应急抢险救援：当水库发生突发事件，如地震、泥石流等地质灾害，或大坝出现重大安全隐患时，监测系统能够及时提供准确的现场信息，为应急抢险救援提供决策支持。如通过视频监控系统，实时了解大坝受损情况、周边环境变化等；通过监测数据，掌握大坝变形、渗流等关键参数的变化趋势，为制定抢险救援方案提供科学依据。同时，利用预警系统，及时向相关部门和下游群众发布预警信息，组织人员疏散和抢险救援工作，最大程度减少灾害损失。