实时安全监测预警系统在水垫塘防护结构中的应用

大坝安全监测技术经过近百年的发展，其重要性已逐步被人们所认识和关注，形成了相对成熟和规范的方法[1 2]，并且朝着智能融合的方向发展[3-4]。泄水建筑物（水垫塘底板等防护结构）的安全储备与大坝主体结构的安全储备相比要小得多，由于直接承受高速水流冲击荷载的作用，破坏的概率要更大些。水垫塘底板、消力池和溢洪道陡槽的破坏时有发生，其破坏原因、范围和程度不尽相同，但一些失事工程的调查资料表明，绝大多数工程的底板失事属于板块揭底破坏，只有少数工程属于空蚀破坏或水流中夹带杂物冲刷、磨损、撞击破坏的。与空蚀和冲磨撞击破坏相比，板块的揭底破坏历时短、范围大，近年来引起人们高度关注。因此，把水垫塘底板的泄洪消能过程监控起来是非常必要的。

然而，泄水建筑物安全监测的手段和技术方法还比较落后，规范规定的水垫塘安全监测项目，包括水流流态、水面线、流速、动水压力等的不足之处在于：①对于揭底破坏来讲，这些监测方法都不能与底板止水状况、底板是否倾覆等我们关心的底板稳定性直接挂钩，都存在建模、提取安全监控指标困难的问题；②由于观测条件恶劣，水流流态、流速、水面线等观测项目的测点位置、观测频次、测读准确性和可靠性都受到了很大限制，无法提供安全实时监控所需要的时间和空间上连续的信息；动水压力观测时效性差，无法长期有效地监控底板运行状态；水垫塘底板的人工巡视检查要非汛期抽干水后进行，不具有“实时”性，频次也很有限。传统的水垫塘底板监测方法已经远远落后于实践的发展。(www.xing528.com)

目前，相对于迅猛发展的大坝安全监测系统来讲，在泄水建筑物动态实时监控领域的研究还是空白，这与大坝安全监测整体的发展是不协调的。因此，研究以新的技术手段、新的建模方法、新的监控指标体系为内容的水垫塘底板安全实时监控系统就显得尤为重要。在深入研究高坝水垫塘监控理论和方法的基础上，结合水垫塘的模型实验与原型观测，以监测揭底破坏为目标，建立水垫塘泄洪安全实时监控系统，它可以弥补传统监测所存在的不足。