爾王莊水庫大壩安監信息管理系統研究論文

　　爾王莊水庫是引灤入津輸水工程的一個重要組成部分。為改變爾王莊水庫大壩安全監測手段落后的現狀，實現設備運行自動化，能及時準確地了解壩體的運行狀態，做到監測資料及時分析整理，使爾王莊水庫大壩安監系統功能達到“無人值班、少人值守”的管理水平，需要開發一套適合爾王莊水庫大壩安監需求的綜合系統。

　　本文以爾王莊水庫大壩安全監測系統改造工程為背景，從爾王莊水庫大壩安監工作的實際需求出發，深入調研分析，以軟件工程思想作指導，研究了能夠滿足爾王莊水庫大壩安監工作的信息管理系統的基本功能和構成，包括系統的需求分析、體系結構、各功能子系統模塊劃分以及數據庫表設計等。以ASP.NET 和SQL Server為開發環境，采用B/S架構，設計和開發了一套爾王莊水庫大壩安監信息管理系統。

　　1、背景與意義

　　天津市引灤入津爾王莊水庫坐落在天津市寶坻區爾王莊鄉境內，是距離市區最近的一座中型平原水庫，同時也是引灤工程的重要組成部分，可以起到重要的調節作用，提高對天津市及塘沽區、漢沽區、天津開發區、天津石化、大港區、武清區等地的安全供水保證率。水庫在上游停水時可作為向下游供水的水源，在水庫周邊集中了八座供水泵站。水庫為了調節來水與供水的不平衡關系，長期處于調蓄狀態，經常高水位運行。同時水庫還為引灤明渠護砌的檢修、渠道清淤、泵站維修、水閘維修等發揮著重要作用。

　　庫進行除險加固以來，初步實現了大壩滲流監測自動化以及垂直位移的人工方觀測。目前存在滲壓計測值嚴重失真、監測項目不全、監測系統軟件功能單一、監測室無法滿足國家規范關于大壩監測室的要求，整個大壩安全自動監測系統基本上處于癱瘓的狀態。為了充分考慮爾王莊水庫工程情況和安全監測的需要，滿足大壩安全監測相關標準規范的規定，更加科學地管理好爾王莊水庫，保障水庫大壩安全監測的正常進行，對現有水庫安全監測系統軟硬件進行升級改造十分必要，對充分發揮水庫效益，保證水庫安全運行，提高大壩安全管理水平，保障天津市工業用水及城市供水安全，對推動區域經濟發展都具有十分重要的意義。

　　2、研究的必要性

　　爾王莊水庫建成于1983年，部分壩基滲漏現象比較嚴重，加強滲流和位移監，能及時掌握形態變化，當發現異常時能及時采取相應的補救措施，防止發生事故，確保大壩下游人民生命及財產的安全。對確保水庫大壩安全和引灤輸水安全具有重要意義。

　　2.1、是確保水庫大壩安全的需要

　　爾王莊水庫建成于1983年，通過多年運行實踐和工程檢查，發現大壩受當地地質條件影響壩基滲漏現象比較嚴重，2004～2006年對水庫實施了除險加固，但此次除險加固只是對部分滲漏問題嚴重壩段實施了防滲加固處理，這不等于說其余壩段就完全沒有問題。因為滲漏問題的出現主要是受地質土粒結構和滲透水壓力影響的，水庫本身處于平原地區，整個水庫大壩所處地理位置的地質結構變化差異并不大，由于壩基起伏很小，壩頂高程相同，壩體和壩基斷面基本相同，不同壩段和相同部位滲透水壓力應該是基本相同的，這意味著其他壩段發現存在嚴重的滲漏問題，必然也暗含著沒有發現明顯問題的壩段也會存在類似安全隱患。

　　2.2、是水庫工程管理工作的需要

　　為做好水庫安全監測工作我處自1985年開始采用人工方式對水庫大壩進行觀測，2006年實施了自動化觀測，但由于受當時資金條件等各種因素影響，該系統存在缺陷很多，導致監測數據時斷時續，不能及時反映壩體滲流狀況。為做好水庫工程管理，對該系統進行必要的升級改造是做好水庫工程管理工作的必要保障。

　　2.3、是確保天津市及濱海新區建設發展及城市供水安全的需要

　　爾王莊水庫是引灤線路中段距天津市區最近的一座中型平原水庫，是引灤工程的重要組成部分，對引灤入津輸水工程可起到重要的調節作用，可提高對天津市及塘沽區、漢沽區、天津開發區、天津石化、大港區、武清區等地的安全供水保證率。水庫可有效地調節來水與供水的不平衡關系，緩解周圍區域水資源短缺，同時為引灤明渠護砌的檢修、渠道清淤、泵站維修、水閘維修等發揮著重要作用。此外水庫還可以通過生態自凈能力，調節和改善水質，促進區域經濟、社會與人口、資源、環境的協調發展。

　　對大壩進行認真、系統的監測，能及時掌握形態變化，當發現異常時采取相應的補救措施，以防發生事故，造成人民生命財產的損失。

　　因此，該項目的實施有利于進一步完善周圍區域供水安全、構建和諧社會具有十分重要的意義。

　　2.4、 是提高水庫管理能力的需要

　　確保水庫安全，對于維護我國經濟社會穩定大局，具有十分重要的意義。水庫管理工作面臨的嚴峻形勢和肩負的艱巨任務使得傳統的管理手段越來越力不從心，迫切需要通過自動化信息化技術對水庫管理手段進行全面創新，對水庫安全整體狀況進行監控，及時全面的水庫監測信息，提高快速靈活的應急反應能力，提高科學高效的決策水平[9]，從而以技術先進促進水庫管理水平的提升。

　　此外，當代大壩安全監測技術發展是迅猛，采用自動化監測系統進行水庫管理工作是以后的必然趨勢，因此對爾王莊水庫安全監測系統進行改造十分必要。

　　3、系統建設總體目標

　　通過調研分析，系統在功能上應達到如下目標：

　　(1)功能強大，簡便快捷，安全可靠的圖文數據管理系統;

　　(2)操作靈活，具有快速評估水庫圍堤安全狀況和分級報警的在線監控子系統;

　　(3)能對滲流進行計算分析的離線分析子系統;

　　(4)可形象直觀地顯示監測對象測值的分布規律和發展趨勢的圖形分析工具;

　　(5)測值預測預報系統可及時預報外界荷載變化時測值的變化規律;

　　(6)具有廣泛兼容性的網絡通信功能;

　　(7)具有功能完善的報表制作子系統，協助管理人員實現辦公自動化;

　　(8)建立完善的授權機制，為不同的用戶提供適當的訪問權限;

　　(9)能夠有效的利用現有的硬件設備設施，避免重復建設;

　　(10)該系統將使用B/S模式，在軟件的美工設計和操作方式設計上充分考慮用戶體驗，能夠做到界面時尚美觀大氣、造作容易上手。

　　4、系統總體設計

　　4.1監測系統的硬件及網絡結構設計

　　爾王莊水庫監測自動化系統采用分布式的網絡結構，主要由物理層(現場數據采集)、數據鏈路層和應用層三部分組成[27]。現場數據采集層包括壓阻式滲壓計、分布式管理單元模塊(DAU)以及電源等，通訊網絡層主要由光端機、熔纖盒和4芯的通訊光纜組成，管理層主要由數據庫服務器、WEB數據庫服務器和工作站組成。

　　4.2系統的功能模塊設計

　　根據對爾王莊水庫大壩安監信息管理系統的體系結構的設計，可以將該系統劃分為七個功能子系統，即實時監測子系統、離線分析子系統、圖形制作子系統、報表制作子系統、沉降位移子系統、數據管理子系統以及系統維護子系統。

　　5、總結

　　爾王莊水庫是引灤線路中段距天津市區最近的一座中型平原水庫，是引灤工程的重要組成部分，對引灤入津輸水工程可起到重要的調節作用，可提高對天津市及塘沽區、漢沽區、天津開發區、天津石化、大港區、武清區等地的安全供水保證率。水庫可有效地調節來水與供水的不平衡關系，緩解周圍區域水資源短缺，同時為引灤明渠護砌的檢修、渠道清淤、泵站維修、水閘維修等發揮著重要作用。對大壩進行認真、系統的監測，能及時掌握形態變化，當發現異常時采取相應的補救措施，以防發生事故，造成人民生命財產的損失。此外，當代大壩安全監測技術發展是迅猛，采用自動化監測系統進行水庫管理工作是以后的必然趨勢，因此對爾王莊水庫大壩安監信息系統進行開發是十分必要的。

　　在系統開發過程中，由于受時間、資金、知識和工作經驗等多種因素的制約，系統在界面、功能以及用戶體驗等方面還存在著諸多不完善的方面，在系統的日后應用中還應進一步修改、提升和完善。

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