水情測報系統及大壩監測的技術應用與發展

水利工程安全運行中，水情測報系統及大壩監測是核心支撐，其效能直接關系下游人民生命財產安全。極端氣候事件頻發背景下，傳統監測模式已難以滿足實時性、精準性需求，技術升級成為行業關鍵方向，相關建設需遵循 “統籌協調、因庫制宜” 原則，嚴格參照《水文自動測報系統技術規范》（SL61）等標準執行。

一、水情測報系統技術架構

系統采用 “端 - 邊 - 云” 分層架構，各層級協同實現數據高效處理與共享。“端” 層測站部署的多功能采集單元，承擔前端傳感設備的數據實時采集、本地緩存及初步預處理任務，通過邊緣設備驅動模塊完成協議解析與數據結構標準化，保障初始數據質量。“邊” 層區域級數據節點負責數據快速聚合、實時處理及局部業務響應，流處理模塊通過滑窗統計與異常檢測完成預警分析，分級上報機制可顯著緩解網絡帶寬壓力。“云” 層以省級監測平臺為核心，匯集全流域監測信息并與水文、防汛系統實時共享，同時預留人工填報渠道，支持省、市、縣及水庫管理單位多級用戶統一使用，實現監測數據的全域統籌。

二、大壩安全監測核心要素

（一）基礎監測要素

降水量監測需至少設置 1 個監測點，流域面積超過 20km2 的水庫可根據匯水范圍適當增加點位，設備選用翻斗式等高精度雨量計，分辨率需≤0.5mm，數據采集與發信間隔均≤5 分鐘。庫水位監測需配套 1 個自動監測點、2 組人工水尺及 1 組水準點，自動監測設備優先選用浮子式等成熟類型，分辨率≤1cm 且采集間隔≤5 分鐘，水準點需嚴格采用 1985 國家高程系統校準。

（二）安全關鍵監測

滲流量監測需結合水庫實際風險等級配置點位，通常至少設置 1 個監測點，其中壩高 15 米以上或下游影響范圍較大的水庫需重點布設；監測采用水位儀結合量水堰的組合方式，分辨率≤1mm，自動采集間隔≤1 小時，若設備臨時失靈，每周人工觀測次數需不少于 1 次。滲流壓力監測針對土石壩重點開展，需選取 1-2 個橫斷面布設監測點，壩高 15 米以上的水庫需加密斷面數量，每斷面設置 3 個監測點；設備選用滲壓計，分辨率≤1cm，采集間隔≤1 小時，安裝前必須經《大壩安全監測儀器檢驗測試規程》（SL530）檢驗合格。

（三）輔助監測

視頻圖像監視需實現大壩壩體、溢洪道等關鍵區域全覆蓋，具備適宜通信條件的水庫優先采用網絡攝像機，根據水庫規模配置監視點數量 —— 規模較大的水庫不少于 2 個，規模較小的水庫至少 1 個；設備需滿足 1080P 畫質要求，汛期數據采集間隔≤1 小時，非汛期≤3 小時，且具備夜視功能，有效視距≥50m。表面變形監測重點覆蓋壩高 15 米以上或規模較大的水庫，土石壩以垂直位移監測為主，重力壩側重水平位移監測；人工監測采用全站儀，每季度觀測不少于 1 次，具備條件的水庫可部署 GNSS 自動監測系統，每日觀測次數不少于 1 次。

三、配套保障與工程實踐

供電系統采用太陽能板浮充蓄電池的組合方案，需滿足連續 30 天陰雨天氣下雨水情監測設備正常工作、連續 7 天陰雨天氣下視頻設備正常工作的要求，若采用市電供電，需符合 220V±20% 的電壓波動范圍。防雷措施需同步完善，監測立桿需加裝避雷針，接地阻值≤10Ω，RTU、MCU 等核心設備需配套安裝避雷器，避免雷擊損壞。

某小型水庫實踐中，壩體關鍵部位按需布設各類監測傳感器，庫區及上游合理設置水情監測點；汛期水位上漲期間，監測數據通過 “端 - 邊 - 云” 架構實時傳輸至省級平臺，技術人員通過數據分析精準掌握大壩運行狀態。該系統數據處理延遲控制在合理范圍，突變事件識別準確率較高，為水庫安全調度提供了可靠技術支撐。

四、技術優化方向

后續需進一步拓展分布式數據采集技術的設備適配范圍，提升不同類型傳感設備的接入便捷性；強化實時數據處理的事件時間驅動管理，通過算法優化解決數據亂序問題，保障分析結果準確性。同時，深化異構數據源的語義本體模型應用，優化并行 ETL 框架提升數據轉換效率；推動物聯網技術與傳統監測設備的深度融合，降低部署與運維成本，持續完善監測技術標準化體系，構建更可靠的水利工程安全保障網絡。