CN111535259A - 一种水库大坝安全预警系统及预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水库大坝安全预警系统及预警方法，主要涉及大坝安全预警技术领域。包括：水库工程信息化管理模块，所述水库工程信息化管理模块包括第一数据传输单元、存储单元、数据处理中心；大坝安全监测实时预警模块，所述大坝安全监测实时预警模块包括第二数据传输单元、控制中心、GIS平台、远程监测终端、坝坡稳定计算单元、渗流稳定分析单元；水库泄洪和溃坝下游洪水动态分析模块，所述水库泄洪和溃坝下游洪水动态分析模块包括第三数据传输单元、泄洪分析单元、溃坝分析单元。本发明的有益效果在于：能够确保在泄洪时统一调度和预警，以提高安全管理水平和工作效率。

Description

一种水库大坝安全预警系统及预警方法

技术领域

本发明涉及大坝安全预警技术领域，具体是一种水库大坝安全预警系统及预警方法。

背景技术

大坝是水库水电站中必要的特殊建筑，其安全性质与普通的房屋等建筑物完全不同，在享受水库水电站所带来的经济效益的同时，大坝的安全问题也不容忽视，目前，大多数的水库大坝均安装有大坝安全监测设施，通过在大坝处安装各类监测终端获取大坝的各项参数，进而进行大坝的安全预警，但现有的大坝安全预警系统大都是单一的通过监测大坝自身的各项参数来确定大坝是否安全，有时需要在大坝处安装大量的监测设备，设备成本与维护成本高，且各个水库的大坝预警系统相互独立，各个大坝的泄洪标准也不相同，对于水库大坝聚集区域而言，不同水库大坝的下游大都存在的重叠的部分，在泄洪时无法做到统一调度和预警，严重降低了安全管理水平和工作效率。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中存在的问题，提供在一种在一定区域内统一调度和预警的水库大坝安全预警系统及预警方法，通过建立一定区域内的各个大坝的三维模型，对一定区域内的大坝进行安全分析，统一泄洪标准，确保在泄洪时统一调度和预警，以提高安全管理水平和工作效率。

本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：

一种水库大坝安全预警系统，包括：

水库工程信息化管理模块，所述水库工程信息化管理模块包括第一数据传输单元、存储单元、数据处理中心，所述水库工程信息化管理模块用于存储和完善水库工程基础信息，整合并共享防汛平台的实时雨水情、洪水预报成果和移动巡查信息；

大坝安全监测实时预警模块，所述大坝安全监测实时预警模块包括第二数据传输单元、控制中心、GIS平台、远程监测终端、坝坡稳定计算单元、渗流稳定分析单元，所述远程监测终端安装在水库大坝处，用于实时监测大坝安全参数，所述大坝安全监测实时预警模块与水库工程信息化管理模块之间建立数据传输，调取水库工程信息化管理模块中的水库工程基础信息，建立大坝三维模型并利用GIS平台实现大坝的三维可视化，再基于大坝安全参数进行有限元渗流稳定分析和坝坡稳定实时计算，进行大坝远程异常诊断和实时预警；

水库泄洪和溃坝下游洪水动态分析模块，所述水库泄洪和溃坝下游洪水动态分析模块包括第三数据传输单元、泄洪分析单元、溃坝分析单元，所述水库泄洪和溃坝下游洪水动态分析模块与水库工程信息化管理模块之间建立数据传输，用于对下泄洪水进行演进分析，绘制淹没范围及严重程度图，进行灾情评估和动态预警。

一种水库大坝安全预警系统的预警方法，按照以下步骤进行：

S1：收集一定区域内各个水库的工程基础信息，建立并完善水库工程基础信息数据库；

S2：调取水库工程基础信息数据库中的水库工程基础信息，建立各个大坝的三维模型并利用GIS平台实现大坝的三维可视化；

S3：收集大坝下游基础资料，包括各个大坝下游地形和社会经济信息，并建立相应的大坝下游三维模型；

S4：结合远程监测终端的实时监测数据、防汛平台的实时雨水情、洪水预报成果和移动巡查信息，对于大坝安全性态对应的各类安全系数进行实时分析计算，并在大坝三维模型的基础上进行有限元渗流稳定分析计算，以及坝坡稳定计算，实时掌握大坝的安全性态，确定水库是否泄洪；

S5：对存在溃坝风险的大坝进行溃坝模式分析，并对下泄洪水进行演进分析，确定洪水流速、历时和淹没深度，在大坝下游三维模型的基础上绘制淹没范围及严重程度图，并进行洪水淹没的三维演进；

S6：根据三维演进进行灾情评估，为水库管理单位制定应急预案，以及紧急情况下的会商决策与预警。

对比现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明的水库工程信息化管理模块用于在一定区域内的水库大坝的工程资料的基础上，整合、共享、补充数据，构建统一、完善的基础信息数据库，通过防汛平台的实时雨水情、洪水预报成果和移动巡查信息成果的共享，及时掌握各个水库大坝的运行状况；在各个大坝处均安装有远程监测终端，利用远程监测终端实时监测大坝的数据并将该数据发送至控制中心，建立统一监测数据库；利用GIS平台建立一定区域内的各个大坝的三维模型和三维实景，通过坝坡稳定计算单元、渗流稳定分析单元对单个大坝进行分析后，将各个大坝的分析数据汇总，同时对一定区域内的大坝的下游区域进行安全分析，统一泄洪标准，确保在泄洪时统一调度和预警，以提高安全管理水平和工作效率。

附图说明

附图1是本发明的结构框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

实施例：如附图1所示，本发明所述是一种水库大坝安全预警系统，其特征在于，包括：水库工程信息化管理模块，所述水库工程信息化管理模块包括第一数据传输单元、存储单元、数据处理中心，所述水库工程信息化管理模块用于存储和完善水库工程基础信息，通过第一数据传输单元与防汛平台之间建立数据传输，整合并共享防汛平台的实时雨水情、洪水预报成果和移动巡查信息，通过水库的实时雨水情监测信息和大数据洪水预测预报成果的共享，能够及时掌握水库的运行状况，以及时发布预警，实现水库防洪科学调度和水资源综合利用，通过整合、共享防汛移动巡查信息，能够实现水库规范化巡检的远程监视，及时掌握安全监测情况，以及接收险情上报和水毁情况上报。

大坝安全监测实时预警模块，所述大坝安全监测实时预警模块包括第二数据传输单元、控制中心、GIS平台、远程监测终端、坝坡稳定计算单元、渗流稳定分析单元，所述远程监测终端安装在水库大坝处，用于实时监测大坝安全参数，所述大坝安全监测实时预警模块通过第二数据传输模块与水库工程信息化管理模块之间建立数据传输，调取水库工程信息化管理模块中的水库工程基础信息，建立大坝三维模型并利用GIS平台实现大坝的三维可视化，所述大坝三维模型包括远程监测终端的三维空间布设，水库大坝的三维场景重现，三维漫游、飞行、动态显示和高效的直观查询等，再基于大坝安全参数进行有限元渗流稳定分析和坝坡稳定实时计算，进行大坝远程异常诊断和实时预警；

水库泄洪和溃坝下游洪水动态分析模块，所述水库泄洪和溃坝下游洪水动态分析模块包括第三数据传输单元、泄洪分析单元、溃坝分析单元，所述水库泄洪和溃坝下游洪水动态分析模块与水库工程信息化管理模块之间建立数据传输，用于对下泄洪水进行演进分析，绘制淹没范围及严重程度图，进行灾情评估和动态预警。

一种水库大坝安全预警系统的预警方法，按照以下步骤进行：

S1：收集一定区域内各个水库的工程基础信息，建立并完善水库工程基础信息数据库；

S2：调取水库工程基础信息数据库中的水库工程基础信息，建立各个大坝的三维模型并利用GIS平台实现大坝的三维可视化；

S3：收集大坝下游基础资料，包括各个大坝下游地形和社会经济信息，并建立相应的大坝下游三维模型；

S4：结合远程监测终端的实时监测数据、防汛平台的实时雨水情、洪水预报成果和移动巡查信息，对于大坝安全性态对应的各类安全系数进行实时分析计算，并在大坝三维模型的基础上进行有限元渗流稳定分析计算，以及坝坡稳定计算，实时掌握大坝的安全性态，确定水库是否泄洪；

S5：对存在溃坝风险的大坝进行溃坝模式分析，并对下泄洪水进行演进分析，确定洪水流速、历时和淹没深度，在大坝下游三维模型的基础上绘制淹没范围及严重程度图，并进行洪水淹没的三维演进；

S6：根据三维演进进行灾情评估，为水库管理单位制定应急预案，以及紧急情况下的会商决策与预警。

本发明通过在各个大坝处安装的远程监测终端实时的监测大坝的数据并将该数据发送至控制中心，建立统一的监测数据库；利用GIS平台建立一定区域内的各个大坝的三维模型和三维实景，通过坝坡稳定计算单元、渗流稳定分析单元对单个大坝进行分析后，将各个大坝的分析数据汇总，同时对一定区域内的大坝的下游区域进行安全分析，确定洪水的流速、历时和淹没深度，在大坝下游三维模型的基础上绘制淹没范围及严重程度图，并进行洪水淹没的三维演进，统一泄洪标准，确保在泄洪时统一调度和预警，以提高安全管理水平和工作效率。

Claims (2)

1.一种水库大坝安全预警系统，其特征在于，包括：

水库工程信息化管理模块，所述水库工程信息化管理模块包括第一数据传输单元、存储单元、数据处理中心，所述水库工程信息化管理模块用于存储和完善水库工程基础信息，整合并共享防汛平台的实时雨水情、洪水预报成果和移动巡查信息；

大坝安全监测实时预警模块，所述大坝安全监测实时预警模块包括第二数据传输单元、控制中心、GIS平台、远程监测终端、坝坡稳定计算单元、渗流稳定分析单元，所述远程监测终端安装在水库大坝处，用于实时监测大坝安全参数，所述大坝安全监测实时预警模块与水库工程信息化管理模块之间建立数据传输，调取水库工程信息化管理模块中的水库工程基础信息，建立大坝三维模型并利用GIS平台实现大坝的三维可视化，再基于大坝安全参数进行有限元渗流稳定分析和坝坡稳定实时计算，进行大坝远程异常诊断和实时预警；

水库泄洪和溃坝下游洪水动态分析模块，所述水库泄洪和溃坝下游洪水动态分析模块包括第三数据传输单元、泄洪分析单元、溃坝分析单元，所述水库泄洪和溃坝下游洪水动态分析模块与水库工程信息化管理模块之间建立数据传输，用于对下泄洪水进行演进分析，绘制淹没范围及严重程度图，进行灾情评估和动态预警。

2.根据权利要求1所述的一种水库大坝安全预警系统的预警方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

S1：收集一定区域内各个水库的工程基础信息，建立并完善水库工程基础信息数据库；

S2：调取水库工程基础信息数据库中的水库工程基础信息，建立各个大坝的三维模型并利用GIS平台实现大坝的三维可视化；

S3：收集大坝下游基础资料，包括各个大坝下游地形和社会经济信息，并建立相应的大坝下游三维模型；

S4：结合远程监测终端的实时监测数据、防汛平台的实时雨水情、洪水预报成果和移动巡查信息，对于大坝安全性态对应的各类安全系数进行实时分析计算，并在大坝三维模型的基础上进行有限元渗流稳定分析计算，以及坝坡稳定计算，实时掌握大坝的安全性态，确定水库是否泄洪；

S5：对存在溃坝风险的大坝进行溃坝模式分析，并对下泄洪水进行演进分析，确定洪水流速、历时和淹没深度，在大坝下游三维模型的基础上绘制淹没范围及严重程度图，并进行洪水淹没的三维演进；

S6：根据三维演进进行灾情评估，为水库管理单位制定应急预案，以及紧急情况下的会商决策与预警。

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