下面是兩篇高級水利工程師職稱論文范文，第一篇論文介紹了水庫閘門控制系統設備改造，由于自然環境影響和測量元件的損壞，目前已無法實現自動控制和集控運行的運行的要求，為此需要進行閘門控制系統設備改造。第二篇論文介紹了水利水電施工邊坡開挖支護技術研究，論文提出水利水電邊坡施工中施工方法及其運用，以及施工技術在工程質量和工程安全方面的重要作用。
《水庫閘門控制系統設備改造》
下坂地水電站是喀克電力系統中的主力電廠，在電力系統主要作用是充分滿足喀克電網的用電需求，增加電網調峰容量，對改善電網結構，促進南疆四地州能源資源優化配置，提高供電質量和供電安全度發揮關鍵作用。下坂地水利樞紐閘門控制系統包括導流泄洪洞液壓弧形工作閘門、導流泄洪洞平板檢修閘門、引水發電洞平板檢修閘門，由3套現地控制柜實現自動/手動控制，2009年投產運行。改造后的閘門控制系統以IEC61850為標準、以現地數據總線為基礎，對3套閘門LCU等自動化系統/設備進行升級改造，將閘門控制系統的數據在統一的平臺上共享。
1控制系統結構
站控層設備主要布置在中控室內和監控機房內，由冗余實時及歷史數據服務器、兩套操作員工作站、工程師工作站、UPS不間斷電源和網絡設備等組成。間隔層設備主要布置在現地設備層，包括閘門控制室等。由閘門LCU、閘門動力柜等設備組成。每套現地控制單元LCU均配置為雙CPU、雙網絡、雙電源的冗余構架(見圖1)。軟件包括系統支撐軟件和應用軟件兩大部分。系統支撐軟件包括操作系統、數據庫軟件、開發工具軟件和其它支撐軟件，應用軟件包括適應各種應用功能而開發的軟件。
2控制系統功能與性能
本項目閘門現地監控系統是充分考慮水閘啟閉操作的安全性和可靠性的前提下，利用先進的工業控制技術、傳感器技術、數據傳輸技術以及計算機技術，實現水閘的引水信息的實時采集。閘門自動精確啟閉、以及相關環境及水閘管理情況的實時監控[2]。系統具有如下功能：1)數據采集與處理。現地控制單元應能自動采集被控對象的各類實時數據，應能實時采集所轄智能設備的數據，接收來自主控級的命令信息和數據，并在事故或者故障的情況時自動采集事故或者故障發生時刻的相關數據。按數據處理的要求對采集到的數據進行處理。
2)控制調節。現地LCU接受水庫建設處監控系統、現地監控系統上位機的控制命令并啟動PLC程序執行自動控制流程，實現閘門的開門、關門、停門及設定開度控制，在緊急情況或調度授權下也可通過LCU上的觸摸屏發令，啟動各設備的自動控制。
3)運行監控。通過LCU上的觸摸屏及指示燈等，監視閘門現場實時運行狀態。
4)安全保護。通過閘門現地的PLC控制系統及智能傳感器可實現以下多種安全保護，以保證閘門的安全運行;閘門啟閉告警，在閘門啟閉現場以聲音的形式提醒在現場的工作人員，以免發生事故;電機過載保護，使閘門啟閉機電避免由于工作電流過大而被燒毀的事故;限位保護，保證閘門啟閉機在啟閉高度范圍內運行，避免其超出工作范圍后所發生的事故;過力矩保護，主要針對閘門啟閉機在上升或是下降過程中有可能發生的受阻現象而設置，監測閘門在上升和下降的力矩信息，保證閘門在正常的啟閉力范圍內運行，避免因為受力過大而對閘門硬件帶來損害。過電壓保護，主要是指系統對電機三相供電電壓進行實時監測，一旦某一相電壓超出正常工作范圍，系統將自動切斷電機三相電源，以保證電機運行的安全。
5)報警及事件處理。在觸摸屏上可以實時顯示、查詢本LCU發生各類報警事件，在LCU上設置蜂鳴器，當發生事故或故障時觸發蜂鳴報警聲音，可通過聲音提醒現場運行人員[3]。
6)人機接口。LCU上配置觸摸屏、開關按鈕、指示燈，可以實現現場的人機交互。在緊急情況下，或運行需要，可以獨立于上位機實現本站的監視與控制，保證工程運行安全。
7)數據通信。現地LCU包括以下數據通信：各現地閘門LCU具有通過網絡與水庫管理處應用系統進行數據通信的功能，上送閘門狀態的實時數據及各類變位，故障及事故信息，接收并水庫管理處應用系統下達的各類控制指令。與現場水位計等智能通信。
8)流量計算與統計。對于具備閘門開度、水位流量關系曲線額閘門，現地監控系統或依據閘門過流曲線或水力學公式，結合實時采集的閘上下游水位、閘門開度等數據，自動計算過閘流量，并能對過閘水量進行統計。
9)歷史數據存儲與查詢。觸摸屏可以存儲少量的報警及過程數據，并提供查詢接口。能在畫面中以曲線方式顯示水位、流量的實時趨勢，能夠根據采集道德實時數據自動進行延伸，形象的描述該模擬量當前的數據變化情況。
10)時鐘同步。現地LCU接受水庫管理處監控系統下發的對時命令，并同步至觸摸屏、現地智能設備(如保護裝置等)。
11)系統自診斷。現地LCU能對PLC各模件狀態進行診斷，當有故障時會自動報警并閉鎖相應控制輸出。
3系統配置方案
無人值守站點設計，需在水庫管理處實現遠程自動空，因此控制的可靠性、安全性要求非常高，需為閘門控制提供高性能的設備及全面保護措施：
①設置荷重保護。荷重保護傳感器能實時監測閘門運行過程中的荷載情況，能實時檢測閘門啟閉過程中是否過載，在過載時能自動停止閘門啟閉，保護閘門安全;
②設置上、下限保護。將上、下限位開關分別接入啟、閉門回路及PLC，當閘門限位到后，自動切斷手動控制回路，PLC程序也自動停止控制流程，以防止閘門開、關過頭;
③配置電機保護器。實時檢測電機電壓、電流情況，當電機過載或缺相等故障時能數出報警信號，當報警動作時，及時切斷控制回路或中斷控制流程，及時使閘門停止啟閉，防止電機過載或缺相時燒毀;
④可編程控制器。控制單元采用PLC為控制核心，PLC采用知名品牌的產品，具有閘泵站及水電站成熟應用業績;
⑤觸摸屏。各監控站主控單元上設置一套觸摸屏，用于操作人員在現地進行閘門運行監視和控制操作，觸摸屏選用知名品牌，10寸彩色液晶觸摸屏。
4結束語
下坂地水利樞紐閘門控制系統的改造設計方案已經初步設計完成，是否存在的問題只有在實踐中才能發現，再進一步的完善。最終改造成一套可靠性強、穩定性高、投資少、操作方便、故障易檢修的水利樞紐閘門控制系統。
參考文獻：
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[3]汪會鵬.基于現場總線的水庫閘門控制系統的研究[D].東北大學,2008.
作者：趙麗 單位：巴音郭楞職業技術學院
《水利水電施工邊坡開挖支護技術研究》
摘要：加強水利水電工程支護和加固的安全性，就要實施保證質量的重要技術手段。目前，在中國水電發展的背景下，如何使用有效的手段使技術水平得到提高，保障質量和安全等問題成為了當前水利水電施工工程中重點探討的問題。因此文章闡述了水電工程邊坡支護技術的重要性，提出水利水電邊坡施工中施工方法及其運用，以及施工技術在工程質量和工程安全方面的重要作用。
關鍵詞：水利水電;施工測量;邊坡支護技術;鉆孔;爆破開挖
在水利水電工程的建設中，邊坡工程作為水利水電工程的一個重要組成部分，其施工技術越來越得到重視。邊坡如果失穩，將成為重大事故;施工方法不當，將導致經濟效益的巨大損失等。因此，了解和掌握邊坡施工技術在邊坡施工中有著重要的意義。
1邊坡開挖支護技術的現狀
隨著國家公路工程、水利水電建工程設的不斷推進，各種水利水電設施建設的技術也已成型。在邊坡施工技術方面，更是涌現出大量的好的施工方法。但是，仍有很多單位在該方面管理存在很多問題，急需提高。
2邊坡施工技術的作用
邊坡支護技術是水電建設中完成邊坡施工，使之達到和滿足設計要求的各種技術手段的綜合運用。良好的邊坡工程設計可以為整體結構的穩定和安全奠定良好的基礎施工。在水利水電工程設計的過程中，邊坡設計除了要滿足水利水電建筑功能要求外，還必須針對工程所在地的地質情況等進行綜合考慮。施工過程中，除了要保證滿足設計要求外，對地形、地質、土壤等，進行充分的技術研究，提前做出施工設計。如果出現特殊情況，技術人員要及時的進行研究，進行設計變更，根據施工中的實際情況調整邊坡開挖支護方法。邊坡施工技術如果不合理，會造成工期延誤、施工成本增加、施工質量安全受影響等。因此，應充分重視邊坡開挖支護技術在水利水電工程建設中所發揮的重要作用。
3邊坡施工技術探究
邊坡開挖支護施工工藝順序常規為：砍樹伐草、坡面防護、覆蓋層開挖、石方開挖(必要時對巖石進行灌漿等加固處理)、臨時支護、排水溝施工、坡面防護施工、永久支護等。測量在整個施工過程中全程配合。由于科學技術的不斷改進，大量的科學的施工方法不斷涌現，現場具體采取何種施工方法要因地制宜、科學組織，避免生搬硬套，造成不必要的浪費和因施工方法不當引起的施工質量和施工安全的發生。
3.1施工工藝試驗
邊坡開挖支護施工，涉及到大量的和各種不同的材料，除了在對材料生產廠家要求提供材質證明和產品合格證外，對采購的材料還需進行試驗，在滿足設計要求的情況下方可用于工程施工中。通常在施工管理中設立實驗室以便及時對材料進行檢驗。對自身不能檢驗的，也要交給具有檢驗資質的單位進行檢驗。例如，火工材料進行的現場爆破試驗，完全結合現場巖石特性，能更好的提取炸藥烈度，為現場施工提供炸藥使用量計算依據;混凝土澆筑時，取樣做試塊，在達到設計理論強度時進行抗壓試驗，從而檢驗出所澆筑的混凝土是否滿足設計要求;鋼筋進場后，也應抽樣試驗，在滿足鋼筋各種力學性能的條件下方可使用等。
3.2抗滑樁的混凝土
在20世紀50～60年代,我國水利水電工程抗滑技術開始得到應用，積累了豐富的實踐經驗，從理論到實踐都得到了提高和擴大。到80年代，混凝土抗滑樁在高邊坡上應用的優點，已經逐漸顯露。通過高水平的滑動。可以保證樁側表面的角度是緩慢的斜坡，能夠非常有效地控制和降低成本。因此，在邊坡工程中被廣泛的采用。
3.3測量線的應用
測量工作，貫穿于整個開挖支護施工過程。在測量斜坡的輪廓時，根據各自的施工測量精度進行測量，常用的施工對邊坡線一般保持在10～15cm的寬度，使邊坡的測量能夠具體實施。施工人員必須設置測量線，從而確保邊坡開挖的順利進行。
3.4鉆爆開挖的過程
邊坡開挖的重點為爆破作業。而爆破作業中的重點是爆破方式的選擇和炸藥用量計算。爆破方式選擇不當和炸藥用量使用不當不僅會帶來經濟上的巨大損失，還會破壞邊坡并帶來不穩定因素，造成后期施工難度增加等。為保證實際施工中對炸藥用量把握準確，必須提前進行爆破試驗，對炸藥的性能進行測試，根據實驗結果，重新計算施工過程中實際炸藥用量。在條件允許的情況下，為保證開挖后的邊坡巖石完整不受到開挖過程中的爆破震動而破壞，通常采用預裂爆破，提前將開挖面炸開，即提前形成開挖面，后期覆蓋層開挖爆破基本上不會對坡面巖石造成破壞。條件不允許預裂爆破時，應采用光面爆破。大體積石方開挖一般選擇梯段爆破，靠近設計坡面的巖石藥量要小。由于現場實際情況千變萬化，應靈活運用目前已有的施工技術解決各類爆破問題。
3.5開挖坡面
邊坡的開挖要自上而下的進行，控制斜坡邊線，控制層的厚度。用挖掘機對土質邊坡施工時，要確保坡度滿足設計要求。在挖掘機的工作范圍內，經測量合格后，方可向下繼續開挖。開挖巖石以及巖石爆破時也要考慮每次開挖的厚度，采用分層爆破的方法。對開挖中出現偏差，要及時補正處理。
3.6支護技術
邊坡支護主要包括前期支護和系統支護。支護方式主要包括：灌漿、預應力錨索、錨桿、掛鋼筋網、噴混凝土、排水孔、混凝土等。前期支護主要是指在開挖過程中出現不穩定坡面，為保證坡面安全及施工安全進行的支護。系統支護是指開挖后的坡面進行整體加固，從而達到坡面整體穩定的效果;如果系統支護作為永久外露，還應達到美觀的要求。邊坡支護類型的選擇，來源于前期地質勘查和測量結果，從而根據開挖后的邊坡高度，計算邊坡穩定性需求，進而選擇合理的支護方式。例如，對高邊坡地質破碎的地段，應采用灌漿對地質進行深層加固，并采用預應力錨索進行加固;對坡面滲水的地方，采用排水管將地下水引出至排水溝，由排水溝將水引出至坡面外，嚴禁地下水沿坡面自由流動等。
3.7坡面防護
水利水電工程邊坡開挖成形后，將作為永久設施保存。通常，如果開挖面周邊存在滑坡體，就需要挖除，以此減荷,也可采用漿砌石擋墻(或者混凝土擋墻)將滑塌體擋住而保證滑坡體穩定。如果滑坡體隱患在可以控制的范圍，則可采用主動柔性防護網處理。施工過程中，為保證下方施工的安全，可以在開挖面的上方和兩側設置被動柔性防護網，用以防止上方飛石對坡下施工人員和設施造成破壞。
3.8坡面排水
已完成的邊坡，長期在雨水浸泡下，巖石會加快風化而遭到破壞，進而造成邊坡失穩。因此，坡面排水設計是邊坡穩定的重要保障。為保證開挖坡面以外的水進入開挖的坡面，通常在開挖面原始地表以外至少5m范圍修建截水溝。根據山體地形和降雨量分析，設計出合理的水溝截面積，確保截水溝能夠滿足引水要求。高邊坡開挖，應在開挖面每15m左右高度設置一條馬道，并在馬道上設置排水溝，將開挖面的雨水和山體滲水引至開挖面以外，流入坡邊水溝內。開挖的坡面底部，應保證引下來的水能夠流走，不再坡下積水。如果坡面下為淹沒區，可以直接排入庫區。
4邊坡的安全監測
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邊坡工程的安全監管在水利水電工程中發揮了非常重要的作用，所以要加強水利工程邊坡安全監測設備的相應的分析和研究。
4.1監測目的
邊坡監測分永久監測和臨時監測。邊坡施工階段，為觀測山體變形而設置的各種觀測儀器和設施，稱為臨時觀測;按照設計要求，坡面施工全部完成，需安設永久監測設備，以便在提前發現山體不安全因素時，提前處理。通過監測，可以及時發現施工后在一定的時間內因地質原因產生的形體變化和位移，從而推算出未來是否會產生重大變化而導致不能滿足設計要求，以便提前采取措施進行設計和提前處理隱患。
4.2監測設備
邊坡開挖需要進行監測的項目和內容較多，所需使用的監測設備相對種類繁多。監測設備安裝前，除需要對設備進行性能校正外，對安裝方法和后續工作是否會對其產生破壞，都要進行提前計劃。在施工階段，施工單位應按照實際要求編制監控項目和實施計劃，在經批準后實施。設備選擇應保證滿足設計要求。
5結束語
隨著科學技術的不斷提高，水電站建設中的邊坡施工技術越來越成熟，各種非常規的問題都已經基本有了解決方法。作為設計單位、施工單位應重點抓好管理人員的管理水平，多學習已有的先進經驗，實際施工中應活學活用，做到有的放矢，真正做到“保質量、保安全、保環保，方案最優，經濟效益最大化”。
參考文獻：
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[3]張宗德.有限元法新編教程[M].上海:同濟大學出版社,2015.
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[6]成萬龍.分析水利水電工程施工中邊坡開挖支護技術的應用[J].珠江水運,2014(17).
作者：吳志友 單位：中國葛洲壩集團第二工程有限公司
推薦閱讀：《水利水電科技進展》是由河海大學主辦的中國科學引文數據庫(CSCD)核心期刊、中文核心期刊、中國科技核心期刊、RCCSE核心期刊，近年來已連續多次獲全國水利水電系統優秀期刊、華東地區優秀期刊、江蘇省優秀期刊等稱號。
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