浅析堤防运行管理及安全监测

许宁¹，张曼²

（1.睢宁县尾水导流管理服务中心，江苏 睢宁  221200；睢宁县水利工程技术指导站，江苏 睢宁 221200）

摘  要:堤防是重要的水利工程基础设施，在保障防洪、供水、生态安全和经济社会等方面发挥着重要作用。同时，在运行管理方面也存在运行管护不足、技术手段落后、安全监测设施不完善且覆盖率低等突出问题，这些问题与新阶段水利高质量发展的新要求不相适应，反映出堤防工程运行管理和安全监测等薄弱短板，根据堤防数量多战线长等特点，本文着重对堤防运行管理分析和安全监测等措施的探讨，以提升河道堤防运行管理和监测安全能力水平。

关键词：堤防病险；运行管理；应用分析

1概述

堤防是指在江河、湖泊、水库等水域为抵御洪水而修筑的防洪屏障，主要由堤身、堤基、护坡及附属设施组成，堤防是防洪工程体系的重要组成部分，主要阻挡洪水泛滥，保护周边城镇、乡村、农田等免受洪水侵袭和约束和引导水流，使其按照预定路径流动，避免水流对河岸的冲刷破坏作用，堤防工程有效维护河道稳定性，减少泥沙淤积，保障河流生态系统的健康。

1.1堤防分类

堤防按其所在工程位置分类可分为河（江）堤、海堤、湖堤、水库堤及渠（沟）堤五种。堤防按建筑材料可分为土堤、砂堤、石堤以及混凝土堤四种。土堤：由粘土、壤土筑成，主要建在平原地区江河沿岸、海岸、湖泊四周、排灌沟渠沿岸及水库周边；砂堤：由沙土或砂砾石筑成，主要建在山区、丘陵区江河沿岸，水库周边、海岸；石堤：由块石或条石筑成，主要建在海岸、取土困难的江河沿岸及城区河段沿岸；混凝土堤：由混凝土或钢筋混凝土筑成，主要用于城区河段沿岸。按功能分防洪堤、防潮堤、围堤、城市景观堤四种。防洪堤主要用于抵御洪水，保障防洪安全；防潮堤在沿海地区抵御风暴潮等海洋灾害；围堤用于圈围特定区域，如围垦造地等；城市景观堤在城市防洪的同时，兼具景观作用，为居民提供亲水空间。

1.2堤防病险类型

堤防在运行主要存在渗漏、管涌、裂缝、滑坡、冲刷、坍塌、沉降、变形、生物破坏等问题，其渗漏与管涌主要是指堤身或堤基因土质疏松、防渗措施不足，导致水流渗透，严重时引发管涌（土颗粒被水流带走，形成空洞）； 裂缝与滑坡主要是指堤顶或坡面出现纵向或横向裂缝，可能由不均匀沉降、超载或地震引起，严重时导致滑坡； 冲刷与坍塌主要是指堤脚或护坡受水流、波浪长期冲刷，导致结构失稳；沉降与变形主要是指软土地基上的堤防易发生不均匀沉降，导致堤顶高程不足或结构变形； 生物破坏主要是指白蚁蛀蚀堤身，形成隐蔽通道，加剧渗漏风险。

1.3堤防安全监测问题

   目前，我国大部分堤防监测方式是人工观测与巡检相结合，由于堤防数量多战线长，堤防工程监测不能满足水利发展新要求，主要体现以下五个方面：堤防工程安全监测项目不完善、设施覆盖率低，从规划设计阶段就没有考虑；个别安全监测示范堤段普遍存在设备老化、更新升级迟滞，导致测量精度下降；适用于堤防工程的监测技术仍不成熟，存在一定的局限性，亟待解决监测精度、实时性等问题，且新技术应用不足；现有堤防安全监测数据的采集、传输过程和存储设备落后，监测数据呈现“孤岛化”，难以实现“四预”要求；堤防安全监测系统建设与运行资金筹措渠道有限，已建系统没有后续运行经费支持，难以维持必要维护与更新升级。

2堤防运行管理

2.1堤防工程维修养护

堤防工程维修养护主要包括：工程维修、养护，植物防护工程管理，害堤动物防治，管理设施及抢险物料管理。工程维修：对已建的堤防工程及其附属设施在运行、检查中发现的工程或设施设备遭到局部损坏后，通过简单的修理、较小的工程量或通过更换、改造局部设备和设施，恢复工程或设备功能的运行。工程养护：对已建的堤防工程及其附属设施经常进行保养，及时处理局部、表面、轻微的缺陷，以保持工程完好、设备完整清洁、操作灵活，其包括工程日常维修中的零星修理、水土保持和材料消耗等。 植物防护工程管理：应因地制宜，坚持日常养护，保持设计的防护功能，同时保证防护林木不影响堤防工程运行管理和堤身安全。 害堤动物防治：应坚持“防治并重、因地制宜、综合治理、保证安全”的原则，括对白蚁、狗獾、老鼠等的防治。 管理设施及抢险物料管理：是堤防安全、发挥效益的重要保障，堤防工程管理单位应定期开展维护。

2.2堤防检查

堤防工程检查主要通过日常、定期、特别、专项检查，检查内容包括以下四个方面：工程实体情况。堤身、护堤地、堤岸防护工程、防渗及排水设施、穿（跨）堤建筑物、生物防护及管理设施等工程设施设备完好情况；安全管理情况。堤防信息登记、安全评价情况，险工险段管理情况，安全生产管理情况，防汛管理和应急处置情况。工程管理和保护范围划定情况，管理和保护范围内水事活动监督情况；运行管护情况，堤防检查监测、维修养护等运行管护工作落实情况，穿（跨）堤建筑物管理情况，标准化管理和信息化建设情况；管理保障情况。堤防防汛和安全运行责任制落实情况，堤防管理主体责任落实情况，是否明确负责相关工作的机构和人员，人员机构经费和维修养护经费落实及使用情况，管理制度建立和执行情况。

3安全监测系统应用分析

3.1总体构思及目标要求

利用物联网、大数据等数字化技术，实现对堤防信息数据的高效采集和共享，提高日常管理效率，增强业务管理可视化和智能化决策能力。在堤防断面安装监测感知设备，实时监测堤防的裂缝、沉降位移等物理状态，利用视频监控、无人机等技术对堤防进行全面巡检，及时发现并处理安全隐患，保障堤防工程的稳定和安全。目标要求在“十五五”期间完成重要堤防的险工险段、穿（跨）堤建筑物等实现视频全覆盖，在险工险段等关键断面设置水位、变形、渗流等自动化建设设施。

3.2安全监测应用

堤防安全监测设施主要建设内容为水位气象监测、变形位移监测、渗流监测、视频监视、无人机监测、白蚁监测等。

3.2.1水位气象监测

主要包括气温、降雨量、水位、流量、大气压，风速风向等环境参数监测，目的是监测水文气象的变化对堤防的变形、渗流和应力应变等产生的影响。采用雨量计、雷达水位计、流量计等对典型断面河湖水位、区域降雨量进行监测。

3.2.2变形位移监测

变形位移监测能够直观反映堤防在水压力、地质条件变化等作用下的变形状态。变形监测包含表面位移、内部位移和整体位移，表面和内部位移都包含垂直、水平位移两方面。在堤防表面或内部安装监测点，采用全站仪、GNSS（全球导航卫星系统）接收机等设备进行测量。

3.2.3渗流监测

渗流监测是指对在上下游水位差作用下产生的渗流场的监测，包括渗流压力监测和渗流量监测。渗流压力监测，实时测量孔隙水压力，实时反映堤防内部水流渗透对堤防骨架产生的压力情况。渗流量监测，正常情况下，渗流量相对稳定，若渗流量突然增大，可能意味着堤防存在渗漏隐患

3.2.4视频监视

在险工险段和重点堤防构建一体化无线视频监控站，主要对堤防现场情况进行安全监控，并实现本地储存且以4G/以太网的传输方式把现场情况传输到监控中心，实现实时现场监控预警。

3.2.5无人机监测

无人机携带的高清摄像头、热红外像仪对堤坝进行远程监测，发现可能存在的裂缝、孔洞或其他类型的渗漏点。通过用热红外摄像头扫描堤防有无“发烧”的地方（渗漏点通常温度异常），结合人工智能的深度学习模型，快速识别堤防病害，研判堤防风险

3.2.6白蚁监测

采用“电磁感应非环路通断系统”白蚁监测技术，结合白蚁的生物特性，采用白蚁喜欢吃的食物做诱饵，吸引白蚁取食，取食过程中触动报警装置。报警装置发出信号，通过物联网传输到监控系统，经过数据处理，从而精准确定白蚁的进入，在线实时预警。

3.3系统智慧决策

系统结合水位、雨量、流量、位移量、渗流渗压等安全监测成果，集成防汛物资、抢险队伍等信息，针对堤防出现渗漏、裂缝、管涌等紧急险情，系统能够迅速应急响应启动预案，分析计算险情周边的抢险力量和物资，智能生成应急抢险调度方案，有效调配救援资源和人员；并及时向应急管理部门传递安全监测和预警信息，为险情处理和防灾减灾提供有力支持。

4结论

堤防是防洪工程体系的重要组成部分，具有抵御洪水和保护人民生命财产与生产安全的重要功能。新时期堤防工程安全运行管理提出更高要求，加强堤防运行管理和安全监测工作尤为重要，对于重要堤防，要积极采取各项措施提升堤防管理运行水平，加大资金投入，逐步实现险工险段、穿（跨）堤建筑物等重点堤段视频监视全覆盖，不断建立完善变形、渗流以及自动化系统等设施，推广应用卫星遥感、无人机、无人船、视频AI等先进技术，逐步构建“天空地水工”一体化监测感知网，提升堤防安全监测感知能力。

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作者简介：许宁（1979—）高级工程师，本科，从事水利工程建设管理、水旱灾害防御等工作。联系电话：13815359669，E-mail:553947221@qq.com，邮编：221200，通讯地址：徐州市睢宁县商务中心水务局10楼。