水库水文监测自动化系统投标方案
招标编号：****
投标单位名称：****
授权代表：****
投标日期：****
第一章 概述与项目关键诉求
第一节 项目背景
一、概述水库的基础知识
水利工程设施概述：水库，作为一项关键的水利建设项目，其基本定义是用于拦洪蓄水和水流调控的人造湖泊，主要功能包括灌溉、发电、防洪和养殖。这种人工湖泊通常在山涧或河流狭窄地段通过构筑拦河坝而形成。一旦建成，水库即可发挥多重作用，如防御洪水、储存水源供灌溉之需、提供电力生成、支持渔业发展，并且天然湖泊在具备相应设施时也可视为水库（即天然水库）。水库的规模依据其储存水量的不同被划分为小型、中型和大型等类别。
2.水库库容定义：
洪水防护库容量等于设计库容量中的汛期限制水位对应的储存空间。
滞洪能力（调洪容量）的计算公式为：校核库容减去正常蓄水位下的库容，再减去用于调节水量的库容，即滞洪库容（调洪库容）= 校核库容 - 正常库容 - 调节库容 = 死库容 + 正常库容
库容效率计算公式为：库容系数等于兴利库容除以多年的平均径流产量，即径流深与降雨量之比。
(4)死库容：水库死水位以下的容积。
有效库容，即兴利库容，指的是水库在正常蓄水位与死水位之间所容纳的水量区域。
水库的防洪储备容量：指水库在设计洪水位与汛期限制水位或正常蓄水位之间的储存体积。
调洪库容定义为：从水库校核洪水位下落到汛期限制水位或正常蓄水位期间，水库所具备的容纳水量的空间体积。
调洪库容定义为：从水库校核洪水位下落到汛期限制水位或正常蓄水位期间，水库所具备的容纳水量的空间体积。
重复利用库容：指正常蓄水位与汛期限制水位之间的水库容积中，这部分既能用于防洪，又可作为有效供水的部分容量。
水库的有效容积定义为校核洪水位以下的储水体积。
特征水位概述：专为灌溉设定的多个具有特定含义的水库水位层次，其中包括死水位、汛期管控水位、常规蓄水位、设计洪水位及校核洪水位等关键指标。
库容系数定义为水库在正常运行状态下可用于发电或供水的兴利库容与年平均径流量的比率。
二、概述水库构建要素
水利枢纽由各类构成建筑物组成，其中包括挡水设施、泄洪构造物、引水工程或其他专业性建筑，这些统称为水工建筑物。
(一)水工建筑物
分类概述：水工建筑物通常依据其使用周期和功能性进行划分。按使用时间标准，可分为永恒性与暂时性两类，其中暂时性水工建筑主要包括在施工期间短期运作的构筑物，例如围堰、导流隧洞和导流明渠。进一步分类，则有通用性和专门性水工建筑的区分。
2.通用性水工建筑物：
各类挡水构筑物，包括坝、水闸、堤和海塘等设施。
一系列排水设施：包括溢流坝、沿岸泄洪通道、泄水隧道以及分洪闸
建筑物的进水设施，包括诸如进水闸、深式进水口以及泵站等取水装置。
主要包括供水设施，例如引水或供水隧洞、渡槽、输水管道以及渠道。
3.专门性水工建筑物：
建筑物构成主要包括水电站的前端设施（前池），调节水位的空间（调压室），传输水能的高压管道（压力水管），以及主体工程的水电站厂房。
一系列水利构造物，包括节制闸、分水闸、渡槽、沉沙设施以及冲沙闸。
各类过坝装置，包括船闸、升船机、木材导流设施、筏道以及鱼类通行通道。
水工构筑物的功能往往具有复合性，例如溢流坝兼具挡水与泄洪的双重角色；闸门作为水利系统的核心元素，不仅负责挡水与排水，还在水电生成、灌溉、供水和航道管理等方面发挥着关键作用。施工期间，导流隧洞可能与泄洪或供水隧洞功能相融合，体现了多功能设计的灵活性。
(二)挡水建筑物
拦水建筑物概论：此类结构横跨河道，旨在拦截水流，储存水量并提升水位，常见的实例包括各类坝和闸。按照构建材料的不同，大坝可以细分为混凝土坝、浆砌石坝、土石坝、橡胶坝、钢坝及木坝等类型。
2.重力坝：
概述：重力坝作为一种重要的水力工程设施，其构造基础遵循直角三角形剖面，由多个连续的坝段构成。这类大型蓄水构筑物主要依赖混凝土（对于混凝土重力坝）或浆砌石（浆砌石重力坝）的自重特性来确保稳定性。在承受水压及其他外部荷载时，重力坝利用自重产生的抗滑力确保结构安全，同时通过自重压力平衡因水压而引发的拉伸应力，以满足强度标准。在全球范围内的大坝建设中，重力坝类型常常占据显著的比例。尤其在中国的大型坝工项目中，混凝土重力坝占据了相当大的份额，例如在高度超过百米的大型高坝中，混凝土重力坝就占了总数的一半以上，即10座。
历史沿革：重力坝作为最早的坝体类型之一，可追溯至遥远的古代。公元前2900年，埃及美尼斯王朝在孟斐斯周边的尼罗河畔构建了一座高15米、全长240米的拦水建筑物。而早在公元前3世纪，中国的灵渠工程中就矗立起了一座高5米的砌石溢流坝，它见证了两千多年的运作，至今仍屹立不倒，堪称世界现存最古老的重力坝遗迹。
历史上最悠久的重力坝建设起源于18世纪的法国和西班牙，那时以大型浆砌石结构为主，近似梯形。1853年后，随着筑坝实践的发展，法国工程师提出了抗滑稳定与坝基应力三分点等设计原则，催生了以三角形截面的重力坝设计。进入20世纪，随着混凝土技术和施工设备的飞速进步，美国率先建造了阿罗罗克坝和象山坝等混凝土重力坝。特别是1930年后，沙斯塔坝（183米）和大古力坝（168米）的诞生，推动了设计理论和施工技术的飞跃，涉及应力计算的重力法和弹性理论，以及构造中的观测系统、机械化施工工艺的提升，如柱状浇筑法和纵缝灌浆等。1950年后，重力坝持续发展，而1970年后，碾压混凝土坝技术崭露头角，采用干硬性混凝土，通过自卸车、推土机和振动碾等机械实现快速、无纵缝的施工，简化了工艺，降低了成本并缩短了工期。
(3)类型：
根据筑坝材质的区分，重力坝主要可分为混凝土结构重力坝与石砌体重力坝两种类型。
②重力坝按其结构形式分为：
根据横缝处理的差异化，实体重力坝主要分为三个类别，详情如下：
A.悬臂式重力坝：横缝不设键槽，不灌浆；B.铰接式重力坝：横缝设键槽，但不灌浆；C.整体式重力坝：横缝设键槽，并进行灌浆。2)宽缝重力坝；3)空腹重力坝。
根据泄水特性，重力坝可分为非溢流坝和溢流坝两种类型。
根据海拔分级为：低水坝（低于30米），中型水坝（30至70米），以及高层水坝（70米以上）
根据泄水特性，可分为非溢流重力坝与溢流重力坝两种类型。
以下是根据构造形态的分类：实体重力坝、宽缝重力坝以及空腹重力坝。
(4)坝体选址：在进行坝体布置时，首先要考虑溢流坝和泄水孔口的位置，要满足泄洪与放水的需要，并与下游平顺连接，不致淘刷坝基、岸坡和相邻建筑物基础。泄水孔口高程和尺寸应根据水库调洪计算和水力计算，结合闸门和启闭机条件确定，溢流面要求有较高流量系数，同时不产生空蚀。坝下要设置消能工，应考虑地形、地质、枢纽布置和水流条件，比较选定其形式和尺寸。一般溢流坝与电站坝分列布置，当河谷狭窄时，也可布置电站厂房顶溢流。
(5)坝体构造：
内部通道设计：为了监控坝体结构的运行状况并安装测量设备，同时支持内部交通、灌浆与排水需求，坝体内嵌入了水平或倾斜的廊道或竖井。这些廊道依据坝的高度配置，层次可为单层或多层，其截面形状通常呈现出上圆下方的城门洞式构造。
坝体分缝设计：为了顺应地基的动态变化和温度效应，坝体沿坝轴线方向采用横向分缝将整体划分为若干可控单元，常规间距设定为15至20米。横缝可根据需求配置键槽，选择是否实施灌浆。施工过程中，出于混凝土浇筑能力和温度控制的考量，还会设置纵向施工缝，即沿坝轴线的竖向纵缝，间距一般在15至30米之间，可采用直缝、错缝或斜缝形式，缝面均需配备键槽并灌浆处理。水平方向的施工缝称为水平缝，其间距在基础约束区域内部和外部分别控制在1至3米和3至6米。无论是何处的水平缝，缝面通常都需要经过凿毛工序的处理以确保工程质量。
在坝体的横向接缝区域、陡坡坝段与地基接触面，以及廊道和孔洞穿越横缝周边，必须安装止水设施。止水材料应具备柔韧特性，可选用金属板、橡胶、塑料板材或者沥青密封井。对于高坝上部的横缝止水，建议设置两层止水片，并在两者之间安置一道沥青密封井以确保密封效果。
优化坝体排水设计：为降低渗水对坝体稳定性的影响，我们在上游防渗层下游侧沿坝体纵向均匀布置一系列垂直排水管道，通常采用多孔混凝土材质，间距控制在2至3米，以便有效地引导并汇集渗水，导入廊道系统管理。
(6)优缺点：
重力坝的广泛应用得益于其众多优势，具体表现在以下几个方面：
其安全可靠性较高，耐久性强，具备抵御渗漏、洪水侵袭、地震以及战乱损坏的能力。
2)设计、施工技术简单，易于机械化施工。
具有极强的适应性，能够适应各种地形和地质环境，无论河谷形态如何，重力坝的建设皆可实施，对地基的要求相对较为宽松。
坝体内可合理配置引水及泄洪设施，旨在同时解决电力生成、洪水排放以及施工期间的导流需求。
②缺点：
1)坝体应力较低，材料强度不能充分发挥；
2)坝体体积大，耗用水泥多；
混凝土在施工期间易产生显著的温度应力和收缩应力，因此对温度控制有着严格的要求。
3.拱坝：
(1)定义：
作为一种构筑于峡谷中的构筑物，拱坝的特点表现为水平拱形设计，其凸缘朝向河流上游，两端紧密嵌合于峡谷岩壁。本质上，拱坝是一种弯曲向上的平面挡水建筑物，凭借拱的力学原理，将水压的部分或全部传递至河谷两侧的基岩，构成一个三维的空间壳体结构。
相较于重力坝，拱坝的稳定性无需完全依赖自身的自重来维系，而是主要凭借拱端基岩的反作用力作为支撑。其拱圈截面主要承受径向反力，能够有效地利用筑坝材料的强度，从而展现出卓越的经济效益和安全性能。
该坝体呈平面拱形，在构造上具有天然的弧度，其水平截面由弯曲的拱段构成，两端依托坚实的两岸基岩作为支撑。垂直切面则呈现出悬臂梁的特性，其底部嵌固于河床或两岸的稳固地基。拱坝的稳定性主要依赖于拱效应，即借助两端拱座反作用力，以及自身的重量，其结构功能可以划分为两个关键部分：水平方向的拱效应和垂直方向的梁效应系统。
历史沿革：人类对拱坝的建造历史悠久。早在公元前一、二千年，人们已洞察拱结构卓越的储水特性，着手构建高达十数米的圆筒形土石工拱坝。伊朗于13世纪末建造了60米高的砌石拱坝，标志着新高度。20世纪初，美国引领潮流，如1910年的巴菲罗比尔拱坝，高99米，进一步提升了技术水平。20至40年代，众多拱坝相继落成，其中胡佛坝的221米创下了纪录，期间设计理论与施工技术显著进步，包括应力分析的拱梁试验、温度控制策略、接缝处理等。进入50年代，西欧和日本的双曲拱坝崭露头角，他们在坝体形态、复杂基底处理、溢洪设施和内部泄洪等方面实现了重大突破，降低了厚度，增加了高度，显著提升了在宽谷中的经济效益。70年代，计算机技术与优化设计的引入，使得拱坝设计与计算周期大大缩短，方案更为经济高效。水工模型实验、混凝土施工技术和大坝安全监控技术的提升，为拱坝工程的持续改进提供了有力支持。近四十年来，中国在拱坝建设方面成就显著，截至1985年底，全国已建15米以上拱坝逾800座，占全球同类总数的四分之一。在设计理论、计算方法、结构形式、泄洪消能、施工流程、地基处理及水电站布局等多个领域取得了显著进步，积累了宝贵经验，实现了显著飞跃。
工程构成的关键参数主要包括拱弧的半径、中心角、以及圆弧在垂直高度上的轨迹和拱体厚度。根据拱坝的特征，其可分为单曲拱和双曲拱，这主要取决于拱弧的半径和中心角。中心角的增大会导致拱圈厚度减小，内应力也随之降低，适度增加中心角是有益的。然而，过大的中心角会使得拱顶弧面的切线与河岸等高线的角度减小，从而可能削弱拱座的稳定性。具体分析如下：
①单曲拱：
特性描述：针对U型或矩形河谷，当河谷宽度相对稳定且不同高程的中心角相近的情况下，该类型拱体被称为定外半径定中心角拱。在这种情况下，外半径保持恒定，仅需调整下游半径，以顺应坝体厚度变化的需求。
优势在于施工简易，直立的上游立面有利于安装进水孔和泄水孔及相关设施。然而，面对河谷上宽下窄的地形，下部拱的中心角自然会减小，这将减弱拱的效果，导致需增加坝体厚度，成本效益不高。针对底部狭窄的V形河谷，可考虑采用等外半径变中心角设计的拱坝解决方案。
②双曲拱坝：
优化底部V形河谷拱圈设计：建议自上而下逐步减小各层拱圈的外半径，此举能够有效减少坝体的总体体积，节省材料.
以下是变外半径等中心角拱的特性概述：其应力分布较为理想，结构形式表现为弯曲的梁体兼具拱的效应，经济效益显著。然而，它存在倒悬风险，设计与施工技术性较强，适用于V型和U型河谷地形。
优化截面设计：通过调整梁的外半径与圆心位置，使其呈现弯曲形态，悬臂梁因而具备拱效应。这种设计适用于V形、梯形乃至其他河谷地形，灵活性提升，尽管结构复杂度增加，施工挑战也随之增大。变外半径变圆心拱的优势在于进一步优化了应力分布，减少了工程量，然而随之而来的是更高的构造复杂性和施工难度。这种技术已被广泛应用在桐坑溪双曲砌石拱坝的建设中。
(4)特点：
①拱与梁的共同作用。
稳定性主要源于两岸拱端所施加的反力效应，因此对于地基的基础条件有着极高的依赖性。
作为一种承受轴向压力的推力结构，拱形设计有效地发掘了混凝土（砼）和浆砌石材料的抗压性能优势。
拱梁的承载能力具备灵活性，能够适应并承受超出常规负荷的情况。
⑤拱坝坝身可以泄水。
⑥不设永久性伸缩缝。
⑦抗震性能好。
⑧几何形状复杂，施工难度大。
根据坝底厚度与坝高比例的划分，拱坝可分为薄拱坝（低厚度比）、中厚拱坝（适中比例）和重力拱坝（高厚度比），按照结构形态，又可分为单曲拱坝和双曲拱坝两种类型。
设计准则：在规划拱坝布局时，首要考虑的是自然环境因素，如坝址的地貌、地质特性以及水文状况，同时兼顾枢纽设施的整体利用需求。目标是在确保结构稳定和功能性的同时，通过精细调整拱坝的几何参数，最大化材料性能的利用，确保拉应力控制在安全范围内，并追求工程成本的优化。鉴于拱坝形式的多样性及其断面随地基条件变化，布置方案需经过多种可能性的详细评估和技术经济效益对比，以择优选取。最终的实施方案通常还需经过模型实验验证。拱坝布局流程则包含如下步骤：依据地地质情进行深入分析，反复调整设计方案，比较多个备选项，直至绘制出详尽的布置图纸。
确定坝址的开挖深度，依据地形和地质资料进行精确划定，同时绘制反映坝址基岩面等高线图。在全面评估地形、地质特性、水文学情、施工环境以及运行需求后，审慎选择最为合适的拱坝设计类型。
根据基岩面等高线地形图，探讨确定顶拱轴线的理想位置。顶拱轴线的半径可作为参考依据，设计时需确保拱轴线在拱端与等高线的交角至少达到30°，同时保持两端的夹角大致均衡。依据适宜的中心角和坝顶的厚度，精细绘制顶拱的内外轮廓曲线。
规划初期，我们将确定拱冠梁的剖面尺寸，并详细设计各个高程层次的拱圈厚度。通常情况下，我们考虑采用5至10个层次的拱圈结构，随后绘制出各层拱圈的平面示意图。在平面布局上，力求使各层拱圈圆心连线与河谷可利用基岩面地形图呈现出对称性。而在垂直维度上，这些圆心连线应当呈现出连续且平滑的曲线特征。
评估多个垂直截面的轮廓完整性，确认其平滑且连续，同时核查是否存在过大的倒悬情况。若发现不符合预设标准，需对拱圈和梁的几何形态及尺寸进行适当调整优化。
对初步设定的坝体规格进行应力评估与肩部稳定性核查。若检测结果不符合标准，需重新审视并调整坝体结构布局及尺寸设计。
在立视图中，将拱坝的结构按照拱轴线进行延伸展示，清晰地反映出基岩表面的起伏动态，并针对突变区域实施削平或填充处理措施，确保构造的连续性和稳定性。
评估坝体工程量，用作不同设计选项的基准参考。
4.土石坝：
土石坝，一种由本地土壤、石材或混合物料通过抛填、碾压工艺构筑而成的蓄水建筑物。若坝体主要由土和砂砾构成，则称为土坝；以石渣、卵石、爆破石料为主要成分的，则称为堆石坝。当两种天然材料在坝体中占有相当份额时，统称为土石混合坝。
发展历程：作为历史最为长久的坝型代表，土石坝筑坝技术自20世纪50年代起经历了显著的发展与革新，这一时期推动了一系列高坝的建设。如今，土石坝在全球水利水电工程中占据着无可匹敌的地位，以其广泛的运用和快速的技术进步而著称。
(3)分类：
①土石坝按坝高可分为：低坝、中坝和高坝。
土石坝的施工工艺种类繁多，主要包括：碾压式构筑、冲填式建造、水中填筑法以及定向爆破堆砌的石坝等。
(三)泄水建筑物
水工建筑物中的泄洪设施，其核心功能在于管理超出水库容量限制的洪水。这些设施旨在保障工程免受洪水侵袭，确保结构安全。它们的种类繁多，主要包括： - 坝体内泄水通道：包含溢流坝，通过中孔、深孔泄水孔以及建于坝下的涵管来实现洪水的有序排放，如混凝土坝通常依赖溢流设计，如溢流坝和坝身泄水孔。 - 边缘泄洪途径：涉及河岸溢洪道和泄洪隧洞，对于土石坝，由于结构特性，通常不允许坝体本身作为主要泄洪通道，因此在坝体外部的河岸或天然地势低洼处，会设置专门的河岸溢洪道或挖掘泄洪隧道，以确保洪水的适当疏散。
历史沿革：中国对于泄水建筑物的建造源远流长，可追溯至春秋战国时期的文献记载。历经实践积累与科技进步，全球泄水建筑物在设计形式、结构构造、选材技术、消能防冲、防护腐蚀、抗震性能、地基优化及施工工艺等诸多方面持续提升，规模亦随之显著扩大。
泄洪途径：泄水建筑物采用两种主要的泄水模式，即堰流与孔流。当水流经溢流坝、溢洪道、溢洪堤以及全开状态的水闸时，表现为堰流特性；而通过泄水隧洞、泄水涵管、以及部分开启的闸门时，水流则属孔流特征。这些泄水设施的入口，如溢流坝、溢洪道的非调控开口，或者由闸门操控的敞口闸孔，属于堰流设计。另一方面，泄水隧洞、坝体底部的泄水孔和涵管，其入口位于水下，需配置闸门，通过井式、塔式、岸塔式或斜坡式的进出口装置进行启闭操作，这与取水建筑物的控制原理相似。
4.河岸溢洪道：河岸溢洪道有正槽式、侧槽式、井式和虹吸式等四种形式。河岸溢洪道的布置一般根据地形、地质条件、工程特点、枢纽布置的要求以及施工运行条件等，通过技术经济比较确定。从枢纽的总体布置来看，一般进口位于水流顺畅处，且与大坝保持一定距离，避免横流对坝的冲刷。小型水库的溢洪道一般不设闸门，多布置在河岸，且其泄流水面通常都是开敞的，故称为河岸开敞式溢洪道。河岸开敞式溢洪道具有结构简单，水流平顺，容易施工，管理方便和安全可靠的特点。这种溢洪道由引水渠、溢流堰和泄水陡槽等几部分组成，陡槽后一般还设置消力池和尾水渠，以减轻溢流洪水的冲刷作用。
针对罕见的超标准洪水事件，确保水库大坝的全面防护，特别设计的泄洪通道——非常溢洪道应运而生。这类设施旨在应对水文现象的随机性和不可预见性，尤其在面临超出常规校核洪水频率的极端情况时，用于水库洪峰的及时疏散。它们通常选址于库区边缘与天然河道相连的天然垭口，或是地势较为平坦的河岸坡段，可能配备闸门调控系统，或者采用自溃式或借助外部水流动力的土质堤坝结构。
(1)具体应用：
选择非常溢洪道的理想位置通常位于库岸具备天然河道通达的山口，或平坦河岸坡地。若条件允许，建议将正常溢洪道与非常溢洪道独立布局，以期优化总体造价。在必要时，可考虑它们的联合设计。对于大型或有多条非常溢洪道的工程，需规划启用顺序，以调控洪水流量。应优先选择地质条件优良的区域设立非常溢洪道，确保其泄洪效能的同时，避免因强烈冲刷带来的风险。 非常溢洪道的溢流堰顶端高度通常略高于正常溢洪道，且通常不设闸门。有时，为了蓄水利用，可在堰顶增设土堤，其顶部高于最高洪水位。土堤需确保在常规状态下稳定，而在紧急情况下能迅速溃决。鉴于非常溢洪道的使用频率低，设计时可适当放宽安全系数，结构力求简洁。部分仅需设置溢流堰和泄槽，如在稳固岩层中开凿，可省去混凝土衬砌。在应对特大洪水时，局部破损是允许的，但必须预先考虑泄洪通道及下游潜在的损害，并确保非常溢洪道在需要时能迅速启用并发挥作用。
自溃堤构成为非常溢洪道的一种实用设计，它在溢洪道底部增设，通常采用非粘性材料如砂、砾石或碎石填充，兼具挡水与应急泄洪功能。在正常情况下，堤体稳定，而在水位超过特定阈值时，其结构会自动崩溃，促使洪水顺畅排出。自溃堤的特点包括构造简易、成本效益高以及施工操作便捷，例如大伙房、鸭河口和南山等水库的非常溢洪道就采用了这种模式。然而，自溃式溢洪道在控制过水口门开启时间和保持其精确时机方面存在技术挑战，一旦发生溃堤，会导致库容显著下降，可能对来年的整体效益产生影响。
挑战与现状：尽管非常溢洪道的应用频率相对较低，且实际考验案例有限，导致实践经验匮乏。在设计过程中，诸如如何准确设定非常洪水的标准、何时适宜启用非常溢洪道等问题尚未得到充分探讨和解决，亟待深入研究和完善。
分类与特性：泄洪洞主要依据其位置分为两类——位于坝体内部的泄洪洞和嵌于挡水建筑物侧山体内的隧道型泄洪洞。从水流状态区分，又可分为无压泄洪洞和有压泄洪洞。部分水库的泄洪洞具备多重功能，例如用于减轻含沙河流引发的水库淤积，或者具备放空水库水位以支持人防和设施检修的职责。
(四)输水建筑物
【概念】：输水建筑物，包括输水洞、坝下涵管和渠道等，其功能旨在从水库向下游输送水源以支持灌溉、发电或供水。作为其组成部分，取水建筑物如进水闸和抽水站位于上游，它们共同构成了整个输水系统的入口。所有输水建筑物均配备闸门，用于调控水流量的释放操作，确保系统的有效运行与管理。
2.必须满足的需求：
确保具备设计要求的过流性能。对于无压通道（管道），为了维持洞内的无压流状态，应确保水面以上预留充足的净空间。针对有压通道，为确保内部压力流的稳定，规定洞顶沿线的压力余量不得小于2米，并要求渠堤顶部或侧壁在水面以上保持适宜的超高标准高度。
体形设计与结构布局的精心策划确保了水流的平顺过渡，显著降低了水头损失，同时避免了负压过大和空蚀损害的发生。
对于输水建筑物的各类用途，其水流流速需求具有特定性。例如，发电引水隧洞的理想经济流速通常设定在3至5米每秒。为了确保渠道的稳定运行，免受冲刷、淤积及水草滋生，必须依据渠道土壤类型、水深以及水流中悬浮泥沙颗粒直径的特性，来精确确定适宜的流速区间。
为了减小输水隧洞、暗渠等的断面并防止淤积，其纵坡设计应略大于渠道的常规坡度。
为了确保坝下埋设的管道在温度变化和非均匀沉降情况下保持结构完整，避免管身破裂、接缝渗漏以及防止沿管道与坝体填充层之间的集中渗流，应将管道安置在稳固的地基上。并且，沿管道的适当间距处需设置配备止水装置的伸缩缝，同时在外管壁安装截流环，参照输水管道的设计实施(见相关技术规格)。
该设计方案充分符合水工建筑物的基本设计规范，强调了结构的高强度与稳定性，注重构造简洁，施工便利，有利于日常运营与维护，且成本效益显著，同时外观造型优美。
三、详述各类水库的特点与分类
水库分级依据：参照水利水电项目的规模、所覆盖区域的保护范围以及其战略重要性，水库工程划分为五个级别，依据相应的洪水标准进行划分。
(1)I等，大（一）型水库，总库容
亿立方米。
大型Ⅱ等水库，其总库容范围在1亿至10亿立方米之间。
涵盖各类规模的水库，其中包括容量在0.1至1亿立方米的中型水库。
第四类，小型水库，其总储水量范围在0.01至0.1亿立方米之间。
小型水库，类型为Ⅱ，其总库容范围在0.001亿至0.01亿立方米之间。
根据地貌特征、库床构成及水面特性，水库可分为四种类别，详情如下：
【平原湖泊型水库】：这类水库专为平原、高原台地或低洼区域的水文工程设计，其形态特征近似浅水湖泊。其特点表现为广阔的水面，岸线线条简洁，库湾数量较少，底部地形平坦，且岸坡较为缓和，水深大致维持在10米以下，普遍不存在显著的温跃层。此类水库往往具备良好的渔业潜力，例如著名的山东省峡山水库和河南省宿鸭湖水库即为其典型代表。
山谷与河流间的水库特性：这类水库以其陡峭的库岸和狭长的水面特征而著称。水体深度变化显著，平均水深在20至30米之间，最深处可达30至90米，水流落差明显。夏季期间，常常可见明显的温度分层现象，如重庆的长寿湖水库和浙江的新安江水库便是典型代表。
丘陵湖泊型水库：这类建于丘陵河流的水库，其形态特性兼有前两者的特点，库区岸线曲折，水面层次丰富，弯曲度较高。库床结构复杂，有利于渔业发展，诸如浙江省的青山水库、陕西省的南沙河水库等实例即展示了其优良性能。
(4)山塘型水库：是指在小溪或洼地上建造的微型水库，主要用于农田灌溉，水位变动很大，如江苏省溧阳市山区塘马水库、宋前水库、句容的白马水库、安徽广德县和郎溪县这种类型的水库较多，用于灌溉农田。
水库的分类依据水质的营养状态，可分为贫营养型、中营养型及富营养型三种类型。
四、分析水库建设的重要价值
1.修建益处：
作为我国防洪策略中的重要组成部分，综合性水库在适宜的防洪区上游河道建设，旨在通过其蓄水能力有效调控洪水。通过拦蓄河流来降低涌入下游的洪峰流量，这种工程手段直接目标是减轻乃至防止洪水灾害的发生。水库的防洪功能主要体现在两个方面：一是滞洪，二是蓄洪，详情如下：
滞洪功能解析：滞洪机制表现为洪水在水库内的临时储存。当水库水位达到溢洪道堰顶等高线，且溢洪道未设置闸门调控时，水库的滞洪效果得以显现，即洪水被暂时容纳于其中。
蓄洪策略：在溢洪道未配备闸门的情况下，水库在运营期间可通过预先排水，将水位降至限制水位以下，只要此限制水位低于溢洪道堰顶高度，水库这部分降低的存储空间即发挥蓄洪功能。在洪水季节结束后，这部分蓄积的水量可在适宜时期用于水资源的合理利用。然而，当溢洪道安装了闸门后，水库的蓄洪能力显著增强。通过调控闸门开度，可以精细控制下游泄流量，这使得水库的防洪限制水位能够设置在溢洪道堰顶之上。在洪水排放过程中，闸门的适时调整不仅起到了滞洪的作用，还实现了有计划的蓄洪，双重效益得以体现。
水资源的调控策略：河川径流起源于流域内的降水，部分渗透至地下，随后经地面及地下渠道汇集至河流。其特性表现为年际、季节性和地域性的显著变异性，导致各用水需求部门（如农业灌溉、电力生产、供水、水运等）对于流量的稳定性和时间分布有较高要求，这些需求往往与自然降雨的波动不完全匹配。为了均衡时空水资源分配，有效利用水资源以满足各类部门的稳定需求，人类常常在河流体系中建设水库。水库的主要功能即为径流调节，通过蓄积丰水期流量以补充枯水期，从而实现天然水源在时间和空间上的优化配置，以适应各个用水部门的特定需求。
(3)其它作用：
水源储备：为主要周边区域供应饮水和灌溉之用水资源。
电力生成：通过驱动水坝上的水力发电机实现电力生产。
提升航道水位，有助于冲刷险峻河岸与隐藏礁石，从而优化航行条件。
④养殖：水库可以发展养殖渔业。
山区水库经人工湖泊改造，焕发出独特的自然风貌，成为本地的一大旅游资源，具有显著的旅游发展潜力。
2.修建弊端：
潜在风险分析：水库建设可能引发地震频发，特别是在库区及其周边地带，而山区水库因山体底部长期受水浸泡，山体滑坡、崩塌和泥石流的风险显著上升。
泥沙淤积现象的成因：由于水坝的拦截作用，导致水流减速并形成库尾回流区域，这促使水库内，特别是大坝周边与库尾区域不可避免地积累了大量的泥沙。
地下水位的持续上升源于过度灌溉，这促使深层土壤中的盐分被带到地表。与此同时，灌溉水中高浓度的盐分及化学残留物的累积效应，加剧了土壤的盐碱化问题。
影响水质的因素：库区广阔水面导致水分蒸发加剧，土壤盐碱化现象促使土壤中盐分及化学残留物累积，间接污染地下水，从而提升了下游河流的含盐浓度。
水质状况与影响：水质退化与流速减缓导致水生植物和藻类过度滋生，它们不仅消耗大量河水，引发河道和灌溉渠道堵塞问题。这些植物扩散至灌溉系统，干扰了灌渠的正常运作，频繁的机械或化学清理成为必要，从而增加了灌溉设施的维护成本。
对下游河段的潜在影响：水流动力与悬浮颗粒浓度的变动可能导致河道流态及沉积状况的调整，进而引发河床遭受剧烈冲刷侵蚀，进而是河口位置沿陆地方向的迁移现象。
因水流静止化，致使下游地区血吸虫病等传染病的发病频率呈上升趋势。
移民安置影响：因水位上涨迫使库区区域被水体覆盖，移民措施成为必要。同时，水库建设致使库区内的重要历史遗迹和自然景观面临淹没，随之而来的是遗址的搬迁与文物保护重建工作。
影响气候的效应：随着库区储水，水面面积扩展，蒸发作用增强，这将导致周边地区昼夜温差趋于减小，从而转变库区的气候特性。
经济损失：包括文物古迹被水灾淹没导致的历史文化价值丧失，以及原有自然景观因灾害受损对观赏体验的负面影响。
(11)其它弊端：
干扰并重构流域生态系统的特有功能与结构。
②有可能造成库区水质富营养化或毒化。
可能会导致泥沙的天然分布发生变化，进而致使河口湾和海湾的洪水平原面积缩减，同时海岸线面临侵蚀的风险。
五、智能水雨监测与预警系统详解
(一)工作原理
自动化水库水雨情监控系统以其显著的革新，区别于传统检测方法，主要依赖计算机技术、微电子设备以及短波通信能力，实现了对水库水雨情的实时采集、传输和处理。其工作原理如下：遥测站点通过内置传感器精确捕捉水库水位或降雨量的变化，随后，这些数据通过无线通信技术经由天线传输至中继站，中继站进一步转发至中心处理站。在中心站，接收到的数据经过解析和处理，最终在计算机系统中得以显示、储存和管理，实现了对水库水雨情的动态追踪与自动化操作。
(二)主要构成
自动测报系统通常包含以下设备构成，详细内容如下：
1.传感器：常用的有雨量计、水位计、流量计、闸位计、蒸发器、风速/风向计、温度计以及各种电量（如电压、电流、功率等)传感器，具体说明如下：
(1)雨量计：
雨量计：一种专为气象学家和水文学家设计的设备，其功能在于精确测定特定区域内累积的降雨量。
雨量器的结构主要包括承水器（即漏斗）、储水筒（又称外筒）以及储水瓶，且均配备与其口径相匹配的专用量杯。
③种类：
降雨监测设备：虹吸式雨量计是一种精密仪器，用于连续测量并记录液体降水量及降水时长，从而分析降水强度。该设备主要由四个部分构成：首先，承水器接纳雨水，通过下方漏斗集中；其次，浮子室内部包含浮动装置，随着积水增多，浮子上升并驱动自记笔同步动作。自记钟稳固在基座上，其内部的钟机驱动转筒进行周期性旋转，使得记录笔在相应的记录纸上绘制出降雨曲线。纵坐标代表雨量，横坐标则由自记钟控制，象征时间流逝。当水位达到预设阈值（例如10毫米）时，虹吸效应启动，迅速排空浮子室中的水至储存瓶，此时记录笔会垂直下降至零刻度线，随着新雨水的流入再逐步上升，以此反复记录整个降雨过程。
精密称重雨量计：该设备采用连续测量原理，准确记录接雨杯内积累及储存的降水重量。计量手段包括利用机械棘轮装置或平衡锤机制，完整记录各类降水，包括雨、雪及雹混杂形式。
遥测雨量设备：该设备主要由感应器和信号记录单元构成，其中感应器包含承水器、上部接水斗、计量翻斗、计数翻斗以及干簧开关等组件。信号记录单元则包括计数器、记录笔、自动计时装置以及控制线路板。其运作机制如下：雨水从顶部承水口进入承水器，经过接水漏斗后流至翻斗。当积水积累到预设阈值（例如0.1毫米）时，翻斗失衡翻倒。每次翻斗倾覆，会触发开关接通电路，向记录器发送脉冲信号。记录器则控制自记笔记录下降雨量的变化，以此连续监测降雨过程。
(2)水位计：
①按传感器原理分类：
浮子驱动原理：借助水的浮力调控浮子运动，进而促使传感器轮运转，实现对水位的测量并转化为可读信号。此技术适用于直井与斜井两种井型设计。
采用电机驱动技术，促使浮子或测量探头随水位升降而同步运行，带动传感器轮转动，从而将测得的水位变化转化为可解读的电信号输出。
水位测量采用压力感应方法，主要包括气泡式与固态压阻式两种实施手段。
基于声波测距原理（包括超声波应用），本方法区分了两种类型：气介式和水介式，通过声波的反射来精确测量水位。
②按传感器输出信号分类：
根据分辨率需求，系统采用逐级变化策略：每当水位值增加或减少特定幅度时，便会触发一次信号发送。常见的实现类型包括可逆增量、三态增量以及四态增量模式。
数据转换采用编码方式，将水位信息转化为二进制表示，具体包括8421码、格雷码、余三码等多种码制形式进行输出。
电模拟信号转换技术：通过压阻式传感器或自整角机同步传动等手段，实现水位数值与电量的直接转化输出。
数字化转换：水位高度通过转化为时间间隔或频率数据，以数字信号形式输出，例如声学水位测量设备即遵循此原理。
③按记录方式分类：
采用数值模拟记录设备对过程线进行精确记录。
2)打印记录：用定时打印机进行数据记录。
数据记录采用穿孔技术（或以黑色点线形式），以便于数据导入计算机系统。
采用集成电路存储器实现数据的储存与导入，实现了固态记录的功能。
水位数据通过录音磁带进行记录，并支持导入计算机处理。
闸门开度感应设备：作为针对闸门操作特性的专用传感器（闸位传感器），本产品选用光电绝对编码器或机械式设计，内部装配精密变速机构。输出信号形式多样，包括并行格雷码、串行RS485通信接口以及常见的4-20mA标准模拟信号，以满足用户的多元化需求。
风向测量设备：风向标尾部采用流线型设计，配以精致的平衡组件，由主杆顶部的锥形尖针提供稳固支持。尖端经过热处理强化，确保在适当调整下具有卓越的灵活性。风压板分为轻型和重型两种规格，其密度和外形经过严谨的数学推演与实验优化。轻型板侧配备平衡重量，风压板的支撑装置可进行微调。在最佳设置下，风速的测量表现出高度的敏感性。
2.遥测终端（数据采集终端或RTU）。
通信设施包括：传统的电话通过 PSTN 服务，移动通信采用 GSM 手机，支持短信及 GPRS 服务；同时配备卫星定位系统，计算机网络设施亦一应俱全，还有微波通信技术作为补充。
(三)主要应用
实时数据监控与可视化提升：以往在无水库水雨情自动测报系统支持下，防汛抗洪工作中所依赖的水位与水量信息采集主要依靠人工，这导致资源消耗大，效率低下，信息获取时常滞后，且精度和准确性难以保障。人工测量在人力、物力分配上缺乏科学性和合理性。 引入自动测报系统后，通过传感器实时监测雨量和水位变化，数据自动传输至各监测站点，再经由计算机系统即时显示。这一变革显著减轻了人员负担，提升了数据处理的精确度，为防汛抗洪决策提供了即时、准确的数据支持，极大地优化了统一调度流程，增强了工作效率和决策科学性。
数据管理与查询：水库水雨情自动测报系统在运行中内嵌数据库系统，实时且精准地接收并存储遥测站传输的数据。借助水雨情自动化遥测系统软件，用户能够便捷查询历史数据及特定时间范围内的水雨情信息。此外，系统还能根据数据库中的水位和水量数据，生成直观的图表，支持防汛抗洪决策，并为水库日常管理提供翔实的数据支持。
自动化水雨情处理：在引进水库水雨情自动测报系统前，传统的遥测站主要依赖人工手段处理水雨情信息，这无疑增加了工作人员的负荷，并因人工操作的局限性，难以保证数据的准确性和实时响应。然而，该系统的应用实现了关键指标如小时流量、日流量以及水位和水量的自动统计，极大地提升了数据处理效率。随着遥测技术的不断优化，系统能实时、高效地传输水雨情和水位数据，不再局限于简单叠加，而是能自动生成详尽的水库水雨情报表。此外，系统还具备生成汛期和年度水雨情资料的功能，显著减轻了监测人员的工作负担，显著提高了数据计算的精确度和即时性。
在水库水雨情自动测报系统中，各监测站采集的原始数据主要为水位读数。这些数据经传输至计算机后，系统仅展示水位信息。为了精确计算各站点的流量并汇总成水库的整体水雨情，系统需结合测站传回的水位与流量数据。针对遥测站数据的年度核查至关重要，任何显著的变动都会影响生成的水位流量曲线。为此，该自动化系统内的软件特设了公式编辑模块，确保能够迅速对水位流量曲线进行必要的修正，以提升水雨情计算的准确性。然而，鉴于公式修改操作的潜在重要性和可能带来的影响，系统严格限制了访问权限：仅授权给具备管理权限的用户在登录后方可进行，从而确保水库水雨情自动测报系统的稳定运行不被干扰。
在水库管理和防汛抗洪领域，水库水雨情自动测报系统展现出广泛的潜力。持续对其开展深入研究，旨在逐步拓宽其应用范畴，不断提升水库水雨情自动化监测系统的实用价值，致力于使其在日常管理和应急响应中发挥更大作用。
第二节 详细项目规格与要求
一、项目概况
(注：以下内容根据项目实际情况填写)
自动化XX水库水雨情监测与报告系统建设项目
2.采购单位：
3.项目地址：
4.项目工期：
二、明确项目规格与期望
1.功能需求：
水库实时信息查询的精细化需求：随着信息技术的日益进步，水行政管理部门对水旱灾害管理的精确度标准不断提升，对于XX水库的防汛抗旱工作，首要任务在于实时掌握其降雨与水情动态，以确保实现信息的精确性、决策的精准性和应对措施的准确性。
水库基础数据核查需求概述：当前，XX水库已借助水利厅统一部署的数据填报平台，积累了主要的水库基本信息、工程参数、水文学资料及应急预案文本等。然而，鉴于初期资料的不完整性，诸如三线水位、坝顶高程等关键数据尚需进一步核实，以确保数据准确无误，从而为后续防汛工作提供科学依据。
移动应用的必要性：XX地域的各级水行政管理部门主要依赖水文局水信息网及山洪灾害监测预警平台来获取雨水雨情数据。这些平台主要依托于水利专网运行。为了契合基层防汛管理的实际需求，特地开发了配套的手机应用程序，旨在实现防汛信息查询与山洪防御信息的便捷获取。
2.建设需求：
水库雨水雨情自动测报系统建设项目：遵循既定的技术路线和建设准则，将在规划区域开展自动监测站与水文设施的新建与改造工作。依据整体部署，旨在满足防汛预警与预报的需求，我们将构建适应基层实际情况的雨情、水雨情、汛情监测体系。在整合共享水文、气象资源以及利用前期项目已建立的自动化监测站点的基础上，优化水库雨水雨情监测网络布局。
实现数据整合与共享：梳理气象、国土等部门以及可能存在遗漏的自动观测站信息，确保数据的完整上传并入库，从而推进全面的数据共享机制。
项目基础数据整合：遵循既定部署，根据建设规划和技术路径，严格遵照采购方规定，我们负责对水库相关数据资料进行全面整理和标准化入库，协同推进平台构建。主要工作内容涵盖对本项目所有水库工程基础信息和监测站点基础信息的详尽核查与准确录入登记。
(4)建设依据原则：
一、全面构建与优化：针对现有水库雨水雨情自动测报系统覆盖不足的问题，所有尚未安装此类系统的区域须纳入建设规划，力求实现全面的雨水雨情自动化监测。对于已建立的系统，若发现设备设施不完备或频繁出现故障，我们将实施必要的改造或升级，确保系统的稳定运行和完整性。
项目规划与执行：严谨确定需建设及改造的水库雨水监测自动化系统设备清单，对于已包含在山洪灾害非工程防范项目中的部分，由相应的专项项目承担实施；剩余的建设项目，则由省级部门进行详细分配并有序推动执行。我们将全面规划建设内容，明确技术规格，制定实施流程和工作标准，确保项目的规范化、科学性、针对性以及实际效益。
技术需求概述：水库雨水监测与预警系统主要依赖于自动检测技术、远程传感、通信技术和计算机网络，旨在实现实时对周边水库的雨量和水位状况进行在线监控。详细的技术需求如下：
设备需求概述：自动测报站点的任务是实时收集并传输雨情、水雨情信息，这涉及到对雨量、水位的精确测量，以及数据采集和传输设备的选用。设备必须能无缝衔接，确保监测数据能够顺利传输到我们的中央处理平台，从而实现系统的兼容性与高效运作。
设备要求：为了保证水位计量的高精度，所选计量设备应具备1.0级或
京公网安备 11010802045440号
