水工建筑物安全监测布置优化方法探讨

张科峰

摘要：目前我国经济飞速的发展，对于水利工程的建设也是越来越频繁，但是水工建筑物往往存在一些安全隐患，需要通过一定的监测手段进行处理，但如何能够以最少的监测点获得最多、最有效的建筑物安全信息呢，本文就是针对这一问题进行研究的，并且以三峡水利工程为研究基础进行研究，如何进行监测设备的布置才能达到最有效获取信息，根据三峡水利工程的分析提出了如何进行监测点的布置的优化方法。

关键字：水工建筑物，安全监测，监测点的布置，优化方法。

引言：

在水工建筑安全管理中，水工建筑物的安全监测是非常重要的，对于水工建筑物的监测主要包含两部分：其一是巡视检查；其二是监测仪器的观测。就目前的对水工建筑物的监测还只是停留在点监测阶段，在对水工建筑物进行监测的时候根据不同的建筑物制定一系列的规定，就目前对水工建筑监测点的布设还没有明确的规定，只有一点点没有系统性但比较有用的监测规定。由于对于水工建筑物的监测没有系统的体制，所以在对其进行监测点布设的时候主要是凭经验来进行布设，这对于整个水工建筑物的安全监测是很不利的。主要的原因有以下几点：其一是对水工建筑物本身的构造不是很了解，所以对于监测的布设也不是很到位，一些非常重要的点容易被忽略；其二就是在布设监测点的时候为了能够使监测质量达到最大，增加了监测点，但有些测点未能很好的反映监测成果，从而出现浪费。本文的研究就是对监测的布设进行研究和讨论，并给出一套比较有依据和可靠的监测点布设体系，为水工建筑物安全监测点的布设提供参考数据。

一、 水工建筑物安全监测系统需满足的要求

1）要掌握建筑物的整体变形过程

在对建筑物的研究过程中要了解建筑物的变形，对于建筑物的变形主要从建筑物的结构状态和原材料的物理性能以及化学方面的因素来考虑。对于建筑物的形状在受到一些内在和外在的因素的影响容易发生变形。对于这种变形如果在一定范围内就是正常的，如果超出了一定的限值就会出状况，所以需要对其进行监测再没有出现状况之前就进行控制。

2）对建筑物安全状况及时作出评价

在对水工建筑物进行监控之前，要对水工建筑物的安全状况及时作出评价，并根据评价得出的结论对水工建筑物进行实时监控。对于及时反馈建筑物的安全信息是非常重要的，它能及时控制好其中的突发状况，但事实往往不是如此，很多时候由于安全信息反馈的不是很及时，所以就不能及时进行安全监控或采取一定的措施进行防范，就导致了很多问题的出现。

3）对于建筑物的安全评价要有一定的标准

对于采集的信息如何确定是否出现异常现象，是根据什么原则进行评价的，这也是安全监测必须要考虑到的，通过监测仪器对水工建筑物进行监测采集到的数据量是非常庞大的，需要对这些信息进行整理分析，并根据一定安全标准，来判定水工建筑物是否出现异常状况，及时预警并对异常状况及时处理

二、 水工建筑物的安全监测布置的优化原则

1）水工建筑物安全监测量（ 应力、变形、渗流等） 在空间的分布构成了相应的监测量曲面（ 以下简称监测曲面，以原结构面为基准面） ，并可利用有限元分析成果进行构建。通常可取沿坝轴线方向或沿上下游方向的剖面，如坝体水平位移取沿坝轴线方向剖面可以较好地反映出坝体整体变形。监测曲面中，一些局部的点、线或面即曲面特征对曲面的形状有关键性的影响。如果曲面的特征区域能够确定，那么用少量的点就能较好地描述出曲面变化。

2）在最能反映建筑物整体性的地方进行布设监测仪表，比如说可以在拱坝和拱冠以及拱座的顶部和底部安设仪表监测其位移情况，还有就是在坝基处安设仪表，这样可以监测大坝的渗水情况，还有就是对孔口进行监测，看是否有裂缝出现，如果有裂缝出现但对于整个大坝来说影响不大的话就没有必要重视，所以对于水工建筑物的安全监测要选择重要部位进行监测，使监测的效率达到最大化

3）对于水工建筑物的监测，在重要部位要采取一定的手段进行两侧，比如说可以在建筑物的主要部位安设多个监测仪表，对建筑物的信息进行监测，这样做的目的就是为了防止一些仪表出现问题后有其他的仪器进行采集，以免丢失重要数据，而对安全监测造成影响，还有就是通过不同的方法进行安全监测，这样做的目的就是为了防止一些监测办法失效，从而会丢失一些信息。通过采取这些措施可以大大降低建筑物重要部位的信息的遗漏。

4）对于建筑物安全监测的一些自动化的仪器是非常昂贵的，所以对于安全监测仪表的安置，要达到最有效化，这样才能够及时获得重要部位的信息，并且及时反馈信息，这样才能有效的控制建筑物的安全状况，除此之外为了建筑物的安全还需设置由人工的测读仪器，这样才能有效的获取建筑物的安全信息

三、工程实例

本文的研究是以三峡水利工程为研究基础，主要通过一下几点进行研究的

1）仪器布置优化的必要性

对于大坝的安全监测仪表布置的优化，设计部门是非常重视的，因为监测系统对大坝是非常重要的，其一设立安全监测系统能够在很大程度上保证大坝的安全，其二目前的安全监测水平不是很高，所以对于建筑物的安全监测不能在时间上和空间上实现连续，所以对于建筑物的监测就要选择比较重要的部位进行监测，这样既可以减少仪器的使用也可在一定程度上减少监测的经费，并且还能获取有效的安全监测资料。如果在对仪器的布设中不按照要求进行布设，那么就会出现监测点少，资料不齐全的状况，还有就是重要的信息没有收集到。其三要严格要求安全监测仪器的质量，如果选择的仪器精度不够和仪器的量程不够就会对安全检测的结果产生影响，当信息不准时还会影响准确信息的及时反馈，影响对安全状况及时采取防御措施

2）仪器布置的优化目标

对安全监测仪表的布设，国内借鉴了一些国外的布设措施，以三峡工程为基础进行研究主要从以下几个方面来进行探讨：其一、对于建筑物的监测要严格的根据关键断面进行布设仪器进行监测，比如说在具有代表性的大坝面进行安置检测仪器，还有就是在坝顶安置仪器，以及在地质敏感地带安置安全监测仪器，这样能够及时采集大坝变形的信息，从而及时采取一些防御措施；其二、在对安全监测仪器进行布设的时候要尽量不在同一位置布设不同类型的监测的仪器；其三、在三峡大坝施工阶段施工量是非常大的，并且施工的各个阶段比较复杂，如果能够将施工和仪器的安设将省去很多的仪器的布设，减少工作量和仪器经费。其四、减少中间安全监测站的数量，根据要求进行布设；其五、对于仪器的布置要合理，不能出现一些点多，一些点布设仪器又不够的现象，对于这种情况要剔除出那些多余仪器的情况，缩小监测范围，以及采用先进的设备和可靠的监测手段；其五、对于仪器的布设还要以最少经费进行布设，且达到最大效率的重要信息的采集。

四、结语

对于水工建筑物的安全监测是非常重要的，如果做好了安全的监测，能够及时采集重要的信息，根据这些信息可以及时的对一些突发状况进行处理，这样可以最大化的减少损失，同时还能带來一定的经济效益，如果合理的布设安全监测仪器能够及时获取重要的信息，并且能够及时反馈，能够最大程度上减少安全信息的遗漏，还有就是对于合理的布设安全监测仪器还能够节约一部分仪器的经费。本文研究以三峡工程为基础进行研究的，但在一些方面研究的不是很充分，但还是有一定的参考作用的。

参考文献：

[1]董雪明.简论水工建筑物安全监测设计思想J[].长江科学院院报，2008（12）

[2[]郑东健，远近.水工建筑物安全监测布置优化方法研究J[].水利发电报，2012（31）

[3]A.瓦西里耶夫斯基等.已建水工建筑物的安全监测J[].水利水电快报，2008（24）