水利工程大坝的安全监测技术与发展

岳 磊

（南瑞集团公司（国网电力科学研究院），江苏 南京 210000）

水利工程大坝的安全监测技术与发展

岳 磊

（南瑞集团公司（国网电力科学研究院），江苏 南京 210000）

水利工程大坝的数量逐渐增多，水利工程大坝的安全监测是保证水利工程大坝施工质量和安全的主要措施。安全监测人员将检测到的信息和数据传输给水利工程大坝设计人员，施工人员以及施工技术管理人员，以此来提高水利工程大坝的安全性。文章对水利工程大坝的安全监测技术与发展进行了探讨。

水利工程大坝；安全监测技术；发展

1 水利工程大坝安全监测技术

1.1 外部观测

水利工程大坝的外部观测主要就是观察水利工程大坝的外形是否发生变化，水利工程大坝外部观测方法有：一是大地测量，二是垂线，三是准直法，四是静力水准。水利工程大坝外部观测仪器有：一是水准仪，二是经纬仪，三是测距仪，四是全站仪，五是垂线坐标仪，六是引张线，七是激光准直系统，八是GPS，九是雷达干涉技术。其中，经纬仪和水准仪是比较原始的水利工程大坝外部观测仪器，从1950年开始，测绘仪开始不断完善。全站仪被人们称之为“机器人”，全站仪取代了人为站岗，实现了水利工程大坝的无人值守，而且全站仪的操作十分简单，自动化程度比较高，适应能力强，可以在恶劣的环境下使用。测量仪的观测精度非常高，无论是全站仪还是水准仪都是利用了光反射的原理。随着社会的快速发展，水利工程大坝安全监测技术也在不断完善，GPS就是随着科技的迅猛发展而产生的，属于比较先进的定位仪器，美国在1973年就开始了GPS的研究和制作，GPS是以卫星为应用基础，由以下几个部分组成：一是空间星座部分，二是地面监控部分，三是用户设备。GPS定位的原理就是利用地面和卫星的距离来确定地面物体的准确位置。GPS具有以下特点：一是全天候，二是连续性，三是实时性。但是，GPS的应用对外部环境的要求比较高，只有在环境符合卫星定位的条件下才能使用。垂线法主要是监测水利工程大坝外部变形情况，测量水利工程大坝的水平位移，垂线法有以下几种：一是正垂线法，二是倒垂线法，正垂线法主要用来测量水利工程大坝的相对位移，倒垂线法主要用来测量水利工程大坝的绝对位移，测量人员需要人为的把垂线放置在水利工程大坝基岩处，倒垂线法是比较常用的垂线法。倒垂线法还可以与以下监测方法结合在一起：一是坐标法，二是引张线法。如今，垂线坐标仪已经发展为全自动化，感应式的垂线坐标仪已经广泛应用于水利工程大坝安全监测中，感应式垂线坐标仪具有以下应用优势：一是精准度高，二是长期稳定性好，三是自动化程度高，四是结构简单，五是防水性能好，六是应用成本低。正垂线法不经常使用的原因就是正垂线需要设置在水利工程大坝的孔洞内，应用难度比较大，对环境的要求比较高，而且应用成本较高。

引张线法主要用来监测水利工程大坝的水平位移，引张线法测量仪有以下几种：一是电容感应式，二是电磁感应式，三是光电跟踪式。

1.2 内部观测

水利工程大坝内部监测的内容有：一是内部变形情况，二是应力应变，三是渗漏，四是温度，五是裂缝等等。水利工程大坝的内部变形主要包括以下几种：一是垂直位移，二是水平位移。针对水利工程大坝的垂直位移，可以采用以下仪器进行安全监测：一是水管式沉降仪，二是振弦式沉降仪，三是水平位移测量仪。但是，沉降仪的设置会对水利工程大坝的施工带来一定的影响，而且沉降仪必须分段设置，无法全面覆盖。如今，活动测试仪逐渐取代了传统的沉降仪，活动测试仪可以跟随水利工程大坝施工进度进行设置，而且不会影响水利工程大坝施工进度，但是活动测试仪很容易因水利工程大坝施工而受到损坏。水利工程大坝的裂缝问题主要采用以下仪器进行监测：一是差动电阻式仪器，二是振弦式仪器。差动电阻式仪器应用于水利工程大坝安全监测中是因为差动电阻式仪器具有以下优势：一是性能较好，二是测试方法比较简单，三是可以监测温度。但是，相比较本人以为，差动电阻式仪器的稳定性要比振弦式仪器差一些，耐性不够持久。

2 水利工程大坝安全监测技术的发展

随着社会的快速发展，研发部门正在加大水利工程大坝安全监测技术的研究力度，开始利用信息技术建立模型，模型的建立实现了水利工程大坝安全监测的非线性转变。水利工程大坝安全监测技术的发展前景是十分广阔的。但是，不同的水利工程大坝特点和实际情况不同，安全监测人员必须结合水利工程大坝安全监测技术的特点和实际情况合理选择安全监测技术，合理制定安全监测技术应用方案，保证安全监测技术应用的合理性。如今，人们已经进入信息时代，信息技术必须广泛应用于水利工程大坝安全监测中，提高水利工程大坝安全监测水平，进而保证水利工程大坝的安全性，避免安全事故的发生。

3 结束语

水利工程大坝安全监测技术在不断完善，GPS就是随着科技的迅猛发展而产生的，属于比较先进的定位仪器。但是，GPS的应用对外部环境的要求比较高，只有在环境符合卫星定位的条件下才能使用。垂线法主要是监测水利工程大坝外部变形情况，测量水利工程大坝的水平位移，垂线坐标仪已经发展为全自动化，感应式的垂线坐标仪已经广泛应用于水利工程大坝安全监测中。如今，活动测试仪逐渐取代了传统的沉降仪，活动测试仪可以跟随水利工程大坝施工进度进行设置，而且不会影响水利工程大坝施工进度。水利工程大坝安全监测技术的发展前景是十分广阔的。但是，不同的水利工程大坝特点和实际情况不同，安全监测人员必须结合水利工程大坝安全监测技术的特点和实际情况合理选择安全监测技术。

［1］叶慧聪.大坝安全监测系统数据采集与分析及其实现［D］.湖南大学，2010.

［2］张民.哈达山水利枢纽工程大坝安全监测技术研究［D］.吉林大学，2011.

［3］李佳宇.水利工程大坝的安全监测技术与发展［J］.河南水利与南水北调，2015，（4）：12-13.

［4］赵志仁，徐锐.国内外大坝安全监测技术发展现状与展望［J］.水电自动化与大坝监测，2010，（5）：52-57.

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1671-3818（2016）10-0037-01