水利枢纽工程大坝安全监测方式研究

杨亚峰

摘 要： 为了保证水利枢纽工程大坝安全运行得到有效保障，必须对整个大坝进行有效的安全监测，因此监测方式就需要结合大坝情况进行有效选择，本文针对大坝安全监测具体项目进行分析，了解安全监测所涉及的方面，从而进行科学管理，提高安全监测的水平。

关键词： 水利枢纽;大坝;安全监测

【中图分类号】TV698.1     【文献标识码】A     【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.26.259

前言：安全监测是对大坝运行情况的有效监控手段之一，主要是对大坝运行状态信息进行收集、记录、整编分析，进而进行科学评估，确保大坝的安全运行，在日常的监测中及时准确获得监测数据，就可以有效的避免重大安全事故的发生。因此，安全监测工作不容忽视。

1 大坝安全监测的重要意义

水库大坝是重要的水利工程之一，易受当地地质的荷载以及地震荷载、建坝材料等各种因素的影响，在大坝长时间运用后，也会出现一些安全隐患，如大坝发生变形、出现裂缝、渗流异常等现象，这些问题必须进行及时的发现和解决，才能有效的避免大坝的运行安全严重问题，减少不必要的损失，因此对大坝的进行必要的安全监测手段，及时获得监测数据便显得尤为重要。

2 水利枢纽工程大坝的几个重要安全监测项目

大坝安全监测主要是通过巡视检查和仪器观测对水库大坝基础、大坝表面与内部结构、大坝两岸连接段、以及周边环境量的监测，主要包括以下几个重要监测项目：

2.1 巡视检查。巡视检查分为日常检查、年度检查、特殊检查三类，主要包含坝体检查（含坝顶、迎水面护坡、下游护坡及坝址检查）、坝基和坝区检查（含基础排水、坝址近区、坝肩等）、输泄水洞检查、溢洪道检查、闸门及启闭机检查、近坝岸坡检查等内容。

2.2 变形监测。变形监测分为垂直位移、水平位移观测两个项目，主要对坝体、坝基表面变形和坝体内部变形观测。变形监测对监测位置的构建，根据大坝监测位置制定大坝监测方式，随后構建高程监测或者平面监测控制网等，这样可以实现大坝的整体监控，也可以为大坝的垂直监测和平面监测提供准确的数据。

2.3 渗流监测。渗流监测主要为渗流压力、渗流量，对坝体、坝基的渗水压力、渗水流量进行观测。大坝挡水运行后，在水头作用下，必然产生渗流现象。在渗流处于稳定状态时，其渗流量将与水头的大小保持稳定的相应变化，渗流量在同样水头作用下的显著增加和减少， 都意味着渗流稳定的破坏或排水设备的失效。因此进行渗流量观测，对于判断渗流是否稳定，掌握防渗和排水设施工作是否正常，具有很重要的意义。

2.4 环境量监测。环境量监测内容主要包括上下游水位、库水温气温、降水量、下游塘水位等项目，用于监测库区上下游水位、库区水温、气温、降水量和下游塘水位，以此组成环境量测值集合，用来与变形监测数据和渗流量数据进行关联性分析，进而分析影响大坝安全运行的各种影响因子的变化情况，促进大坝安全运行管理。

3 水利枢纽工程大坝安全监测的的方式

大坝安全监测项目的设置要保证对整体建筑物进行全面监控，能实时了解建筑监测值的变化规律，监测仪器选择要保证稳定性，观测方法保证简单有效，实现精细化管理，现在各监测项目最常用的监测方式有人工观测和自动化观测两种。

3.1 巡视检查

3.1.1 人工观测方式。巡视检查一般以两人为一组，采用眼看、耳听、手摸、鼻嗅、脚踩等方式，配以钢卷尺等简单工具对大坝工程表面和异常现象进行巡视检查，发现水库大坝存在的隐患，做好记录，及时报告，有效的促进大坝安全运行。

3.1.2 自动化观测方式。自动化巡视检查目前的手段还比较单一，主要是通过大坝安全监控设备配以无人机现场检查来实现自动巡视检查。另也有不少水库管理单位采用手持式自动化终端设备，配以人工现场巡查实时上报检查情况实现半自动化巡视检查的方式。

3.2 变形监测

3.2.1 人工观测方式。垂直位移主要通过精密水准仪采用精密水准线路或三角高程测量两种方法进行测量获得监测数据。水平位移主要通过经纬仪采用视准线、小角度、前方交会、极坐标等多种测量方法，在工作基点对坝体测量基点进行观测获得水平位移观测数据。通过人工测量的变形监测数据，数据精度较高，可靠性较好。

3.2.2 自动化观测方式。现在变形监测自动化程度不高，水平位移监测主要通过引张线和测量机器人两种方法实现自动化模式，引张线法是通过工程区外两端设置垂线仪为基准点，读取各测点内碳纤维上下游变化值确定水平位移值;垂直位移多采用静力准法实现自动化模式，原理是通过在工程区外两端设置的倒垂线作为基准点，然后根据连通器原理通过工程区内各测点装置内液体液面的变化来获得垂直位移监测数据。另随着GPS和GNSS北斗系统的不断升级和完善，越来越多的GPS和GNSS设备被用在现代的变形监测工作中，通过在测点和测段设置接收天线和基站接收机再配置相应的传输电缆、转换器等配件，实时接收卫星信号，根据测点不同的位置，实现变形监测自动化。

3.3 渗流与环境量监测。渗流监测在混凝土坝的观测设施设在基础廊道，土石坝的渗流量都在坝趾渗水汇集处观测，渗压测点则根据具体坝型布置在坝体浸润线下面或趾板后等部位。

3.3.1 人工观测方式。渗流监测主要对扬压力管、测压管和渗流量进行监测。扬压力通过人工读取测压表数值并转换为扬压力值;测压管通过测锤测量管内液面高度，根据管口高程计算管水位;渗流量测量有两种方法：一是采用容积法，人工记录一定时间内的渗透水量计算渗流量;二是采用量水堰法，人工读取水尺读数，根据渗透水温转换计算渗流量。上述几种渗流监测方法是目前大多数水库管理单位人工观测时普遍采用的方式，采集的频次较少，精度较低，但数据较可靠。

3.3.2 自动化观测方式。由于渗流监测自动化技术已经比较成熟，成本较低，现在渗流监测自动化程度较高，扬压力管与测压管在管内安装测压计，通过光纤传输到采集模块并导入采集系统记录保存在相应计算机中，可以快速的实现渗流监测数据的采集、记录与整编分析;渗流量的采集一般在量水堰内设置堰流计，通过光纤或者无线传输到采集模块与系统内，实时采集渗流监测数据。另环境量监测现在基本已经实现了自动化全覆盖，通过在工程区设置气温计、水位计、雨量筒等自动化设备，可以实现实时采集并记录相关数据。

随着科学技术的不断提高，越来越多的监测项目在数据采集、记录、整编分析等过程中逐步实现了自动化管理，充分保证对整个大坝进行全面监控，有力的提高了水库大坝的管理水平。

结束语：综上所述，安全监测工作是水利枢纽工程大坝质量监管的重要保障。要不断加强安全监测工作力度，对大坝的整体运行情况进行全面的监管，确保问题能够及时发现，采取合理的措施来有效解决，保证水利枢纽工程能够安全运行。

参考文献

[1] 董世伟.浅议水库大坝安全监测[J].现代物业，2012，（4）.80-81.

[2] 杨新利.浅谈自动化技术在水库大坝安全管理中的应用[J].陕西水利，2013.