水利水电工程中的大坝安全监测技术研究

2022-02-21邓文

科技信息·学术版 2022年3期

邓文

摘要：在实际开展水利水电大坝建设项目时，不仅会受到复杂多变的外界环境干扰（如温度、水压等），其内部机械设备、人为等因素同样会对施工质量产生影响，进而使得大坝外形受到挤压，出现渗漏等问题。由于导致因素并不唯一，需根据实际情况分析诊断，第一时间处理问题，避免影响整体结构稳定，爆发安全事故。项目中所使用的监测系统严格参照监测规范的要求，同时根据项目实际状况以及地质构成有针对性地设计了监测系统的具体摆放位置。

关键词：水利水电工程;大坝;安全监测技术

引言

我国广阔的地域决定了我国多变的自然气候与复杂的地理条件，导致我国水资源时空分布不均。我国修建大量水利工程，用以调控水资源分布、优化水资源配置。其中，大坝在防洪、灌溉、发电等方面发挥巨大作用，而大坝安全监测是保障大坝安全运行的重要工作。由于大坝安全监测项目和仪器数量众多，监测信息的采集与管理任务繁重，这就对传统的大坝安全监测技术提出了更高要求。监测自动化技术则弥补了传统监测的不足，大大提高了监测数据采集工作的效率与频次，从而采集到海量的监测数据，这些监测数据需要得到有效地分析处理，才能准确反映出大坝的运行状态。

1大坝安全监测系统类型

借助于大坝安全监测系统，能够实现对坝体信息数据的实时采集，并利用现场的网络通信设备，实现数据的远程传输，最后，系统还具有信息数据的存储、管理、分析等功能。此外，该系统还具有防雷、抗干扰的能力，当有数据异常情况出现时，系统还能自动报警。根据系统结构方面的差异，可以将大坝安全监测系统分为两种类型：①集中式安全监测系统，此类系统主要由传感器、监控设备以及集线箱等部分组成;②分布式安全监测系统，此类系统的构件与集中式监测系统基本一致。

2水利水电工程中的大坝安全监测技术

2.1 BIM技术

2.1.1三维建模

Revit中建模一般是先建立项目的轴网和标高，然后利用软件自带的样板文件和族文件，建立三维模型，再依据轴网和标高准确放置。由于水工建筑物的结构不同于一般的建筑物，无法直接使用Revit提供的样板文件与族文件。为了充分展现水工建筑物的特点，本文利用二维的CAD图纸，对大坝的不同部分，如坝体、防浪墙、正常溢洪道、泄洪涵洞等，通过放样、拉伸、融合、旋转等操作，分别绘制三维模型，再通过轴网和标高进行整合，从而形成大坝的整体三维模型。为了更好地实现基于BIM的安全监测功能，在大坝三维模型中放置监测仪器的等比例三维模型，直观体现仪器的类型以及布设位置。利用Revit的“族”图元特性，在项目中新建族模型，依照监测仪器的实体装置，通过放样融合、旋转等操作，创建各监测仪器的三维模型，并设置好模型的各项参数，如几何尺寸、材料等，以仪器的名称命名，载入项目文件夹中，形成自定義族库。

2.1.2监测信息可视化管理

本文利用数据库技术，结合Revit二次开发，在Revit中建立监测项目与数据的关联，实现对监测数据的高效便捷管理，并采用了两种方法，一种是在菜单栏中建立与数据关联的命令按钮;另一种是通过监测仪器的三维模型，直接关联数据。大坝的安全监测方案依据工程实际进行设计，例如降雨量监测在工程中可以放置雨量计进行监测，也可直接使用当地的气象数据。考虑以上两种情况，本文对降雨量监测数据采用第一种关联方式。为实现降雨量监测项目与数据的关联，在visualstudio中新建类库，添加引用“RevitAPI.dll”“RevitAPIUI.dll”，实现IExternalApplication接口。在类库中新建winform窗体，获取从数据库中读取的降雨量监测数据，利用C#语言编写winform窗体与Revit交互代码，并在菜单栏中生成相应的命令按钮，从而实现降雨量监测项目与监测数据的关联。使用者单击Revit菜单栏中的“降雨”按钮，即可查询数据库中降雨的监测数据。基于Revit软件参数化建模的特性，每个监测仪器模型在建立时，拥有不同且唯一的ElementID。

2.2信息平台与虚拟现实技术

（1）基于云架构技术的信息平台将由单个工程健康信息扩展到流域统合甚至全国联网，有利于扩大纵、横向分析比较的范围，扩充知识积累，在更大的范围内优化决策。单项工程可以将精力集中于本地化的设备维护及数据采集，涉及多学科交叉融合的数据和决策服务可由云平台集中行业资源提供高水平的解决方案，从而确保单项工程在借助高水平服务的同时降低成本投入，在社会范围减少重复投资，目前已基本具备实现条件。

（2）多领域知识融合的系统分析，特别是在现代数值分析技术的支撑下，对设计阶段某些认识较模糊的计算模型和设计参数进行反演、识别，并通过更精细化的仿真分析，实现对工程健康状态的量化评估，是在传统经验判据基础上的重大技术进步，已经表现出广阔的发展前景。

2.3物联网技术

2.3.1集成式监测

水库大坝安检覆盖到坝体、坝表等各个部位，人工监测难以做到全覆盖。因此，可以在某些渗透压传感器、温度传感器等监测装置中安置物联网载体，提供局域网支持，并连入水库大坝远程主机，每隔一段时间发布相关指标现状，对整个水库大坝进行集成式监测。

2.3.2使用物联网载体监测装置

在日常水坝安检过程中，可以运用承载物联网技术的检测工具，在渗透破坏监测、坝体倾斜裂痕监测中采用这类装置，可以直接将信息传递给检测中心，并且可以读取历来资料，有利于监测分析。

结语

大坝安全监测系统的建设使得大坝运行管理人员能够快速且准确掌握大坝运行形态，同时更好地掌握大坝变化规律，更好的预测大坝变化趋势，及时发现隐患问题或异常情况并进行排查修护，有效提高了大坝运行安全管理工作的效率，促进水电站工程效益的最大化发挥，节约工程的投资。

参考文献：

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[3]张研宇.白石水库大坝安全监测资料数据分析[J].黑龙江水利科技，2021，49（1）：37-44，59.