大坝安全监测现状与发展

摘要：安全监测是水工建筑物管理工作的耳目，是水工建筑物管理工作中必不可少的重要组成部分。如果不对水工建筑物进行检查观测，不了解其工作情况和状态变化，盲目地进行运用是十分危险的。本文介绍了国内大坝安全检测的现状和发展，并提出展望。

关键词：大坝安全 监测 发展状况

引言

大坝的安全运行，不仅直接影响水电站的经济效益，而且关系到库区下游的人民群众生命社会财产安全。对于大坝安全的监测，从大坝发展之初，就受到坝工建设者的深切关注。在大坝建设技术发展过程中，大坝安全监测技术也随之发展进步。建国之前，我国坝工事业发展缓慢，大坝监测技术落后。建国后，从新安江水电站，到小浪底、三峡、溪洛渡等一大批水电工程建设、运营过程中，坝工事业取得长足发展，大坝安全监测技术也取得了巨大的进步。

1.影响大坝安全运行的因素

影响大坝安全运行的因素众多，涉及的范围也很广，据国际大坝会议“关于水坝和水库恶化”小组委员会记录的1100座大坝失事实例，见表1。根据表中的数据，可以看出由于设计洪水位偏低和泄洪设备失灵引起洪水漫顶占

最

高的比重，其次是是由于地质条件复杂，基础失稳和意外结构事故；由于地下渗漏引起扬压力过高、渗流量增大、渗透坡降过大引起的事故比重紧接其

后，由于大坝老化、建筑材料变质(开裂、侵蚀和风化)以及施工质量等原因占据11%，其他原因占12%。

通过上面表中的统计可以作如下分析：大坝失事的原因很多、涉及范围也很广，但大致可以分成3类。第一类是由设计、施工和自然因素引起，它没有一个从量变到质变的过程，而是一旦大坝建成就已确定了的，如设计洪水位偏低、混凝土标号过低、未考虑地震荷载等；第二类是在运行、管理过程中逐步形成的，有一个从量变到质变的发展过程，如冲刷、浸蚀、混凝土的老化、金属结构的锈蚀等；第三类是上述两种混合情况，即设计、施工中的不完善在运行中得不到改正，或者说随着时间的推移和运行管理的不力使设计、施工中的隐患发展为破坏[1]。

2.监测手段和方法

大坝安全监测可分为外部观测和内部观测两大类型，主要是要研制各种专用监测仪器，并使用一些传统的和现代的大地测量仪器，动态地获取大坝的性态资料，以便做出安全评价[2]。它涉及到多领域的多种技术，发展特点可以概括为：自动化、智能化、网格化、实时、高精度和高稳定性[3]等。

2.1检查观测

检查监测是利用人员本身通过观察、手摸或者利用一些简单的工具对建筑物进行简单的观测。使用仪器观测虽然可以得到更为准确的信息，但一个建筑物的仪器安设点数是有限的，太多的仪器设备不利于经济方面的考虑，另外水工建筑物裂缝、渗水等缺陷部位也不一定反生在仪器设备的观测点上，所以人员的检查观测具有相当重要的地位。有利于及时的弥补仪器的不足，及时的发现异常情况的发生。检查观察主要检测建筑物有无裂缝，在坝脚、迎水坡部位有无塌陷、流土和沼泽化的现象，在伸缩缝部位是否有渗漏，混凝土表面有没有松软、侵蚀的危害，有泄水作用的部位检查有无磨损、剥落金属部位的焊缝、铆钉等是否生锈变形。

2.2仪器的量测

仪器量测既是在相应的建筑部位预设仪器设备，通过规律性的采集数据，来判定建筑物的工作状态。 2.2.1变形观测

变形观测是原型观测中较为重要的一部分，要对土工、混凝土、土坝等建筑物观测水平位移和垂直位移、地基的固结沉降情况、伸缩缝的变形等。 2.2.2渗透观测

对于土坝类的渗透观测，浸润线的位置变化情况可以通过孔隙水压力仪来确定，根据结构形式、工程等级以及施工方法和地质情况等定出观测断面，观测断面要能够反应出主要的渗流情况和问题可能发生的地点，根据断面的大小确定测量点数。其他还包括渗流量的观测、绕坝渗流观测、坝基渗压观测、土坝孔隙水压力观测以及渗水透明度观测。对混凝土建筑物的渗透观测还要包括坝基场压力观测和混凝土内部渗透渗透压观测[4]。 2.2.3应力与温度观测

以混凝土坝的观测为例，通过在混凝土内部埋设应力应变计和无应力计，来观测混凝土内部因为温度、湿度、化学变化以及应力引起的总应变。无应力计主要用来量测温度、湿度以及化学变化引起的应变，总应变减去这一部分就可以得到有荷载引起的应变，换算成应力，既可得出想要的结果。温度对混凝土坝体也有重要的影响，温度观测要在坝体内布设温度计，在靠近坝体表面、在坝体钢管、宽缝、伸缩缝等附近要加大测点的布设密度，和坝体周围的水文地质条件结合起来，对坝体内部温度的出合理的观测处理。 2.2.4水流的观测

主要对水流形态观测，从而得出水流带给建筑物的作用力，避免不利的水流影响。水流平面形态包括水流的流向、回流、旋窝、折冲水流、翻滚。观测时从

泄水建筑物开始向上下游两端一直到水流正常的地方。对于高速水流，要着重观测水流引起的振动、压力以及负压进气量等，观测数据可以提供宝贵的经验资料，为维修维护建立有效的依据。

3.大坝安全监测的发展趋势

随着科学技术的进步及水利水电事业的蓬勃发展，大坝安全监测技术也在不断发展和提高。未来的发展趋势可归纳为以下几点：

（1） 监测设计优化。设计优化的目的是以最小的监测工作量解决大坝安全

监测中需要解决的技术问题 ,在保证安全的前提下 ,以最少的投入获得最大的效果 ,充分发挥安全监测的作用[5]；

（2） 降低监测成本。

（3） 自动化与人工观测相结合。一方面是因为施工期有大量的数据只能用

人工方式取得；另一方面也因为采用联机实时的自动化技术和设备费用较高，只能在一些重要部位布设。因此,把两种手段有机地结合起来, 才能有效经济地取得完整的监测数据[6]；

参考文献

[1]陈文燕 ，朱林，王文韬，大坝安全监测的现状与发展趋势，电力环境保护，2009 [2]张正禄，张松林，大坝安全监测、分析与预报的发展综述，大坝与安全，2002； [3] 杨 杰 ，吴中如，大坝安全监控的国内外研究现状与发展[J]， 西安理工大学学报，2002，(18)：26-28；

[4] 赵志仁，大坝安全监测的原理与应用［ M ］，天津： 天津科学技术出版社， 1992 . [5] 王德厚，大坝安全与监测，水利水电技术 第40卷 2009年第8期； [6] 赵志仁，大坝安全监测设计，郑州 : 黄河水利出版社 ,2003 .