大坝安全监控理论与应用课程
大坝安全监测 概论
大坝安全监测第一节概述一、大坝安全监测及其目的1、定义:大坝安全监测(Safety Monitoring of Dams)是通过仪器观测和巡视检查对大坝坝体、坝基、近坝区岸坡及坝周围环境所作的测量及观察。
大坝:泛指与大坝有关的各种水工建筑物及设备监测:包括对坝固定测点的仪器观测,也包括对大坝外表及内部大范围对象的定期或不定期的直观检查和仪器探查。
2、目的:a、监视建筑物在初次蓄水期间及随后长期运行的安全,为判断大坝安全提供信息。
水利枢纽运行条件十分复杂,不确定性因素很多,大坝的安全运行关系到上下游广大人民生命财产安全和生态环境保护。
大坝蓄水带来显著的经济效益和社会效益,但一旦失事对下游人民生命财产造成巨大损失。
尽管设计中采用了一定的安全系数,使大坝能承担各种荷载组合,但由于设计不可能预见所有不利变化,施工质量也不能完美无缺,大坝在运用过程中存在失事的可能。
国际大坝委员会(ICOLD)对33个国家统计,1.47万大坝中有1105座有恶化现象,有105座发生破坏。
以下是历史上著名的溃坝事件:1928年美国63m高的St.Francis(圣佛朗西斯)重力坝失事;1976年美国93m高的Teton(提堂)土坝首次蓄水时溃决,4亿美元的经济损失;1959年法国Malpasset(马尔巴塞)拱坝垮坝;1963年意大利的Vajont(瓦依昂)拱坝因库库岸大滑坡导致涌浪翻坝、水库淤满失效;1975年中国板桥和石漫滩土坝洪水漫坝失事。
大量的事实也证明,大坝发生破坏事故,事前是有预兆的,对水库进行系统的观测,就能及时掌握水库的状态变化,在发生不正常情况时,及时采取加固补救措施,把事故消灭在萌芽状态中,从而保证水库的安全运行。
河南省南谷洞水库堆石坝,通过检查观测发现水平垂直位移及下游漏水险情,通过观测及分析研究,采取砼防渗墙处理后,使严重的变形及浑水渗漏情况得到了展出改善,转危为安。
a、通过对大坝的系统观测,可根据观测结果推断大坝在各种水位下的安全度,确定安全控制水位,指导大坝的运行,在保证安全的前提下充分发挥工程效益。
《大坝与坝基安全监控理论和方法及其应用研究》
2004年国家科技进步二等奖项目介绍---《大坝与坝基安全监控理论和方法及其应用研究》获2004年国家科技进步二等奖本站讯由中国工程院院士、河海大学博士生导师吴中如教授领衔,博士生导师顾冲时教授以及郑东健、苏怀智、王建、郭海庆、沈振中、包腾飞、李季、温志萍、李雪红、吴相豪、胡群革、许晓东、赵斌等参与完成的《大坝与坝基安全监控理论和方法及其应用研究》项目日前荣获2004年国家科技进步二等奖。
现将该项目介绍如下。
一、立项背景建国以来,我国共修建约8.3万座水坝,其中15米以上的大坝约1.8万座,在防洪、发电和灌溉等方面发挥了巨大的社会经济效益。
然而,由于多种原因,相当一部分大坝存在安全问题。
与此同时,随着西部大开发和西电东送的大力开展,大库高坝越来越多,有些高坝已达200-300米,坝址地质条件复杂,又处于高地震和高地应力区,对工程安全提出了更高的要求。
实践证明,对大坝及坝基进行安全监测,并触汇多种理论和方法对监测资料进行正反分析,建立专家系统,将对大坝和坝基的安全起到重要作用。
二、项目主要特点及创新点1、建立了完整的监控模型体系。
完善和发展了统计模型,提出和建立了测点和空间位移场的确定性模型和混合模型,以及施工期的特殊监控模型等;建立了基于混沌理论、模糊数学、灰色系统等的预测模型,由此建立了大坝与坝基的完整监控模型体系。
2、发展了大坝及坝基的反分析理论和方法。
对大坝和坝基的计算模型、计算参数、计算成果处理和控制荷载等提出了反分析的理论与方法,还首次提出了拟定变形监控指标的理论与方法。
3、开发了大坝安全综合评价专家系统。
提出和开发了由"一机四库"(综合推理机、知识库、工程数据库、方法库和图库)组成的大坝安全综合评价专家系统或"四库"(综合分析推理库、工程数据库、方法库和图库)组成的在线监控和反馈分析系统。
三、项目具体技术内容1、大坝及坝基安全监控模型本项目结合大量科研项目和实际工程,对大坝安全监控模型进行了全面深入地研究,建立了安全监控模型体系,主要包括:(l)统计模型。
大坝安全监测第1章概论PPT课件
伊泰普水电站(巴西、巴拉圭)
空腹重力坝,库容:290亿m3,装机: 1260万kw,最大坝高196m。
大古力 (美国)
胡佛水库 (美国)
罗克岛水电站 (美国)
§2 挡水坝安全的重要性
大坝安全已经成为社会、国防和生态安全的重 中之重——水利工程师的责任,水利工程的风险
国防安全
二次大战中,英国空军轰炸德国莫纳、埃 德尔重力坝(炸毁)和索尔普土石坝(炸 损),造成鲁尔工业区瘫痪
290290装机装机12601260kwkw最大坝高最大坝高196m196m胡佛水库胡佛水库美国美国美国美国罗克岛水电站罗克岛水电站美国美国大坝安全已经成为社会国防和生态安全的大坝安全已经成为社会国防和生态安全的重中之重重中之重水利工程师的责任水利工程的风险水利工程师的责任水利工程的风险国防安全国防安全二次大战中英国空军轰炸德国莫纳二次大战中英国空军轰炸德国莫纳埃德尔重力坝炸毁和索尔普土石坝埃德尔重力坝炸毁和索尔普土石坝炸损造成鲁尔工业区瘫痪炸损造成鲁尔工业区瘫痪朝鲜战争美国轰炸朝鲜水电站影响其朝鲜战争美国轰炸朝鲜水电站影响其后勤供应后勤供应台湾威胁轰炸三峡工程台湾威胁轰炸三峡工程土耳其拟实施的安纳托里亚工程将使土耳其拟实施的安纳托里亚工程将使幼发拉底河底河水入伊拉克减少幼发拉底河底河水入伊拉克减少8080叙利亚减少叙利亚减少4040引发了激烈的国际争引发了激烈的国际争端对两国沙漠生态和经济的影响端对两国沙漠生态和经济的影响汪恕诚部长在汪恕诚部长在20042004日水利学会日水利学会大会上作大坝与生态学术报告指出大大会上作大坝与生态学术报告指出大坝带来的坝带来的大生态问题
安全监测除了及时掌握建筑物的工作状态, 确保期安全外,其还有诊断、预测、法律、研 究等方面的作用。
(1)诊断的需要:包括验证设计参数、改 进设计;对施工技术进行评估和改进;对不安 全迹象和险情的诊断并采取措施进行加固等。
(完整版)大坝安全监控软件系统.ppt
1. 信息管理与初分析; 2. 分析评价; 3. 辅助决策。
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——大坝安全监控理论、方法与软件系统——
技术发展历程
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计算机管理
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4
——大坝安全监控理论、方法与软件系统——
存在的问题
❖ 单个工程结构物
缺乏科学的测点管理 系统的数据库体系 及时高效的数据传输功能 深度可视化的数据挖掘方法 完善的异常报警体系 严密的软硬件系统安全策略 “傻瓜化”的操作平台 人性化的界面设计风格
•日常巡查
•关键问题
知识库
权重分析
识别异常值
▼ 评判准则
综
•工程等级
合
•设计标准
评 价
•强度 •稳定
•…
权重分析
识别大坝各项 的安全标准
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19
——大坝安全监控理论、方法与软件系统——
综合推理机
“实时分析”
对识别的异常测值进行成因分析和反分析, 对疑难杂症进行综合分析检查,对结构异 常或险情进行报警,提出辅助决策的建议;
2
——大坝安全监控理论、方法与软件系统——
功能
❖ 大坝安全监控软件系统-依据有关大坝安
全法规、设计规范和国内外先进科技成果,结 合具体工程,及时整理和分析有关资料,将定 量分析和定性分析结合起来,对大坝安全状况 进行综合评价和辅助决策,实现实时分析大坝 安全状态、综合评价大坝安全状况等目标。
水利工程概论大坝安全监测培训班讲课讲稿
(1)基本组合(设计情况)—水库处于正常运用情 况下可能发生的荷载组合,由基本荷载组成
(2)特殊组合(校核情况)—水库处于非常运用情 况下可能发生的荷载组合,由基本荷载+一种或几 种特殊荷载组成
《混凝土重力坝设计规范》DL5108-1999
效应组合:
按承载能力极限状态设计,考虑两种效应作用组合:
坝体下游面: 最大主压应力,应不大于混凝土的容许压应力。 施工期
坝体任何截面上的主压应力应不大于混凝土的容许压 应力;坝体下游面可容许不大于0.2MPa的主拉应力。
(3)混凝土的容许应力
混凝土的容许压应力,可根据其极限强度和相应的安全系数 来确定。混凝土的抗压安全系数在基本荷载组合下应不小于 4;在除地震荷载外的特殊组合情况下应不小于3.5。当坝体 个别部位对混凝土有抗拉强度要求时,抗拉安全系数应不小 于4。
温度应力取决于温差及约束条件。因此,防止坝体温度裂缝 的措施,主要有加强温度控制、提高混凝土的抗裂强度、保 证混凝土的施工质量和采用合理的分缝、分块等方面。
▲ 温度控制标准
①基础温差:指浇筑块在基础约束范围内,混凝土最高温度与稳定温度 之差。基础温差标准是大体积水工混凝土结构最重要的温度控制项目。 因为基础混凝土一旦发生裂缝,将会发展成垂直贯穿性裂缝,严重地破 坏结构的整体性。
(2)温度应力和温度裂缝
混凝土温度发生变化,其体积随之热胀冷缩,当混凝土块体受到约束、 不能自由伸缩时,就产生温度应力;当拉应力超过混凝土抗裂强度时, 就产生裂缝。
▲ 基础温差引起的应力和裂缝
水平向温度应力
▲ 坝块内外温差引起的应力和裂缝
混凝土块体在温度发生变化时,其温度分布是不均匀的。表面与周围环 境易热交换,内部温度高于外部,内部混凝土膨胀较快,表层膨胀较慢 (甚至收缩)。内部混凝土的膨胀受到约束,产生压应力,而外部混凝 土受到内部混凝土的约束,产生拉应力,若拉应力超过混凝土的抗拉强 度,就产生裂缝。一般只发生在表层,不甚重要。
大坝安全监控理论与应用-确定性模型和混合模型
2.混凝土温度计较少或不连续情况 混凝土温度场分四个分量:初始温度场、水化热散发产生 的温度分量、周期分量以及随机分量。
初始温度场→初始位移场;
随机分量对坝体的总变形影响较小。
(2)湿胀(或干缩) 在水库蓄水后的1~2年内,坝体上游3~4m范围,混凝土
含水量增加约1.5%,产生湿胀应力,并接近常量。干缩较复 杂,也由常数反映。
水压、温度和时效影响同变形
(二)有效应变和应力
应变分总应变、自身体积变形和有效应变。
(1)应变计算
①差动电阻传感器
所测到的原始资料是电阻和电阻比,需换算求得应变值。其 换算公式如下:
水化热,通过较少的温度计→求得温度计形函数(x,y,z)
确定水化热产生的变温场。 周期分量:一般年周期影响最大。并考虑温度随时间的变 化。
若导温系数也未知,通过假设导温系数→温度场→位移场
然后,同样用参数ζ来修正。
3.无混凝土温度,只有边界温度 用有限元计算变温场和位移场。对导温系数和线膨 胀系数,通过位移实测资料较小修正。
(四)确定模型一般表达式
X1H Y2H Z3H JT
式中:水压和温度分量用有限元计算;时效分量用统计 模型表达式或非线性有限元计算
(五)混合模型一般表达式
m2
X1H Y2H Z3H biTi i 1
式中:水压用有限元计算;温度分量和时效分量用统计 模型表达式
二 参数估计
(2)偶然误差
➢各种量测误差,如水位、温度、位移等
➢量测不同步引起的误差;
➢有限元计算误差,位移计算一般小于5%。
大坝安全监测工程概论PPT课件
(水3质:)混应浊(度、压化)学力成分监测
采用应力应变计(组)、压应力计、 基岩变形计、位移计、收敛仪、 无应力计、钢筋计、钢板计、 土压力计、围岩压力、锚杆(索)等观测。
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2.不确定性(模糊)信息
日常检查 年度检查 特别检查
(1) 现场巡查(巡视检查)
时间、路线和 检查程序
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水
平
位
移
观
测
视准线法
方
法
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前方交会法
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引张线法
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引张线测点
垂线法
正垂线
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正垂线
白山拱坝
倒垂线
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垂
固定连通管式
直
位
移
观
测
方
法
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(2)渗流监测
压力或水位:测压管、渗压计、压力表、 测深锤
将机械构件上应变的变化转换为电 阻变化的传感元件。 金属导体的电阻随所受到的机械变 形大小而变化。
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(1)变形监测
位移-水平、垂直、转动、洞身收敛等 沉陷-地表、地中、分层、地基等 其他-隆起、挠度、缝位移、自生体积、 温度、膨胀、岩爆等
方法:
(1)经纬仪、水准仪、电子测距仪 激光准直仪。 (2)埋设仪器
R / R L / L
(2)钢弦式
敏感元件为一跟金属丝(称钢弦或弦),利用钢弦的 自振频率与钢弦张紧力的关系测得物理量。
F
K(
f
2 x
f02 )
A
大坝安全监控理论与应用
大坝安全监控数据可视化技术与应用
可视化技术的种类和优缺点
大坝安全监控数据可视化的 实现方式
数据可视化技术在大坝安全 监控中的应用
可视化技术在提高大坝安全 监控效率和精度方面的作用
大坝安全监控系 统建设与管理
大坝安全监控系统的设计与实施
系统设计:根据大坝规模、结构、环境等因素进行综合评估,选择合适的传感器、数据采集和处理设备,制定相应 的监测方案和预警机制。
政策支持:政府将加大对大坝安全监控系统的投入,推动相关产业的发展,提高大 坝安全监控的整体水平。
大坝安全监测技 术与方法
大坝变形监测技术与方法
监测方法:水准测量、全站 仪测量、GPS监测等
监测目的:确保大坝安全运 行,及时发现异常变形
监测内容:坝体、坝基、坝肩 等部位的位移、沉降、倾斜等
变形量
数据分析:对监测数据进行分 析处理,评估大坝安全状态,
大坝安全监控理论与应 用
汇报人:
目录
大坝安全监控理论
01
大坝安全监控系统及应用
02
大坝安全监测技术与方法
03
大坝安全监控数据处理与 分析
04
大坝安全监控系统建设与 管理
05
大坝安全监控理 论
大坝安全监控的定义与重要性
大坝安全监控的定义:对大坝的位移、应力、水位等物理量进行实时监测,及时发现异常情况,确保大坝安全运行。 大坝安全监控的重要性:及时发现大坝异常,避免溃坝等严重后果;保障下游人民生命财产安全;维护社会稳定。
坝安全运行
监测方法:采用 电阻应变片、光 纤光栅等传感器 技术,测量大坝 不同部位的应变, 从而推算出应力
状态
监测系统组成: 包括传感器、数 据采集与处理系 统、传输系统及 监测中心等部分
大坝安全监控理论与应用-统计模型
δ H = δ 1 H + δ 2 H + δ 3H
δ H 的数学表达式
式中: ai , a f , ab , a1i , a 2i , —回归系数。
——大坝安全监控理论与应用 —— 大坝安全监控理论与应用
2.温度位移分量的因子选择
温度位移分量是由于坝体混凝土和基岩温度变化引起的位 应选择坝体混凝土和基岩的温度计测值作为因子。 移。应选择坝体混凝土和基岩的温度计测值作为因子。
——大坝安全监控理论与应用 —— 大坝安全监控理论与应用
回归因子的筛选
考虑 m 个因素(自变量)对因变量的作用,即哪些是主要因素,哪些是次要因素。
1.标准回归系数比较法 .
回归系数bi表示在其他所有因素不变的条件下,xi变化一个单位所引 起的y平均变化的大小,因此它的绝对值越大,该因素就越重要。然而, 回归系数是有单位的。为此,进行标准化 :
大坝位移变形主要受水压分量 δ H 、温度分量 δ T 和
时效分量 δ θ 3 种因素影响
为了将各影响因素与变形之间建立定量关系,可按 逐步回归分析建立统计学模型,求出反映变形变化规律 的最优回归方程 。
如果考虑裂缝的影响,则需要附加裂缝位移分量 δ J
δ (δ x 或δ y 或δ z ) = δ H + δ T + δ θ + δ J
(2)标准化的法方程式 求出 bi′ (i=1,2,…,m)后,当简单相关系数 rij =
n
S ij S ii S jj
≈0(i≠j)时,可用 bi′
的大小来估计 xi 对 y 的作用。其中, Sij = ∑ ( xit − xi )( x jt − x j ) 。
t =1
2.偏回归平师 Tel: Tel:83786581 Email: Email:zhengdj@
大坝安全监控理论
定量评估
采用数据和统计分析进行大坝结构安全性评估
风险评估
综合考虑不同风险因素对大坝安全的影响
评估方法
定性评估
通过专家经验和判断进行大坝安全性评估
通过风险分析,可以评估大坝在不同条件下可能发生的风险,进而制定相应的安全措施和预案。风险分析是保障大坝安全的重要手段之一。
风险分析
04
第四章 大坝应急响应
专业救援人员
01
03
02
高效协调指挥
应急指挥部
通讯设备
保持与救援队伍联系
传递紧急信息
遥感技术
实时监测灾情
提供数据支持
利用技术手段
GPS定位
精准定位人员位置
指导救援方向
大坝应急响应是保障大坝安全的重要环节,通过制定应急预案、进行应急演练、组建应急队伍和利用现代技术手段,能够有效减轻灾害风险,保护人民生命财产安全。
安全保障提供
总结与展望
经验总结
学习历史事件经验
规避风险
提高安全性
THANKS感谢观看
技术保障
应用先进技术手段
提高监测准确度
大坝安全监控理论概述
科学方法
利用现代科学技术手段
分析大坝结构和环境数据
大坝安全监控理论旨在通过科学方法和先进技术对大坝进行全面监测和评估,保障其安全运行。通过监测数据分析和技术手段的支持,能够及时发现问题并采取相应措施,确保大坝的稳定性和安全性。
大坝安全监控理论
引水坝
02
由混凝土浇筑而成的坝
混凝土坝
大坝的功能
为农业提供水源
灌溉
利用水力发电
发电
为居民供应生活用水
供水
减轻洪灾影响
大坝安全监控理论与应用-统计模型5
(3)K(T)中因子的选择,分析温度的影响
如测缝计13-9,对气温的变化极为敏感,它随气温的波动而 波动,温度升高坝体膨胀裂缝宽度减小,反之增大。由回归方 程中的温度分量表达式知,K(T)不仅与当日气温有关,而 且与前1~15天气温、水温以及混凝土温度有关。下图曲线
的不利因素影响,使某些部位产生大于材料抗拉强度的应 力而造成的。
——大坝安全监控理论与应用 ——
一、裂缝开合度的统计模型及其分析
①施工期原有裂缝的存在,是后期裂缝扩展的重要原因。 ②大坝运行期不利的荷载组合,是裂缝产生和扩展的重要
因素。 ③裂缝受混凝土流变效应、缝端塑性变形以及渗流效应的
影响,是裂缝产生和扩展的重要原因。
——大坝安全监控理论与应用 ——
如右图为测缝计13-9的水压分量 K(H)~H的关系曲线,由图可以看出:
当水位较低时(88.50m以下),K (H)随水位升高而增大,当水位升高 到88.50m时,裂缝开度出现极大值 0.78mm;随着水位的继续升高,K (H)随水位升高反而减小,当水位升 高至113.0m,裂缝开度出现最小值 0.85mm,也就是说,出现两个“驻 此点后”裂。缝又随水位升高而增大,当水位升高至125.35m时,裂 缝开度达到水位在88.50m时的值(0.78mm)。为防止裂缝的 继续开裂,运行水位不宜超过125m和低于88.5m。
大坝安全监测资料正分析方法
统计模型(三) 博士生导师
——大坝安全监控理论与应用 ——
地下洞室周壁变形的统计模型
一 无支护的洞室(简称毛挖洞室)在施工期周壁变形的统 计模型 在岩体中开挖地下洞室,其周壁变形的变化规律,将直接反 映围岩的稳定或影响合理选择支护的时间和型式。
大坝安全监控理论
大坝安全监控的主 要内容
大坝变形监测
变形监测的目的: 监测大坝的变形情 况,及时发现安全 隐患
变形监测的方法: 采用GPS、激光扫 描、摄影测量等方 法进行监测
变形监测的内容: 包括大坝的位移、 沉降、倾斜、裂缝 等
变形监测的频率: 根据大坝的实际情 况,定期或不定期 进行监测
大坝渗流监测
渗流监测的目的:确保大坝的安全稳定运行
风险评估:定期对大坝进行风险评估,及时发现并解决潜在问题,确保大坝安全运行
预防大坝事故发生
实时监测:及时发现大坝异常情况 预警系统:提前预警,避免事故发生 应急响应:制定应急预案,快速响应 定期检查:定期对大坝进行安全检查,确保安全
提高大坝管理水平
实时监控:及时发现大坝安全隐患,及时采取措施 数据分析:通过对监控数据的分析,了解大坝运行状况,为决策提供依据 预警系统:建立预警系统,提前预警大坝可能出现的安全问题 提高管理效率:通过监控系统,提高大坝管理的效率和准确性
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大坝安全监控理论
汇报人:
目录
PART One
大坝安全监控的重 要性
PART Three
大坝安全监控的主 要内容
PART Five
大坝安全监控的挑 战与对策
PART Two
大坝安全监控理论 的发展历程
PART Four
大坝安全监控的实 践应用
大坝安全监控的重 要性
保障大坝安全运行
实时监测:及时发现大坝异常情况,及时采取措施 预警系统:提前预警大坝可能出现的安全问题,提前采取措施 数据分析:通过对监测数据的分析,评估大坝安全状况,为决策提供依据
建立监控系统:包括传感器、数据采集、数据处理等 实时监控:对大坝的变形、渗流、应力等参数进行实时监测 预警机制:当监测参数超过安全阈值时,发出预警信号 应急响应:根据预警信号,启动应急预案,进行应急处置 定期维护:对监控系统进行定期检查和维护,确保其正常运行
大坝安全监控理论与应用-统计模型
n
2
m
回归平方和。
——大坝安全监控理论与应用 —— 大坝安全监控理论与应用
对一定的子样, S yy 是定值,则 Q 越小,U 越大,说明回归值与实测值的拟合精 度越好;反之,则拟合精度越差。
2. 复相关系数 复相关系数R
为了表示 y 对 x1 ,x2 ,x3,……xm 呈线性相关的密切程度,用复相关系数 R= 来表示。 从上式看出:R 表示回归平方和占总离差平方和的大小。R 越大,U 越大,Q 越 小,则表示线性回归的效果就越好。因而 R 在一定程度上是衡量预报取值精度 的指标。
大坝安全监测资料正分析方法
郑东健 教授 博士生导师 Tel: Tel:83786581 Email: Email:zhengdj@
——大坝安全监控理论与应用 —— 大坝安全监控理论与应用
目的和任务
正分析的目的
建立数学监控模型,评价大坝运行工况。 建立数学监控模型,评价大坝运行工况。 提取各个分量(特别是时效分量 进行物理解释, 特别是时效分量)进行物理解释 提取各个分量 特别是时效分量 进行物理解释,借以分析大坝等水 工建筑物的工作性态。 工建筑物的工作性态。
自变量和因变量的关系
荷载对大坝的作用受多种因素影响
坝型、筑坝材料、工程阶段、施工方式、 坝型、筑坝材料、工程阶段、施工方式、地质结构情况 变形受水荷载、温度、渗流、 变形受水荷载、温度、渗流、周围环境以及时效等影响 渗流监测量受库水压力、岩体节理裂隙的闭合、 渗流监测量受库水压力、岩体节理裂隙的闭合、坝体应力 防渗工程措施以及时效等影响。 场、防渗工程措施以及时效等影响。
当 Fm,n −m−1 ≥ F fα, f2 时,说明线性回归在 α 水平上显著,回归方程有效;若 1 Fm ,n −m −1 < Ffα , f 2 , 说明回归方程无效。 其中 F fα, f2 表示 F 的临界值, 可根据 α 查 F 分 1 1 布表求得; f1 = k , f 2 = n − m − 1 ;α 称为信任系数或显著水平,一般取 1%~5 %。
水库大坝安全监测课件
原始数据可能以不同的格式或结构进行存储,需要进行格式转换以 便后续处理。
数据插值与补全
在监测过程中,可能会因为某些原因导致部分数据缺失,需要进行 插值或补全处理。
数据统计与分析
基本统计量计算
如平均值、中位数、标准差等,用于描述数据的 集中趋势和离散程度。
趋势分析
通过时间序列分析方法,研究数据随时间的变化 趋势,如平稳性、季节性等。
水库大坝安全监测的意义与价值
保障大坝运行安全
通过安全监测,可以及时发现大坝的结构异常或隐患,预 防事故发生,确保大坝运行安全。
提高水资源利用效率
水库大坝在水利工程中具有重要地位,通过安全监测可以 优化水库调度,提高水资源利用效率,满足社会经济和生 态环境的用水需求。
指导大坝设计施工
通过对大坝的安全监测,可以获取大量数据和经验,为今 后大坝的设计施工提供指导和借鉴,提高工程建设的质量 和效益。
数据传输
采用无线传输方式,将采 集的数据传输至数据中心 。
数据存储
建立数据库,对数据进行 存储和管理,保证数据安 全可靠。
数据处理、分析与结果展示
数据处理
对采集的数据进行预处理、异常值处理、数据融合等,得到准确可 靠的监测数据。
数据分析
运用专业分析软件,对监测数据进行处理和分析,得到大坝运行状 态和安全状况评估结果。
数据挖掘与分析
利用数据库挖掘和分析工具, 对监测数据进行深入挖掘和分 析,提取有价值的信息和知识 。
数据库技术在安全监测中 的应用优势
具有数据存储量大、查询效率 高、安全性强等特点,可实现 数据的共享和应用。
水库大坝安全监测数据分析
04
与处理
数据清洗与预处理
水电站大坝安全视频监控应用场景及设计要点
水电站大坝安全视频监控应用场景及设计要点水电站大坝安全视频监控应用场景及设计要点一、引言随着现代社会的快速发展,水电站作为重要的能源生产设施,对于国家的经济和社会发展有着重要的影响。
然而,水电站大坝的安全问题一直是一个关键的议题。
为了确保大坝的安全,水电站管理部门普遍采用了视频监控系统进行实时监测和报警,以应对潜在的安全风险。
本文将重点探讨水电站大坝安全视频监控的应用场景及设计要点。
二、应用场景1. 大坝监测水电站大坝是整个水电站系统的关键部分,其安全状况直接影响到水电站的运行和周边环境的安全。
因此,在大坝上安装视频监控摄像头,可以实时监测大坝的各种情况,包括大坝表面的裂缝、渗漏、滑坡等情况。
2. 洪水监测洪水是水电站最常见的安全威胁之一。
因此,安装在水电站附近的视频监控摄像头可以实时监测洪水的进程和水位,及时预警,以便提前采取适当的措施,保证水电站的安全运行。
3. 工地施工监控水电站建设过程中,大坝安全是一个持续的问题。
为了避免工地施工期间的意外事故,需要在工地上安装视频监控系统来监测施工进度和工人的行为。
通过监控摄像头,可以及时发现施工过程中的问题,确保施工的安全和顺利进行。
4. 探测破坏行为大坝安全的一个重要方面是防止恶意破坏行为。
通过在大坝附近安装视频监控摄像头,可以对潜在的破坏行为进行监测,如无人机悬停在大坝上方、人员进入禁区等。
一旦发现可疑行为,可以及时报警并采取相应的措施,确保大坝的安全。
三、设计要点1. 多摄像头布局为了全面监控大坝安全状况,应该在大坝的各个关键位置安装视频监控摄像头。
例如,在大坝顶部和底部设立固定摄像头,以覆盖大坝表面的整个范围。
此外,还可以设置可移动摄像头,根据需要进行调整和监测。
2. 高清影像及远程访问为了有效监控,视频监控系统应该采用高清摄像头来获取清晰的影像,以便于识别问题。
同时,为了便于管理和监控,还应该将视频信号传输至控制中心,并支持远程访问,方便管理人员随时随地监控大坝的安全状况。
大坝安全监控理论与应用课程
1、法国马尔帕赛双曲拱
薄拱坝坝高60m,底宽6.26m,顶 宽1.5m,修建在片麻岩上。1959 年12月2日,当水库接近满库时 45分钟内坝体突然崩溃。500名 士兵丧生,下游10km一城镇变 成废墟。
——大坝安全监控理论与应用 ——
坝下朝左岸视图
右岸残留坝体
——大坝安全监控理论与应用 ——
株树桥混凝土面板堆石坝 3.0 立方米每秒
最大坝高78 m,1986年动工兴 2.5
建,1990年11月建成并首次蓄水水库 2.0
投人运行后不久,大坝即出现严重渗漏。1.5
渗漏量每年汛期随水库水位增高而增加, 1.0
而非汛期只轻微减少,且渗漏量有逐年
增加的趋势。
0.5
1994
1995
1996
1998
其他原因有:
(1)监测资料分析不及时充分分析,疏于管理。大坝出现 异常现象时,未能开闸放水,以减轻事故破坏。失事前早已 发现大坝下游面(坡脚以上)有渗水,防浪墙沉陷严重,而未 能采取有效的处理措施。
(2)坝体填筑时分区不清,分层明显,排水达不到自由排 水。
——大坝安全监控理论与应用 ——
4、奥斯丁重力坝失事
——大坝安全监控理论与应用 ——
水井、基坑 码头
船闸、航道
大坝 (含灰坝、尾矿坝)
水工建筑物
水电站
涵洞、水闸
堤防
沟渠、渡槽 高边坡
地下洞室
——大坝安全监控理论与应用 ——
大坝的寿命可分为运行初期、正常运行期和老化期三个
阶段。大坝运行初期和老化期,最容易出现问题。许多 隐患在施工期落下,运行期管理不当和环境变化常是诱 因。
1993年青海沟后小(一)型水库垮坝,死亡320 余人。
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4、奥斯丁重力坝失事
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美国宾夕法尼亚州奥斯丁重力坝失事 ——大坝安全监控理论与应用 ——
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——大坝安全监控理论与应用 ——
5、吉布森大坝漫顶
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——大坝安全监控理论与应用 ——
6、梅山连拱坝坝肩破裂
1962年右岸大量漏水,大坝三天内向左岸倾斜57.2mm, 向下游位移9.4mm,右岸各坝垛出现大量裂缝。
坝龄大坝各ຫໍສະໝຸດ 期失事概率示意——大坝安全监控理论与应用 ——
1954-2003年历年溃坝数量统计
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70年代各省市自治区溃坝数占相应区域50年中溃坝数比例 ——大坝安全监控理论与应用 ——
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96座大、中型水电站大坝的主要缺陷和隐患 ——大坝安全监控理论与应用 ——
206座土石坝事故原因占事故总数百分比
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——大坝安全监控理论与应用 ——
水工建筑物
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——大坝安全监控理论与应用 ——
大坝的寿命可分为运行初期、正常运行期和老化期三个阶
段。大坝运行初期和老化期,最容易出现问题。许多隐患 在施工期落下,运行期管理不当和环境变化常是诱因。
大坝失事概率
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运行初期
正常运行期
老化期
1989年9月完工,10月下闸蓄水, 历时四年多。1992年9月底通过竣工 验收。
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——大坝安全监控理论与应用 ——
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青海沟后大坝失事 ——大坝安全监控理论与应用 ——
失事过程与原因分析
1993年8月27日,库水位升高至3277.40m(超过了已沉陷的防浪墙)。 13时,值班人员见到库水漏进防浪墙和面板顶部的裂缝以及水平缝。下 游坡多处漏水,下游坡台阶上能听到坝内有喷气声和水跌落声。20∶30 ,村民见到下游坡3260m和3240m马道之间涌水像自来水。21时值班人员 在值班室听到闷雷般巨响,出门看到坝上喷水,土石翻滚,水雾中见到 石块相碰的火花。22时,溃坝口门底部高程达到3250m。溃坝总水量为 268万m3。最大流量3267m3。23∶40,溃坝洪水到达恰卜恰镇,死亡300 多人。
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1000座病险水库事故类型分布 ——大坝安全监控理论与应用 ——
教训
1975年河南板桥、石漫滩两座大型水库、两座中 型水库和58座小型水库垮坝,致使29个县市1100 万亩农田遭受毁灭性灾害,冲毁铁路102km,直 接经济损失100亿元,死亡人数达9万人。这次垮 坝堪称是世界最大垮坝惨剧;
大坝安全监控理论与应 用课程
路漫漫其悠远 2020/3/28
绪论
大坝安全监测必要性
大坝安全监控的“大坝”常具有“水库”、“水利枢纽”、“拦 河坝”等综合性含义。
大坝安全监测--各种水工建筑物的安全监测。 监测的必要性:
➢ 设计、施工、运行复杂,失事后果严重 ➢ 隐患病害和老化 ,掌握水工建筑物健康状态和有效寿命 ➢ 反馈设计、施工和运行 ➢ 防灾减灾
1963年海河大水,5座中型水库垮坝,死亡达 1000多人;
1993年青海沟后小(一)型水库垮坝,死亡320余人 。
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教训
1864年,英国戴尔戴克水库在蓄水中发生裂缝垮坝,死亡250人, 800所房屋被毁。
1889年,美国约翰斯敦水库洪水漫顶垮坝,死亡4000-10000人。 1959年,西班牙佛台特拉水库发生沉陷垮坝,死亡144人。 1959年,法国玛尔帕塞水库因地质问题发生垮坝,死亡421人。 1960年,巴西奥罗斯水库在施工期间被洪水冲垮,死亡1000人。 1961年,苏联巴比亚水库洪水漫顶垮坝,死亡145人。 1963年,意大利瓦伊昂拱坝水库失事,死亡2600人。 1967年,印度柯依那水库诱发地震,坝体震裂,死亡180人。 1979年,印度曼朱二号水库垮坝,死亡5000-10000人。
右岸残留坝体
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右岸残留坝体
右岸残留坝体
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失事原因:基础
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2、意大利瓦依昂水库滑坡
坝高267m,是当时世界上最 高的双曲拱坝。库区蓄水后,山 体突然以高达25-30m/s的 速度下滑,近2亿方土石迅速淤 满水库,掀起高过坝顶100余 米的涌浪,冲毁下游3km处的 村镇,造成3000人死亡,水库 变为石库。
由于大量砂砾随水流冲失,混凝土面板悬臂临空、随之折断被水冲 走,溃坝流量进一步扩大,这一过程像漫顶溃坝一样。大坝溃决后溃口 形状为倒梯形,上口宽139m,下口宽61m,下口底高为3232.33m,有9块 宽14m的面板折断。
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溃坝的主要原因:
面板顶端与防浪墙底板接缝橡胶止水片因质量低劣而破 坏,严重漏水,使防浪墙底板与砂卵石间产生接触冲刷以及 坝体砂卵石产生管涌,导致防浪墙沉陷倾倒,库水漫过防浪 墙冲刷坝体。
其他原因有:
(1)监测资料分析不及时充分分析,疏于管理。大坝出现 异常现象时,未能开闸放水,以减轻事故破坏。失事前早已 发现大坝下游面(坡脚以上)有渗水,防浪墙沉陷严重,而未 能采取有效的处理措施。
(2)坝体填筑时分区不清,分层明显,排水达不到自由排 水。
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——大坝安全监控理论与应用 ——
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——大坝安全监控理论与应用 ——
1、法国马尔帕赛双曲拱
薄拱坝坝高60m,底宽6.26m,顶 宽1.5m,修建在片麻岩上。1959 年12月2日,当水库接近满库时 45分钟内坝体突然崩溃。500名 士兵丧生,下游10km一城镇变 成废墟。
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——大坝安全监控理论与应用 ——
坝下朝左岸视图
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——大坝安全监控理论与应用 ——
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水库变为石库
——大坝安全监控理论与应用 ——
3、青海沟后大坝失事
大坝长265m,上游坡1∶1.6,下 游坡1∶1.5,下游坡设有两道马道。面 板厚30~60cm,面板纵缝间距:河床 部位14m,两岸7m,高程3255m处 设一道水平缝,单层钢筋设于面板中部 ,配筋率0.35%~0.5%。坝顶有 5m高的混凝土防浪墙。