大坝安全监测技术研究 廖嘎
《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。
大坝安全监测新技术
大坝安全监测新技术中国大坝安全监测起步于20世纪50年代, 在20世纪末本世纪初取得飞速发展, 基础上监理了比较完整大坝安全监测体系。
伴随坝工技术进步, 尤其是现代计算机、人工智能技术飞速发展, 在传统监测仪器基础上涌现出一大批新安全监测技术, 并在工程上得到应用。
1．大坝CT技术大坝CT技术是计算机层析成像技术在大坝安全监测中应用。
它是用某种波在坝体中传输若干射线束, 在探测区内部组成切面, 依据切面上每条穿过探测区波初至信号, 利用计算机进行数学处理, 重建探测区坝体材料弹模分布或强度分布, 以定量地反应坝体磁疗性质分布和老化情况、病害及缺点部位, 进而达成大坝监测目。
用于大坝CT监测波关键有声波和电磁波两种。
声波型大坝CT是在大坝合适位置部署若干发射点（震源）和若干接收点（震波监测器）, 一次激震各发射点后, 在各接收点统计声波从个发射点到各接收点走时T, 然后利用走时T计算坝内各点上波速V, 因为波速与材料弹性相关, 所以能够经过波速来了解坝体材料性质和老化缺点分布情况。
声波型大坝CT系统包含检测设备和计算机设备, 其中检测设备包含发射、接收和统计三个部分。
发射部分由动能源和驱动装置组成。
动能源用于产生弹性波, 能够部署在坝面、廊道、钻孔或探坑内, 起震后能立刻使弹性波在被测体传输。
大坝CT 动能源关键是电雷管和甘油炸药, 也能够用电火花发生器或起落锤来起震。
驱动设备与统计设备相连, 用于检测弹性能源产生波瞬时, 含有镜头统计功效。
接收部分是能感知震波拾震传感器, 包含地下测音器（速度型地震仪）以及水下测音器（加速度型传感器）等型号。
统计部分是一个多频道数字式振动示波器, 用于距离七宝时间及弹性波形。
电磁波型大坝CT是利用一个天线发射高频宽带电磁波, 另一个天线接收来自坝体或坝基内介质面反射波。
因为电磁波路径、强度及波形与所经过介质电性质和几何形态相关, 所以, 能够依据接收波双程走时、幅度及波形来推断坝体材料性质和老化分布情况。
第七讲 大坝安全监测资料分析方法
第七讲大坝安全监测资料分析方法及信息处理技术的若干进展张进平1 前言SDJ 336-1989《混凝土大坝安全监测技术规范》颁发后的十几年里，国内外大坝安全监测技术又有了很大的发展。
监测资料分析及信息处理是大坝安全监测工作的一个重要组成部分，大坝安全监测的主要目的是服务于大坝安全，这一目的最终要靠对监测资料的分析评价来实现的。
国内监测资料分析方法及信息处理技术是一个发展较快的技术领域，其发展得利于几方面的条件，其一是计算机技术的迅速发展，硬、软件条件的不断改善；其二是国内水利水电建设的发展，特别是三峡、小浪底等一批大型工程的建设对监测技术提出了更高的要求，同时也为技术发展创造了条件。
例如，国家自然科学基金委员会和长江三峡总公司联合资助的“三峡水工建筑安全监测与反馈设计”项目中专门设立了“安全监测信息分析新理论与新方法”研究课题，多个单位参加了这个科研项目，推动了该领域的创新及发展[1]。
又如，二滩、小浪底等工程的大型安全决策支持系统的开发研制工作，为该类系统的开发提供了经验。
此外，国内各类工程的运行管理实践也不断对资料分析方法及信息处理技术的发展提出了新的要求。
2 国外大坝安全监测信息处理技术的进展法国电力公司近几年开发了称为PANDA的大坝监测信息管理系统，该系统可对各种类型的自动化或人工采集数据进行处理，利用Internet/Intranet进行通讯，实现对监测信息的分层管理（包括上层的专家分析中心及下设的各级控制中心）。
系统中对监测量的分析评价仍采用传统的统计模型，模型中仅用11个因子描述各分量。
法国人认为，该类模型虽然简单，但在长期使用中被证明是有效的。
除用于法国的250多个大坝的监测之外，PANDA系统还在阿根廷、多哥等多个国家得到实际应用。
意大利是最早将人工智能技术引入大坝监测信息处理领域的国家。
上世纪90年代，意大利开发了DAMSAFE的决策支持系统，它包括提供数据的信息层，用于管理、解释和显示数据的工具层，及基于Internet技术的综合层。
大坝安全监测资料整编与分析
大坝安全监测资料整编与分析大坝是水利工程中的重要构件，其建设与安全监测直接关系到国家经济发展和人民生命财产安全。
过去的大型坝体安全监测主要依靠人工巡视和手动记录数据，工作效率低下并且易出现数据错误。
随着自动控制技术和信息化技术的发展，坝体安全监测已经逐步实现了自动化和数据化。
本文将介绍大坝安全监测资料整编与分析的方法和意义。
大坝安全监测资料整编随着大坝的建设及机电设备的安装，大量的监测数据不断产生。
这些数据可能包含有关大坝构造、水压、温度等重要信息。
然而，由于数据来源的不同和不同信息管理系统之间略有差异，数据可能存在重复、缺失、歧义等问题。
因此，需要对这些数据进行整编，以确保数据的一致性和可靠性。
数据采集数据采集是整编过程中的首要环节。
传感器等测试设备可在大坝、下游河段、坝上及各水压孔等位置进行实时监测。
采集数据包括测点位置、数据类型、时间等信息。
数据校验数据校验是整编过程中的重要环节。
在数据采集过程中，可能存在数据读数错误或者数据传输问题等。
数据校验需要排除这些错误。
同时，对于异常数据需要进行识别处理，如数据是否超出了正常范围等，以保证监测数据的准确性。
数据清洗数据清洗是整编过程中必不可少的环节。
数据清洗主要目的是识别和去除对分析结果有影响的无效值、异常值和重复值等，提高测试数据的质量和准确性。
数据清洗的过程包括异常数据处理、宏观数据处理和微观数据处理。
数据转换数据转换是将采集到的原始数据转换成合适的格式，便于进一步的统计分析和可视化展示。
数据转换的过程需要考虑数据的结构、格式以及对应关系等。
大坝安全监测资料分析数据汇总大坝安全监测资料的汇总是为了将整个监测系统的数据按各个类别进行统计，同时规范化数据的格式，减少数据处理中的重复性工作。
大坝安全监测资料的汇总可通过数据分析软件来完成。
汇总的数据主要包括传感器位置、时间、检测量等信息。
数据统计在资料汇总的基础上，对采集到的监测数据进行统计分析。
常用的统计分析方法有频率分析、时域分析、能谱分析等。
水利工程大坝安全监测项目论文
水利工程大坝安全监测项目论文摘要：大坝安全监测技术对于水利工程的正常安全运行有着较大的意义，经过不断地发展，我国水利工程大坝的安全监测技术日趋成熟，很多达到了世界先进水平，为水利事业的发展做出了较大的贡献。
但是在未来发展过程中，还存在着诸多的不足，很多技术都处于理论研究阶段，相关工作人员需要进一步努力，深化研究，更好地进行水利工程大坝的安全监测工作。
前言大坝建造受到水文、地质等众多方面的影响，在运行过程中承受到巨大的环境荷载和地震荷载，包括水压力、温度等。
同时，还会受到其他因素的影响，如材料性能、人为影响等，在长期的使用过程中，很容易有渗漏、裂缝、变形等问题出现，如果无法及时的诊断和解决这些隐患，那么大坝的安全运行就会受到严重影响，甚至还会带来较大的灾难性事故。
1水利工程安全监测项目1.1安全监测通过实时监测大坝的安全状况，主要是对大坝运行过程中的安全状况进行了解，收集大坝安全监测资料，以便科学的评估大坝工作性态，进而将一系列针对性的措施给应用过来，促使大坝的安全得到保证。
只要及时的监测，获得可靠的监测数据，进行科学的分析，就可以避免出现重大灾害事故。
在施工过程中，可以获得不断地反馈，以便对设计的合理性进行验证，并且对水工设计进行有效修正。
总之，借助于大坝安全监测，可以对大坝安全性态进行了解，以便将实施科学管理措施。
1.2仪器检测和日常巡视检查为了了解大坝的安全程度，通常将日常的例行巡视检查和仪器监测结合起来。
如今越来越多管理单位充分重视日常人工例行巡视检查，并且将其普遍实施下去，将其作用充分发挥了出来。
仪器监测指的是借助于相关的规范和要求，依据工程实际情况，将各类安全监测仪器和设备布置于水工建筑物上，以便采集大坝安全运行的各类性态信息。
通过处理和整编分析这些信息，结合人工例行检查的结果，就可以科学客观地评价大坝的运行和安全状况，以便更好进行调度指挥。
具体来讲，有很多的项目都需要进行安全监测，如变形、渗流、压力、应力应变等。
大坝安全监测技术的创新应用
大坝安全监测技术的创新应用大坝，作为水利工程的重要组成部分，承载着防洪、发电、灌溉、供水等重要使命。
其安全运行不仅关系到人民生命财产安全，也对经济社会的稳定发展具有重要意义。
而大坝安全监测技术，则是保障大坝安全的“眼睛”和“耳朵”，通过对大坝各种物理量的监测和分析，及时发现大坝可能存在的安全隐患，为大坝的运行管理和维护提供科学依据。
随着科技的不断进步，大坝安全监测技术也在不断创新和发展，为大坝的安全运行提供了更加强有力的保障。
一、传统大坝安全监测技术在过去，大坝安全监测主要依靠人工观测和简单的仪器设备。
例如，通过水准测量来监测大坝的沉降，通过经纬仪测量来监测大坝的水平位移，通过应变计和测缝计来监测大坝的内部应力和裂缝变化等。
这些传统的监测方法虽然在一定程度上能够反映大坝的运行状态，但存在着监测精度低、监测频率少、数据处理复杂等缺点，难以满足现代大坝安全管理的需求。
二、现代大坝安全监测技术的创新（一）传感器技术的发展传感器是大坝安全监测系统的核心部件，其性能的优劣直接影响着监测数据的准确性和可靠性。
近年来，随着传感器技术的不断发展，各种新型传感器不断涌现，如光纤传感器、GPS 传感器、智能传感器等。
光纤传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、高精度、分布式测量等优点，能够实现对大坝结构的全方位监测。
例如，通过光纤光栅传感器可以测量大坝混凝土的应变和温度，通过分布式光纤传感器可以监测大坝的裂缝扩展和渗漏情况。
GPS 传感器则能够实现对大坝表面位移的高精度测量，不受天气和通视条件的限制。
通过在大坝上布置多个 GPS 监测点，可以实时获取大坝的三维位移信息，为大坝的稳定性分析提供重要依据。
智能传感器则具有自诊断、自校准、自补偿等功能，能够提高传感器的可靠性和稳定性，减少人工维护的工作量。
（二）数据采集与传输技术的进步传统的大坝安全监测数据采集通常采用人工读数或有线传输的方式，效率低下且容易受到环境因素的影响。
随着信息技术的发展，无线传输技术和自动化数据采集系统得到了广泛应用。
某枢纽工程大坝安监测分析报告
某枢纽工程大坝安监测分析报告一、背景介绍：枢纽工程大坝是一个重要的水利工程项目，负责调节该区域的水资源。
为了确保大坝的安全稳定，我们进行了大坝的安全监测工作。
本报告旨在对大坝的监测数据进行分析，并提供相应的建议和措施。
二、监测数据分析：1.大坝位移监测数据：根据位移监测数据显示，大坝的水平位移在过去三个月内保持了相对稳定的状态。
其中，最大水平位移为X毫米，出现在其中一观测点上。
该位移值超过了正常范围内的位移值，需要引起我们的关注。
2.水压监测数据：水压监测数据显示，大坝的压力在过去三个月内保持了相对稳定的水平，没有出现明显的波动。
平均水压维持在X千帕的水平，与之前的监测数据相比没有明显的变化。
3.温度监测数据：温度监测数据显示，大坝的温度在过去三个月内有明显的季节性变化。
最高温度出现在夏季，平均为X摄氏度，较之前的监测数据上升了X摄氏度。
各观测点温度的差异不大，均在正常范围内。
4.裂缝监测数据：裂缝监测数据显示，大坝上未出现明显的新裂缝，部分原有的裂缝有不同程度的扩展。
裂缝的扩展主要发生在其中一观测点，建议对该点进行更详细的检查和评估。
三、问题分析：1.最大水平位移超出正常范围，可能存在大坝变形的风险。
需要进一步分析引起位移的原因，并采取相应的措施来避免进一步的位移。
2.大坝温度上升，可能会对大坝的稳定性产生一定的影响。
需要进一步研究高温对大坝的影响，并采取相应措施来降低温度对大坝的影响。
3.裂缝的扩展可能会导致大坝的破坏，需要对裂缝进行详细的分析，并采取相应的修复措施来防止裂缝进一步扩展导致大坝损坏。
四、建议和措施：1.针对大坝位移超出正常范围的问题，我们建议进行更详细的位移监测和分析，以确定引起位移的原因。
根据分析结果，采取相应的措施来修复位移问题，确保大坝的稳定性。
2.针对大坝温度上升的问题，我们建议采取一些降温措施，例如增加水面覆盖面积，增加大坝的遮荫设施等，以减少高温对大坝的影响。
3.针对裂缝的扩展问题，我们建议对扩展程度较大的裂缝进行抢修工作，并进行细致的检查和评估，以确定裂缝的原因和扩展的趋势，采取相应的修复措施，以保证大坝的安全性。
基于物联网和北斗监测云的水库大坝结构安全监测技术研究与应用
基于物联网和北斗监测云的水库大坝结构安全监测技术研究与应用摘要：研究了水库大坝安全监测特点，基于监测物联网和云技术构建了水库大坝安全监测系统, 实现了水库大坝安全数据的自动采集、信息化管理、状态预警与移动管理整套技术体系。
以浙江余杭8个水库为研究试点，将关键技术和研究成果进行应用，建立了水库坝体安全监管云平台，并在基于GNSS的坝体三维变形预警分析上做了深入的分析与探讨，验证了整个技术体系的可行性，具有智慧水库示范应用意义。
关键字：水库大坝安全，监测物联网，GNSS变形监测，智慧水库Research and Application of Dam Structural Safety Monitoring based on Monitoring IoT and Cloud ServiceAuthor:Wang Shuai,Shen Qiangyong,Shen Yuxiang,Zhang ChunyanAbstract: The characteristics of dam structural safety monitoring are studied, anda dam safety monitoring system has been constructed based on monitoring IoT and cloud service, which realizes the automatic collection of safety data, information management, state warning and mobile management. Taking 8 reservoirs in Yuhang, Zhejiang Province as the research pilot, the key technologies and research results are applied to establish the dam safety monitoring platform, and GNSS three-dimensional deformation monitoring analysis has been deeply discussed. The feasibility of the whole technical system has been verified and it is a demonstration application of intelligent reservoir.Key Words: Reservoir Dam Safety, Monitoring IoT, GNSS Deformation Monitoring, Intelligent Reservoir1引言水库综合环境较为复杂，水坝工程构筑物表面、内部变化以及周边环境的安全状态往往难以察觉，在蓄水期和长期运行管理中，存在安全隐患，一旦出现异常状态，必须及时发现并妥当处理，否则可能导致严重后果，危及生命财产安全。
大坝安全监测技术的现状与发展
大坝安全监测技术的现状与发展大坝作为水利工程的重要组成部分，其安全稳定运行对于保障人民生命财产安全、促进经济社会发展具有至关重要的意义。
而大坝安全监测技术则是确保大坝安全的重要手段，它能够及时发现大坝存在的问题和隐患，为大坝的运行管理和维护提供科学依据。
随着科技的不断进步，大坝安全监测技术也在不断发展和完善。
一、大坝安全监测技术的现状目前，大坝安全监测技术已经形成了较为完善的体系，包括变形监测、渗流监测、应力应变监测、环境量监测等多个方面。
变形监测是大坝安全监测的重要内容之一，常用的监测方法有水准测量、全站仪测量、GPS 测量等。
水准测量是一种传统的测量方法，通过测量大坝不同部位的高程变化来监测大坝的垂直变形。
全站仪测量具有精度高、速度快的优点，可以同时测量大坝的水平和垂直变形。
GPS 测量则具有全天候、自动化程度高的特点，能够实现对大坝变形的实时监测。
渗流监测主要用于监测大坝坝体和坝基的渗流情况，常用的监测仪器有渗压计、测压管等。
渗压计可以直接测量坝体和坝基内部的渗透压力，从而判断渗流是否稳定。
测压管则通过测量管内水位来推算渗透压力。
应力应变监测用于了解大坝在各种荷载作用下的应力和应变情况，常用的监测仪器有应变计、应力计等。
这些仪器能够实时监测大坝结构内部的应力和应变变化，为大坝的稳定性分析提供数据支持。
环境量监测包括水位、气温、水温、降雨量等参数的监测。
通过对环境量的监测，可以分析其对大坝运行状态的影响。
在监测数据的采集和传输方面，自动化监测系统已经得到广泛应用。
自动化监测系统能够实现数据的自动采集、传输和处理，大大提高了监测效率和数据的准确性。
同时，远程监控技术也使得监测人员可以在远离大坝现场的地方实时掌握大坝的运行状况。
二、大坝安全监测技术存在的问题尽管大坝安全监测技术取得了显著的进步，但仍然存在一些问题需要解决。
首先，监测仪器的精度和可靠性有待进一步提高。
部分监测仪器在长期运行过程中容易受到环境因素的影响，导致测量数据出现偏差。
大坝安全监测
大坝安全监测大坝是一种用来阻挡水流并把水储存起来的建筑工程，广泛应用于水利工程、发电工程以及灌溉工程等。
大坝的安全监测对于保障人民生命财产安全、预防灾害和保障水资源供应具有重要意义。
本文将从大坝安全监测的意义、监测指标和监测方法三个方面进行探讨。
大坝安全监测的意义在于预防灾害和保障水资源供应。
大坝作为巨大的水力工程，承载着巨大的水压力，若出现破损或泄漏等问题，将会对周围环境和人民生命产生严重影响。
通过对大坝进行安全监测，可以及时发现和解决潜在的问题，避免灾害发生。
此外，大坝的安全监测还能保证水资源供应的稳定性，及时发现和解决渗漏、塌方等问题，确保水资源的正常供给。
大坝安全监测的主要指标包括坝体位移、水位、温度、应力等。
坝体位移是指大坝主体结构的位移情况，包括垂直和水平位移。
通过监测坝体位移，可以了解大坝的稳定性以及可能存在的变形情况，进而及时采取相应措施进行修复。
水位是指大坝储存水的高度，监测水位可以了解大坝水库的储水情况，为水资源调度提供依据。
温度是指大坝主体结构的温度变化情况，通过监测温度可以判断大坝的热胀冷缩情况，防止因温度变化引起的破损和变形。
应力是指大坝主体结构所承受的压力，通过监测应力可以判断大坝结构的承载能力，及时发现承载不足的情况。
大坝安全监测的方法主要包括人工监测和自动监测两种。
人工监测是指由专业人员进行定期巡视和观测，通过目测和经验判断来了解大坝的安全状况。
人工监测的优点是对观测现象具有直观性，能够发现一些隐蔽的问题，但是人工监测需要专业技术人员进行，工作量大，并且受制于人力因素。
自动监测是指利用传感器等自动设备对大坝进行实时监测，通过数据采集和处理来了解大坝的安全状况。
自动监测的优点是监测数据精确、实时性强，并且可以实现远程监测。
目前，大坝安全监测常常采用人工监测与自动监测相结合的方法，以充分利用二者的优势。
综上所述，大坝的安全监测对于保障人民生命财产安全、预防灾害和保障水资源供应具有重要意义。
大坝安全监测研究的回顾与展望
第6卷 第4期2008年12月中国水利水电科学研究院学报Journal of China I nstitute of Water Resources and H ydr opow er Research V ol 16 N o.4December ,2008收稿日期223文章编号:167223031(2008)0420317206大坝安全监测研究的回顾与展望张进平,黎利兵,卢正超(中国水利水电科学研究院结构材料研究所,北京 100038)摘要:中国水利水电科学研究院结构材料研究所是我国大坝安全监测领域的开创者和积极推动者。
本文回顾了我国大坝监测领域的发展及结构材料研究所的开创性工作,介绍了1958年建院以来在大坝安全监测领域研究进展及取得的成果,主要包括大坝安全监测资料分析及安全评价和大坝安全监测数据分析软件和决策支持系统,并对今后大坝安全监测新技术、新理论、新方法研究和结构材料所在大坝监测领域的研究进行了展望。
关键词:大坝安全监测;数学模型;安全评价;反分析中图分类号:T V69811文献标识码:A1 大坝安全监测的回顾111 大坝监测发展 结构材料研究所原型观测专题组是我国最早从事大坝观测工作的研究集体。
通过引进、吸收、创新、推广,紧密配合水利水电工程建设,促进了我国大坝安全监测技术水平的提高和发展,培养了一大批活跃在我国水利水电大坝安全监测事业的知名专家、学者和技术人员。
20世纪50年代初期,在丰满以及位于淮河上游的几座混凝土坝开展了位移、沉陷等简单的外部观测工作;随后开始在上犹江、响洪甸、流溪河等混凝土坝内零星地埋设了温度计、应变计、应力计等仪器,并安装了垂线观测设备等;20世纪50年代末期对新安江、三门峡等大型混凝土坝系统地开展了较大规模的内、外部观测工作。
这些大坝工程的观测设计和仪器安装埋设基本上是水科院协同有关单位进行的,当时所用的内部观测仪器主要从瑞士和日本进口。
1958年,经萱禄从日本归国,被分配到水科院结构材料所工作。
大坝安全监测
第十四章大坝安全监测教学内容：1、1、了解大坝安全监测的目的、内容2、2、各阶段的监测工作3、3、变形监测、渗流监测等监测仪器讨论问题：1、1、大坝失事的后果。
2、2、各种坝型主要监测目标。
教学安排：主要介绍第一节；其余各节为自学内容。
第一节第一节概述一、大坝安全监测及其目的1、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X围对象的定期或不定期的直观检查和仪器探查。
2、2、目的：a、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。
大坝安全监测研究的回顾与展望
决问题的范围及难度 使该类系统有强的适应性 与意大利的
系统类似 结构材料所开发的
小浪底等工程的信息处理系统中都采用该类专家系统技术进行综合分析推理 对大坝监测性态进行结
合分析时 可以针对不同的问题 不同的环节组成综合分析推理对象 根据专家经验或一般工程经验形
成规则集 知识树 监测分析问题一般采用正向推理机 推理过程中 需要考虑事实部分 实测数据或
在上犹江 响洪甸 流溪河 新安江 三门峡等工程进行了有关监测工作 开创了我国大坝监测领域的新
局面
年和 年 水科院结构材料所先后举办了两期混凝土坝观测人员训练班 加强了基层单位
的技术力量 由经萱禄主要负责和观测组有关人员于 年合作编著出版了 混凝土坝内部观测 一
书
年中国水利学会委托结构材料所负责召开了水工建筑物原体观测学术讨论会
年中期搜集了国内外大量资料 编写了 我国混凝土坝工建筑物原型观测工作的进展 国外关于坝
工的原型观测与安全监控的若干情况 大坝安全监测的发展趋势 国外关于混凝土坝原型观测中若
干问题的简介 混凝土坝位移观测资料分析方法综述 苏联混凝土坝的安全监测和原型研究的若
干进展 法国大坝安全监测技术 等文章 报告或书籍
参数 变形模量 线胀系数等 的条件下 通过正分析得到变形量与荷载变化的关系 利用这种关系通过
对变形实测数据的回归分析对材料参数进行调整 使正分析的结果更真实的反映实际情况 以利于进一
步的安全监控 单测点的变形测值具有一定的局限性 利用不同的测点的测值信息可能得到不同的反
分析结果 结构材料所在变形的反分析中已经较普遍地采用多测点的混合或确定性模型 并具有多个
究领域 已较广泛的应用于各类工程的诊断 评价中 知识 的含义比较广泛 包括专家经验 根据物理
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
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与处理
数据清洗与预处理
大坝安全监测工程概论
数据采集与处理
利用大数据技术对大坝安全监测 数据进行高效采集、存储、处理 和分析，提高数据处理的准确性 和效率。
预警预测
通过人工智能算法对大坝结构健 康状况进行实时监测和预警预测， 及时发现潜在的安全隐患。
优化决策
基于大数据和人工智能技术，为 决策者提供科学、准确的决策依 据，提高大坝安全管理水平。
大坝安全监测系统的实施
安装监测仪器
按照设计要求，将监测仪器安装到大坝各部 位。
建立数据采集系统
配置数据采集设备，建立数据传输网络，确 保数据能够实时传输到处理中心。
数据处理与分析
对采集的数据进行整理、分析，评估大坝运 行状态，形成分析报告。
报警与控制
根据分析结果，进行报警提示，并采取相应 的控制措施，保障大坝安全运行。
大坝安全监测案例分
04
析
某大型水库大坝安全监测案例
01
02
03
监测目的
实时监测水库大坝的结构 安全和稳定性，及时预警 潜在的病害风险。
监测方法
采用自动化监测系统，包 括位移、沉降、渗流压力、 应力应变等传感器，以及 数据采集与处理系统。
监测结果
经过长时间监测，发现大 坝在汛期存在较大的位移 变化，需要加强坝体加固 措施。
监测仪器
用于采集大坝各部位的运行数据，如 变形、渗流、应力应变等。
数据采集系统
将监测仪器采集的数据进行汇总、处 理和传输。
数据处理与分析系统
对采集的数据进行整理、分析，评估 大坝运行状态。
报警与控制系统
根据分析结果，对异常情况进行报警， 并采取相应的控制措施。
大坝安全监测系统的设计
确定监测目标和监测项目
监测目的
大坝安全监测技术在达瓦特大坝工程中的应用
４ ． ２ 安全 监测 仪器 的原理
安全监测工 程使用 的 内部变 形监 测仪器 分 为两种 形
式 ：一 种 是 差 动 电 阻 式 监 测 仪 器 ，另 一 种 是 振 弦 式 监 测
并组 网。水准工作基点 两岸各设 一个 ，即 Ｌ Ｓ １ 、Ｌ Ｓ ２ ，垂 直位移测点 与水平 位移测 点位 置相 同。仪器采 用 ＤＮ Ａ一
的需要 。
４ １ ． ２ 变 形 观 测
后 每层同一高程沿上下 游方 向每隔 ６ ～７ ｍ埋 设一 支温度
计 。温 度计 型 号 为 Ｂ ＧＫ一３ ７ ０ ０—０ ． ２ ，采 用 Ｂ ＧＫ ４ ０ ８型 读
数仪读数 。按照监 测规 范规 定监 测频 率采集 数 据 ，绘 制
成 温 度 一 时 间 曲线 ， 可 以 为 大 坝 温 控 方 案 编 制 提 供 第 一
监 测 ，可 以监 测 扬 压 力 、 地 下 水 位 等 指 标 ， 也 可 进 行 水 质分析 。
４ ． １ ． ４ 应 力 、 应 变 及 温 度 监 测
４ 安全 监 测 的 分 类 与原 理
４ ． １ 安 全 监 测 的 分 类
４ ． １ ． １ 环 境 量 监 测
包 括 应 力 、应 变 监 测 ，温 度 监 测 ，接 缝 裂 缝 开 度 监 测 ，地 震 反 应 监 测 等 项 目。 该 监 测 工 程 主 要 包 括 温 度 监
盘 中心应埋设 在两工 作基 点底盘 中心的 连线 上 ，其偏 差
不得大 于 １ ０ ｍｍ，能 够 代 表 建 筑 物 的变 形 。仪 器 采 用 ＴＤ
一
１ Ｅ型精密经纬仪 ，满足观测精度要求 。
大 坝 垂 直 位 移 采 用 精 密 水 准 法 监 测 ，一 等 水 准 测 量
大坝安全监测技术研究 廖嘎
大坝安全监测技术研究廖嘎摘要：保证大坝安全运行的重要手段就是对大坝进行安全监测，并确保大坝安全监测系统能长期稳定、实时、精确及可靠地进行数据的采集。
国家在大坝安全监测自动化设备的研制和生产方面投入了大量的人力、物力和财力，从而使我国的大坝安全监测技术得以飞速发展。
在发展的同时也暴露了一些问题，传统的大坝安全监测技术仍有待于发展，比如要对传感器的可靠性以及稳定性等方面进行优化，要做到因地制宜地选取适合于大坝的安全监测系统。
本文就此展开了论述，以供参阅。
关键词：大坝安全；监测技术1大坝安全监测的重要意义大坝建造在复杂的水文地质和工程地质环境中，运行中的大坝不仅承受着巨大的水压力和温度等环境荷载，有时还会受到地震荷载的冲击，工作条件极为复杂。
同时，由于材料性能、施工过程中造成的人为影响等因素，随着使用年限的增长，大坝也会出现不同程度的老化、病变和裂缝等问题。
这些缺陷或隐患若不能及时被诊断发现并解决，将随时可能影响到大坝的安全运行，严重时还会造成灾难性事故。
目前，国内已建成大坝8．6万多座，其中大部分是20世纪50～60年代修建的中小型土石坝，这些大坝或没有布设安全监测设备，或设备仪器落后，其病害十分严重。
此外，随着时间流逝，一些早年布置了监测设备的大坝也出现了老化和安全问题。
大坝安全监测问题已不容忽视，令人欣慰的是：近年来已得到国家的高度重视。
造成大坝失事的原因很多，主要有：（1）坝体泄水能力不足或遭遇超标准的洪水；（2）坝体质量和基础存在问题；（3）其他运行管理方面引发的问题。
土石坝失事的主要原因是渗透破坏和坝坡失稳，表现为坝体渗漏、坝基渗漏、塌坑、管涌、流土及滑坡等现象。
据统计，在失事大坝中，仅有35%是由于其自身泄洪能力不足，也就是勘测设计中存在洪水计算和防洪能力方面的问题；大部分大坝失事仍是由于其他工程原因或运行管理问题造成的，而这些问题却是可以通过加强安全监测及早发现问题并及时处理解决的。
因此，建设和完善大坝安全监测设施重要且必需。
中国的大坝安全和监测技术
中国的大坝安全和监测技术
谢晓华;刘有全;郭洁
【期刊名称】《国际水力发电》
【年(卷),期】1999(051)005
【摘要】本文简述了中国大坝安全监测以及正在运用的监测技术。
【总页数】2页(P27-28)
【作者】谢晓华;刘有全;郭洁
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TV698
【相关文献】
1.中国水力发电工程学会大坝安全监测专业委员会2014年会暨“大坝安全监测技术现状与展望”学术交流会征文通知 [J],
2.中国水力发电工程学会大坝安全专业委员会2014年会暨“大坝安全监测技术现状与展望”学术交流会征文通知 [J],
3.2014年大坝安全专业委员会年会暨大坝安全监测技术现状与展望学术交流会顺利召开 [J], 据国家能源局大坝安全监察中心
4."全国大坝安全监测技术信息网2008年度技术信息交流会"暨"全国大坝安全监测技术应用和发展研讨会"在苏州召开 [J],
5.美国的大坝安全进展情况——1992年大坝安全监测技术国际学术讨论会闭幕式上的讲话 [J], 迈克·休斯顿;许传桂
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大坝检测技术方案
大坝检测技术方案1. 背景介绍大坝是人们用于防洪、发电、灌溉等多种目的而建造的重要水利工程。
然而，大坝在长期使用过程中可能会出现各种安全隐患，如渗漏、裂缝、沉降等。
因此，对大坝的定期检测和监测显得尤为重要。
本文将介绍一种基于传感器技术的大坝检测方案，通过对大坝的各项指标进行实时监测和数据分析，以实现对大坝安全状态的监控和预警。
2. 方案概述本方案基于传感器技术，通过在大坝的关键位置安装多种传感器，实时监测大坝的各项指标，如压力、位移、温度等。
通过传感器采集的数据，结合数据分析和算法模型，可以对大坝的安全状态进行评估，并在出现异常情况时及时进行预警。
3. 传感器选择与布置3.1 传感器选择在大坝检测中，我们需要选择适合的传感器来监测各项指标。
常用的传感器包括：•压力传感器：用于监测大坝内部和周围的水压情况；•位移传感器：用于监测大坝的位移情况，包括水平和垂直位移；•温度传感器：用于监测大坝的温度变化。
3.2 传感器布置传感器的布置需要考虑到大坝的结构特点和监测的需要。
一般情况下，我们可以将传感器分布在以下位置：•大坝顶部：安装位移传感器，监测大坝的水平和垂直位移；•大坝内部：安装压力传感器，监测大坝内部的水压变化；•大坝表面：安装温度传感器，监测大坝表面的温度变化。
4. 数据采集与处理4.1 数据采集通过传感器采集到的数据需要进行实时采集和传输。
可以使用有线或无线传输方式将数据传输到数据采集系统。
对于大规模的大坝，可以考虑使用无线传输方式，如无线传感器网络。
4.2 数据处理与分析采集到的数据需要进行处理和分析，以得到对大坝安全状态的评估。
常用的数据处理和分析方法包括：•数据清洗：对采集到的数据进行去除异常值和噪声处理；•数据预处理：对采集到的数据进行滤波、降维等处理，以提高数据质量和处理效率；•数据分析与建模：通过统计分析、模型建立等方法，对数据进行分析和建模，以实现对大坝安全状态的评估。
5. 预警与报警系统基于传感器数据的实时监测和分析，当大坝出现异常情况时，预警与报警系统将发出警报，提醒相关人员采取相应措施。
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大坝安全监测技术研究廖嘎
发表时间：2019-06-21T11:06:56.980Z 来源：《电力设备》2019年第1期作者：廖嘎
[导读] 摘要：保证大坝安全运行的重要手段就是对大坝进行安全监测，并确保大坝安全监测系统能长期稳定、实时、精确及可靠地进行数据的采集。
（广西桂东电力股份有限公司合面狮水力发电厂广西省贺州市 542800）
摘要：保证大坝安全运行的重要手段就是对大坝进行安全监测，并确保大坝安全监测系统能长期稳定、实时、精确及可靠地进行数据的采集。
国家在大坝安全监测自动化设备的研制和生产方面投入了大量的人力、物力和财力，从而使我国的大坝安全监测技术得以飞速发展。
在发展的同时也暴露了一些问题，传统的大坝安全监测技术仍有待于发展，比如要对传感器的可靠性以及稳定性等方面进行优化，要做到因地制宜地选取适合于大坝的安全监测系统。
本文就此展开了论述，以供参阅。
关键词：大坝安全；监测技术
1大坝安全监测的重要意义
大坝建造在复杂的水文地质和工程地质环境中，运行中的大坝不仅承受着巨大的水压力和温度等环境荷载，有时还会受到地震荷载的冲击，工作条件极为复杂。
同时，由于材料性能、施工过程中造成的人为影响等因素，随着使用年限的增长，大坝也会出现不同程度的老化、病变和裂缝等问题。
这些缺陷或隐患若不能及时被诊断发现并解决，将随时可能影响到大坝的安全运行，严重时还会造成灾难性事故。
目前，国内已建成大坝8．6万多座，其中大部分是20世纪50～60年代修建的中小型土石坝，这些大坝或没有布设安全监测设备，或设备仪器落后，其病害十分严重。
此外，随着时间流逝，一些早年布置了监测设备的大坝也出现了老化和安全问题。
大坝安全监测问题已不容忽视，令人欣慰的是：近年来已得到国家的高度重视。
造成大坝失事的原因很多，主要有：（1）坝体泄水能力不足或遭遇超标准的洪水；（2）坝体质量和基础存在问题；（3）其他运行管理方面引发的问题。
土石坝失事的主要原因是渗透破坏和坝坡失稳，表现为坝体渗漏、坝基渗漏、塌坑、管涌、流土及滑坡等现象。
据统计，在失事大坝中，仅有35%是由于其自身泄洪能力不足，也就是勘测设计中存在洪水计算和防洪能力方面的问题；大部分大坝失事仍是由于其他工程原因或运行管理问题造成的，而这些问题却是可以通过加强安全监测及早发现问题并及时处理解决的。
因此，建设和完善大坝安全监测设施重要且必需。
2大坝安全监测系统结构
2.1集中式监测数据采集系统
集中式监测数据采集系统只有一台测控单元，安放于远离测点现场的监控室内，测点现场安装切换单元（集线箱、开关箱），由电缆将传感器信号通过切换单元接入到测控单元中。
测量时由测控单元直接控制切换单元，对所有测点的传感器进行逐个测量。
这种系统在传感器-切换单元-测控单元之间传送的是电模拟量，且连接电缆一般较长，易于受到干扰，所以对连接电缆的要求较高（芯数、阻抗特性、屏蔽、绝缘电阻等）。
集中式系统虽然结构简单，但其可靠性较低，且测量时间长，不易扩展等。
当测控单元发生故障时，整个系统运行即告中断。
2.2分布式数据采集系统
分布式数据采集系统由计算机、测控单元及传感器组成。
这种系统将集中式测控单元小型化，并和切换单元集成到一起，安放于测点现场，每个测控单元连接若干个传感器，测控单元将监测量变换成数字量，由"数据总线"直接传送到监控微机中。
分布式数据采集系统与集中式数据采集系统相比，有下列优点：（1）可靠性得到了提高，因为每台测控单元均独立进行测量，如果发生故障，只影响这台测控单元上所接入的传感器，不会使系统全部停测。
（2）抗干扰能力强，分布式数据采集系统的数据总线上传输的是数据信号，因此采用一般的通讯电缆即可，接口方便，抗干扰能力强，目前普通采用的通讯制式有RS-232/RS-485/RS-422。
（3）测量时间短，每台测控单元可同时进行测量，系统测量时间只取决于单台测控单元的时间，因此测量速度快，特别适合于那些物理量和效应量变化较快的水工建筑物，能够满足实时安全监控的需要。
同时，测量速度快，保证了各测点各类监测量在一个几乎相同的短时间内测完，使监测参数基本同步，便于比较分析。
（4）便于扩展，只需在原有系统上延伸数据总线，增加测控单元，就可以在不影响原有系统正常运行的情况下扩展系统，将更多的传感器接入。
目前在国内已建成的大坝安全监测数据采集系统中绝大部分是分布式监测数据采集系统。
2.3现场总线式数据采集系统
现场总线技术于80年代初提出，经过近二十年的发展，技术上越来越成熟。
现场总线是用于现场仪表与测控系统和监控中心之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、多变量、多点、多站的分布式通讯系统，按ISO的OSI标准提供网络服务，其可靠性高，稳定性好，抗干扰能力强，通讯速率快，造价低，维护成本低。
现场总线的基本内容是在测控现场建立一条高可靠性的数据通讯线路，实现传感器之间及传感器与监控计算机之间的数据交换。
这条数据通讯线路在传输方面不追求商业计算机网络那种高速度，而把注意力集中在系统的可靠性方面。
在可靠性方面，不是简单采用传统的多机冗余方式，而是试图提高网络自身的可靠性。
在这种网络中，引入自带测量、状态检测、控制器和数据通讯能力的智能传感器，组成现场总线监测网络，原来前置机的测控功能和数据通讯功能，被下装到传感器中，而原来的系统管理、后台数据处理、系统组态等功能被上装到管理级计算机中。
在这种系统中，系统监测功能和监测点可根据需要在网络上的任何一点灵活设置，实现动态组态功能。
3针对大坝安全监测采取的有效措施
3.1加强组织管理工作
部分管理层对大坝的安全监测问题不够重视，他们将工作重心放在了投资建设方面，不能意识到大坝安全监测的重要性。
因此，为了防患于未然，需要大力提高管理层对大坝安全性的认识，使其意识到组织管理工作的重要性。
管理人员要制定好相关的规章制度，做好考核与监督工作，通过管理使大坝安全监测工作顺利进行，这样才能尽可能避免因人为因素而导致大坝安全监测方面发生的意外情况。
3.2提高水利工程大坝安全监测技术人员的专业素质
目前，我国水利工程大坝的安全监测技术人员都存在专业素质不高的问题，为了加强对我国水利工程大坝的安全监测控制，水利部门要提高安全监测技术人员的专业素质。
首先，要定期地对安全监测技术人员进行培训，加强对安全监测技术人员的操作培训，特别是在引进相关的安全监测计算机系统和信息系统等技术的情况下，要保证这些先进系统的运行，就必须提高安全监测技术人员的专业素质，保证技术人员能熟地练操作这些系统，从而更好地对水利工程大坝开展安全监测，保证水利工程大坝的安全运行。
3.3提高大坝科技含量
为了保证大坝的安全运行，大坝安全监测工作就显得尤为重要，而只是依靠经验丰富的工作人员进行操作监测，即耗费人力，又难以保证工作效率。
为了进一步提升大坝安全监测水平，需要将更多高科技成果引入到大坝安全监测工作中，相关部门需要多引进一些国内外关于大坝安全监测系统方面的知识与技术，还可以与科研机构或者是国内院校进行合作，与大坝的实际情况相结合，研制先进的大坝安全监测仪器。
利用Oracle等先进的数据库进行大坝安全监测数据的分析评价工作，这样既能促进大坝安全监测智能化水平的提高，又能大幅度提高了工作效率，降低了操作风险，为保证大坝的安全运行提供便捷手段。
结束语
随着现代化科学技术的不断发展，为了满足大坝安全监测工作的需求，大力发展高科技的大坝安全监测技术已成为必然之路。
通过对大坝进行实时监控，能够为其安全调度管理工作提供重要的依据，也能为大坝安全分析评价提供可靠的数据。
大坝的安全，与下游数以千计、数以万计的人民群众生命财产息息相关。
因此，水利工作者需要对大坝安全监测工作投入更多的重视，达到保证大坝安全运行的目的。
参考文献：
[1]王婷婷.大坝安全监测中存在的问题及对策[J].智能城市.2017（12）
[2]朱俊.大坝安全监测的现状与发展趋势[J].黑龙江水利科技.2017（11）
[3]王薇.大坝安全监测对大坝运行管理的重要性分析[J].建材与装饰.2018（07）。