浅析大坝安全监测信息化管理及应用

浅析大坝安全监测信息化管理及应用

【摘要】大坝安全监测始于20世纪初期。随着现代科学技术的发展，尤其是信息技术的发展，使得该项技术的应用前景越来越广泛，它所发挥的价值也越来越大。从目前来看，大坝安全监测的对象主要包括大把主题结构、地基基础、两岸边坡、相关设施及周围环境等，而其方式则以仪器观测和巡视检查为主。借此，本文将从大坝安全监测的发展过程，尤其是信息化发展的过程对大坝安全监测的本质属性和各种特征进行分析，以便为大坝安全信息化管理的发展与运用提供理论与实践依据。

【关键词】大坝；安全监测；信息化管理

通常情况下，大坝即水坝，指截河拦水的堤堰，水库、江河等的一种常见的挡水建筑物，是在拦截江河渠道水流的基础上修建起来的，通过抬高大坝不仅可实现抬高水位、调节径流、集中水头，还可起到防洪、供水、灌溉、水力发电、改善航运等，组成部分包括主坝、副坝、重力坝等八个单元，有混凝土坝和土石坝两大类，其中混凝土坝包括重力坝、拱坝、支墩坝三类；土石坝则包括土坝、堆石坝、土石混合坝等。这是因为大坝如此重要，做好大坝安全监测，对提高它的使用寿命，安全性、稳定性和可靠性都是具有重要作用的。在信息化高度发展的现代社会，将水利工程信息化管理积极的运用到大坝安全监测管理中更显必要。

1.大坝安全监测的基本概述：世界上最早开始大坝安全监测是在1891年，即挨施巴赫重力坝（德国）的坝顶位移观测首次出现大坝安全监测这项技术，随后在美国、澳大利亚、英国等相继对该项技术进行了拓展与创新。可分为三个阶段，一是原型观测阶段，二是由原型观测向安全监测阶段过渡，三是安全监测阶段，在此基础上发展相继诞生的技术包括坝顶位移观测技术理论、温度观测技术理论、变位观测技术理论、扬压力观测技术理论与应力应变观测技术理论四项，其中最典型的包括1903年美国新泽西州的布恩顿重力坝中首次应用的温度观测，1908年澳大利亚巴伦杰克西博拱坝的变形观测，1925年美国瓦美利加-佛尔兹坝的扬压力观测，1926年美国的应变观测和1952年的应力观测等。值的注意的是，从观测资料成果方面来看，无论是上述大坝安全检测技术的发展还是后来变位观测技术的发展，其最为显著的特征则是，这些技术的发展均是在借助于原型观测的基础上发展起来的。在第二阶段时，是人们逐渐加强对大坝安全性、重要性的认识阶段，并将第一阶段中的“观测”更正为“监测”，同时在这个阶段相应的新的监测仪器与奇数页逐渐诞生。而第三阶段则是现代技术，尤其是高科技技术的应用，如自动化采集和遥测传感器的诞生更是为大坝安全监测信息化管理创造了更加便利的有条件。

图1 常见三峡大坝概念图

2.我国大坝安全监测的发展现状：我国大坝安全监测信息化管理的发展速度与西方国家相比是相对更快，但也存在发展不均衡的问题，主要表现在两个方面，一是大部分大坝均建立有自动化安全监测系统，甚至有的大型大坝还积极的引进和研发了人工智能，但由于管理条件不成熟、不全面、不到位等使得大坝安全监测信息化管理被长期限制在相对落后的阶段；二是将绝大多数工作投放到混凝土坝的建设上，使得大坝安全监测技术的研发与管理相对滞后。据相关统计发现，水利工程领域中，外国土石坝的应用占比与目前我国土石坝应用情况相比，目前我国拥有水库大坝接近10万座，其中95%以上为土石坝，且以上世纪80年代修建的居多，同时我国也是世界上拥有200米级以上大坝（如三峡大坝、葛洲坝，图1、图2）最多的国家（详见表1）。值得注意的是虽然近10年来我国对诸多大坝进行了除险加固，但水库大坝数量多，土石坝多，出险的几率他也随之递增，故安全监测的价值也就不言而喻了。值得庆幸的是，无论从宏观角度来看（世界范围内）还是从微观角度来看（我国国内），大坝安全监测技术和理论水平依旧处于不断提升的阶段。

表1 世界范围内＞200m 级大坝数量统计对比

国家及地区

级别 总数 中国 其他国家 占比（%） 已建 200 米级以上 77 20 57 26.00 在建 19 12 7 63.00%

3.大坝安全监测的信息化管理与应用

信息化管理在现代管理体系中属创举性的行为，

它作为一种将现代信息技术与先进企业

管理理念相融合，转变企业生产与经营方式、业务流程、传统管理和组织方式一级提高企业经济效益、人才效益、管理效益和增强企业竞争力的一种管理体系，它在各行各业中的应用均相对广泛。故在大坝安全监测中积极引进和创新信息化管理，提升其应用价值对维护水利水电工程主体结构、地基基础、两岸边坡、相关设施以及周围环境的作用是积极的。

图2 葛洲坝概念图

3.1 完善管理体制：在大坝安全管理过程中，始终坚持信息化管理体系不动摇，明确各水利部门和单位的职责，在创新制度和管理体制的情况下，进一步完善大坝安全检测信息化管理制度，根据大坝管理的实际需求与国家水利发展战略相结合，健全大坝安全监测监督制度和管理审查制度，将提高企业效率和增强企业竞争力作为大坝安全监测信息化管理的中药目标，在培养和发展以计算机为主的信息化人才战略的基础上积极推进智能化工具的研发与运用，最终达到经营目标和实现以适量投入获取最佳效益。

3.2 加强人才培养：人才战略是发展水利工程的重要环节，更是体现大坝安全监测信息化管理能否实现的重要保障。因此在大坝安全监测信息化管理过程中，应不断的加强人才培养，相关部门与单位要积极响应和配合大坝安全监测人才培养目标的推进，将提高人才综合能力尤其是大坝安全监测能力作为水利工程相关部门与单位的重中之重。对现有工作人员，要来战定期培训，积极引进和加强招聘制度建设和人才招聘，在壮大和健全水利工程管理队伍的同时，提升大坝安全监测信息化管理软实力，保证大坝安全监测信息化管理向着更健康、良性的发现发展，既立足于当下，也着眼于未来，充分发挥人才的重要作用。

3.3 积极引进、开发和利用信息化管理软件：信息化管理作为一种有效的管理手段，它对提升大坝安全监测管理水平、理顺大坝安全监测内部机制、增加大坝安全监测盈利和降

低大坝安全监测成本等方面都有良好的作用，特别是在当前信心技高度发达的社会中，大坝安全管理出了要积极引进与运用大型的现代化信息监测设备外，还应积极引进、开发和利用中、小型信息化管理软件。在当前水利工程信息化管理中由于运营成本较高和资金投入不足等问题的出现，使得大坝安全监测中的信息化管理与相关设备的运用面临较大问题，因此可以适当的引进、研发和利用中、小型信息化管理软件，确保大坝安全监测信息化管理系统的稳步和健康发展。在积极探索信息化发展的同时，为大坝安全监测的无人化操作与运行积累相应的理论基础与实践经验。

4.结语

根据相关文献最新数据来看，截止2016年底我国水电装机达3.3亿kW，占总装机的20%，发电量1.17亿kW/h，占总发电量19%。但必须注意的是，目前我国水库大坝依旧面临大坝数量多、气候变化、建设条件复杂等多重因素风险，当然同样面临地理分布不均和大坝安全监测不平衡等现象。因此在大坝安全监测管理过程中，必须根据我国能源资源分布特点和开发现状加强大坝安全监测管理信息化管理与运用，将合理布局西部和中东部水电开发与大坝安全监测信息化管理结合起来，继而为充分发挥水电调节作用保驾护航。

参考文献

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[2]赵国亭. 水库大坝安全监测信息管理系统的开发应用[J]. 河南水利与南水北调, 2009,44(9):58-59.

[3]覃江峰, 覃海生. 基于三层架构的广西水库大坝安全监测信息管理系统研究与应用[J]. 硅谷, 2010,22(20):89-90.