水工建筑物安全监测的目的意义

1.2 水工建筑物安全监测的目的意义水工建筑物安全监测的目的是认真贯彻“预防为主、安全第一”的方针，通过安全监测工作及早发现问题和隐患，及时补强加固，防患于未然，保证水工建筑物持久安全地运行。

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。

如法国的马尔帕塞拱坝，高66.5m，1954年建成，由于该坝运行期未进行安全监测，1959年左岸拱座发生异常变形导致整个坝瞬间溃决。

另一方面，水工建筑物的任何事故和破坏，都不是偶然发生的，均有一个量变至质变的发展过程。

对其进行认真系统的检查观测，就能及时掌握其性态变化。

发生不正常情况时，及时采取处理和加固措施，把事故消灭在萌芽状态中，就能确保水工建筑物的安全运行。

如果马尔帕塞拱坝在运行期间进行系统的变形监测，及时掌握拱座的变形情况（事后分析，该坝在1958年拱座就发生了异常变形），采取有效措施，就可以避免垮坝事故。

如我国梅山连拱坝因坝基地质问题在运行期通过安全监测发现右岸山坡有严重渗漏，变形监测测出13#坝垛向左岸倾斜达57mm，后及时放空水库进行加固处理，避免了一起恶性事故。

此类正反例子屡见不鲜。

总体上讲，水工建筑物的安全监测工作具有十分重要的意义，可以达到下述目的：1）监视掌握水工建筑物的状态变化，及时发现不正常迹象，分析原因采取措施，改善运用方式，防止发生破坏事故，确保其安全。

2）掌握水位、蓄水量等情况，了解水工建筑物在各种状态下的安全程度，为正确运用提供依据，确定科学合理的运行方案，发挥工程最大效益。

3）及时掌握施工期间水工建筑物的状态变化，据以指导施工，保证工程质量。

4）分析判断水工建筑物的运用和变化规律，验证设计数据，鉴定施工质量，为提高设计施工和科学研究工作水平提供资料。

做好大坝安全监测及管理，施工及运行期间管理都十分重要。

当然一个好的施工管理，对工程的影响极大，往往会建造成一座高质量的大坝。

需要提出的是施工期间对工程各种质量检查和大坝的安全监测十分重要，特别是大坝蓄水前的监测初始值尤为重要。

这些资料对今后大坝的查考、分析和研究是非常重要的，甚至对大坝的安危也是至关重要的。

要按照规定经常对大坝安全进行监测，定期进行安全检查和鉴定。

对监测资料及时进行整理和分析。

大坝监测具有长期性、连续性，必须持之以恒，同时它还具有一定的特殊性和突发性等。

故大坝监测资料整理分析必须及时，发现异常情况必须及时处理，否则会延误时机，酿成大祸。

国外有的工程，设有预警装置，一旦监测分析知有险情，当即发出警报，必要时通知下游居民转移，这些经验值得借鉴。

近年来我国大坝安全监测进展较快，监测资料分析除统计模型外，在反分析的基础上又发展了确定性模型，这样可以预测在今后高水位或其他特殊情况下大坝的性态，以判断大坝的实际安全度。

如发现异常迹象，可及时进行加固或处理，以保证大坝安全。

大坝的及时监测分析和及时维护处理对提高大坝安全具有重要的现实意义。

1.3 安全监测工作的内容及要求1）监测设计：包括监测项目、监测方法的确定和布置，监测设备的采用，仪器设备的埋设和安装，并绘制监测设计总图、主要监测设备布置和结构图。

所需投资和设备应一并列入基建计划。

各监测项目、测次、时间要确定，要有明确的目的和针对性，既要全面，又要有重点，以便监视工程的工作情况，掌握工程状态变化规律。

2）监测仪器设备的埋设安装：要严格按设计要求进行，编制监测设备的施工计划，指定专人负责安装埋设，要注意埋设质量和安全保护，防止损坏，并负责施工期的监测工作。

竣工后要绘制竣工图和编制考证表。

管理部门应派人员参加这项工作。

在验收交接工程时，施工单位应将所有的监测设备以及全部考证图表和监测资料，一起移交工程管理单位，由管理单位继续进行监测工作。

3）现场观测：组织巡视检查和仪器监测。

要制定切实可行的检查观测工作制度，加强岗位责任。

根据规定的监测项目、测次、时间，在现场进行观测记录，要制定切实可行的检查观测工作制度，加强岗位责任。

做到“四无”（无缺测、无漏测、无不符合精度要求、无违时）；“五随”（随观测、随记录、随计算、随校核、随整理）；“四固定”（固定人员、固定仪器、固定测次、固定时间）。

必须宣传群众，发动群众、充分依靠群众，使专业人员与群众密切结合，做好检查观测工作。

4）监测资料的整理分析：现场观测资料要进行校对，防止差错，及时绘制过程线等图表并进行分析。

监测成果应及时分析，研究判断建筑物工作变化规律。

发现异常情况应找出原因，提出并采取措施。

如一时查不清，应加强监测。

分析成果应及时上报。

对监测资料定期进行资料整编，并对监测工作进行技术总结。

对建筑物工作状态作出鉴定，提出工程运用和维修意见。

1.4 常规监测项目及常用配套仪器水工建筑物的现场安全监测类别主要分为：巡视检查、环境量监测（水文、气象等）、变形监测、渗流监测、应力应变及温度监测等。

（1）环境量监测环境量监测主要包括水位、库水温、气温、降水量等。

这些项目大部分可纳入水情自动测报系统。

（2）变形监测变形监测包括大坝表面变形、内部变形、近坝库岸边坡变形、接缝及裂缝变位等监测。

表面变形监测采用的大地测量仪器如：全站仪如TC（A）2003/1201/1800以及光学经纬仪如WILD T3、WILD T2、国产J2；水准仪如DNA03、NA3003、NA2、NI002、NI005、NI007、国产S05、S1等。

表面变形监测常采用的方法：视准线法（分为活动觇标法、小角度法，两者精度基本相等）。

活动觇标法（适合于工作基点与位移测点高差较小时如10m以内使用），直观、简单、高效，须配合活动觇标人工照准目标；小角度法，任何场合、尤其是全站仪采用自动目标识别时，操作简单高效、采用全站仪观测时精度比活动觇标法高。

三维坐标法、极坐标法、边角交会法（包括前方交会、后方交会及单三角形等）、边角网观测法、导线法。

精密水准法观测垂直位移及倾斜。

人工观测为主、直观可靠、观测工作量较大，精度较容易达到，也可实现自动化监测。

垂线（正、倒垂）监测大坝水平位移和挠度，可用作引张线、激光准直及整个变形监测网的基准点，简单实用、维护方便、直观可靠、精度高，人工、自动化均易实现，适用于多种坝型。

引张线监测大坝水平位移，简单易行、维护方便、直观可靠、精度高，人工、自动化均易实现，适用于长度小于500m的直线型大坝，引张线两端至少有一端（如测线长度小于200m以内时可采用一端）作加力自由端。

激光准直法（大气激光准直法及真空管道激光准直法）监测大坝水平、垂直位移，用于自动化监测较为可靠，一次性投入较大。

静力水准法监测大坝垂直位移，简单直观，人工、自动化均均实现，要求各测点包括基准点必须在大致相同的高度，配用双管标、基岩标。

内部变形监测常采用监测大坝坝体、基础及边坡变形的多点位移计、基岩变位计、沉降仪、水平位移计、测斜仪、倾斜仪、收敛计等；监测接缝及裂缝变位的测缝计、钢板缝隙计等。

这些仪器一般有振弦式、差阻式、电位器式等电测仪器，较易实现自动化监测。

测缝计（机械弯板式三向测缝计、单向测缝杆；差阻式、振弦式、电位器式测缝计以及测缝计组）监测大坝接缝及裂缝，简单实用、维护方便、直观可靠、精度高、人工观测。

（3）渗流监测渗流监测包括渗流量监测、扬压力（渗流压力、渗透压力）监测、绕坝渗流监测、地下水位监测及水质监测等项目。

渗流监测常采用的设备及方法：测压管（绕坝渗流孔、地下水位孔）：用于混凝土大坝扬压力、土石坝浸润线、绕坝渗流、地下水位等监测，简单有效、人工观测采用电测法和压力表观测法，采用渗压计等传感器较易实现自动化监测。

量水堰：监测渗流量，简单实用、直观可靠，人工、自动化均易实现。

排水管：监测单孔渗流量，简单实用、直观可靠、精度高，人工观测为主。

水质分析：一般一级、二级建筑物工程进行简分析以了解库水、地下水等对大坝筑坝材料和基础的影响以及判明库水经过大坝或基础后的水质变化情况。

光纤温度监测系统：因大坝库水渗流后产生温度分布的变化，通过监测温度变化推测水流情况，用于面板坝周边缝渗漏定位及堤坝防渗漏定位监测，在国外已有成功的经验，国内正处于推广应用阶段。

施工埋设简单、费用低廉、抗环境影响较强、使用寿命长达30年以上。

坝内监测仪器：用于监测坝体及基础渗压的渗压计。

（4）应力应变及温度监测应力应变及温度监测主要用于一级高坝等建筑物、二级混凝土坝应设置混凝土温度监测项目。

应力、应变监测主要包括大坝混凝土应力、应变监测，钢筋应力监测，钢板应力监测、温度监测，接触土压力、防渗体应力及温度等。

常用的振弦式、差阻式仪器有，用于应力应变监测的钢筋计、锚杆应力计、锚索应力计、压应力计、应变计等；温度监测的铜电阻温度计、弦式温度计等。

在施工期埋设于坝体及基础内部作长期监测，精度高，稳定性较好，人工、自动化均易实现。

随着光通信技术的发展，二十世纪九十年代以光纤光栅技术为基础的光纤光栅传感器正成为传感器的新兴产物。

根据光纤光栅的中心波长随温度及应变的变化而发生变化的原理，光纤光栅传感器可用于水利水电、岩土等工程进行建筑物变位、渗流、应力应变及温度等监测。

与传统的电传感器相比，光纤光栅传感器具有可靠性好，抗雷击、电磁干扰（光纤光栅传感器和接收仪器之间采用的是光纤连接）、腐蚀能力强，传输距离远等优点。

目前已在国内外的许多领域及工程得以应用。