水利工程安全监测

华北水利水电大学研究生结课论文

姓名赵绪新201520108325

张海201520108283

李怀超201520108286

专业水利工程

性质国家统招（）单考（）

工程硕士（√ ）同等学力（）科目水利工程安全监控理论及技术方法成绩

水利工程监测方法概述

摘要：千里之堤溃于蚁穴，说的就是看似固若金汤的千里堤坝，因为小小蚁虫的啃噬，也会被摧毁的，因此加强水利工程安全监测就显得特别重要，安全监测是一个新课题，目的是提高设计质量，以便用最少的投入获得最理想的效果，达到先进、可靠、经济、实用的要求。目前，工程质量的竞争已经成为整个建筑工程领域的核心竞争点，如果工程质量不能得到保证，那么再好的施工技术和施工人员也不能使工程发挥应有的效益。我们在改革开发之后，经济水平已经得到了飞速的发展，国家建设的各项工程规模也在逐步的扩大，而水利是关乎国计民生的重要工程领域。本文通过回顾板桥水库溃坝事故的背景下，介绍国内外几种大坝安全的技术，相信在监测大坝安全上，这些技术将会发挥巨大的作用。

关键词：水利工程；安全监测；安全管理

0 绪论

我国是世界上严重缺水的国家之一，人均占有量仅相当于世界人均水资源量的1/4，并且在我国水资源分布不均匀，呈北旱南涝的格局，尤其是在北方，降水稀少，水资源短缺的问题更加突出。但是水资源作为一种清洁、无污染、可再生的资源，它的优势是不言而喻的，随着我国经济的飞速发展，水力资源得到了不断开发，我国的水利事业也取得了很大的成就。建国至今，我国已经修建了8万多座大坝，这些大坝在国民经济建设中发挥了重要的作用，在防洪、灌溉、发电等方面产生了很大的经济效益。但是，一部分大坝存在着不安全因素，有的水库已经运行了很长时间，坝体材料正逐渐的老化；还有的大坝出现了危及大坝安全的裂缝等等因素，这些因素不同程度地影响了工程效益的发挥，甚至还威胁着下游人民的生命财产及安全。与此同时，随着国家多水利事业的不断重视，大坝的规模也在日趋加大，其安全就显得更加重要。在我国出现的水库大坝垮塌事件也不少，而板桥水库溃坝事件是建国以来一次十分严重的溃坝事故。

1975年8月，特大暴雨引发的淮河上游大洪水，使河南省驻马店地区包括两座大型水库在内的数十座水库漫顶垮坝，1100万亩农田受到毁灭性的灾害，1100

万人受灾，死亡人数超过23万，经济损失近百亿元，成为世界最大的水库垮坝惨剧。这次水库溃坝事件造成的后果是令人震惊的，同时也是令人扼腕叹息的，因此，对水利工程的监测就显得十分重要，在经济发展过程中，工程安全发挥着不可或缺的作用。

水利工程安全监测是监视水工建筑物安全的重要技术措施，是掌握大坝性状变化和安全状态的主要手段。水利工程安全监测工作要做到“四无、四随、四固定”；无，即无缺测、无漏测、无违时、无不符精度；随，即随观测、随记录、随计算、随校核；固定，即人员、仪器、测次、时间固定。安全监测是对建筑物的负责，同时也是对人民群众的安全的负责。

1 当前水利监测中存在的问题

在目前的水利工程建设中，由于隐形转变等导致施工监督和控制方面能力的减弱，加上还存在着赶工期等施工问题，这些问题使得水利工程的质量存在着一定的安全隐患，下面对目前水利工程质量监测中出现的一些问题进行分析

1.1 监测能力

在目前，真正持有水利工程质量监测资格的单位并不多，基本是岩土和混凝土专业的监理单位，电气和测量专业的单位很少，然而就算具备监测资格的单位，在这些单位的专业的监测队伍也很少，且基本是属于可言或者施工单位，并且在相关的从业人员中具备学历或者中级职称人员所占的比例较小，这些都造成了监理单位的水平参差不齐。因此，当前水利工程的质量监测都是由其他行业的监理单位进行完成，显然很难按照水利行业的要求评价项目。

1.2 监测设备

在监理单位对水利工程进行监测过程中，一方面从业者对设备不能真正的掌握其工作原理，不能充分发挥其功能，而是长期进行搁置；另一方面，很多监理单位对监测设备的保养和维护并没有专人负责，也没有对设备进行备档管理，导致了设备的服务时间缩短，令监测成本在无形中增加。

1.3 缺乏健全制度

目前，我国的监测工作发展还只处于认识阶段，相关的规范值得也处在探索阶段，这其中包括：质量监测费用标准的制定、监测的评定、监测成果的赏罚等。这些制度的缺乏造成了监测行业的混乱，对监测结果的产生有一定的影响。

针对以上的问题，在水利工程监测中探索技术是十分必要的，下面简要介绍几种当面在国内外应用的大坝安全监测技术。

2 在国内外应用的监测技术

2.1 渗流热监测技术

渗流热监测技术是通过观测大坝内温度分布及其变化来监测坝体、坝基渗流情况，它是一种很有发展前途的技术。这一方法是从勘探地下水所进行的地温研究得到启发而开始的，在美国、瑞典等国得到了成功的应用。关于渗流热监测的原理，美国的研究人认为，地下（坝内）渗流的存在将对热环境产生明显的影响，水的热传导系数和比热与岩石不同，岩土中如果有渗水，其热学参数必然会改变，如果地下水不流动，这种影响就比较小；而流动的地下水会产生冷却的效果，因为地温相对较低的部位有可能存在流动的地下水，由此，温度分布图像可以帮助发现渗流较严重的部位，同时，通过长时间观测掌握了埋设的各支温度计的正常变化规律后，当温度测值一旦偏离正常值时，就可以认为有渗流异常的特征而加

以注意和研究。

从1965年起，在美国加利福尼亚州塞米诺土坝上首次进行了一项为期3年的实测研究，研究表明，温度分布图像可以帮助发现渗流较严重的部位；同时，通过长时间观测掌握了各支温度计的正常变化规律后，温度也可以作为渗流异常的警报而加以注意。瑞典学者针对测温监测土坝渗流的方法，研究了土坝中热水力学（热力学-渗流水力学）的过程。并对一座10m高的土坝进行了现场监测，证明定期测温可以监测坝体渗流变化，且可用以确定渗流区域。

2.2 GPS观测技术

GPS 观测具有精度高、速度快、自动化、全天候以及测点之间无需通视等优点，且随着接收机硬件在性能和软件处理技术的提高，近年来GPS定位技术已在各个领域得到了广泛的运用，在GPS方面，我国也做了许多探索性的研究工作目前，对于GPS精密测量，采用性能优良的接收机和较好的数据处理软件，虽然在精度上有了很大提高，但是影响GPS定位精度的因素还有很多，还应针对具体内容采取相应的措施，减小误差，提高精度。减小误差的方法有：

①控制好观测时间和方案以减弱不利的卫星图形强度对GPS定位的影响；

②采用精密解算软件提高整周模糊度解算精度；

③采取适当方法消除测量噪声的影响，如卡尔曼滤波、小波变换等。

2.3 探地雷达技术

探地雷达（Ground Penetrating Radar，简称GPR）又称为地质雷达，是用高频率的无线电波来确定地下介质分布的一种方法。

探地雷达方法是通过发射天线向地下发射高频电磁波，通过接收天线接收反