水利工程大壩的安全監測技術與發展

岳 磊

（南瑞集團公司（國網電力科學研究院），江蘇 南京 210000）

水利工程大壩的安全監測技術與發展

岳 磊

（南瑞集團公司（國網電力科學研究院），江蘇 南京 210000）

水利工程大壩的數量逐漸增多，水利工程大壩的安全監測是保證水利工程大壩施工質量和安全的主要措施。安全監測人員將檢測到的信息和數據傳輸給水利工程大壩設計人員，施工人員以及施工技術管理人員，以此來提高水利工程大壩的安全性。文章對水利工程大壩的安全監測技術與發展進行了探討。

水利工程大壩；安全監測技術；發展

1 水利工程大壩安全監測技術

1.1 外部觀測

水利工程大壩的外部觀測主要就是觀察水利工程大壩的外形是否發生變化，水利工程大壩外部觀測方法有：一是大地測量，二是垂線，三是準直法，四是靜力水準。水利工程大壩外部觀測儀器有：一是水準儀，二是經緯儀，三是測距儀，四是全站儀，五是垂線坐標儀，六是引張線，七是激光準直系統，八是GPS，九是雷達干涉技術。其中，經緯儀和水準儀是比較原始的水利工程大壩外部觀測儀器，從1950年開始，測繪儀開始不斷完善。全站儀被人們稱之為“機器人”，全站儀取代了人為站崗，實現了水利工程大壩的無人值守，而且全站儀的操作十分簡單，自動化程度比較高，適應能力強，可以在惡劣的環境下使用。測量儀的觀測精度非常高，無論是全站儀還是水準儀都是利用了光反射的原理。隨著社會的快速發展，水利工程大壩安全監測技術也在不斷完善，GPS就是隨著科技的迅猛發展而產生的，屬于比較先進的定位儀器，美國在1973年就開始了GPS的研究和制作，GPS是以衛星為應用基礎，由以下幾個部分組成：一是空間星座部分，二是地面監控部分，三是用戶設備。GPS定位的原理就是利用地面和衛星的距離來確定地面物體的準確位置。GPS具有以下特點：一是全天候，二是連續性，三是實時性。但是，GPS的應用對外部環境的要求比較高，只有在環境符合衛星定位的條件下才能使用。垂線法主要是監測水利工程大壩外部變形情況，測量水利工程大壩的水平位移，垂線法有以下幾種：一是正垂線法，二是倒垂線法，正垂線法主要用來測量水利工程大壩的相對位移，倒垂線法主要用來測量水利工程大壩的絕對位移，測量人員需要人為的把垂線放置在水利工程大壩基巖處，倒垂線法是比較常用的垂線法。倒垂線法還可以與以下監測方法結合在一起：一是坐標法，二是引張線法。如今，垂線坐標儀已經發展為全自動化，感應式的垂線坐標儀已經廣泛應用于水利工程大壩安全監測中，感應式垂線坐標儀具有以下應用優勢：一是精準度高，二是長期穩定性好，三是自動化程度高，四是結構簡單，五是防水性能好，六是應用成本低。正垂線法不經常使用的原因就是正垂線需要設置在水利工程大壩的孔洞內，應用難度比較大，對環境的要求比較高，而且應用成本較高。

引張線法主要用來監測水利工程大壩的水平位移，引張線法測量儀有以下幾種：一是電容感應式，二是電磁感應式，三是光電跟蹤式。

1.2 內部觀測

水利工程大壩內部監測的內容有：一是內部變形情況，二是應力應變，三是滲漏，四是溫度，五是裂縫等等。水利工程大壩的內部變形主要包括以下幾種：一是垂直位移，二是水平位移。針對水利工程大壩的垂直位移，可以采用以下儀器進行安全監測：一是水管式沉降儀，二是振弦式沉降儀，三是水平位移測量儀。但是，沉降儀的設置會對水利工程大壩的施工帶來一定的影響，而且沉降儀必須分段設置，無法全面覆蓋。如今，活動測試儀逐漸取代了傳統的沉降儀，活動測試儀可以跟隨水利工程大壩施工進度進行設置，而且不會影響水利工程大壩施工進度，但是活動測試儀很容易因水利工程大壩施工而受到損壞。水利工程大壩的裂縫問題主要采用以下儀器進行監測：一是差動電阻式儀器，二是振弦式儀器。差動電阻式儀器應用于水利工程大壩安全監測中是因為差動電阻式儀器具有以下優勢：一是性能較好，二是測試方法比較簡單，三是可以監測溫度。但是，相比較本人以為，差動電阻式儀器的穩定性要比振弦式儀器差一些，耐性不夠持久。

2 水利工程大壩安全監測技術的發展

隨著社會的快速發展，研發部門正在加大水利工程大壩安全監測技術的研究力度，開始利用信息技術建立模型，模型的建立實現了水利工程大壩安全監測的非線性轉變。水利工程大壩安全監測技術的發展前景是十分廣闊的。但是，不同的水利工程大壩特點和實際情況不同，安全監測人員必須結合水利工程大壩安全監測技術的特點和實際情況合理選擇安全監測技術，合理制定安全監測技術應用方案，保證安全監測技術應用的合理性。如今，人們已經進入信息時代，信息技術必須廣泛應用于水利工程大壩安全監測中，提高水利工程大壩安全監測水平，進而保證水利工程大壩的安全性，避免安全事故的發生。

3 結束語

水利工程大壩安全監測技術在不斷完善，GPS就是隨著科技的迅猛發展而產生的，屬于比較先進的定位儀器。但是，GPS的應用對外部環境的要求比較高，只有在環境符合衛星定位的條件下才能使用。垂線法主要是監測水利工程大壩外部變形情況，測量水利工程大壩的水平位移，垂線坐標儀已經發展為全自動化，感應式的垂線坐標儀已經廣泛應用于水利工程大壩安全監測中。如今，活動測試儀逐漸取代了傳統的沉降儀，活動測試儀可以跟隨水利工程大壩施工進度進行設置，而且不會影響水利工程大壩施工進度。水利工程大壩安全監測技術的發展前景是十分廣闊的。但是，不同的水利工程大壩特點和實際情況不同，安全監測人員必須結合水利工程大壩安全監測技術的特點和實際情況合理選擇安全監測技術。

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