基于全壽命周期的大壩安全監測分析

尹洪雨

摘 要：伴隨科學技術的不斷進步，水資源得到了全面開發利用，大壩安全問題受到了廣泛關注。做好大壩安全監測，不僅能夠及時掌握大壩真實情況，還能保證大壩安全。因此，國內外專家學者針對大壩安全監測開展了大量研究。本文在全面了解影響大壩安全因素的基礎上，闡述了全壽命周期的內涵，并基于全壽命周期理論，對大壩安全監測要點進行了分析與探討，以期有效提升大壩安全。

關鍵詞：全壽命周期;大壩安全監測;水利工程

中圖分類號：TV698.1 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）14-0083-03

Dam Safety Monitoring and Analysis Based on the Whole Life Cycle

YIN Hongyu

（Henan Baisha Reservoir Administration，Yuzhou Henan 461670）

Abstract： With the continuous progress of science and technology， water resources have been fully developed and utilized， and dam safety has been widely concerned. Monitoring dam safety well， not only can timely grasp the real situation of the dam， but also is an important way to ensure the safety of the dam. Therefore， experts and scholars at home and abroad have carried out a lot of research on dam safety monitoring. Based on the comprehensive understanding of the factors affecting dam safety， this paper expounded the connotation of the whole life cycle， analyzed and discussed the key points of dam safety monitoring based on the whole life cycle theory， so as to effectively improve dam safety.

Keywords： full life cycle;dam safety monitoring;hydraulic engineering

伴隨社會經濟的迅速發展，我國水資源利用率越來越高，各類水利水電工程規模進一步擴大。在抗洪救災、農田灌溉、水利發電等方面，水利水電工程帶來了巨大的經濟、社會效益。但受多種因素影響，大壩安全問題日益嚴重。大量工程實踐證明，為保證大壩安全、穩固，建立健全大壩安全監測系統具有重要的現實意義。大壩安全監測主要是對大壩變形、滲壓、滲流等進行監測。隨著科學技術的不斷進步，傳統人工監測逐步被計算機等先進技術所取代，逐步向自動化監測方向發展[1]。大壩安全監測能夠反映大壩的真實運行狀態，能夠有效修正設計缺陷，維護大壩運行安全，在抗震減災、安全預警等方面發揮著重要作用。

1 影響大壩安全的主要因素

1.1 儀器設備方面

目前，在我國已建或在建大中型水利水電工程中，主要監測方法仍以常規儀器為主。隨著科學技術的不斷進步，各類先進的新型儀器不斷被研發出來，如大壩CT技術、GPS變形測量系統、分布式光纖測溫系統、光纖光柵儀器、水下監測技術等。此類儀器多為進口，質量好，但價格相對較高，多用于大型工程或重點工程，而在一些小中型工程中，應用相對較少。此外，我國大型儀器廠家，專長各有不同，但往往僅重視設備更新，在技術研發方面仍落后于西方發達國家。

1.2 設計方面

設計是一個工程轉化為實體前的關鍵環節，在整個工程壽命周期中具有至關重要的作用。隨著監測技術的不斷進步，監測設計水平也日益提升，對于水工建筑物的運行狀況來講，監測設計要求做到重點突出、項目全面、儀器選型、布設合理，監測方法準確。然而，在具體監測工作中，往往存在監測設計人員緊缺現象，無法更好地保證設計方案能夠完全滿足預期。如大壩設有變形監測控制網，但未見變形工作點設置等[2]。還有情況顯示，一些設計人員不太了解監測儀器，或不了解新、舊儀器的具體性能等，均會影響監測結果。

1.3 施工方面

目前，我國大型或巨型水利工程均已成功建立監測系統，如三峽、龍灘、小灣等，說明我國監測體系已逐步完善，且達到較高水準[3]。在安全監測中，仍存在諸多影響因素，如施工技術人員經驗各有不同、業主重視程度不同、安全監測投資較少等，這些問題均會影響監測質量，導致無法及時分析、評價監測資料，甚至影響監測效益。

1.4 觀測及自動化方面

目前，大多數工程均已考慮并實施安全監測自動化，并對儀器選型、測站布設進行了探討與分析。即便是在早期修建的工程上，也做了自動化監測改造，整體來講，我國水利水電工程安全監測都在朝著自動化方向發展。但在軟件應用方向，還需注意其通用性、分析成果識別等情況。

1.5 資料與理論分析方面

目前，多以定性分析作為施工期監測資料的分析方式，通過監測資料的合理應用，可為主體工程施工提供準確的數據。監測資料不僅要涵蓋監測數據，還要與其他資料相結合，如地質、計算成果等，全面綜合地評價整個工程的安全性，提高工程監測質量[4]。

2 全壽命周期的內涵

全壽命周期指從產品立項、設計、施工、使用及報廢等階段所歷經的一個時間過程。此理念主要基于經濟學理論，不僅要充分考慮經濟成本，還要納入環境成本、社會成本。本文在大壩安全監測中納入全壽命周期理論（見圖1），主要關注的是大壩安全。大壩安全監測屬于一個新興學科。整體來講，我國大壩安全監測發展經歷了3個階段，即原型觀測階段—大壩觀測階段—安全監測階段。安全監測階段是從20世紀90年代開始直至今日，隨著科學技術的不斷進步，我國大壩安全監測系統逐步邁向自動化、成熟化，基于全壽命周期的大壩安全監測，要求重視各個階段的監測，注重多種監測方法有效結合，從多角度綜合分析，完善安全監測系統，提高監測水平。

3 基于全壽命周期的大壩安全監測要點分析

因大壩自身所處環境較為復雜，且材料多為土石壩，將大大增加安全監測的難度。就現階段監測儀器來看，僅能發揮“點監測”的作用，為保證監測全面化，可有機結合多種監測方法，提高監測效果。

3.1 有機結合巡視檢查與儀器監測

目前，在大壩安全監測中，往往采用兩種方法，即巡視檢查與儀器監測，兩種方法有機結合，可相互補充，達到點、面結合的目的。針對大壩外觀表面的明顯隱患，多根據相應檢查規定，如范圍等，及時消除隱患。而儀器監測多屬于點監測，如土石壩暗縫、軟弱夾層等，這些均位于大壩表面或內部，僅通過人工檢查很難察覺，可選用先進儀器，如高密度電阻率法、瞬態面波法等進行監測，以此判定病害位置及嚴重程度。

3.2 有機結合自動監測與人工監測

測量快、可靠性強、可備份、便于分析等屬于大壩自動監測系統的優點。通過自動化監測系統，可減少采集數據的時間，降低人工整編資料的成本，提高觀測效率及質量。但因大壩工程多位于環境復雜的水下，監測往往受環境因素影響較大，加之監測測點種類多、分布廣、線路長等，極易產生問題。在設置監測點時，還應避免外界因素對監測儀器產生干擾，確保監測結果的實用性和精確程度。人是設備的操作者，在這種情況下，應積極與人工監測相結合，從而確保監測數據的連續性，校驗系統準確，便于處理故障。在實際監測中，為保證儀器操作正確，必須加大操作人員的技能培訓，規范操作行為，只有這樣才能降低誤差，保證人機操作無誤。

3.3 有機結合定性監測與定量監測

利用定期巡視檢查方法，通過目測、攝像頭探測等進行準確記錄，隨后對某位置異常情況及變化情況進行分析。此時，還應與儀器監測獲取的數據進行對比，從而確定大壩表面位置是否安全。該方法常用于大壩表面局部塌陷、裂縫、滲漏等監測，此類監測多與變形、滲流、應力應變等監測方法相結合，從而進行綜合判定及評價。例如，分析土石壩滲流情況，定性監測多對壩體、壩基、繞壩滲流問題進行分析，這種情況下，為保證監測分析結果準確，應與定量觀測相結合，如監測壩后滲流量、測壓管情況、壩后滲流水質等，或對比壩后滲流水與庫水顏色，或查看地下水浸濁情況等。通過定性、定量有機結合，可更好地將監測變化趨勢反映出來，使結果更具全面性、客觀性[5]。

3.4 有機結合大壩監測與氣象、水情測報、水庫調度

在大壩全壽命周期安全監測中，不僅要充分考慮監測系統的功效，還要與其他安全系統相結合，如氣象、水情測報、水庫調度等，共同構建完善的安全防汛管理體系，為區域水資源合理利用提供保障。如大壩自動化監測程度較高，可有機結合大壩監測系統和雨水情報系統、水庫自動調度系統等，在采集、分析監測數據過程中，保證采集數據真實、有效，不能采集失效的數據。只有保證數據準確無誤，才能正確、客觀評價監測結果，才能保證監測數據無誤，實現效益最大化[6]。

4 結語

近年來，國民經濟的發展速度越來越快，政府對水利工程大壩安全問題更加重視。受多種因素影響，大壩出現了不同程度的損害，甚至出現滲漏水等問題。通過大壩安全進行監測，能夠對監測范圍內大壩運行情況進行深入分析，有利于采取相關措施解決問題，不斷提高大壩安全性。一個工程的建設、使用過程即為全壽命周期，基于該理論，能夠從各個階段、不同角度更好地推進大壩安全監測工作，便于合理采用監測方法，提高監測技術水平，更能實現水利工程監測工作持續、健康發展。

參考文獻：

[1]王松，周科，姜剛.基于全壽命周期軟件計價的思考[C]//中國設備管理協會，2012.

[2]許小華.基于ASP.Net的白石大壩安全監測信息管理系統[C]//遼寧省水利學會，2014.

[3]付學奎，徐化偉，李坤.基于物聯網技術的大壩安全監測分析軟件設計[C]//中國水利學會，2016.

[4]金有杰，謝紅蘭，雷雨，等.基于Android的大壩安全監測信息管理關鍵技術研究[C]//中國水利學會，2016.

[5]陳意，占亮亮，高磊，等.基于可定制元數據的大壩安全監測信息建模[C]//中國水力發電工程學會梯級調度控制專業委員會，2016.

[6]陳少勇.關于加強水庫大壩安全監測管理工作的思考[J].建筑工程技術與設計，2014（25）：578-578.