水利水电工程大坝安全监测技术分析

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【摘要】随着社会经济的发展和科学技术的进步，我国的水利水电建设得到了快速的发展，水利水电工程的建设数量也在不断增加。作为城市建设发展的基础民生工程，水利水电项目的开展，对城市的发展和经济的发展都有着非常重要意义。大坝作为水利水电施工的核心内容，其施工质量会对整个水利水电工程项目的施工质量带来巨大的影响，因此必须要加强对大坝施工的安全监测，要能够利用现代化的科学技术对其进行全方位的监测，使大坝施工质量得到可靠的保障，本文主要就是对水利水电工程中的大坝安全监测技术进行详细的分析。

【关键词】水利水电工程；大坝工程；安全监测

引言

水利水电工程项目与一般形式的工程施工相比，不管是在施工环境、规模以及难度上，都有着非常大的差别，因此在项目开展的过程中，应该给予更多的重视。大坝作为水利工程的核心施工内容，会对整个工程项目的顺利开展和施工质量带来巨大的影响，因此加大对大坝工程安全监测的力度是非常必要的。随着科学技术的快速发展，要能够加强对现代化技术手段的利用，建立完善的大坝施工安全监测体系，从大坝施工的各个环节实现对水利工程大坝的全方位安全监测。在外界温度、水的压力、机械设备、人为因素和材料因素等多种因素的影响下，大坝工程内部出现的变形、裂缝和渗漏问题会让大坝的整体安全性有所下降，进而导致灾难性事故的出现。随着水利水电工程建设体系的不断发展，大坝安全监测工作已经具备了掌握大坝自身变形情况、温度变化及应力变化等因素的能力。在大坝安全检测设备不断完善的情况下，水利水电工程中的大坝工程安全检测技术可以为大坝的整体安全性提供保障。一些检测设备的有效运用，也可以让人们对大坝的运行状态进行充分了解。故而大坝工程安全监测控制措施对水利工程项目运维工作的开展有着积极的促进作用。

1安全监测概述

在水利工程大坝建设工作开展的过程中，由于其本身所处的施工环境非常复杂、恶劣，使得大坝施工容易受到各方面环境因素的影响而出现问题，例如外界环境的温度和水压力，都会给大坝施工带来巨大的影响。其次，在大规模施工作业开展的过程中，还容易受到内部因素的影响，例如机械设备、施工材料以及工作人员等因素。如果影响因素无法得到及时、有效的解决，长久下去就会导致大坝内部出现变形、渗漏等问题，这些问题会给大坝的安全性带来巨大的威胁，使安全事故发生的概率大大提高。随着水利工程建设事业的快速发展，相关的安全监测技术和监测体系也在不断完善，通过当前阶段的安全监测工作，就能够在大坝施工中，对大坝的自身的情况进行全面的掌握，包括大坝的温度变化和应力变化等，对大坝整体安全性和稳定性的提高有着积极的作用。随着一些新型监测技术的应用，使得大坝监测工作的精确度得到了大幅提升，在未来水利水电建设事业的发展中，要继续加大对大坝安全监测技术的研究力度。

2大坝安全监测的主要技术

2.1大坝CT技术

大坝CT技术的应用是建立在计算机层析成像技术上的，通过波在坝体中传播的若干射线，能够在探测区域内部形成相应的切面，之后对切面上的波信号进行接收，并利用计算机来对其进行数学分析，从而能够准确掌握坝体内部的强度分布情况，根据强度分布情况，就能够对坝体的安全性能以及是否存在质量问题进行准确的判断，从而达到大坝监测的目的。当前阶段大坝CT技术的应用形式主要有两种，分别是声波和电磁波，其中声波监测系统是由检测设备和计算机设备组成的，检测设备主要包含发射、接收和记录三方面的内容，而发生部分则是由动能源和驱动装置组成，其中驱动设备与记录装置相连，能够对弹性能源产生的瞬时波进行检测，具有一定的镜头记录功能。电磁波大坝CT技术，其核心装置就是天线，一个天线用来发射高频宽带电磁波，另一天线可以用来接收经坝体接收面反射而成的电磁波，对于电磁波的路径、波形和强度来说，与介质面的几何形态有着密切的联系，因此可以结合接收波的双程走时，对坝体材料以及老化情况进行准确的判断。

2.2GPS监测技术

GPS就是我们常见的全球定位系统，当前阶段在大坝变形监测以及高边坡的变形监测中，都运用到GPS监测技术，通过GPS监测技术的灵活运用，可以有效解决传统监测技术存在的弊端。对于GPS大坝监测技术来说，主要包含有三个部分，分别是空间星座、大坝监测用户设备以及地面监控系统等，其中空间星座以及地面监控部分的定位工作开展的重要基础，而大坝监测用户设备则是由用户结合实际使用需求，来自行开发。在利用GPS技术进行定位时，包含有两种定位形式，分别是绝对定位和相对定位，其中绝对定位的精度较低而相对定位的精度较高，对于大坝的位移监测来说，由于其对精确度要求较高，因此就需要采用相对定位的方式来进行定位操作。最后，将相关的定位信息以无线网的形式上传到终端之后，就能够结合数据分析结果，对大坝的实际情况有着详细的了解，如果存在安全隐患，就能够及时采取处理对策。

2.3光纤监测技术

光纤技术是一种集光学、电子学为一体的新型技术，该技术的核心就是光纤传感器，对于光纤传感器来说，其主要是由光源、入射光纤、出射光纤、光调制器以及光探测器等组成。在水利水电工程中，光纤技术的应用已经变得越来越多样化，从以往传统的温度监测，发展到当前阶段的渗流监测、裂缝监测体积混凝土应力监测等内容，能够对大坝起到全方位的安全监测效果。光纤监测技术与传统的监测技术相比而言，主要有以下几方面的优势：①对于光纤传感器来说，其主要是以光信号作为载体，以光纤来作为媒介，光纤主要是由二氧化硅组成的，因此有着较强的耐腐蚀性和抗干扰能力；②光纤本身就非常纤细柔软，同时光纤传感器的体积小、重量轻，因此安装起来非常简便，即使在安装之后，也不会对大坝关键部位的力学参数带来影响；③光纤传感器的灵敏度非常高，其故障风险发生的概率也非常低，因此其使用寿命也非常长，除此之外造价相对来说也较低。

2.4水下监测技术

对于水利水电工程中的大坝施工来说，部分大坝需要长期处于水面以下，因此属于长期的隐蔽状态，利用一般形式的监测手段，很难对其结构的稳定和安全性，进行全面的检测，因此需要利用水下监测技术，来对水面以下的坝体部分进行安全监测。在水下工程监测工作开展的过程中，经常需要使用到一些光学设备，例如水下闭路电视、水下照相设备等。对于光学类水下监测设备来说，其最大的特点就是观测效果直观，但是在监测的过程中，容易受到水环境的干扰。除了光学设备，还会使用到一些声学设备，例如扫描声呐、剖面声呐等。对于水下声学设备而言，最大的缺点就是图像的分辨率非常低。除此之外，当前阶段对水下机器人的使用频率正在提升，通过各种形式的水下机器人，能够对坝体存在的各种隐患进行检测、分析与定位，同时能够为检修工作的开展提供一定的理论依据。

3大坝安全监测技术方案的优化

3.1在恰当的位置进行安全监测设备的安装

对于水利水电工程大坝安全监测工作的开展来说，要想提高安全监测工作的质量和效率，除了需要对监测技术进行灵活的运用之外，还要能够对相关的技术方案进行进一步的优化。在技术方案优化的过程中，首先要做的就是在合适的位置，对安全监测设备进行合理的安装，使安全设备监测工作的精度能够得到保障。在当前阶段水利水电工程项目开展的过程中，由于施工成本的压力，使得施工单位无法针对大坝开展全面的安全监测工作。只有在合适的位置安装安全监测设备，才能够实现对整个坝体的精准监测，能够及时发现坝体存在的安全隐患。

3.2完善安全监测测量工作体系

完善的安全监测测量工作体系，对水利水电施工的顺利开展，有着非常重要的作用和意义。监测体系在监测工作开展的过程中，其主要的工作职责就是对相关的信息进行收集与分析，能够确保监测设备更加安全、稳定的运行，对于安全监测体系的完善，有以下内容需要加强注意：①加强对日常监测设备的维护，只有使设备的稳定运行得到可靠保证，才能够提高其信息采集和分析的准确性，才能够为后续监测工作的开展奠定坚实的基础；②对于安全监测设备，要能够制定统一的标准，对于不同类型的信号箱，要能够通过信息化的手段来加强管理，尽可能减少错误的发生。

3.3定期进行安全监测评价

为了使坝体监测工作的效果得到可靠的保障，相关部门要能够在各种安全数据分析的基础上，对收集到的安全数据信息进行科学的分析。除此之外，还可以邀请一些专业结构的技术人员，对施工现场实行的安全监测体系进行评价，及时的指出不足之处，并提出建议和改善措施。同时，还能够建立更加科学的大坝模式，并在此基础上对现有的数据库进行不断的完善，最后就能够结合建立的模型，来对数据信息进行更加立体化的分析。

4结束语

综上所述，大坝作为水利水电工程施工的核心内容，加强对大坝的安全监测，能够使整个水利水电施工的质量得到可靠的保障，因此在未来的发展中，要能够继续加强对安全监测技术的研究力度，要能够对现有的技术手段进行灵活的运用，并在此基础上，建立更加完善的安全监测方案。

参考文献

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[2]邓伟.水利水电工程中大坝安全监测探析[J].水能经济，2015（12）：58.

[3]阮俞娴.对水利水电工程中大坝安全监测工作的解读[J].城市建设理论研究：电子版，2019（10）：159.

作者：杨彬 单位：中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司