水利工程大壩的安全監(jiān)測技術(shù)與發(fā)展

岳 磊

（南瑞集團(tuán)公司（國網(wǎng)電力科學(xué)研究院），江蘇 南京 210000）

水利工程大壩的安全監(jiān)測技術(shù)與發(fā)展

岳 磊

（南瑞集團(tuán)公司（國網(wǎng)電力科學(xué)研究院），江蘇 南京 210000）

水利工程大壩的數(shù)量逐漸增多，水利工程大壩的安全監(jiān)測是保證水利工程大壩施工質(zhì)量和安全的主要措施。安全監(jiān)測人員將檢測到的信息和數(shù)據(jù)傳輸給水利工程大壩設(shè)計(jì)人員，施工人員以及施工技術(shù)管理人員，以此來提高水利工程大壩的安全性。文章對(duì)水利工程大壩的安全監(jiān)測技術(shù)與發(fā)展進(jìn)行了探討。

水利工程大壩；安全監(jiān)測技術(shù)；發(fā)展

1 水利工程大壩安全監(jiān)測技術(shù)

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(fā)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(zhǔn)直法，四是靜力水準(zhǔn)。水利工程大壩外部觀測儀器有：一是水準(zhǔn)儀，二是經(jīng)緯儀，三是測距儀，四是全站儀，五是垂線坐標(biāo)儀，六是引張線，七是激光準(zhǔn)直系統(tǒng)，八是GPS，九是雷達(dá)干涉技術(shù)。其中，經(jīng)緯儀和水準(zhǔn)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(jī)器人”，全站儀取代了人為站崗，實(shí)現(xiàn)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(dòng)化程度比較高，適應(yīng)能力強(qiáng)，可以在惡劣的環(huán)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(zhǔn)儀都是利用了光反射的原理。隨著社會(huì)的快速發(fā)展，水利工程大壩安全監(jiān)測技術(shù)也在不斷完善，GPS就是隨著科技的迅猛發(fā)展而產(chǎn)生的，屬于比較先進(jìn)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(wèi)星為應(yīng)用基礎(chǔ)，由以下幾個(gè)部分組成：一是空間星座部分，二是地面監(jiān)控部分，三是用戶設(shè)備。GPS定位的原理就是利用地面和衛(wèi)星的距離來確定地面物體的準(zhǔn)確位置。GPS具有以下特點(diǎn)：一是全天候，二是連續(xù)性，三是實(shí)時(shí)性。但是，GPS的應(yīng)用對(duì)外部環(huán)境的要求比較高，只有在環(huán)境符合衛(wèi)星定位的條件下才能使用。垂線法主要是監(jiān)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(duì)位移，倒垂線法主要用來測量水利工程大壩的絕對(duì)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(jiān)測方法結(jié)合在一起：一是坐標(biāo)法，二是引張線法。如今，垂線坐標(biāo)儀已經(jīng)發(fā)展為全自動(dòng)化，感應(yīng)式的垂線坐標(biāo)儀已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水利工程大壩安全監(jiān)測中，感應(yīng)式垂線坐標(biāo)儀具有以下應(yīng)用優(yōu)勢：一是精準(zhǔn)度高，二是長期穩(wěn)定性好，三是自動(dòng)化程度高，四是結(jié)構(gòu)簡單，五是防水性能好，六是應(yīng)用成本低。正垂線法不經(jīng)常使用的原因就是正垂線需要設(shè)置在水利工程大壩的孔洞內(nèi)，應(yīng)用難度比較大，對(duì)環(huán)境的要求比較高，而且應(yīng)用成本較高。

引張線法主要用來監(jiān)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(yīng)式，二是電磁感應(yīng)式，三是光電跟蹤式。

1.2 內(nèi)部觀測

水利工程大壩內(nèi)部監(jiān)測的內(nèi)容有：一是內(nèi)部變形情況，二是應(yīng)力應(yīng)變，三是滲漏，四是溫度，五是裂縫等等。水利工程大壩的內(nèi)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(duì)水利工程大壩的垂直位移，可以采用以下儀器進(jìn)行安全監(jiān)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(shè)置會(huì)對(duì)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(shè)置，無法全面覆蓋。如今，活動(dòng)測試儀逐漸取代了傳統(tǒng)的沉降儀，活動(dòng)測試儀可以跟隨水利工程大壩施工進(jìn)度進(jìn)行設(shè)置，而且不會(huì)影響水利工程大壩施工進(jìn)度，但是活動(dòng)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(jìn)行監(jiān)測：一是差動(dòng)電阻式儀器，二是振弦式儀器。差動(dòng)電阻式儀器應(yīng)用于水利工程大壩安全監(jiān)測中是因?yàn)椴顒?dòng)電阻式儀器具有以下優(yōu)勢：一是性能較好，二是測試方法比較簡單，三是可以監(jiān)測溫度。但是，相比較本人以為，差動(dòng)電阻式儀器的穩(wěn)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(jiān)測技術(shù)的發(fā)展

隨著社會(huì)的快速發(fā)展，研發(fā)部門正在加大水利工程大壩安全監(jiān)測技術(shù)的研究力度，開始利用信息技術(shù)建立模型，模型的建立實(shí)現(xiàn)了水利工程大壩安全監(jiān)測的非線性轉(zhuǎn)變。水利工程大壩安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展前景是十分廣闊的。但是，不同的水利工程大壩特點(diǎn)和實(shí)際情況不同，安全監(jiān)測人員必須結(jié)合水利工程大壩安全監(jiān)測技術(shù)的特點(diǎn)和實(shí)際情況合理選擇安全監(jiān)測技術(shù)，合理制定安全監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用方案，保證安全監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用的合理性。如今，人們已經(jīng)進(jìn)入信息時(shí)代，信息技術(shù)必須廣泛應(yīng)用于水利工程大壩安全監(jiān)測中，提高水利工程大壩安全監(jiān)測水平，進(jìn)而保證水利工程大壩的安全性，避免安全事故的發(fā)生。

3 結(jié)束語

水利工程大壩安全監(jiān)測技術(shù)在不斷完善，GPS就是隨著科技的迅猛發(fā)展而產(chǎn)生的，屬于比較先進(jìn)的定位儀器。但是，GPS的應(yīng)用對(duì)外部環(huán)境的要求比較高，只有在環(huán)境符合衛(wèi)星定位的條件下才能使用。垂線法主要是監(jiān)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(biāo)儀已經(jīng)發(fā)展為全自動(dòng)化，感應(yīng)式的垂線坐標(biāo)儀已經(jīng)廣泛應(yīng)用于水利工程大壩安全監(jiān)測中。如今，活動(dòng)測試儀逐漸取代了傳統(tǒng)的沉降儀，活動(dòng)測試儀可以跟隨水利工程大壩施工進(jìn)度進(jìn)行設(shè)置，而且不會(huì)影響水利工程大壩施工進(jìn)度。水利工程大壩安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展前景是十分廣闊的。但是，不同的水利工程大壩特點(diǎn)和實(shí)際情況不同，安全監(jiān)測人員必須結(jié)合水利工程大壩安全監(jiān)測技術(shù)的特點(diǎn)和實(shí)際情況合理選擇安全監(jiān)測技術(shù)。

［1］葉慧聰.大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與分析及其實(shí)現(xiàn)［D］.湖南大學(xué)，2010.

［2］張民.哈達(dá)山水利樞紐工程大壩安全監(jiān)測技術(shù)研究［D］.吉林大學(xué)，2011.

［3］李佳宇.水利工程大壩的安全監(jiān)測技術(shù)與發(fā)展［J］.河南水利與南水北調(diào)，2015，（4）：12-13.

［4］趙志仁，徐銳.國內(nèi)外大壩安全監(jiān)測技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望［J］.水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測，2010，（5）：52-57.

TV

A

1671-3818（2016）10-0037-01