水利水电工程安全监测设计篇1

中图分类号： TV 文献标识码： A

引言：

在水利水电工程项目施工过程中，安全监测设计优化是当前一个新的研究方向。笔者认为在水利水电工程中对其进行优化的主要目的是能够提高水利水电工程的设计质量。为达到经济适用和先进可靠的工程安全监测目标，应对水利水电工程安全监测的设计做相关研究，在总结水利水电工程安全监测设计当前研究状况的前提下，提出可采取的各种具体的的合理化监测措施，其研究内容涵盖水力学、自动化及变形、渗流等各个方面。

一 、对于水利水电工程安全监测设计的研究状况

（一）监测内容方面

要搞好水利水电工程的安全监测设计优化，必须对监测项目善加选择。我国有管技术规范中，对大坝的级别划分比较粗，只是把大坝分成3或4级来进行监测项目的确定。因为并没有把建筑物的类别这一因素考虑在内，导致当前的安全监测设计的针对性较差。在实际操作中，监测项目和监测点存在偏多的问题，而且不仅监测项目和监测点偏多，还存在抓不住重点和实际需要难以及时解决的困难。笔者愚见，认为应按照工程类别和级别两者进行有机结合，然后再进行监测项目的选择。建筑物之间是有明显区别的，如大坝、泄洪道，水库等等都是能够合理有效达到设计目的和要求。另外还要根据各种建筑物的各种监测量的理想差异要求，精心挑选合适的监测方法和监测仪器。

（二）监测变化方面

水利水电工程中的安全监测内容，笔者认为存在针对性。如针对水平、垂直、挠曲、倾斜、裂缝等。监测内容不同，其优化内容也不同，并且监测方法应适合各种工程类别和部位。如水平监测中最好能够应用可以同时观测水平和垂直位移的双向监测法。为了优化设计，垂直位移监测在在覆盖层较厚的时后，可采用深埋钢管标作基点。在年度温差变化大的区域则使用双金属标比较合适。地形复杂的地区可以采用三角高程法替代二等或三等水准测量。而采用倒垂线代替高程传递仪则是在高程传递方面比较合适。因为从前实践不多导致倾斜监测设计成为比较弱的方面。所以应提出加强倾斜监测设计研究的意见。比如可以在不同高度监测不同倾斜，可换算成挠度。方法上以布置精密水准或遥测倾斜仪为佳。接缝及裂缝监测设计除了使用探测雷达和水下电视等方式，还可在坡度较大的地方设置监测点。

自动化监测

水利水电工程安全监测规范中对自动化监测缺少具体规范措施。特别是在混凝土坝和土石坝规范中，为提高工效，降低劳动强度，从而达到有效监测的目的，必须要设置自动化监测。在科学发展日新月异的今天，自动化监测建立的意义是重大的。一般认为可分为设计方案、基本要求、系统组成、软件配置和报警系统等五个方面进行设计。

二、可采取的各种具体的的合理化监测措施

（一）水文和水利学监测设计

水文和水利学监测在前人研究结果中被提及的较少，笔者认为水文和水力学监测作为水利水电工程安全监测设计的重要内容，我们有必要选择其中对工程安全影响较大的部分进行划分仪器观测和现场检查。以实现重点突出及有效针对的目的。其中水文监测主要包含降水、水位、波浪、冲淤、水温气温方面的监测。而现场监测主要包含植被、兽穴、淤泥、冰冻、侵蚀等几方面。水文监测和现场监测均可按建筑物类别进行监测选择。另水力学监测包含的内容为压强、掺气、流速、振动和消能几方面。可以分别按建筑物级别及类别作相应选择。

（二）应力监测设计

应力检测设计是水利水电工程安全监测设计的重要环节之一。当前对混凝土和钢材的应力监测设计有规定，但没有提及对岩石的应力应变监测设计。目前也缺少对混凝土的无应力设计规定。笔者认为应根据不同情况提出不同的应力检测设计方案。无应力监测设计应使用岩石无应力计和钢筋无应力计对其进行检测。

渗流监测设计

由于渗流监测涵盖内容比较广，从前没有整体的进行分类。通过理论调查与现实实践，有理由将渗流监测进行分类，可分为渗水压力、扬压力、孔隙压力绕渗药理及地下水压力、渗流量等六方面内容。其中需要注意的是渗水压力的监测设计主要是针对土石坝的，可分为坝体和坝基两方面。测点需要靠近上游。而扬压力检测所针对的主要是混凝土坝和砌石坝，也可以分为坝体和坝基两方面。以埋设渗压计检测为佳。孔隙压力检测设计针对的则是对土壤固结过程中产生的孔隙压力，其与渗水压力检测是相互影响和兼顾的。对绕渗压力检测来说，原有的测点设置建议不太合理，可以统一改为沿流线方向布置一到两个观测断面。地下水压力监测上，并无有关规范，不过笔者建议将地下水压监测分成近坝区岩土体和地下建筑物两个部分。可分为滑坡体、高边坡及地下泵站、厂房，泄水底孔，埋涵，高压管道和地质构造带及隧洞等等。另渗流量监测方面，规范也比较少，而且所有的内容非常散且笼统。建议可把渗流量进行具体划分，分为分区、廊道、下游、坡降及减压渗流量等几个部分。

图形符号的制定

对于水电水利工程安全监测设计来说，检测仪器是必须工具。而检测仪器设备上的不同图形符号代表的意义不同，如何制定这些图形符号应遵循一定的原则。从前的图形符号制定存在比较散乱标准不一的状况，为了更好地进行安全监测设计的研究，应对这种状况予以杜绝。有些规范中如土石坝和混凝土坝规范中就没发现有对仪器设备上的图形符号有相应规定。我国最早的相关标准是《水利水电工程制图标准》，此标准是1995年6月份的，距今已经近二十年，随着社会的发展，科技的进步，水利水电工程的技术更新，原有的标准已经不再适应当前需求。因此对原有标准应有选择的使用和舍弃。

研究获得的体验

对于水利水电工程安全监测设计进行研究获得的体验很多，进行简单梳理后发现确有收获。笔者在对水利水电安全监测设计的研究过程中，以提高设计的针对性和代表性，增加监测设计的经济型和合理性为目的进行探究。从而达到小投入大产出的事半功倍的效果，并将从前设计中不恰当的内容修改掉，使其更加符合现代水利水电安全工程监测设计的需求。建议应重视水利水电工程安全的设计优化，因其不仅关系着监测设计的水平提高和设计质量，更关系着国力民生。当然在研究中也得到了一些成果，值得一提的便是方法的选择方面，确定应该使用简单快速精度高的监测方式进行监测设计，制定方案。因为复杂的方法不一定适用，越繁杂越可能导致效率降低。此外，对于安全监测应针对不同工程分别对待。对于安全监测的阶段划分，可将检测设计分成施工期、蓄水期和运行期三种阶段。三个阶段是一个统一的整体，又有各自独立的内容，在某些时刻还需要交叉进行。但是分层以后能更切合实际需要，使监测设计的目标更明确和易于达成。

结语：我国的水利水电工程安全监测设计的标准体系历经几十年的变迁，在理论及实践方面已经日趋完善。水利水电施工企业的工作人员也越来越重视安全，安全监测的技术标准和配套也较为合理。但是，我们也不得不看到仍有不适应现代水利水电工程安全监测设计需求的地方需要进行进一步改进。概言之，为了促使我国水利水电安全监测设计更趋合理，我们应该进行持之以恒的研究和探讨。为设计出更好的安全监测体系而不断努力探索。

参考文献：

水利水电工程安全监测设计篇2

关键词：

大坝结构；水利水电工程；安全监测控制；安全监测仪器

1合理进行安全监测仪器控制

在进行大坝工程的安全监测时，必须借助于安全监测仪器来辅助完成，其设备的精准度和设备的分布位置等因素对采集大坝安全监测数据起着决定性作用。所以，严格执行大坝工程安全监测设备的控制工作，是保障大坝工程安全监测数据具备准确性和完整性的重要前提。在进行安全监测仪器控制工作时，要遵循科学、合理性的原则对仪器的布置工作进行优化，进而确保充分发挥出安全监测仪器采集与监测的功能，以便准确掌握关于大坝工程运行实际状态的信息反馈。在安全监测仪器布置过程中，需要选择合理的位置和科学规范的仪器类型才能使安全监测仪器充分发挥其本身的功能。

1.1合理选择仪器位置

目前，在我国水利水电工程的安全监测系统控制工作中，其监测设备具有一定的局限性，安全监测仪器未能将大坝工程的所有角落进行全方位覆盖，这不仅加大了成本的消耗，对监测质量也造成了不良影响[1]。因此，相关单位在进行安全监测时，应合理地对仪器的摆放位置进行选择，综合考虑监测面积和检测部位，认真分析大坝和水库的结构特点和受力特点，对其相应部位的检测等级进行严密的分析确定，再对结果进行反复验证，以确保结论的准确性。

1.2科学规范仪器类型

在大坝工程的安全监测系统中，安全监测仪器是其重要组成部分，而且仪器种类较多。目前，水利水电的管理单位并未对安全监测的相关仪器类型作出统一规定，因此，为提高大坝的安全监测工作的质量，要将设备类型统一化，对保证大坝工程安全监测数据的准确性有重要作用，不仅可以有效地对监测仪器的储藏信息进行分析，同时还统一了仪器之间的换算标准，降低了不同安全监测仪器造成的信息误差率、节约了人员作业的时间成本。另外，将安全监测仪器统一化的规定不仅为监测系统的维修、更替提供了便捷，同时还有效地降低了维护和升级大坝工程安全监测系统的投入经费，提升了工作效率。

2合理进行安全监测测量控制

大坝工程安全监测测量工作主要指设备进行数据的采集与人工进行大坝数据测量工作。水利水电单位应严格执行这2项工作，确保测量数据的完整性，针对大坝工程出现的问题进行及时的解决，为确保安全监测测量工作的质量，相关单位应做好以下两项工作。

2.1创建科学合理的测量工作体系

创建科学合理的安全监测测量体系，对提升水利水电单位日常安全监测测量的工作质量具有重要意义。该体系建立后，不仅可以确保安全监测设备在收集过程中能获取完整数据，还极大地提升了信息传输过程中的通畅性，促使体系对分析的过程更加深入，保障了在进行安全监测控制工作时，设备具有良好的稳定性与持久性，提升了大坝工程安全监测设备测量信息工作的质量。同时，水利水电管理单位应对设备信息相互转换的标准进行统一规定，按照国家相关规定的标准，对监测信息进行归纳、整理工作，以促进监测系统进行合理化及科学化的转变。

2.2提升监测技术人员的技术水平与职业素质

监测人员业务能力和技术水平的提升能够有效地保障大坝工程安全监测工作的质量。为确保更好地完成大坝安全监测控制工作，水利水电管理单位可通过组织小组学习或教授讲座的方式来对监测人员进行培养，树立良好的学习榜样，带动工作积极性，建立绩效工资制度，培养监测人员的职业素养，从而养成认真负责的工作态度，使业务能力和技术水平得到强化，进而提升大坝工程安全监测工作的质量。

3合理进行安全监测数据控制

水利水电单位的安全监测数据控制工作，主要内容是对上述的测量数据进行储存及对测量数据的应用，确保所测量的工程数据能够得到及时的整理、归类，从信息中所反馈出的大坝工程运行实时动态，能够确保大坝工程的安全稳定运行，进而更好地发挥出安全监测工作的性能。

3.1创建标准化数据库管理平台

创建标准化数据库管理平台，需要对大坝工程的安全监测测量数据类别进行归纳、整理，记录并统计大坝工程测量数据所反馈的运行状态的实际情况。大坝工程基础信息的日常记录主要包括大坝的静态信息、环境测量、安全监测信息、计算结果信息以及系统应用信息的统计工作，对此建立相对应的标准化数据库信息管理平台，系统主要设置有数据分析功能与数据采集功能，有助于准确掌握大坝工程的实时运行状态，减少传统操作的时间，有效提升了工作效率[2]。

3.2专业机构对监测资料进行评价分析

水利水电单位可结合安全监测数据科学地对大坝工程进行分析，同时可通过对大坝工程建立仿真模型辅助安全监测工作，可通过定期外聘专业性较强的检测机构对资料进行科学评价，并且利用大坝工程的安全监测数据信息和专业机构的评价对大坝模型工作进行完善。一方面，根据大坝模型发生的不同变化，充分利用对大坝工程安全监测的数据保障大坝工程的安全运行。另一方面，可根据大坝模型测量数据发生的具体变化，对其变化数据结果进行分析，掌握大坝工程运行状态变化的过程，有利于发现工程持续运行中存在的安全问题，从而更好地完成工程安全测量控制工作，为工程在日后实际运行中的使用性能和寿命打下坚实基础。

4结语

本文对大坝工程中提升安全监测控制质量的途径进行了详细阐述，主要通过对安全监测仪器位置进行合理分布、合理选择科学规范仪器的类型来做好安全监测仪器的控制工作，以确保监测仪器在运行过程中能够发挥最大作业功能。同时建立合理的安全监测测量工作体系，提升监测人员的技术水平与职业素质，从而更好地完成监测测量工作，进一步提升工程数据测量工作的质量。最后通过创建标准化的数据平台，聘请专业机构对监测资料进行分析，完善监测数据的控制工作，确保水利水电单位能够及时解决大坝工程运行中出现的问题，制定紧急的应对措施。

参考文献：

水利水电工程安全监测设计篇3

2做好安全监测测量的控制工作

具体来讲，水利水电工程中大坝工程的安全监测测量工作包括日常安全监测设备的数据信息采集工作和手工进行的人工大坝测量工作两种类型，水利水电运行管理单位应该综合做好这两项安全监测测量的控制工作，保证相应数据的准确性和完整性，及时发现和排解大坝工程运行过程中出现的质量问题。以大坝工程的日常安全监测设备的数据信息采集工作为例，水利水电运行管理单位在安全监测测量的控制工作中应该做到以下内容：

2.1建立科学的安全监测测量工作体系水利水电运行管理单位在日常安全监测设备数据信息测量的控制工作中，应该建立起科学的安全监测测量工作体系，保证安全监测设备数据信息测量收集过程中的完整性、传输过程中的通畅性、分析过程中的深入性，进而保证日常安全监测设备信息测量工作的持久性和稳定性，更好地做好日常安全监测设备信息测量工作。举例来讲，水利水电运行管理单位首先应该针对日常安全监测设备做好相应的保养和维护工作，保证整体测量信息收集和运输过程中的安全性；其次水利水电运行管理单位应该统一安全监测设备信息转换的标准，按照国家规定的相关标准完成对监测设备测量得出的诸多监测信息的标准转换和整理归纳工作，有效提高安全监测系统的科学性和合理性；再次水利水电运行管理单位还应该积极加强大坝工程中重点位置的监测信息收集和整理工作，保证重点监测部位的监测情况能够得到及时的收集和整理；最后水利水电运行管理单位应该综合安全检测设备的数据信息建立相应的数据库，根据其在大坝工程结构上的不同以及功能上的不同完成对相关安全监测测量信息的整理和记录工作，将安全监测测量工作和人工测量工作有效结合在一起，更好地完成安全监测测量控制工作。

2.2全面提升监测人员的业务技能水平和职业工作素质水利水电运行管理单位还应该在日常安全监测设备的控制过程中，全面提升监测人员的业务技能水平和职业工作素质，保证监测人员能够具备专业的监测工作技能和负责的监测工作态度。具体来讲，水利水电运行管理单位可以采取小组学习、讲师演讲、榜样学习、校企合作、绩效挂钩等多种方法来提升监测人员的业务技能水平和职业工作素质，在有效启发监测人员工作积极性的情况下更好地完成大坝工程的安全监测控制工作。

3做好安全监测数据的控制工作

水利水电运行管理单位针对大坝工程安全监测数据的控制工作主要是做好上述安全监测数据信息的储存以及应用工作，保证大坝工程的安全监测数据能够得到及时的归纳整理，保证数据信息内容中反映的大坝工程的运行状态能够得到及时的记录、分析和应用，以便更好地保证大坝工程的安全运行，做好安全监测数据的控制应用工作。

3.1建立标准的数据库管理平台通过对大坝工程相关监测数据的分门别类做好对大坝工程运行信息的统计工作，例如对大坝工程的基本静态信息、安全监测信息、环境测量信息、系统应用信息、计算成果信息等多种类型信息的统计工作，建立一个标准的数据库管理平台，大致包括数据采集系统和数据整理分析系统，以便更好地掌握当前大坝工程运行过程中的实时状态。

3.2结合大坝定检等定期聘请专业机构对监测资料进行分析评价水利水电运行管理单位可以根据相关安全监测数据，采取科学的方法完成对大坝工程仿真模型的监理和分析工作，定期聘请专业机构对监测资料进行分析评价，并通过对大坝工程实时监测信息的反馈以及专业机构的评价反馈来完成大坝模型的修补和完善工作，针对大坝模型的变化更好地完成对大坝工程的安全监测信息的应用工作，同时也能够针对大坝模型在相关数据上的变化更好地查看出大坝工程的状态变化过程，查看出大坝工程长时间运行过程中存在的安全隐患，以便更好地完成大坝工程的安全控制工作，提升大坝工程的使用性能和使用寿命。

水利水电工程安全监测设计篇4

我国水利水电工作建设技术和规模取得了飞跃式发展，通过大量工程建设总结了丰富的经验，技术越来越先进和成熟。尤其是水利水电工程勘察设计技术已处于世界先进水平，引领着我国水利水电勘测技术的发展。对我国水利水电发展情况进行回顾，针对当前勘测设计工作中存在的问题提出相关建议，从而提高工程勘测施工效率，不断完善水利水电工程勘测设计技术，促进我国水利水电事业飞速发展。

一、目前我国水利水电勘测设计所掌握的技术

（一）钻探技术。在水利水电工程勘测设计中，钻探技术作为其关键技术，主要分为物探、钻探以及山地勘探等。物探是结合地理理论和波动理论，运用磁场勘探、电磁波勘探、地震波勘探等。随着科学技术的发展，钻探技术由原本的钢粒和合金钻头逐渐被金刚石钻头所代替，其主要优势是转速快、扭矩大、性能稳定等，使得我国水利水电钻探工艺提升到了世界级水平。山地勘测往往运用于山地中，所涉及到的工具相对较简单，但是其技术存在较大的局限性，往往只能在地质表层，难以深入。

（二）测量技术。对我国目前水利水电勘测设计情况来看，遥感技术、全球定位系统以及地理信息系统已经广泛的运用于此，大大提升了我国先进科学技术的层面。遥感技术往往运用在工程勘察设计前期，有利于开展大面积的地质测量与填绘，提升了选址成效和填图质量，帮助野外地质勘测者减少了大量的工作。全球定位系统主要应用于勘测环境差、难以实地勘测的地方，可进行高程观测勘察，减少实地勘测投入的成本，提高了勘测效率。地理信息系统在工程地质图件处理方面的应用效果较好，能协助图形图像、空间数据等进行数据管理和分析，提高了数据处理的完整性和准确性，对水利水电工程勘测设计工作提供了强有力的数据保证。

（三）野外试验技术。我国水利水电工程建设野外试验技术的发展主要体现在试验仪器和设备的建设发展。比如自动灌浆记录仪器逐渐替代了传统灌浆孔浆液注入量记录，同时灌浆试验中的高压气塞也替代了止浆栓塞。仪器设备的发展都标志着我国野外试验技术的进步与成熟。

二、做好我国水利水电勘测设计有效的措施

对水利水电工程发展进行研究，通过我国近几十年所取得的成就，积累和总结了十分丰富的勘测设计技术，目前已处于国际先进水平。在水利水电工程施工建设中，其勘测设计工作作为工程建设的一项重要指标，对工程整体建设施工质量、施工成效密切相关，充分体现了我国水利水电工程建设施工技术水平。下文就对目前我国水利水电工程勘察设计工作中存在的问题进行分析，并有针对性的提出了相关措施，从而提高我国水利水电勘测设计技术水平，确保工程按时按质保量完成。

（一）建立完善的安全监控网络和现代化管理队伍。在水利水电工程勘测设计工作中，由于勘测设计工作自身的特殊性，必须将安全监控和管理落到实处，建立完善的安全监控网络，提高工程质量安全管理的科学性和标准性。在构建安全监控网络中，应该考虑到监控和管理的覆盖面，这直接对勘测设计和施工过程安全建设具有较大的影响。同时，还应该建立一支技术硬、水平高、素质强的现代化安全管理队伍，按照构成完成的安全监控网络系统进行人员的实地分配，全面落实部门主要负责人以及各等级负责人的责任和义务，调动部门全体成员的积极性，充分参与到安全建设中，将安全管理工作深入到每一个环节。

（二）提高水利水电建设施工的安全意识。任何一项工程建设施工，都应该遵循“安全第一”的原则，重点强调工程施工安全性，当然对于水利水电工程建设也不例外。由于水利水电工程建设工程量相当大，在勘测设计中可能出现一些未知因素，如地质、地形、气候、水文等不定因素的影响，给勘测设计工作带来了一定难度。因此相关部门责任人必须强化责任意识，将责任全面落实到个人。加强勘测设计人员专业技术和职业素质培训与教育，提高其施工安全意识和质量意识，确保勘测设计工作的安全性和规范性。在科学的管理方法指导下，还应该采用先进的设备和仪器，降低人员劳动强度和工作量，确保水利水电工程勘测设计工作的有序进行。

（三）融入环保理念。近几年，我国水利水电工程施工不断完善，我国对其施工建设地位进行了肯定和赞扬，并对水利水电勘测设计和建设施工提出将环保理念融入其中的要求：（1）在水利水电勘测设计及建设工作中，应尽可能减少对环境的破坏，尽可能保持原貌的基础上，对自然资源进行科学高效的利用。（2）勘测设计和建设施工中，在确保工程质量的前提下，以最少的支出实现最高效的建设，对投入资金的使用进行调控，提高勘测设计工作的效率，降低工程建设成本。（3）在勘测设计时应时刻遵循“节能减排”的原则，最大程度实现既满足当前人类需求又注重环保建设，达到建设与环保统一的目标。比如在进行水电等清洁能源的开发时，应建设开发水电能源的水利水电实施。

水利水电工程安全监测设计篇5

1影响大坝安全的因素

影响大坝安全的因素很多，据国际大坝会议“关于水坝和水库恶化”小组委员会记录的1100座大坝失事实例，从1950年至1975年大坝失事的概率和成因分析中得出大坝失事的频率和成因分别为：30%是由于设计洪水位偏低和泄洪设备失灵引起洪水漫顶而失事；27%是由于地质条件复杂，基础失稳和意外结构事故；20%是由于地下渗漏引起扬压力过高、渗流量增大、渗透坡降过大引起；11%是由于大坝老化、建筑材料变质(开裂、侵蚀和风化)以及施工质量等原因；12%是不同的特有原因所致。

通过上面的数值可以作如下分析：大坝失事的原因很多、涉及范围也很广，但大致可以分成3类。第一类是由设计、施工和自然因素引起，它没有一个从量变到质变的过程，而是一旦大坝建成就已确定了的，如设计洪水位偏低、混凝土标号过低、未考虑地震荷载等；第二类是在运行、管理过程中逐步形成的，有一个从量变到质变的发展过程，如冲刷、浸蚀、混凝土的老化、金属结构的锈蚀等；第三类是上述两种混合情况，即设计、施工中的不完善在运行中得不到改正，或者说随着时间的推移和运行管理的不力使设计、施工中的隐患发展为破坏。就目前而言，大坝安全监测主要是针对后两种情况。下面将从设计、施工、运行维护3个阶段来讨论，着重强调目前大坝安全监测容易忽视的一些方面。

1.1设计阶段

众所周知，在设计阶段，坝址的确定决定了地形、地质、地震发生频率及水文条件等；枢纽的总体布置、坝型及结构、材料选择和分区、水文资料的收集及洪水演算、地质勘探等都将影响大坝的安全。1980年6月19日，乌江渡水库泄洪水雾引起开关站出线相间短路跳闸、引出线烧断、工地停电，类似情况1980年6月23日在黄龙滩、1986年9月3日在白山等也曾发生。以上事故的发生引起工地停电和泄洪闸门不能开启的严重后果，均是由于整体布置不合理，对泄洪水雾飘移危害认识不够所致。喀什一级大坝位于高地震烈度区，粘土斜墙坝的抗震性能差，而设计又将防渗膜放在斜墙下游侧，形成潜在的最薄弱滑裂面，因而在1985年大地震时，迎水面滑落库中，其原因是坝体结构设计不合理。综上所述，大坝的许多安全隐患是由设计阶段留下的，特别是水文计算及地质勘探和处理两个方面，如纪村坝基红层问题，前期勘探工作不够是重要原因之一［2］。

1.2施工阶段

施工阶段能否贯彻设计意图、确保施工质量，特别是有效解决施工中发现的新问题是确保大坝安全的关键因素之一，如混凝土坝的温控措施、土石坝的碾压及防渗排水结构的施工、有关泄洪建筑物的机电安装等都将直接影响大坝的安全。喀什一级大坝在1982年施工中，其坝体及防渗墙都未进行碾压，致使密实度降低，在强震时容易液化和沉陷，这也是1985年地震时引起大坝整体破坏原因之一。

1.3运行管理

运行管理涉及水库调度、大坝及附属机电设施检查、监测手段及资料分析方法、大坝安全状况评价等，其中每一环节都事关大坝的安全。。佛子岭大坝1969年发生的漫顶事故，其重要原因就是因为盲目追求灌溉效益，汛期不适当地抬高运行水位所致；陈村大坝出现的105m高程水平裂缝与大坝长期遭遇高温低水位运行工况有关［3］；佛子岭、磨子潭和沟后水库等在泄洪闸门开启的关键时刻都出现了电源中断这一严重问题，说明了备用电源及汛前检查有关泄洪设备(施)的重要性，更不用说对大坝进行全面的巡视检查、仪器监测和及时的资料分析了。这里还要强调的一点就是联合调度问题，在梯级水库调度中这一点显得特别重要，如石漫滩水库溃坝与上游的元门水库溃坝是密不可分的。

2大坝安全监测的目的和意义

众所周知，大坝安全监测有校核设计、改进施工和评价大坝安全状况的作用，且重在评价大坝安全。笔者认为，大坝安全监测的浅层意义是为了人们准确掌握大坝性态；深层意义则是为了更好地发挥工程效益、节约工程投资。大坝安全监测不仅是为了被监测坝的安全评估，还要有利于其他大坝包括待建坝的安全评估。

3大坝安全监测的新内涵

通过以上分析可知，影响大坝安全的因素很多(坝址选择、枢纽布置、坝体结构、材料特性、水库调度等)、时间跨度大(从设计施工到运行管理)；大坝安全监测的目的是为了在确保工程安全的前提下，更好地发挥工程效益。随着科技的发展、人们观念的变化，实现大坝安全监测的手段和目的都有了一定程度的变化，笔者认为可从如下几方面进行理解。

3.1监测范围和内容

规范［4］［5］规定“大坝安全监测范围，包括坝体、坝基、坝肩，以及对大坝安全有重大影响的近坝区岸坡和其它与大坝安全有直接关系的建筑物和设备”。众所周知，瓦依昂(Vajont)拱坝就是由于库区发生大滑坡引起了溃坝；1961年3月6日，我国柘溪水电厂首次蓄水时，在大坝上游右岸1.55km处也曾发生大滑坡；佐齐尔拱坝1978年12月份发现拱冠向上游移动的原因就是因为离坝1.5km的地方在比坝低320m处开挖了一条排放地下水的隧洞所致。可见，关系大坝安全的因素存在的范围大，包括的内容多，如泄洪设备及电源的可靠性、梯级水库的运行及大坝安全状况、下游冲刷及上游淤积、周边范围内大的施工特别是地下施工爆破等。

大坝安全监测的范围应根据坝址、枢纽布置、坝高、库容、投资及失事后果等进行确定，根据具体情况由坝体、坝基推广到库区及梯级水库大坝，大坝安全监测的时间应从设计时开始直至运行管理，大坝安全监测的内容不仅是坝体结构及地质状况，还应包括辅助机电设备及泄洪消能建筑物等。

3.2大坝安全监测的针对性

大坝安全监测是针对具体大坝的具体时期作出的，一定要有鲜明的针对性。

(1)时间上的针对性。

由于大坝施工期、初次蓄水期和大坝老化期是大坝安全容易出现问题的时期，因此在前一个阶段监测的重点应是设计参数的复核和施工质量的检验，而后者则应是针对材料老化［7］和设计复核进行。

大坝的破坏机理研究至今还是一个薄弱环节，关键是原型破坏试验作不了，因此，加强对溃坝的分析是非常有必要的。这就要求大坝安全监测系统在关键时候能发挥作用，能得到关键数据；

(2)空间结构上的针对性。

针对具体的坝址、坝型和结构有针对性地加强监测，如针对面板堆石坝面板与趾板之间的防渗、碾压混凝土坝的层间结构、高强震地区均质土坝的液化、薄拱坝坝肩的稳定、破碎地基及深覆盖层上筑坝的基础处理及防渗、多泥沙河流的泥沙淤积、库岸高边坡的稳定等。由于总体布置不合理，泄洪水雾有可能引起跳闸等问题，应注意对雾化的监测和汛期对备用电源的检查等。再者，大坝监测应和大坝设计、施工和运行管理互相补充，特别是在设计中运用新结构、新方法、新材料，施工时发现新的地质构造和地质条件。运行遇到不利工况时，大坝安全监测理应成为检验设计、施工及运行效果的必要手段，从而为采取必要的工程措施以确保大坝安全创造条件。

3.3监测手段和方法

大坝安全监测包括巡视检查和仪器监测［4］，笔者认为巡视检查和仪器监测是分不开的。前者也要尽可能的利用当今的先进仪器和技术对大坝特别是隐患进行检查，以便作到早发现早处理，如土石坝的洞穴、暗缝、软弱夹层等很难通过简单的人工检查发现，因此，必须借用高密度电阻率法、中间梯度法、瞬态面波法等进行检查［6］，从而完成对其定位及严重程度的判定。人工巡查和仪器监测分不开的另一条原因是由于大坝的特殊性和目前仪器监测的水平所决定的。大坝边界条件和工作环境较为复杂，同时，由于材料的非线性(特别是土石坝)，从而使监测的难度增大；另一方面，目前仪器监测还只能作到“点(小范围)监测”，如测缝计只能发现通过测点的裂(接)缝开度的变化，而不能发现测点以外裂(接)缝开度的变化；变形(渗流)测点监测到的是坝体(基)综合反应，因而难以进行具体情况的原因分析。正是由于上述原因，监测手段和方法必须多样化，即将各种监测手段和方法［4］［5］结合起来，将定性和定量监测结合起来，如将传统的变形、渗流、应力应变及温度监测同面波法、彩色电视、超声波、CT、水质分析等结合起来。随着科技水平的发展，一种真正的“分布式测量系统”——光纤测量系统即将面世，水科院、国电公司成都院等单位已对此作了大量的研究，也曾在三峡作过试验。该系统将光纤既作为传感部件，又作为信号传输部件埋设于坝体中，使每一根光纤成为大坝的神经，感受大坝性态的变化并具体定位，从而使监测走向立体和全方位。

目前，自动化系统还存在费用高、可靠性难以保证、监测项目不全、安装调试困难、实时化程度低等问题，笔者认为一种费用低、安装调试简单、易维护、可以进行大范围监测、实时性高的系统才是发展方向。同时，监测方法、监测量的变化(如由标量到矢量、由数值分析到图象分析)必将导致分析方法的变化。

3.4大坝安全监测的网络化、智能化、效益化

在过去的许多年中，人们总是将观测资料交由专职单位去分析，这样做要花费大量的时间，不利于及时有效地掌握大坝性态和进行最优的运行调度。同时，一般单位的资料分析总是在建立数学模型(特别是统计模型)的基础上，缺乏与具体大坝的联系及与设计标准(稳定、强度)的比较，也不利于监测技术的提高。近期，一些单位在专家系统、人工智能及决策支持系统开发中，直接将监测资料(如库水位、温度、应力、扬压力等)与设计标准(稳定、强度)对照起来用于坝体强度及稳定校核是一种很好的思路。但是，目前的大坝安全监测自动化水平多数还停留在部分监测项目数据的自动采集上，难以满足实际需要。事实上单凭监控指标来判别大坝安全是不完善的，因为目前的监控指标主要依靠经验和理论计算确定。前者人为因素大，后者由于计算理论、数学模型和边界条件的假定，误差也较大，实际应用也值得商榷。如对于土石坝，当上游库水位骤降时测压管水位不会超过监控指标，但此时上游坝体有可能失稳。我国自1987年开始的水电站大坝安全定期检查(鉴定)，是对大坝结构性态和安全状况的全面检查和评价，已得到广大科技人员认可，实践证明是有效的。它就是根据设计复核、坝基隐患、坝体稳定、泄洪消能、库区淤积及近坝库岸滑坡等方面对大坝安全进行评价。因此，大坝安全评估软件应与大坝安全定检内容相适应，应用专家系统和决策支持系统将大坝安全定检的成功经验和监测资料分析的有效方法结合起来，在此基础上实现与大坝监测数据采集系统、闸门监控系统、水库自动调度系统、水雨情测报系统的有机结合，将大坝安全作为约束条件，效益的最大化作为目标函数才能适应用户和时代的需要。

最近，国家防总在建立全国防汛决策支持系统中将大坝安全监测(工情监测)作为整个系统的一个部分，从而突出水库运行以效益为中心，大坝安全是约束条件的观点。另一方面，在大坝失事或事故中，洪水漫顶占了相当大的比例。试想：如果大坝某些性态异常或闸门起闭机损坏，而又不知近期洪水情况，如何在洪水到来时确保大坝安全?同时，运行也会影响大坝安全，如陈村大坝105m高程裂缝的出现及发展与不正确的运行方式有关；碧口大坝1995年也因泥沙淤积在较短的时间内将排沙洞口淤堵，威胁了电站安全。故为充分发挥水库效益，确保大坝安全，必须尽可能将流域水情、梯级水库调度情况及洪水预报、大坝安全监测和本水库运行调度结合起来。

另一方面，目前自动监测系统的数据采集软件均有巡测和选测功能，为适应“无人值班，少人值守”的要求，设置自动进行巡测、在线诊断、自动报警是对系统的必然要求。由于许多测值超差均由于自动化系统本身引起，故笔者建议在数据采集软件中应增如下功能：即当某测值或其变化速率超过正常范围时，系统应立即对该测点进行多次重复测量或自动加密测次，以方便系统维护和资料分析。

随着信息化的推广，大坝安全监测应主动适应时代要求，走向网络化、智能化，采用网络数据库、INTERNET/INTRANET技术，建立全国的大坝安全监测信息网是时代的要求。

4结语

通过以上分析可知，大坝安全监测实际上是一种管理，包括信息采集、处理、结论的得出、措施的制定、信息的反馈，其根本目的是为了工程效益。综合起来可以得出如下几点：

(1)大坝安全监测范围空间上应包括梯级水库；时间上应从设计开始。大坝安全监测内容应包括与大坝安全有关的泄洪及机电设备；

(2)大坝安全监测应与气象、水情、洪水预报及水库调度结合起来，使之成为水库运行调度决策支持系统的一部分，真正为工程效益的最大化服务；

(3)大坝安全监测应将大坝安全评估与设计标准、设计参数(如安全系数，可靠度指标)等指标结合起来，充分利用大坝安全定检的成功经验和方法，从而易于理解、掌握和应用；

(4)大坝安全监测应充分利用科技进步，走向即时化、智能化、网络化。

总之，大坝安全监测就是利用一切手段，确保大坝以较少的投入来保证长期、稳定、安全的运行，实现效益的最大化。

参考文献

［1］赵志仁.大坝安全监测的原理与应用［M］天津：天津科学技术出版社，1992

［2］邢林声.纪村混凝土坝基红层的恶化及其原因分析［J］.水利学报，1996，(9).

［3］邢林声，方榴声.陈村拱坝下游坝面105m高程附近水平裂缝的性态分析［J］.水力发电学报，1988，(4).

［4］SDJ33689，混凝土大坝安全监测技术规范［S］.

水利水电工程安全监测设计篇6

中图分类号： TV672 文献标识码：A

随着国民经济的发展，中国的水资源分布不平衡状况日渐突出，为此，各地陆续兴建了一系列对当地社会经济有重要影响的长距离引供水工程。为保证这些工程的安全可靠运行，其安全监测工作也越来越引起相关部门的重视。为缓解日益紧张的生产和生活用水压力，近年来从国家到地方相继投资建设了大量引水、供水工程。

一、引供水工程安全监测的基本特点

与大坝等水工建筑物的安全监测相比，长距离引供水工程的安全监测有着不同的特点和要求。

（一）监测要求不同。引供水工程安全监测的对象多为隧洞、渡槽、渠道进出水口等，与大坝等水工建筑物不同的是，它们的运行工况变化较快，对测量的及时性要求较高，沿线的压力、水位、位移测量和传输必须在较短的时间内完成。

（二）监测项目和监测重点不同。引供水工程除需要对通过地质条件薄弱地段的结构物应力、应变及渗压、变形进行必要的测量外，一般还需要监测沿线的水位、流量、水质参数。不同的引供水工程关注的监测重点也不同。

（三）引供水工程多分布于远离闹市区的野外，测点分散，点多面广，交通不便，不利于测点设备的维护，而且，要保证工程沿线所有监测站都采用稳定的220 V交流供电也有难度。由于测站分布广，通信距离远，保障自动化系统通信畅通非常重要。

二、设计方面应注意的问题

鉴于引供水工程的安全监测目前尚无专门的规范可循，设计阶段一般采用混凝土坝监测规范和土石坝监测规范作为依据，以监控工程安全为主，并遵循“实用、可靠、先进、经济”的设计原则。结合引供水工程的特点，从工程实施与运行管理方面考虑，设计阶段还必须对设备选型、测点优化、测站布设与防雷设计、通信方式及供电可靠性等方面给予充分的重视。

（一）设备选型

引供水工程单个测站内往往需要引入不同测量原理的传感器，但仪器的数量相对较少，多数仅为1支或2支，造成测量单元的容量浪费很大。

（二）通信方式的选择

对引供水工程而言，监测站之间常常相距很远，甚至可达数十千米，采用光纤通信是一种很好的选择。采用光纤作为传输介质能有效避免雷电、浪涌、电磁干扰等对传输线路的影响。

（三）测站的防雷设计

水电站水工建筑物附近都建有完善的防雷接地网，位于大坝坝上或坝内的测站往往处于其保护范围内，发生频繁雷击事故的概率不大。而引供水工程的测站多处于野外，因雷击而影响设备正常运行的事故多次发生，个别测站投入运行后，由于受雷击影响而不得不补做防雷接地设施。

（四）良好的安装埋设质量是工程成功的前提

埋设安装是工程施工的重要环节，除需严格按照规范规定的技术要求实施外，以下细节也应给予足够的重视：

1、测点位置的放样。对位于隧洞内薄弱地带的监测断面放样定位时，应详细了解设计思路，并根据隧洞开挖后的地质描述，决定拟安装的断面是否与实际相符。

2、电缆的保护。实际统计表明，电缆破坏是造成引供水监测仪器损坏的最主要原因，因此必须加强电缆保护工作。除在施工过程中加强防护外，对于在衬砌内牵引的电缆，还应及时在衬砌表面作出标记，防止其他土建施工单位由于不了解情况而损坏电缆。

3、测量工作。由于引供水工程安全监测断面分散，在仪器已安装而自动化系统未安装前，为保证足够的测量频次，应准备充分的测量人员和测量设备，以防止在系统安装高峰期出现漏测或停测。

三、质量监督管理应注意的问题

引供水工程安全监测工作现场往往位于多个土建施工标段内，涉及的监理单位较多，工程的质量管理往往也由多家监理负责。与土建工程和机电工程的质量控制关键节点相比，安全监测的质量管理有明显不同，以下工作应给予充分重视：

（一）安全监测仪器基本属于安装后不可更换的隐蔽设备，对于重点部位和重点观测断面，应加强放样后的核查工作，防止仪器埋设位置出现失误。

（二）重视仪器埋设初期的资料核查。引供水工程安全监测工作现场施工干扰大，仪器埋设初期最易造成损坏，加强仪器埋设初期的资料核查，可督促仪器埋设单位及时检查仪器工况，发现问题也有可能采取必要的补救措施。

（三）指导施工单位进行合理的单元工程、分部工程划分。由于安全监测点多面广，又有各种类型传感器、测量设备、不同功能要求的软件等，工程划分存在一定的难度，也给以后的质量评定工作及工程验收造成不利影响。

四、运行维护应注意的问题

引供水工程安全监测工作涉及到水工、结构、传感器、通信、自动化等多个学科，对运行管理人员的要求较高，运行管理单位除应抓好技术人员的培训工作外，以下工作也应提前纳入考虑范畴：

（一）监控模型和监控指标的研究。离开监控模型和监控指标，整个自动化监控系统只能停留在监测水平上，而得到合理、实用的监控模型，将监控指标用于安全评判和预报，需要考虑多方面的因素，技术难度大，应结合工程具体情况提前开展专门研究。

（二）特殊情况下安全监测的替代方案研究。在通信及电源中断，特别是在地震、洪水等极端自然灾害出现时，如何保证及时获得监测数据？有必要开展各种特殊情况下的应急预案研究。

参考文献：

水利水电工程安全监测设计篇7

水电厂的设备在线监测和状态维修是通过对设备的随时监测和故障分析判断设备的运行状态，从而及时对设备进行维修。设备状态在线监测和状态维修可以更好地实现安全、高效的生产目的。因而电力部门应根据自身的实际情况，逐步落实设备在线监测和状态维修工作，从而使水电厂的安全性更有保障。

1、水电厂现阶段的检修现状和状态检修的初步应用

现阶段我国的水电厂的检修大多使用的还是以预防为主的计划性检修，计划的检修日期大多是根据工程师的经验和设备的实际情况来制定的。水电厂由于水电机组在检修时的检修工期长，以及受到的限制因素较多因而检修大多在冬天和春天。这种计划性的检修虽然也可以保证水电机组可以正常使用但是应对突发事件的能力较弱，并且每次检修都要耗费大量的人力物力和财力。

水电厂设备的在线监测和状态检修在我国水电厂的应用实践较少，但是作用十分突出。使用在线监测和状态检修主要针对的就是水电机组工作的不稳定性。状态检修是以设备的状态评价为基础的，通过对设备实时状态的检测分析和判断结果来安排检修情况。状态检修这种检修方式早已在发达国家实行，并且实现了企业经济效益的最大化。我国的水电厂引入这种在线监测与状态检修的方法时间上短，但是在实际的应用过程中使水电厂的设备的可靠性得到了很大的提高。并且，水电厂的综合自动化和在线监测技术的大量投入使用也给状态检修的发展提供了基础。近年来，随着国家电力部门的制定的发电厂检修规则的不断完善，应用诊断技术和预知检修已经成为了设备检修的发展前景，给水电厂的检修技术的发展明确了方向，并且很多水电厂已经根据自身的设备情况开始探索这种检修方式。

2、状态检修的原则和条件

进行状态检修的前提条件就是对设备性能和运行状态的监测和对设备的可靠性评价。和传统的计划性检修相比，状态检修的主要工作就是用科学的分析和组织方法来取代计划检修模式下的检修周期。状态检修要遵循的原则主要有以下几方面：第一方面，设备的安全性;第二方面，循序渐进;第三方面，实事求是、因地制宜;第四方面，离线监测和在线监测的有机结合。

确保设备在运行过程中的安全性是状态检修的首要原则。对于水电厂来说，水电机组的安全性至关重要，检修的目的就是保证后期的使用过程中机组的安全性和可靠性不受影响，因而在进行状态检修时就必须要坚持安全第一的原则。在进行状态检修的过程中检修人员的工作要时刻围绕着设备的安全性。

由于状态检修在我国的水电厂的实践时间相对较短，开展相关工作还处于设备检修改革的初级阶段，因而状态检修工作需要循序渐进。除此之外，由于水电机组检修工程自身的复杂性，在检修时需要不断的探索，不断的完善，因而检修过程不可盲目。在检修时，可以首先对某些重要的设备进行单个检修，在积累了一定的经验之后在逐步扩大检修范围。并且在检修时考虑现行的设备的状态，进而使状态检修工作可以顺利有效开展。

水电厂的选址大多在河流的中下游地区，利用水流的落差实现发电，而不同的地理位置的水电厂的机组情况、人员配置和河流情况等都是不一样的。并且新建的水电厂和原有的水电厂的机组的类型也是不尽相同的，因而对于水电厂设备的状态检修和在线监测一定要根据本厂的实际情况。首先，根据本厂的机组的使用情况安排监测的范围和重点监测的设备，之后不断完善诊断技术以及相关的可靠性评价系统，从而实现实时监测，实时分析，预防为主的状态检修模式。

在线检测和离线监测的结合是实现全面监测以及资源充分利用的有效监测模式。在监测过程中为了更好的监测到设备的运行状态，在线监测必不可少，但是改革不是意味着全盘否定而是在充分发挥现有的装备和资源的作用的基础之上，引进新的技术。将在线监测技术和日常的定期巡检技术的结果有机的结合在一起，使可利用的数据更加充分，为状态检修工作的顺利开展提供保障。

状态检修的基本条件有以下几点：第一点，发电厂对发电设备的科学管理。科学的管理水电厂的水电机组是实现状态检修的前提。水电厂应根据自身的发电量等方面的要求从设备的选择到安装等多方面进行科学的管理，从而保证设备本身的质量是可靠的，不然无论怎么检修也不能保证水电厂设备的可靠;第二点，数据积累。水电厂应建立完善的数据管理制度，对于设备运行过程中的相关数据，以往定期检修中发现的问题和解决措施等方面信息有详细的记录，对于离线监测的参数有良好的管理和分析，从而使状态检修的数据分析过程中有足够的数据作为依据;第三点，培养高素质高能力的人才。高素质，高水平的人才是状态检修工作顺利推行的保证，与计划性检修不同，状态检修对于人才的能力和水平的要求更高，因而水电厂要着重培养一部分高水平高素质的人才，从而推进状态检修工作的进程;第四点，明确责任分配，制定严明的组织形态，从而使人员各司其职，使状态检修更好的开展。

3、结语

为了使水电厂的设备的安全性和可靠性有所保障，实现对资源的最合理利用，更好的为社会输送更多的电力，水电厂就要不断完善现有的检修制度。通过引进较为先进较为有效的设备在线监测和状态维修技术。通过对水电厂设备的有效监测和分析，使设备的状态及时被相关的技术人员掌握，进而科学合理的安排维修计划，使水电厂的设备的安全可靠性有所保障。

参考文献

水利水电工程安全监测设计篇8

中图分类号： TV74 文献标识码： A

0引言

洞坪水利水电枢纽工程位于湖北省宣恩县忠建河下游中武当隔人堂峡谷。忠建河是清江中游右岸最大支流，全长120km，流域面积1656km2。坝址距忠建河与清江汇合口约11km，控制流域面积1420.5km2，多年平均径流量14.62亿m3。工程距上游宣恩县城42km，距恩施市84km。洞坪工程是一座以发电为主，兼有库区航运、交通、防洪、灌溉、水产养殖及旅游等综合效益的Ⅱ等大（2）型水利水电枢纽工程。电站共装机2台55MW水轮发电机组，总装机110MW，保证出力17.93MW,多年平均发电量3.22亿Kw·h，年利用小时2928h。工程枢纽主要由混凝土双曲拱坝及其坝身泄洪建筑物、坝后水垫塘消能建筑物、左岸发电引水隧洞、左岸地下发电厂房及开关站等组成。双曲拱坝、坝身泄洪建筑物和发电进水口岸2级建筑物设计，发电引水隧洞、地下厂房及变电站和水垫塘按3级建筑物设计。

1大坝安全管理制度

1.1大坝安全管理制度完善

建设大坝的目的是使其能够充分发挥效益，通过制定有效的大坝安全管理制度、标准、规程等，为实现依法管坝、科学监测、有效监控创造了条件，也为工程能够充分发挥经济和社会效益最大化提供了可靠保证。洞坪水电站自运行管理以来，制定了一系列大坝安全管理规章制度，并不断进行补充、修编、完善。建立健全了大坝安全管理机构，实行总经理负责制，副总经理分管大坝安全管理工作的管理体制，配备了具有较强专业素质的管理队伍。近年来，在电监会大坝安全监察中心和湖北能源集团的大力支持和关怀下，洞坪大坝安全管理思路更加明确、措施更加具体、效果更趋明显。

运行初期，在设计院的指导下，编制大坝安全管理“五规五制”；后来在开展整合型标准化建设过程中，按照《电力企业标准体系表编制导则》DL/T 485-1999、《洞坪公司企业标准化工作导则标准编写规定》要求对有关规程进行了进一步完善和修编，根据标准化文件汇编，包括水工建筑物运行维护和监测控制程序、水务管理规程、水工建筑物维护规程、金属结构运行和检修规程等重新修编纳入生产管理标准中。并对防汛岗位责任制、防汛安全检查制度、水工建筑物检查评级制度、报汛制度、大坝安全检查制度、水雨情测报制度、防汛物资管理制度、水调自动化系统运行管理制度等进行重新编写，使其符合标准化和现场实际。

1.2水工技术监督标准建立

近年来，为认真贯彻国家标准化、认证、计量和质量方面的法律、法规和方针政策，提高全体员工标准化、认证、计量和质量意识。公司在人力、财力、物力等方面为编写标准、开展技术监督工作创造良好条件。积极开展标准编制、宣传培训和贯彻实施，促进了技术监督工作，取得了良好效益。在水工技术监督上，按照《水电站水工技术监督导则》编制了洞坪水电厂水工技术监督标准，实现技术监督网络化管理，成立以总工程师为网长的技术监督管理机构，在水工建筑物的设计、建设和运行全过程中，以安全和质量为中心，依据国家有关法律法规和技术标准，采取监督、检查、预警等手段，对水工建筑物的有关重要参数、性能、指标进行控制，以保证其安全、可靠、经济、环保运行。

2大坝应急管理体系

为贯彻落实“安全第一、预防为主、综合治理”方针，规范洞坪水电公司应急管理工作，提高应对风险和防范事故能力，保证职工安全健康和公众生命安全，最大限度地减少财产损失、环境损害和社会影响，促进公司安全发展。按照电监委《电力企业综合应急预案编制导则》《电力企业专项应急预案编制导则》《电力企业现场处理方案编制导则》湖北省《生产安全事故应急预案管理办法》对综合应急预案进行修编，并组织专家评审、修订后报属地安全生产监督管理局备案。其中涉及水电站水工建筑物的有专项应急预案(自然灾害类) 的防汛、防强对流天气应急预案、防地质灾害应急预案和专项应急预案(事故灾难类)的垮坝应急预案、水淹厂房应急预案。同时，相关的现场处置方案也得到了修订。为了做好应对突发自然灾害的应急处置和救援工作，避免或最大程度地减轻灾害造成的损失，公司每年定期安排相关应急演练，有效的检验各应急预案的可操作性，提高各级人员的快速反应能力，保障员工生命和企业财产安全。为更好的开展安全管理提高有力保证。

3大坝安全管理

3.1防汛管理

防汛工作是大坝安全管理的一项重要工作内容，为积极做好防汛管理工作，确保防汛度汛安全，按照《中华人民共和国防洪法》1997主席令第88号，《大中型水电站水库调度规范》GB 17621-1998，洞坪水利水电枢纽工程可行性研究报告、水库调度规程、防汛抢险应急预案等编写了《洞坪电厂防汛管理办法》。成立了防汛领导小组、明确了各级岗位防汛职责。每年汛前（3月下旬）按照防汛主管部门的要求，及时上报审批年度防汛度汛方案和年度洪水调度方案。按照《水电厂防汛检查工作大纲》开展汛前、汛中、汛后检查，重点做好查制度、查思想、查落实、查物资，并召开防汛检查专题会议，形成防汛检查总结报告，做好防汛准备工作；汛期严格24小时值班、请假制度，及时、准时、准确收集、记录、报送水雨情、天气预报信息；严格执行泄洪操作指令、超标洪水防御方案和高水位安全监测方案等；汛后,主要开展防汛总结工作，检查水工建筑物(金属结构)汛期运行情况、做好年度详查和水工建筑物年度评级工作，并制定下一年度水工检修及技术改造计划等。

3.2安全管理

为落实国家能源局大坝安全监察中心对洞坪大坝的安全监督和管理，使大坝安全管理更趋规范化、制度化、标准化，洞坪水电公司积极按照《水电站大坝安全注册办法》电监安全（2005）24号，《水电站大坝安全定期检查办法》电监安全（2005）24号的要求，在大坝中心的精心指导下与2009年申报注册，2011年成功注册并获大坝安全注册甲级证书。大坝安全注册以来，定期开展年度详查、上报年度安全注册自查报告、年度详查报告填写年报表，按照《水电厂水工建筑物评级标准》积极做好水工建筑物评级工作。为大坝中心及时、准确掌握洞坪大坝运行工况提高一手资料。同时于2012年按照《水电站大坝运行安全信息报送办法》电监安全（2006）38号和《水电站大坝运行安全信息化建设规划》等文件要求完成大坝安全监测信息化建设工作，顺利实现大坝安全监测数据网络化报送，为提高大坝安全监测管控实现新的突破。

4大坝安全监测

大坝安全监测仪器设备是大坝运行状况，及时发现工程隐患的重要设施，是大坝运行管理的耳目。监测设施及系统是否正常、可靠、有效，是能否发挥其”耳目”作用的关键，同时，大坝安全监测准确、可靠的获取測值，为监测资料分析人员及时分析评判，了解大坝工作状态提供保证。

洞坪大坝安全监测分为外观监测和内观监测。为做好安全监测系统的设计、施工、运行，洞坪电站按照《水电站大坝安全监测工作管理办法》电监安全[2009]4号，《混凝土坝安全监测技术规范》DL/T5178-2003，《混凝土坝安全监测资料整编规程》DL/T5209-2005等有关规程，做好安全监测的运行管理工作、对监测仪器的增设、停测、封存、报废工作严格按照要求进行。在常规监测工作中，外观监测包括垂直位移监测和坝体水平位移监测，其中，坝体垂直位移观测工作严格执行《国家一、二水准测量规范》采用精密水准测量。水平位移观测采用南瑞集团开发的电容式垂线坐标仪进行观测。内观监测采用南京南瑞集团开发的大坝安全监测系统软件收集内观监测数据并进行整编分析。特殊工况下，大坝监测人员需加密观测和分析。

5水工建筑物巡检

大坝监测仪器仅能布设在大坝局部部位，进行监测也只是定期的，这就造成空间和时间的不连续，而大坝出现的缺陷并非发生在仪器监测部位，也不一定发生在定期监测的时间内，

为了及时发现水工建筑物外露的一切不正常现象并从中分析判断内部可能发生的问题和缺陷，进一步制定有效措施，清除缺陷、隐患和异常，改善外观与工程质量，使之安全与完善，必须进行观测与检查相结合的巡检工作方式；也是对监测的一种补充、夯实和融合，这样才能确保大坝安全管理工作的实效。

洞坪水电站根据《水电站大坝安全定期检查办法》电监安全﹝2005﹞24有关规定和水工建筑物运行维护控制程序、水工建筑物维护规程，明确了水工建筑物巡检的主要内容，将水工建筑物巡检分为经常性、定期性和特殊情况检查三种；经常性检查应对混凝土大坝及泄洪建筑物、水垫塘、高边坡等部位进行周期性检查，定期检查按水工建筑物结构的特殊性而定。特殊情况下的检查，是指在发生超标水位、地震、大暴雨、泄洪、水位骤变、巡检与观测中发现较大异常及事故情况下进行，包括对高大陡峭、水下及平常难以到达或看见的特殊部位，上级部门组织的专业性检查等。水工建筑物的巡检，分部位定时落实到专人负责，做好现场记录与描述，重要的应拍照或录像。记录内容有现象描述、数据记录，包括范围、位置、长短、深浅、渗流量等，及有关水位、温度、气象、巡检人员、日期的详细记载与说明。

6水工建筑物运行维护

洞坪大坝自运行以来，水工建筑物按设计规定的方式运行，未改变运行方式；水工建筑物的维修本着“经常养护、防重于修，修重于抢，随坏随修，修必修好，不等岁修、大修”的原则。以巡检资料及年计划制定月计划进行；通过细化维修项目，将水工建筑物的维修分为：日常维修、小修、大修和抢修。

日常维修是根据日常发现的及机组检修期间发现的局部缺损问题进行的日常保养和局部修补，保持建筑物的完整和正常运行；根据检查发现的工程问题编制维修计划，报批后进行维修；当建筑物发生较大损坏，修复工程量大，技术难度大，工期长，编制专门大修计划，报上级主管部室批准后列入年度预算中执行；对重大的改变或改造，要求提出专题报告，报请有关部门会同设计或有关科研单位审查批准，并报主管部门备案，方可实施；维修过程严格按照《水工建筑物维护规程》、《合同管理办法》和《发包工程安全管理规定》执行。

7结语

洞坪水电厂自运行以来，认真贯彻执行国家有关法律、法规及规章，从抓制度建设到逐步走上标准化管理，完善了一批大坝安全管理标准和技术标准，大坝安全管理职责更加明确。大坝安全监测、水工建筑物巡检、运行维护等工作定期开展，为洞坪水库大坝安全、经济运行创造了良好的条件。目前，洞坪水电厂采用“无人值守、少人值守”运行模式，特别是机组监控自动化系统改造完成和大坝安全监测信息化建设的完成，进一步提升了洞坪水电公司的管理水平。在以后的工作中，还需要进一步加强与大坝中心联系，及时了解监管政策和接收业务指导；面对日新月异的科学发展和技术创新，大坝安全监测设备也得到了长足发展，这也对大坝安全管理提出了新的挑战，今后还需加强对新技术、新工艺、新方法、新理论的学习研究，强化大坝安全监测人员的培训力度，提高作业人员的技术改造能力和水平，丰富大坝安全管理人员的经验，为更好、长足的开展大坝安全管理工作打下坚实的基础。

水利水电工程安全监测设计篇9

大坝是水库的主要水工建筑物,其类型按建筑材料可分为土石坝和混凝土坝2类。其中土石坝占水库总数的95%以上,由于土石坝是散粒体结构,坝体的分析具有一定难度。坝体渗流和坝基、坝体渗透压力等重要参数是进行大坝安全稳定性分析的基础信息,及时获取尤为重要[1-2]。大坝安全自动监测是保证大坝安全的重要措施,是坝工设计、建设和运行管理中必不可缺的工作。

1研究目标

调查统计结果表明,造成病险水库的主要原因之一,是大坝安全监测方法落后,人工监测不及时,监测数据不准确,不能及时发现坝体隐患,大坝长期带病超限运行,在遇暴雨洪水高水位运行时,容易引起坝体滑坡或垮坝事故。因此,有必要研究适合于水库工作环境的、能够长期稳定运行的新型总线结构自动采集技术,以解决分散式结构采集模式在水库实际应用中存在的问题。并结合当前世界先进的水库土石坝自动化监测设备,综合运用水利、计算机信息及通讯技术,结合实际土石坝工程,设计与开发土石坝自动化安全监测与分析评价预报系统,最终总结、研究水库大坝安全监测自动化系统解决方案。

2研究内容

针对水库实际工作发现的问题与需求,围绕研究目标,完成了如下研究。

2.1大坝外部变形监测技术

具体研究内容包括:坝体外部变形的测点布设、应用全站仪进行外部变形自动化监测、外部变形数据分析模型理论及通用程序模块的设计与开发等。

2.2总线式结构自动化观测技术

具体研究内容包括:profibus、modbus总线结构式智能化(大坝)渗流、浸润线监测技术研究,并根据水利工程特点设计全新的防雷系统等。

2.3大坝安全自动监测技术

具体研究内容包括:监测数据的自动采集、传输与入库、采集数据库的设计、数据库优化技术、数据异常报警技术等。

2.4水库大坝安全分析评价预报系统

具体研究内容包括:基于实时采集数据库、水库工情数据库、参数库的大坝安全分析评价预报系统软件设计开发的研究,系统通用性、可靠性、可移植性研究,大坝安全分析、评价与预报模型理论研究与通用程序模块的设计与开发等。

3解决问题

该项目的研究采用现场调查、理论研究与工程实践相结合的方式展开,研究过程中如下关键性问题的解决为项目研究的顺利完成奠定了基础。

3.1总线式结构自动化观测技术研究

通过理论研究,结合实际工程监测施工设计,应用现代电子理论方法对监测系统的系统结构、计算机监测软件、传感器等方面进行了优选研究,根据水库大坝环境和不同水库大坝参数的差别,先后选用了2种结构系统:①profibus总线结构式智能化(大坝)渗流监测系统;②modbus总线结构式智能化(大坝)渗流监测系统[3]。

实践证明,2种结构系统具有接线量小、线路短、结点少、故障率低等优点,彻底解决了大坝监测中存在的电源波动、干扰、潮湿、高温严寒和人为破坏等难题,为水库大坝监测提供了现代化的方法手段。

3.2系统防避雷技术研究

由于监测系统设备在坝面安装,无廊道屏蔽、系统分布范围大,导致土石坝安全自动监测系统易遭雷击。专业统计分析表明,有90%的雷害是由感应雷电流沿通讯电缆、电源电缆进入系统损毁设备[4],因此,研究工程防雷措施应同时从构建覆盖整套系统的屏蔽防护体系、切断雷电流传输通道、建造良好下泻通道最大限度输导雷电流等方面入手,具体工程措施包括:数据传输主干路采用光缆通讯;所有电缆采用镀锌钢管保护并地埋敷设,使系统设备和通讯线路完全置于全屏蔽法拉第笼的保护之下;合理利用测压管体系构建接地系统,使系统接地电阻在1 ω以下;所有设备采用单端接地方式,避免由于地电位差引入干扰;在各信号电缆、电源电缆两端加装浪涌识别防雷设备,切断雷电流传输通道;为整个系统加装避雷针,最大限度降低直击雷危害等。同时,研究设计了串联式浪涌识别电源防雷、串联式信号线避雷、分散式联合接地系统模式和电源稳压系统,有效避免了直击雷、感应雷和电压浪涌波动对系统的破坏和影响。

3.3水库大坝安全分析评价预报系统

为开发建立具有通用性、可移植性水库大坝安全分析评价预报系统,该研究将系统划分为数据采集子系统、数据管理信息子系统和分析评价预报子系统。对采集数据库的效率优化、监测数据动态维护管理、坝体变形安全分析模型理论、渗流安全分析模型理论进行了深入研究。建立集坝体裂缝分析、过程线分析、浸润线分析、位势分析、相关分析及坝体安全综合评价(包括坝体安全评价体系与评价准则的建立、模糊综合评价模型、灰色关联度评价模型与人工神经网络评价模型的开发)等功能的大坝安全分析评价预报系统。

4小结

通过对大坝安全监测自动化技术研究,目前已形成一套成熟稳定的开发建设模式,项目研究成果对水库大坝安全监测自动化建设与除险加固改造具有全面的指导作用。该成果的实施能够极大地提高水库大坝的安全监测水平,提高水库防洪和供蓄水能力,发挥水库的巨大作用。对水库流域的可持续发展具有重大促进作用和应用价值。此项成果具有重要的推广价值,目前该技术已在省内外多座水库应用,应用效果良好。

5参考文献

[1] 刘奇,高永超,何维民.论棋盘山水库大坝安全监测自动化系统技术研究[j].现代农业科技,2009(7):280,282.

水利水电工程安全监测设计篇10

1高新测控技术的基本要素及其功能

现代化的测控技术[2],应该具有采集数据、科学管理数据，及时或实时对水利水电工程的安全状况作出分析和评价，并对其异常或险情作出辅助决策等功能.因此,高新测控技术的基本要素包括数据采集系统、数据管理系统和分析评价系统及其计算机通讯网络支撑等(见图1)。

图1水利水电工程高新测控技术示意图

1.1数据采集系统

通过测控单元(MCU)自动采集、笔记本电脑现场采集或人工观测埋入坝体或安装的传感器采集的监测效应量(大坝的变形、渗流、应力应变和温度等)和影响量(水位、气温、降雨和地震等)，并输入计算机的数据库。其中，自动化数据采集系统可以实现实时采集，半自动化和人工采集为定期采集。因此，自动化采集数据一般是对水利水电工程关键部位(或坝段)主要监测量(变形和渗流等)的采集。

1.2数据管理系统

由数据采集系统采集的数据进入计算机数据库后，由数据管理系统对其进行科学有序的管理。包括将电容、电感、电阻、电压、频率等转换为位移、扬压力、渗流量、应力应变、裂缝开合度以及温度等，及它们的误差识别和处理，并将监测量按有关监测规范进行整编和初分析；编制月报和年报等。

1.3分析评价系统

分析评价系统根据监测到的数据，进行观测资料的分析和反分析，结构和渗流正、反分析，建立各类监控模型和拟定监控技术指标等；将收集到的工程设计、施工、运行管理、有关法规和规范等方面的专家知识进行编辑，构成分析、评价、辅助决策等方面的知识库和推理分析知识。

现简述几种传感器的主要工作原理及其应用情况.

(1)差动电阻式传感器

该传感器为美国加州大学卡尔逊教授所研制。置于其内腔的两根弹性钢丝作为传感元件，受力后一根受拉、一根受压.当环境量发生变化时，两者的电阻值向相反方向变化，根据两个元件的电阻值比值,测出物理量的数值。

我国南京电力自动化设备厂从20世纪50年代开始，已研制出几十万支差动电阻式传感器，并应用于大量的水利水电工程中，取得了成功经验。

(2)振弦式传感器

由前苏联的达维金可夫发明。其核心元件是一根钢弦，钢弦的一端固定，另一端则固定在测量元件(受压膜片或测量端块)上。当受力后，钢弦长度将产生微小变化，引起固定频率的变化，从而测出物理量的数值。

加拿大的Rocktest公司，美国的Sinco,Geokon公司等生产的振弦式传感器性能良好，其中真空式为最佳。近几十年来，我国较多的工程应用了这种传感器。

(3)差动电容式传感器

由我国南京电力自动化研究院研制。其工作原理是，将垂线或引张线穿过由4块组成矩形的电容极板中，当测线发生位移时，电容极板的电容产生变化，从而测出位移量。

该传感器经过20多年的完善，其精度和长期稳定性等均有较大提高，已在不少水利水电工程中应用。

(4)差动电感式传感器

首先由原法国的Telemac公司研制。其工作原理是，当高频交变电流通过垂线坐标仪时，在周围产生交变磁场,接收点的磁感应强度与导线距离成反比；当垂线产生位移时，接收点测得的感应电势发生变化,其变化量的大小反映位移量的大小。

该传感器在我国龙羊峡等水利水电工程中得到成功应用。我国有关厂家也仿制了这类传感器。

(5)步进马达式传感器

由原法国Telemac和意大利ISMS公司研制.其工作原理是，由步进电机驱动光电探头，探头中的光照准器先后对准基准杆和垂线钢丝，然后返回原点，在此过程中，测量电路记录探头前进及返回基准点和垂线钢丝的脉冲数,经计算得到位移量。

该传感器的机械部件较多，易出现故障，其长期稳定性也不易保证。我国有关厂家也仿制了这类传感器，在实际工程应用中的故障率较高。

(6)CCD传感器

由河海大学结合国家三峡工程重大基金项目研制。该传感器由若干个特别研制的CCD线阵模块和发光二极管阵列模块组成，当垂线穿过并产生位移时，CCD线阵模块记录垂线位移与基准点的位置，从而计算出位移量。

该传感器技术先进，精度和可靠性高，在上标和响洪甸等水利水电工程中得到应用。

(7)其它新颖传感技术

①光纤传感技术光导纤维是由不同折射率的石英玻璃包层及石英玻璃细芯组合而成的纤维。它能使感受到的各种物理量而计算出监测量，以及传送感受的信息通讯。目前，应用于光纤传感的监测量主要是裂缝，应力应变尚需进一步研究。应用信息通讯较为广泛，且安全可靠。

②CT技术意称计算机层析成像。它指的是在不破坏物体结构的前提下，根据物体周边所获取的某种物理量(如波速、X线光强)的一维投影数据，应用数学方法，通过计算机处理，重构物体特定层面的二维图像及其由此重构的三维图像；从而定量描述物体内部材料分布和缺陷。该技术将成为工程结构物内部隐患监测和老化评估的一种重要手段，在国内外得到应用，我国丰满水电站等工程中也得到成功应用。

③渗流热技术依据渗流场与温度场同时满足扩散方程及其初始和边界条件的原理，利用埋设的温度计测值分析渗流场的分布及其异常部位。

④GPS技术利用卫星定位技术(GPS)监测堤坝和岩土边坡的表面变形.

⑤激光传感技术由激光点光源(即发射点)发射的激光与激光探测仪(即接收端点)构成激光淮直线，由发射的激光在波带板及支架(测点)上观测位移量。它可分大气激光和真空激光准直，其中的真空激光准直除包括激光点光源、波带板及其支架和激光探测仪，即发射点、测点和接收端点以外，,还有真空管道。我国丰满和太平哨水电站等大坝坝顶水平位移和垂直位移的10多年观测资料表明，真空激光准直具有精度高、长期稳定等优点。

2.1.2数据采集装置数据采集装置将各类传感器测出的物理量(如电阻、电阻比、电容、电感和频率等)转化为数字量(如位移、渗压、应变和温度等)，即A/D转换,以便远程输送。当距离超过100m以后，传感器输出的电量和频率等信号，随距离的增大急剧衰减，以至无法测出物理量，但数字量可远距离输送。因此，一般将几十个传感器按部位接入数据采集装置，使传感器观测的物理量转换为数字量。按监测方式不同，数据采集装置可大致分为以下几种类型。

(1)自动化数据采集装置国内外自动化数据采集装置主要有，美国Geomation公司的2300系统、Sinco公司的IDA系统；我国台湾研华公司的ADAM4000和ADAM5000系统；南京电力自动化设备厂的FWC-1系统等。按结构的不同可归纳为总线型和集散型两大类。

①总线型结构Geomation公司的2370型、IDA、ADAM4000、ADAM5000以及FWC-1等系统均属于总线型结构.以IDA系统为例,其系统结构见图2(a)，模块箱的结构见图2(b).图中主机为工控机，中继起联接和中断作用。

IDA母线有二线信号、二线电源；A1～An是智能测量模块，每个模块可接8个传感器；B1～Bm是智能传感器。A和B有解释指令、多路传输、A/D转换和错误查询等功能。同时具有自动和人工测读的两种功能，并可防雷。

②集散型结构Geomation公司研制的2350型、2380型等系统属集散型结构。其系统结构见图3。

从图3中可见，NMS为主机；NRU起中继和网点(即可转成有线的调制信号)的作用；MCU(3)是异地单元,也起中继作用(距离近的可以不用)；MCU(4)和MCU(5)也是异地单元，但它能起无线电发射和接收作用；MCU(6)～MCU(N)是监测传感器。在这两种型式中，总线型结构具有抗干扰能力强、可靠性高、现场调机方便和造价低等优点。其中Geomation公司的2370型、IDA等系统可接入电式和频率式传感器。

(2)人工或半自动化数据采集装置人工或半自动化数据采集仪可在现场测读传感器的测值，或用笔记本电脑采集。其中，差动电阻式采集仪主要有SQ-2型数字电桥、XJ型数字式电阻比检测仪、ZJ型数字式和PSM-R型电阻比检测仪等；钢弦式采集仪主要有SDP-3型钢弦温度测试仪和GPC-1型袖珍式钢弦频率测定仪等。

2.2数据管理系统

水利水电工程大坝可埋有几百个、几千个甚至上万个传感器。如长江三峡水利枢纽建筑物就埋设约一万多个传感器，其采集数据每年达几百万个，并随着观测年限的增加，数据将越来越多，对这些海量数据必须进行科学有序地管理，以便为分析评价系统提供可靠的信息。数据管理系统的核心是数据管理软件和应用软件。

2.2.1数据库管理软件平台在大、中型水利水电工程中，目前常用的数据库管理系统有Oracle、Sybase、Informix以及SQLServer等4大类。其中以Oracle和Sybase数据库在中国应用最广。而Sybase为单进程、多线索结构，即通过单进程的多重通路来同时服务于多用户，提高内存的有效使用率，便于优先程序的查询。因此，Sybase数据库无论在总体结构、功能和特性等方面都有较大优势。本文作者开发和研制的7个大型水电工程的数据(或信息)管理及专家综合评价系统，主要采用了Sybase数据管理系统。在小型水利水电工程中，目前常用的数据库管理系统有DBase，Foxbase和Foxpro等。而Foxpro为用户级数据库系统,目前采用较多。

2.2.2数据库逻辑模型检测的目的是分析评价工程的安全状况。因此，根据分析评价的需要，数据库的逻辑模型包括工程档案、原始数据、整编数据和生成数据等4个分库(见图4)。

(1)工程档案分库该分库管理工程概况以及与工程安全有关的设计、施工资料等.

(2)原始数据分库管理监测资料的原始数据，包括物理量(电阻、电阻比、电感、电容、频率等)和监测效应量(变形、扬压力、渗流量、应力应变和温度等)，并应保证原始数据的真实性。

(3)整编数据分库依据有关标准和规范，对原始数据进行误差识别和转换；按结构单元和监测项目进行整编，包括测值统计表及其过程线图，以及特征值(如最大值、最小值等)和环境量(如水位、气温、降雨、地下水位等)的统计等；对测值进行初步分析，初步识别异常值以及复测；编制日报、月报和年报，其中，日报是刊录测频高(每日一次或数次)的自动化监测系统的数据。

(4)生成数据分库对监测资料分析和反分析的成果，结构和渗流分析和反分析的成果，以及与工程安全有关的设计、施工和运行的专家知识等进行管理，为工程安全分析评价提供定性和定量的依据。主要包括大坝或各结构单元在各荷载组合工况下的应力和位移、坝体温度场、坝体和坝基渗流场(等势线和流线)；位移和扬压力的力学规律计算值；各测点的统计模型，变形测点和空间位移场的确定性模型和混合模型；变形、应力和扬压力的监控指标；历次异常或险情的分析评价成果等。

2.2.3应用软件根据数据库的逻辑模型,在数据库的软件平台上，开发和研制数据库的应用软件，主要包括：

(1)菜单编程对数据库的菜单和各个分库的菜单等编制应用程序。可以采用下拉式或全屏幕式。

（2)原始数据管理的应用软件包括与采集系统相联的通讯软件；按结构单元和测控装置将传感器监测的物理量(电阻、电阻比、电感、电容和频率等)或数字量(变形、渗压、渗流量、应力应变和温度等)编制成图表的软件。

(3)整编数据管理的应用软件包括误差识别和处理程序；将物理量转化为数字量(应变转化为应力，以及测控装置没有转换为数字量的物理量)；按结构单元，将数字量及其相应环境量编制整编成图表的软件；初分析软件；编制日报、月报和年报的软件等。

(4)生成数据管理的应用软件包括对监测资料分析和反分析成果、结构和渗流分析和反分析成果，以及有关专家知识等，并编制成相应图表的软件。

2.3分析评价系统[3]

对水利水电工程监测和监控的目的是，依据监测资料和相应的专家知识，对工程的安全状况作出综合分析和评价。因此，完整的现代测控系统必须包括分析评价系统.其功能是依据监测资料、结构、渗流等分析和反分析成果，以及与工程安全有关的设计、施工、运行管理、法规和规划等专家知识，对监测资料进行分析和评价，从中寻找异常值或不安全因素，并对此进行成因分析和辅助决策等。因此，分析评价系统应包括资料评价、综合检查分析、观测检查、物理成因分析、专家综合诊断和辅助决策等部分，其结构和流程分别见图5和图6。

2.3.1资料评价应用时空分布、力学规律、监控模型、监控指标、日常巡查和关键问题等6类评判准则，对监测值进行分析评判，从中识别异常值或不安全因素。

2.3.2检查分析对异常值或不安全因素，通过同一部位的同类监测量、相关监测量和环境量的综合分析(或相关分析)检查，从中识别引起异常值或不安全因素的成因。如由观测引起的，则进入观测检查；是由结构和荷载引起的，则进入物理成因分析。

2.3.3观测检查对由观测引起的异常测值，首先检查观测记录，然后检查采集系统。对观测记录错误的测值宜进行删除或修改；对监测采集系统引起的异常测值，在排除故障后重测并进行修正。

2.3.4物理成因分析对由结构和荷载引起的异常值或不安全因素，首先检查环境量(或外因)有无产生特殊荷载工况。若有，则分析坝基异常(包括变形、稳定和应力等)成因，然后分析建筑物异常(变形、应力、裂缝等)成因，当稳定和强度满足安全要求时，则“异常”或“不安全因素”是由荷载引起的，为结构调整所致,所以属基本正常。若无特殊荷载工况，则反分析坝基和坝体的计算模型和计算参数等；然后，正演分析监测量,若与实测值一致，则为计算条件改变而引起的；并复核坝基和坝体的稳定和强度，若满足安全要求，则虽为结构引起，但尚属基本正常；若稳定和强度不满足安全要求，则为异常或险情，随即进入辅助决策。若分析不出物理成因，则进入专家综合诊断。

2.3.5专家综合诊断对异常或不安全因素的疑难杂症，即难以分析成因的，进行专家综合诊断，包括对其影响因素和安全度的专家综合评判。

2.3.6辅助决策依据异常或险情的程度，首先提出报警级别，然后提出辅助决策的建议。其中报警级别分三级，一级为险情，二级为异常，三级为局部异常。辅助决策建议包括运行控制水位和补强加固处理措施的建议等。

2.3.7支持库群为了给以上分析评价提供定量依据，该系统还包括数据库、方法库、知识库和图库等支持库群。

(1)数据库主要管理监测资料及其分析和反分析成果，与工程安全有关的设计、施工和运行资料等。

(2)方法库依据安全分析评价需求，方法库主要包括监测资料分析和反分析软件包，结构和渗流分析软件包,综合分析和评价程序，以及辅助决策程序等。如本文作者给多座水利水电工程开发的分析评价系统中，共设置40个程序。其中，监测资料分析和反分析软件包有监测资料预处理、资料分析和反分析等22个程序；结构和渗流分析软件包有规范法的应力和稳定分析，有限元静力、动力以及粘弹性和粘弹塑性分析等13个程序；综合分析和评价包括影响因素和安全度评价等2个程序；辅助决策包括报警、洪水反调节等3个程序。从而，总体上能满足安全分析和评价的定量分析需要。

(3)知识库包括专家语言的定量化知识,隐蔽薄弱部位的设计和施工的专家知识，历次安全定期检查以及异常或不安全因素的分析评价成果等。

(4)图库包括图形库和图像库。其中，图形库包括分析和评价过程中的各类图表；图像库包括分析评价结论的多媒体演示等。

2.3.8分析评价的人工智能技术为了实现分析评价的人工智能化，分析评价系统采用正向推理、反向推理、混合推理和元控制等4种技术。其中，正向推理为已知问题的事实，在知识集中寻找匹配知识，反复循环直至找到有解结论；反向推理为已知或假设结构，从知识集中寻找匹配的解，反复循环，直至找到匹配的解；混合推理为融合正向和反向推理的原理，先正向后反向或先反向后正向；元控制是将元知识(即知识的知识)构成元知识库，以求解问题的目标。

2.4计算机及通讯网络技术

由于高新测控技术是将数据采集、信息管理和分析评价融汇在一起的庞大系统工程，必须在现代计算机及通讯网络技术的支持下才能实现。

2.4.1计算机网络拓扑结构常用的拓扑结构有总线形、星形和树形等(见图7)。其中，总线形结构为网络所有结点连在通信总线上；星形结构为网络所有结点连接在中心结点上，由中心结点负责数据处理和交换；树形结构为自顶而下的层次化的扩展式结构，顶部结点为根结点，连接2个以上结点的称为支节点，以下为端结点，以根结点为网络核心、支结点为子网络中心、端结点为面向用户的桌面。

一般大中型水利水电工程结构单元(如坝段)较多、布置的测点也较多，宜用总线形；对省局(厅)或大网局，由于所属水利水电工程较多，分布也广，而需要由局中心控制时，宜用星形结构，其中一个结点为一座水利水电工程；对特大型水利水电工程.如三峡工程，由于分项工程较多，宜用树形结构(见图8)。

2.4.2计算机通讯网络平台单个的水利水电工程一般用局域网，可采用高速光纤、载波或微波等网络通讯。对省网局(厅)或大型水利水电工程需要有外部技术支持的，一般采用广域网，亦可采用以太网或Intranet网等。

2.4.3计算机工作方式一般采用C/S(客户机/服务器)方式。其中，服务器主要存储监测数据以及与工程安全有关的设计和施工等资料，应该有强大的存储和处理数据的功能；其型号和数量视工程规模、监测项目的多少，由需求分析确定，一般应有双机或多机热备份。客户机主要面向用户的分析评价和辅助决策等，可由多台并行计算机完成。

3结语

(1)现代化测控技术应包括数据采集、管理和分析评价等功能，以及完成这些功能的计算机软硬件环境和通讯网络环境。

水利水电工程安全监测设计篇11

中图分类号：TV698 文章编号：1009-2374（2015）24-0080-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.24.039

水力发电是清洁能源，在我国环境污染日益严峻的今天，大力发展水力发电，减少煤炭发电，对于降低大气污染有着一定的作用。在水力发电过程中，水电站的建设是非常重要的工程项目。其中，水工监测是保障水电站安全平稳运行的重要工作。在水力发电技术不断进步的今天，水工监测工作不断暴露出一些问题，因此，加强对这些问题的分析与研究，并探索合理的改善方法有着非常重要的意义。

1 水工监测工作的主要内容

根据实际水电站运行过程中水工监测的主要流程，其工作内容大致为如下三个方面：第一，对水电站大坝进行综合分析，在此基础上进行科学合理的观测设计，安装合适的监测仪器设备，并确保设备正常运行。第二，严格按照相关的技术标准和监测程序，对水电站的相关检测项目进行实地观测。第三，技术工作人员对实际观测的数据资料进行整理汇总分析，研究相关监测数据的变化情况，总结其中的规律，并形成书面文字报告。从总体上来看，水工监测的主要目的在于提前发现水电站运行过程中出现的意外情况。因此，设计科学合理的水工监测项目，采用先进的监测仪器，按照相关的监测程序进行监测，可以降低水电站运行过程中发生故障的概率。

2 水工监测工作中存在的问题

2.1 监测设备容易受损

水工监测离不开可靠的监测仪器设备，从不少水工监测出现的问题来看，监测设备老化、失灵、故障等是影响整体监测准确度的重要因素。水电站在水工监测设备的采购、安装方面可能由于缺乏详细的资料，导致设备使用不够合理，相关的仪器、仪表不能正常运行。有的设备容易发生故障，其自身的质量不高，处于潮湿、高温的环境时容易出现监测不灵的现象。

2.2 自动化程度较低

随着现代大型水电站建设技术的进步，对水工监测数据自动化处理的程度要求越来越高。不过从实际的水工监测工作来看，还是有很多数据的采集、传输需要人工进行。在这种情况下，遇到一些恶劣的天气时，数据的采集工作会受到很大影响。不少水工监测项目的设计缺乏自动化方面的考虑，其监测系统运行、数据统计分析方面的自动化水平不高，影响水工监测的及时性、准确性。一些监测系统同水电站总体系统的衔接程度较低，在电子数据传输、自动化、命令的下达和执行方面还存在较多问题，并且在监测系统出现问题之后，会导致大范围的监测功能失效，自动化保护功能欠缺。

2.3 观测数据分析不够科学

在水工监测数据的分析方面，主要就是观测技术工作人员对相关的数据进行整理分析，其中有日常的数据归类、档案建设、季度数据总结、分析。但是，季度监测数据的深度挖掘程度不够，并且也缺乏综合性、规律性和系统性方面的分析，形成的分析结果比较肤浅，不能真实有效地反映水电站运行的实际情况。在资料分析和管理系统方面，现有的技术相对落后，不能很好地达到大型水电站的安全运行要求标准。

2.4 监测设备的设计、施工和运行中存在的问题

科学合理的设计是监测设备有效发挥其监测功能的基础。对于不同的监测项目、监测指标，要设计安装不同的监测设备。不过从实际情况来看，很多水电站对于前期的设计分析深度不够，导致后面的监测设备的安装、施工和实际运行都出现一定的不合理问题，从而影响了整体的监测效果。

3 改善水工监测主工作的对策

3.1 培养水工监测人员一专多能

水工监测工作是一项非常复杂精细的工作，对专业监测技术人员的知识水平以及实践技能的要求非常高，并且要求具备相关领域的综合技能。例如，一名合格的水工监测技术人员不仅要掌握本专业的监测技术、监测理论，还需要深入学习计算机、测量技术、水文地质分析、土木工程技术等多方面的知识。这就需要加大对技术人员的培训，拓展他们的综合技能，对于水电站的长期发展来说，更是需要培养具备综合技能，能够掌握整体监测系统的复合型人才。

3.2 推进监测系统的自动化建设

监测系统的自动化监测不仅可以节约人力资源，也能提高数据采集的准确性、及时性以及可靠性。因此，必须合理设计，防止胡乱上项目，同时选择仪器应考虑成熟、稳定的仪器。具体施工时，还要注意等项目成熟时再建设，不要盲目进行全面铺设。建设好自动化监测后，也要保留一定的人工监测手段，以防止在自动化系统出现故障的情况下能保证监测资料的连续性，也可以进行人工与自动化数据的比对。在监测系统的自动化方面，要引进先进的数据管理控制分析软件，优化软件系统，提高系统的自动化水平。

3.3 加强水工监测项目管理

随着时间的推移，水电厂的水工监测项目有一部分可能会失去应有的作用。因此，要对所有设备进行一次全面检查清理，并进行全面评估，对监测项目进行适当改动，优化监测效率。对于监测设备也应进行一定保护，尽可能让室外设备减少暴晒和雨淋等。必要的地方可以进行混凝土浇筑。室内设备要做好通风防潮等工作。水工监测项目要根据实际水电站运行的实际情况，定期进行合

理的调整，对于一些不必要的监测项目可以适当减少。

3.4 对大坝安全监测必须强调全过程管理工作

对于拟建和在建的大坝，安全监测设计任务应由主体工程设计单位一并承担；对于已建大坝的安全监测设施的更新改造设计任务，原则上应由原设计单位承担，也可由主管单位采用招标或委托持有设计资质的单位承担。设计单位应严格按有关规程规范的要求，精心设计，周全考虑，优先采用国内外先进可靠的新技术和新方法。在施工期间应深入现场，解决施工中的有关设计问题，大坝竣工后应定期回访，及时提出改进建议。

4 结语

水利水电的发展对于改善我国的能源结构有着深远的影响。而水工监测是保障水电站安全建设、运行的重要工作。水工监测工作功能的充分发挥需要有一支技能丰富的专业技术人才，对于水电站来说要加大对一专多能型人才的培训，同时还要提高对监测工作的重视程度，采购先进的监测仪器仪表设备，更新相关的监测系统，不断提高监测过程的自动化水平。要重视计算机在水工管理中的应用，使观测资料的计算、整理整编和分析实现微机管理，以提高工作效率；要积极稳妥地推进大坝安全监测系统自动化建设，使大坝安全监测水平跃上一个新台阶。

参考文献

[1] 屠立峰，包腾飞，李月娇，赵斌.基于分形插值的ARIMA大坝预警模型[J].三峡大学学报（自然科学版），2015，（1）.

[2] 邱勇.iDam中大坝安全监测自动化系统可靠性考核的实现[J].红水河，2015，（1）.

水利水电工程安全监测设计篇12

国内外的研究和现实情况都表明，堤坝安全对国民的重要性。而其中最重要的则是对堤坝进行监测和控制。测控技术是水电水利工程的重要一环。监测和控制是保证大坝顺利建成的基础，同时也可以将监测到的数据及时传达给各个部门，为下一步决策作出数据支持。水电水利工程的建设都是付出无数的的辛劳和大量的财力与物力。大坝建成中往往是带动周边地区经济的高速发展。在安全和经济等众多因素的驱动下，大坝的质量问题显得重中之重，而测控技术是核心。

1测控技术的基本组成及其应用

技术监控室测控技术的重要体现，主要是通过一切可以使用的高科技手段对堤坝的相关数据进行采集并结合相应的软件进行统计分析，将堤坝的各项指标可以及时准确提供给相关技术人员和管理人员，以便于及时观察和发现大坝的问题，有利于及时准确的做出决策，避免因监控不利带来的损失。在很大程度上为国民安全穿上了保护衣。

1．1数据采集系统

将水利水电的高端检测设备的系统与计算机向连接，以此来实现数据的采集统计。在检测中，工作人员将大量的检测设备放在大坝的不同位置，然后将这些设备与计算机相连接，这样就可以将监测设备的监测到的水温、水流速度、湿度、水流量等数据传输到计算机上。计算机中相应的软件会对数据进行处理计算，与事先设定的标准做对比，以此来监测堤坝的安全系数，保证堤坝安全。

1．2数据库

当我们对检测到的数据进行分析与整理之后得出的大量数据需要统一储存留档，以便对大坝进行系统的预测和观察。同时也是方便工作人员随时对大坝的数据进行调取和对比，因而需要对大坝的数据进行储存，建立大坝的数据库。数据库可以时大坝的监控更加准确和具有预测性。

1．3分析评价系统

计算机收集来的数据进行运算后的结果需要与数据库的相关资料做进一步处理。在处理中还需要专业人员的参与，对数据进行动态的分析，以此来建立预测模型。通过建立的动态或者静态模型可以预测和总结大坝的质量安全问题。专业人员还需要针对分析的结果撰写分析报告并提出相应的建议。以便利于后人的管理工作和安全预案以及紧急情况的准确处理。

2测控技术的应用

2．1数据收集设备

将监测设施采集到的数据通过分析整理之后，换化成量化指标并传输到数据库进行储存便是数据收集设备的任务。数据手机设备存储的数据将会通过相关软件进行分析，进而提高整个监控工作的科学性和准确性。数据收集设备可以及时将采集到的数据以数据的格式进行储存，保证了数据的完整性，减少了在传输过程中带来的信息损失。数据收集设备一般分为两类:(1)自动化数据采集装置。发达国家对自动化的采集装置使用较多，例如英国、德国、美国等等在水电水利方面采用的自动化数据收集装置较多。此类的装置一般为IDA系统和2300系统。我国研发的ADA5000和ADAM4000以及FWC－1系统应用也十分广泛，在技术层面已经达到了国际先进水平。(2)人工或半自动化数据采集装置。这种装置可以让工作人员在监测现场及时准确地得到信息，PSM－R型电阻比检测仪、SQ－2型数字电桥、ZJ型数字式、XJ型数字式电阻比检测仪等都是主要产品。

2．2数据库管理系统

堤坝信息的收集需要两步来支撑，第一是在传感器收到数据，第二是对收集的数据进行科学管理。当多个传感器同时进行工作时，同时收集的大量数据传回到接收设备，而此时如何对这些数据进行科学的管理成为重要命题。数据管理软件及相关的应用软件是处理这些数据的关键，因为数据库管理系统中必须包括数据管理软件及其他保障软件。SQLServer、Oracle等时目前使用自广泛的数据管理软件。应用软件最主要的有两种:原始数据的管理软件和编程软件。前者是将收集到的数据进行整理，使数据更加直观，后者是提供使工作人员更好操作的菜单。

2．3分析评价系统

一是检查分析系统，检查分析是指对传感器收集到所有数据进行分析，并对其中异常的、有问题的数据进行检查，并找出原因，最后将数据存入数据库。二是对资料进行评价，主要是利用模板对收集到的数据进行分析，分析包括堤坝的安全排查和隐患标识，确保堤坝的正常运行。

2．4计算机远程操控技术的应用

计算机远程操控技术在测控中起到了至关重要的作用，在传感器收集信息之后，通过远程操控将信息传导到接收终端并进行数据的处理。远程技术解决了数据传输过程中的损耗，最大化的解决了数据传输的效率和准确性问题。

3结束语

水利水电工程建设起来关乎国家的安全和人民的安全。其建成后的经济 价值是不可替代的。因此一直以来作为国家发展的重要基础建设。目前的测控技术虽然在不断发展，对堤坝的监测已经取得了重要的成果，但是仍有很大的发展空间。技术不断发展完善的基础上，专业人员更应该以认真负责细心的态度对待每一项数据和每一时刻的监测。进而及时预测并准确判断，保证人们和国家安全。

参考文献

［1］吴中如．高新测控技术在水利水电工程中的应用［J］．水利水运工程学报，2012(1):13－21．

［2］吴子洁．水利水电工程中高新测控技术应用探讨［J］．企业技术开发，2013(3):159－160．