水电新科普：水工监测保安全-北极星水力发电网

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水电工程拦河筑坝形成的水工建筑物承受着自重、水推力等多种荷载作用。在施工过程中的结构、围岩和边坡等稳定状况需得到有效监控，以指导工程建设按照设计预计的方向安全、顺利地进行。工程投产后的长期运行中需要监控各建筑物运行状态，使其在设计年限内或更长时期能正常、安全地工作，发挥效益。

为确保水电工程施工期、蓄水初期和运行期的工作性态和安全状态，指导正确施工和反馈设计调整，同时为科学研究积累资料，各类水工建筑物从施工初期就开始布设完善先进的安全监测设施，严密监控水工建筑物的“健康”状况。水电工程安全监测又称大坝安全监测，一般通过仪器监测和现场巡视检查，全面捕捉水工建筑物施工期和运行期的性态反映，分析评判建筑物的安全性状及其发展趋势。

水工建筑物发生事故前均会有各种破坏征兆。这些破坏征兆一般可归结为异常的变形增大、异常的渗流变化、异常的结构内部应力应变及温度变化，以及环境量和荷载的异常变化等。安全监测的方法主要有巡视检查和仪器监测两种。巡视检查主要通过人工巡检发现水工建筑物表观异常现象，仪器监测主要利用已埋设的仪器或安装的固定测点监测物理量及环境量。

安全监测的范围和部位可按挡水建筑物、泄水建筑物、输水发电建筑物、通航建筑物、工程边坡及临时建筑物等进行划分。安全监测项目一般按变形、渗流、应力应变和温度、地震反应、水力学、环境量等进行划分。变形可分为外部变形和内部变形方面进行监测，主要内容有结构的沉降、倾斜、开裂及水平和垂直位移等。渗流主要对结构内部及地基和岸坡内的渗流场进行监测，主要内容有渗漏量、扬压力、渗透压力、地下水位等。应力应变及温度监测内容主要有混凝土、岩土体、钢及相关组合等结构物的拉、压、弯、剪、扭等应力和应变及相关温度。水力学针对水流特性进行监测，主要内容有流量、流速、脉动压力、掺气量、水面线、空蚀、沿程和局部水头损失等。地震反应主要分强震和弱震进行监测。环境量监测主要内容有上下游水位、库水温及下游水温、气温、风速风向、降水量、来水量、冰冻和冰压力、波浪、坝前淤积和下游冲刷等。具体水工建筑物的监测项目和内容依建筑物的特性进行取舍。监测设施的布置、仪器设备的选型、设施的安设、系统的集成、资料的分析和安全评估也大体按照这些种类加以展开。

水电工程安全监测始于19世纪，当时主要采用大地测量方法观测大坝的变形，后来逐渐发展到全面的安全监测。20世纪50年代以来，我国水利水电工程安全监测问题被逐渐提出和重视，并随监测方法和监测手段的不断改进而逐步发展，特别在大坝安全管理中得到了充分的展现。国内外坝工史上，有很多监测失败或成功的案例，如意大利瓦依昂水库滑坡，法国马尔巴塞拱坝溃坝，我国安徽梅山连拱坝和浙江乌溪江湖南镇支墩坝的渗漏处理。

2008年汶川地震中，安全监测为评价震区水电工程安全发挥了重大作用，但也暴露出有的工程安全监测设施维护不到位、关键时刻没有发挥作用等问题，地震监测是安全监测中的薄弱环节。

目前我国已形成针对混凝土坝、土石坝和地震的安全监测设计、仪器、施工、资料整编、自动化技术、专题报告编制等完备的安监监测规范体系。随着监测领域的科技攻关和工程实践，监测设计和监测方法还在不断地改进，有关考虑地形地质条件、岩土工程技术性质、工程布置、空间和时间连续性要求因素的安全监测布置原则和方法相继得到体现和应用。监测自动化系统、监测数据信息管理系统、安全预警系统技术也在不断的发展。(水电顾问集团吴毅瑾/供稿)

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