大坝安全监测与无损检测的现状与研究

杨倩岚

摘 要:大坝安全监测工作虽然存在一定的问题,但是其发展现状是向着自动化的先进模式拓展的,在这样的发展过程中要重视对大坝安全监测自动化系统硬件研发,并实现自动化项目系统的开发和有效利用。本文探索了当前大坝安全监测中存在的问题,并提出了相应的解决对策和自动化发展建议。

关键词:大坝安全监测无损检测

中图分类号:TV698.1 文献标识码:A 文章编号1672-3791(2012)05(b)-0126-01

1 大坝安全监测中存在的问题

1.1 监测技术落后

大坝安全监测是通过仪器监测和巡视检查对水利水电工程主体结构、地基基础、两岸边坡、相关设施以及周围环境所作的测量及巡查;“监测”既包括对建筑物固定测点按一定频次进行的仪器观测,也包括对建筑物外表及内部大范围对象的定期或不定期的直观检查和仪器探查。但是对目前的大坝安全监测工作来讲,仍然是采用传统的监测方式,多数是以人工控制、实地巡查为主,缺乏自动化的先进技术控制,这样的监测技术会对水资源的科学合理利用产生影响,不能全面地保证大坝的安全防洪作用。

1.2 监测资料利用率低

目前,大坝水工观测人员对观测资料整理分析工作内容包括月报表、日常资料整编以及年度观测成果初步分析等,分析评价深度只停留在短期的定性分析。这些监测工作缺乏系统性与综合性,使监测成果不能完整、客观地反映大坝安全状况。这些问题的产生除了与监测技术有关外,也体现了监测技术人员对监测资料的利用不合理,没有将监测到的资料做出明确的、准确的、细致化及规范化的分析,使得监测成果过于简单,无法掌握大坝的运行性态,严重阻碍了安全控制的能力。因此,有必要进行现代化的计算机分析软件和硬件设施建设,提升监测资料的利用率。

1.3 监测资料整理不及时

对于一座大型的水电站大坝,监测数据量较大,若没有专业人员及时整理,长期积压,未能及时捕捉到异常的监测数据,使得监测项目形同虚设,发挥不了安全监控的耳目作用。采用传统的人力收集整理方法难以保证监测资料的及时性,监测资料的整理不及时往往会使得大坝的安全控制处于失控状态。因此,对监测资料进行及时的整理,有利于及时发现问题,及时处理,消除大坝潜在的安全隐患。

2 大坝安全监测与无损检测现状

2.1 大坝安全监测现状

目前大坝安全监测工作存在着监测设施陈旧,自动化程度不高,监测资料分析的深度、广度缺乏全面性和系统性等现象。为此,必须重视监测设施和仪器设备的保养和维护,重视计算机在大坝安全管理工作中的应用,全面系统地开展水工监测资料的综合分析,积极稳妥地推进大坝安全监测系统自动化建设,努力实现专业化管理,使安全监测工作真正起到耳目作用。基本的监测仪器包括应变计、测缝计、渗压计、钢筋计、位移计、温度计等属于内埋式仪器,一旦埋入就不可更换,所以对这些仪器的质量要求更高。

2.2 无损检测现状

大坝的无损检测工作现状包括:(1)检测结构复杂,大多情况下自动设备不一定能发挥太多作用。(2)材料范围广,包括大坝建造的多种材料,然而适合不同材料的检测方法也会有所不同。(3)对象复杂。大坝及其基础受荷载的影响,很多设备都会出现不同的情况变化,给检测工作带来很大困难。(4)需要对大坝底部的特殊区域和可能的缺陷检测方法进行预先研究,这种检测方式对运行中的大坝来讲存在一定难度,因而风险往往较大。(5)无损检测工作与安全监测的自动化链接存在问题,受技术的影响,二者往往是两条线的工作,缺乏正确的对接,使得安全管理工作出现重复浪费。

2.3 大坝安全监测与无损检测对接

大坝安全监测与无损检测对接要依靠监测技术的先进处理,例如:无损检测采用的超声波检测,通过超声波与试件相互作用,就反射、透射和散射的波进行研究,对试件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征,形成了特定应用的评价技术。而这种技术完全可以形成超声波的安全控制,由于计算机技术的介入,超声成象技术异军突起,使超声检测技术向数字成象自动化方向发展,在水利水电工程中将发挥越来越大的作用。

3 大坝安全监测自动化项目

3.1 自动化项目设计原则

大坝安全监测能够起到监视及预警工程运行性态、保障水库大坝安全运行的作用,故现代大坝安全监测的首要目的应是保障水库大坝的安全、稳定运行,这也是为何对一定规模的工程普遍要求设置相应的监测项目的原因所在。一般大坝安全监测自动化的实施应包括如下步骤:大坝安全(结构、施工、材料)分析→安全监测设施的检验、运行及监测资料分析→自动化监测系统的安装调试→初步验收→系统试运行→系统最终验收→系统投入运行。

3.2 自动化项目设计结构

自动化项目设计结构包括:大坝安全监测设计及监测项目,监测仪器设备的工作原理、安装埋设使用维护,测值计算方法自动化技术(系统),大坝安全实时分析与评价系统等。设计结构往往采用分布式的体系结构,测量控制单元可以安装靠近传感器的地方,传感器的信号可以不需要传输较远的距离,信号的衰减和外界的干扰可以大大减轻;同时设计的结构系统由以前的专用型变成了通用型。根据功能的不同,开发不同的功能模块,将系统内部功能模块化,已开发了弦式功能模块、模拟量功能模块、通信功能模块等。

3.3 自动化项目系统开发

目前自动监测系统的数据采集软件均有巡测和选测功能,设置自动进行巡测、在线诊断、自动报警是对系统的基本要求。与此同时自动化项目系统的开发也取得了优势化的发展。如:光纤传感器近几年得到快速发展,测量参数从单一的温度测量发展到渗漏检测到变形、位移、应力等多参数。目前光纤温度测量技术比较成熟并在大坝领域应用。还有,计算机层析成像技术,通过计算机处理,重建物体特定层面上的二维图像及三维图像的技术。由于其能够定量反映大坝内部材料性质的分布情况和缺陷部位,所以减少了仪器设备的复杂性并提高了大坝的安全度,而且与无损检测技术来讲有着更为实效的对接发展前景。

3.4 自动化系统硬件研发

大坝安全监测自动化系统硬件研发实现了与监测仪器数据采集的接口,实现对监测资料的实时监控、数据库管理与整编、资料的图形处理、综合分析与评价,并运用多种数学模型、分析理论预测大坝未来的发展性状。集GPS卫星定位、计算机通信、网络传输、数据处理与管理、分析计算及新型传感器等高新技术于一体,从而实现整个系统自动、实时、连续的数据采集、传输、分析、显示、报警等功能,为安全生产决策提供可靠资料及依据。

综上所述,大坝安全监测工作虽然存在一定的问题,但是其发展现状是向着自动化的先进模式拓展的,在这样的发展过程中要重视对大坝安全监测自动化系统硬件研发,并实现自动化项目系统的开发和有效利用。

参考文献

[1] 阚乃立,陈新建.城西水库大坝安全监测分析与评价系统研究[J].治淮,2011(7).