基于全寿命周期的大坝安全监测分析

尹洪雨

摘 要：伴随科学技术的不断进步，水资源得到了全面开发利用，大坝安全问题受到了广泛关注。做好大坝安全监测，不仅能够及时掌握大坝真实情况，还能保证大坝安全。因此，国内外专家学者针对大坝安全监测开展了大量研究。本文在全面了解影响大坝安全因素的基础上，阐述了全寿命周期的内涵，并基于全寿命周期理论，对大坝安全监测要点进行了分析与探讨，以期有效提升大坝安全。

关键词：全寿命周期;大坝安全监测;水利工程

中图分类号：TV698.1 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）14-0083-03

Dam Safety Monitoring and Analysis Based on the Whole Life Cycle

YIN Hongyu

（Henan Baisha Reservoir Administration，Yuzhou Henan 461670）

Abstract： With the continuous progress of science and technology， water resources have been fully developed and utilized， and dam safety has been widely concerned. Monitoring dam safety well， not only can timely grasp the real situation of the dam， but also is an important way to ensure the safety of the dam. Therefore， experts and scholars at home and abroad have carried out a lot of research on dam safety monitoring. Based on the comprehensive understanding of the factors affecting dam safety， this paper expounded the connotation of the whole life cycle， analyzed and discussed the key points of dam safety monitoring based on the whole life cycle theory， so as to effectively improve dam safety.

Keywords： full life cycle;dam safety monitoring;hydraulic engineering

伴隨社会经济的迅速发展，我国水资源利用率越来越高，各类水利水电工程规模进一步扩大。在抗洪救灾、农田灌溉、水利发电等方面，水利水电工程带来了巨大的经济、社会效益。但受多种因素影响，大坝安全问题日益严重。大量工程实践证明，为保证大坝安全、稳固，建立健全大坝安全监测系统具有重要的现实意义。大坝安全监测主要是对大坝变形、渗压、渗流等进行监测。随着科学技术的不断进步，传统人工监测逐步被计算机等先进技术所取代，逐步向自动化监测方向发展[1]。大坝安全监测能够反映大坝的真实运行状态，能够有效修正设计缺陷，维护大坝运行安全，在抗震减灾、安全预警等方面发挥着重要作用。

1 影响大坝安全的主要因素

1.1 仪器设备方面

目前，在我国已建或在建大中型水利水电工程中，主要监测方法仍以常规仪器为主。随着科学技术的不断进步，各类先进的新型仪器不断被研发出来，如大坝CT技术、GPS变形测量系统、分布式光纤测温系统、光纤光栅仪器、水下监测技术等。此类仪器多为进口，质量好，但价格相对较高，多用于大型工程或重点工程，而在一些小中型工程中，应用相对较少。此外，我国大型仪器厂家，专长各有不同，但往往仅重视设备更新，在技术研发方面仍落后于西方发达国家。

1.2 设计方面

设计是一个工程转化为实体前的关键环节，在整个工程寿命周期中具有至关重要的作用。随着监测技术的不断进步，监测设计水平也日益提升，对于水工建筑物的运行状况来讲，监测设计要求做到重点突出、项目全面、仪器选型、布设合理，监测方法准确。然而，在具体监测工作中，往往存在监测设计人员紧缺现象，无法更好地保证设计方案能够完全满足预期。如大坝设有变形监测控制网，但未见变形工作点设置等[2]。还有情况显示，一些设计人员不太了解监测仪器，或不了解新、旧仪器的具体性能等，均会影响监测结果。

1.3 施工方面

目前，我国大型或巨型水利工程均已成功建立监测系统，如三峡、龙滩、小湾等，说明我国监测体系已逐步完善，且达到较高水准[3]。在安全监测中，仍存在诸多影响因素，如施工技术人员经验各有不同、业主重视程度不同、安全监测投资较少等，这些问题均会影响监测质量，导致无法及时分析、评价监测资料，甚至影响监测效益。

1.4 观测及自动化方面

目前，大多数工程均已考虑并实施安全监测自动化，并对仪器选型、测站布设进行了探讨与分析。即便是在早期修建的工程上，也做了自动化监测改造，整体来讲，我国水利水电工程安全监测都在朝着自动化方向发展。但在软件应用方向，还需注意其通用性、分析成果识别等情况。

1.5 资料与理论分析方面

目前，多以定性分析作为施工期监测资料的分析方式，通过监测资料的合理应用，可为主体工程施工提供准确的数据。监测资料不仅要涵盖监测数据，还要与其他资料相结合，如地质、计算成果等，全面综合地评价整个工程的安全性，提高工程监测质量[4]。

2 全寿命周期的内涵

全寿命周期指从产品立项、设计、施工、使用及报废等阶段所历经的一个时间过程。此理念主要基于经济学理论，不仅要充分考虑经济成本，还要纳入环境成本、社会成本。本文在大坝安全监测中纳入全寿命周期理论（见图1），主要关注的是大坝安全。大坝安全监测属于一个新兴学科。整体来讲，我国大坝安全监测发展经历了3个阶段，即原型观测阶段—大坝观测阶段—安全监测阶段。安全监测阶段是从20世纪90年代开始直至今日，随着科学技术的不断进步，我国大坝安全监测系统逐步迈向自动化、成熟化，基于全寿命周期的大坝安全监测，要求重视各个阶段的监测，注重多种监测方法有效结合，从多角度综合分析，完善安全监测系统，提高监测水平。

3 基于全寿命周期的大坝安全监测要点分析

因大坝自身所处环境较为复杂，且材料多为土石坝，将大大增加安全监测的难度。就现阶段监测仪器来看，仅能发挥“点监测”的作用，为保证监测全面化，可有机结合多种监测方法，提高监测效果。

3.1 有机结合巡视检查与仪器监测

目前，在大坝安全监测中，往往采用两种方法，即巡视检查与仪器监测，两种方法有机结合，可相互补充，达到点、面结合的目的。针对大坝外观表面的明显隐患，多根据相应检查规定，如范围等，及时消除隐患。而仪器监测多属于点监测，如土石坝暗缝、软弱夹层等，这些均位于大坝表面或内部，仅通过人工检查很难察觉，可选用先进仪器，如高密度电阻率法、瞬态面波法等进行监测，以此判定病害位置及严重程度。

3.2 有机结合自动监测与人工监测

测量快、可靠性强、可备份、便于分析等属于大坝自动监测系统的优点。通过自动化监测系统，可减少采集数据的时间，降低人工整编资料的成本，提高观测效率及质量。但因大坝工程多位于环境复杂的水下，监测往往受环境因素影响较大，加之监测测点种类多、分布广、线路长等，极易产生问题。在设置监测点时，还应避免外界因素对监测仪器产生干扰，确保监测结果的实用性和精确程度。人是设备的操作者，在这种情况下，应积极与人工监测相结合，从而确保监测数据的连续性，校验系统准确，便于处理故障。在实际监测中，为保证仪器操作正确，必须加大操作人员的技能培训，规范操作行为，只有这样才能降低误差，保证人机操作无误。

3.3 有机结合定性监测与定量监测

利用定期巡视检查方法，通过目测、摄像头探测等进行准确记录，随后对某位置异常情况及变化情况进行分析。此时，还应与仪器监测获取的数据进行对比，从而确定大坝表面位置是否安全。该方法常用于大坝表面局部塌陷、裂缝、渗漏等监测，此类监测多与变形、渗流、应力应变等监测方法相结合，从而进行综合判定及评价。例如，分析土石坝渗流情况，定性监测多对坝体、坝基、绕坝渗流问题进行分析，这种情况下，为保证监测分析结果准确，应与定量观测相结合，如监测坝后渗流量、测压管情况、坝后渗流水质等，或对比坝后渗流水与库水颜色，或查看地下水浸浊情况等。通过定性、定量有机结合，可更好地将监测变化趋势反映出来，使结果更具全面性、客观性[5]。

3.4 有机结合大坝监测与气象、水情测报、水库调度

在大坝全寿命周期安全监测中，不仅要充分考虑监测系统的功效，还要与其他安全系统相结合，如气象、水情测报、水库调度等，共同构建完善的安全防汛管理体系，为区域水资源合理利用提供保障。如大坝自动化监测程度较高，可有机结合大坝监测系统和雨水情报系统、水库自动调度系统等，在采集、分析监测数据过程中，保证采集数据真实、有效，不能采集失效的数据。只有保证数据准确无误，才能正确、客观评价监测结果，才能保证监测数据无误，实现效益最大化[6]。

4 结语

近年来，国民经济的发展速度越来越快，政府对水利工程大坝安全问题更加重视。受多种因素影响，大坝出现了不同程度的损害，甚至出现渗漏水等问题。通过大坝安全进行监测，能够对监测范围内大坝运行情况进行深入分析，有利于采取相关措施解决问题，不断提高大坝安全性。一个工程的建设、使用过程即为全寿命周期，基于该理论，能够从各个阶段、不同角度更好地推进大坝安全监测工作，便于合理采用监测方法，提高监测技术水平，更能实现水利工程监测工作持续、健康发展。

参考文献：

[1]王松，周科，姜刚.基于全寿命周期软件计价的思考[C]//中国设备管理协会，2012.

[2]许小华.基于ASP.Net的白石大坝安全监测信息管理系统[C]//辽宁省水利学会，2014.

[3]付学奎，徐化伟，李坤.基于物联网技术的大坝安全监测分析软件设计[C]//中国水利学会，2016.

[4]金有杰，谢红兰，雷雨，等.基于Android的大坝安全监测信息管理关键技术研究[C]//中国水利学会，2016.

[5]陈意，占亮亮，高磊，等.基于可定制元数据的大坝安全监测信息建模[C]//中国水力发電工程学会梯级调度控制专业委员会，2016.

[6]陈少勇.关于加强水库大坝安全监测管理工作的思考[J].建筑工程技术与设计，2014（25）：578-578.