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摘 要：大坝的安全监测一直是水利工程中的重点环节，作为保障大坝安全的重要方式，对保护我国水利工程的发展十分有益。文章针对水利工程中大坝的安全监测技术与发展做出相关探究，并根据相关的调查数据以及工程实践经验提出建议，以供参考。
关键词：水利工程;大坝工程;安全监测;技术监控
中图分类号：TV698.1
文章编号：2095-624X（2019）10-0013-02
一、水利水电工程大坝安全监测存在的问题
管理方对大坝安全的监测与认识不足是较为普遍的问题，一方面其抱有侥幸心理，认为大坝无须配备相应的安全监测措施。另一方面，资金的不足导致水库的安全监测措施的建立遥遥无期。我国部分水库虽然存在多年，但是一直没有相关的安全监测记录，也无法为日后的水库安全状况作出准确的判断，阻碍了我国水库除险加固以及大坝安全质量鉴定的有效性与针对性水平发展。
二、水利工程大坝安全监测技术
以工作中的实际建设为例，该项工程中的坝体属于折线型混凝土重力坝，而具体的工程由若干个土木工程组成，坝顶的设计高度控制在122米左右。该水库的预计使用年限是五十年，经过一定的设计优化，确定了大坝项目监测工程的具体设置，对装设要求以及观测频率也有了明确的标准。
因此可以将水利工程中的大坝监测技术分为两大块：外部观测、内部观测。外部观测技术在监测中应用广泛，通过监测人员自身的经验对水利工程大坝外部的损坏情况以及是否发生形变等进行观测，其中涉及的观测方法有垂直测量法、准直线法、静力水准法等，需要使用水准仪、全站仪、垂直坐标、精力水准仪等监测设备。使用外部观测技术法可以有效地反映出水库大坝安全程度。当然监测人员需要注意用正确的监测技术来确保监测设备的可靠性，从而大大地降低大坝出现安全问题的可能性。
相对而言内部观测法就更为复杂，涵盖了安全监测的大多数方面。就大坝的内部观测而言，大坝的内部变形状况主要是指垂直以及水平方向上的改变，其中也涉及操作人员错误使用沉降仪给大坝带来的形变。采用内部观测法，主要设备有差动电阻式仪器以及振弦式仪器，这两个仪器在大坝的监测中发挥极大的效用，不仅能够准确地得到内部的形变数据，还能对渗透率等数据进行测量[1]。
三、大坝工程安全监测控制
1.安全监测仪器的控制工作
在选择安全监测仪器时，需要注意尽量统一类型，防止在使用的过程中发现不同类型不兼容，或者是标准换算时间的延长。这样一来，用相同类型的安全监测仪器能够有效地保证监测数据的精确性以及监测工作的高效率。从长远考虑，使用相同类型的安全监测仪器有利于日后的维修与升级，大大提升了维修效率。
2.安全仪器的摆放位置设定
水利水电运行单位需要对安全仪器的摆放位置进行准确的设置，这样才能利用有限的监测仪器，发挥出最大的安全监测效果。相关的管理单位针对监测面以及监测部位，综合考虑大坝的实际结构以及水库整体结构的受力情况，进行科学的计算与分析。同时对大坝的部位监测等级进行设定，根据不同位置对安全监测数据的准确性要求来设置安全监测仪器的具体摆放。
3.监测仪器的安装埋设
在测缝针埋设之前，需要检查小孔的清洁程度。再将直径为18mm，长度在60cm以上的加长杆焊接到测缝针套筒的锚固端，使用膨胀水泥对仪器进行回填，需要注意将套筒口与基岩面保持水平。在完成上述操作24小时后，用黄油涂抹在側缝针套筒内螺纹上，再旋入套缝针传感器中，并且预留出3mm的空隙，再使用胶布或者纱布对细缝进行密封处理。在浇筑混凝土的过程中，到达仪器位置时需要将测缝针手动埋入混凝土内部，剔除超过8cm的杂质。
安装时坝基渗压计，孔径大小需要超过10厘米。在正式埋设操作之前，需要对孔径的深度进行测量，并且保证孔径内部清洁干净。再将洗干净的细沙回填20cm，后使用大小相同的砾石回填20cm。打开渗压计前盖，将其灌满水并放置两小时，最后将渗压计放在充满细沙的细纱布中。
监测电缆的连接也是其中重要的环节之一。震弦式仪器通常配备三米左右的电缆，在实际安装中，应根据具体距离来进行电缆的连接。在该项工程中使用的连接方法为热缩套管法。需要先将电缆外端的表皮去除，长度一般在8cm左右。将电缆内芯暴露在空气中，再用砂纸进行外皮的打磨，再使用热缩管套进行套接。完成芯线的焊接操作之后，需要对其中的电阻进行重新测量。
四、监测系统的数据采集
1.安全监测系统结构的层次优化
我国的监测技术正在不断进步，逐步开发出监测与控制两种功能。大坝监测系统的安全控制在整体布置上有两种方案：三级监控模式与两级监控模式。两级监控模式相较于三级监控模式更为先进，它将三级监控模式中的相同结构进行简化，是监控系统中最为常见的一种方案。就二级监控模式而言，其中的第一级监控是对大坝基础数据的采集，工作的核心放在数据的收集与检验中，为下一步工作的开展提供准确的数据。而第二级监控则是在第一级监控的基础上，对数据加以分析、处理，一旦从中发现问题就对其进行警示。相对于三级监控而言，二级监控更加简便、高效。
2.监测方案的优化论证
监测系统优化的最终目的就是保障系统的正常运行与信息传递的通畅，对于不同时期安装的不同类型的仪器具有较好的兼容性，在系统能够正常运行的基础上谋求经济效益。为了实现以上几个目标，建议从以下方面入手：一是设立完善的信息系统基础措施，配备各种辅助仪器、设备，让信息系统能够高效运行。二是创设监测信息标准化体制，规范监测信息的数据流程，同时尽量提升监测信息的工作效率。三是提升信息网络中节点的信息处理功能，正是因为大坝监测数据信息过多，对于信息的处理需求又各不相同，所以提升功能是必然的。四是减少系统的结构层次，才能加快系统的运行效率[2]。
首先，水利水电相关管理单位可以根据监测数据，采取以上经过论证的科学方法完成对大坝工程仿真模型的监理和分析工作。其次，定期聘请专业机构对大坝安全监测数据进行评估与分析。最后，通过大坝监测数据的反馈以及专业机构的评价反馈来完成对大坝模型的修复和完善工作。
大坝安全监测技术对于保证水利工程中大坝项目的正常运行具有现实意义，我国在这方面的技术探究不断深入，相应的监测技术也在逐渐提升，部分技术已经达到了国际领先水准。但是，监测技术仍存在许多弊端，离不开相关技术人员的努力。
参考文献：
[1]甘兴云.水利水电工程中的大坝工程安全监测控制[J].中国高新技术企业，2015（27）.
[2]陈明华.论水电水利工程大坝施工的质量控制和安全监测的重要性[J].科技展望，2014（9）.
作者简介：高峰（1983—），男，辽宁沈阳人，高级工程师，本科，研究方向：水利信息化。
关键词：水利工程;大坝工程;安全监测;技术监控
中图分类号：TV698.1
文章编号：2095-624X（2019）10-0013-02
一、水利水电工程大坝安全监测存在的问题
管理方对大坝安全的监测与认识不足是较为普遍的问题，一方面其抱有侥幸心理，认为大坝无须配备相应的安全监测措施。另一方面，资金的不足导致水库的安全监测措施的建立遥遥无期。我国部分水库虽然存在多年，但是一直没有相关的安全监测记录，也无法为日后的水库安全状况作出准确的判断，阻碍了我国水库除险加固以及大坝安全质量鉴定的有效性与针对性水平发展。
二、水利工程大坝安全监测技术
以工作中的实际建设为例，该项工程中的坝体属于折线型混凝土重力坝，而具体的工程由若干个土木工程组成，坝顶的设计高度控制在122米左右。该水库的预计使用年限是五十年，经过一定的设计优化，确定了大坝项目监测工程的具体设置，对装设要求以及观测频率也有了明确的标准。
因此可以将水利工程中的大坝监测技术分为两大块：外部观测、内部观测。外部观测技术在监测中应用广泛，通过监测人员自身的经验对水利工程大坝外部的损坏情况以及是否发生形变等进行观测，其中涉及的观测方法有垂直测量法、准直线法、静力水准法等，需要使用水准仪、全站仪、垂直坐标、精力水准仪等监测设备。使用外部观测技术法可以有效地反映出水库大坝安全程度。当然监测人员需要注意用正确的监测技术来确保监测设备的可靠性，从而大大地降低大坝出现安全问题的可能性。
相对而言内部观测法就更为复杂，涵盖了安全监测的大多数方面。就大坝的内部观测而言，大坝的内部变形状况主要是指垂直以及水平方向上的改变，其中也涉及操作人员错误使用沉降仪给大坝带来的形变。采用内部观测法，主要设备有差动电阻式仪器以及振弦式仪器，这两个仪器在大坝的监测中发挥极大的效用，不仅能够准确地得到内部的形变数据，还能对渗透率等数据进行测量[1]。
三、大坝工程安全监测控制
1.安全监测仪器的控制工作
在选择安全监测仪器时，需要注意尽量统一类型，防止在使用的过程中发现不同类型不兼容，或者是标准换算时间的延长。这样一来，用相同类型的安全监测仪器能够有效地保证监测数据的精确性以及监测工作的高效率。从长远考虑，使用相同类型的安全监测仪器有利于日后的维修与升级，大大提升了维修效率。
2.安全仪器的摆放位置设定
水利水电运行单位需要对安全仪器的摆放位置进行准确的设置，这样才能利用有限的监测仪器，发挥出最大的安全监测效果。相关的管理单位针对监测面以及监测部位，综合考虑大坝的实际结构以及水库整体结构的受力情况，进行科学的计算与分析。同时对大坝的部位监测等级进行设定，根据不同位置对安全监测数据的准确性要求来设置安全监测仪器的具体摆放。
3.监测仪器的安装埋设
在测缝针埋设之前，需要检查小孔的清洁程度。再将直径为18mm，长度在60cm以上的加长杆焊接到测缝针套筒的锚固端，使用膨胀水泥对仪器进行回填，需要注意将套筒口与基岩面保持水平。在完成上述操作24小时后，用黄油涂抹在側缝针套筒内螺纹上，再旋入套缝针传感器中，并且预留出3mm的空隙，再使用胶布或者纱布对细缝进行密封处理。在浇筑混凝土的过程中，到达仪器位置时需要将测缝针手动埋入混凝土内部，剔除超过8cm的杂质。
安装时坝基渗压计，孔径大小需要超过10厘米。在正式埋设操作之前，需要对孔径的深度进行测量，并且保证孔径内部清洁干净。再将洗干净的细沙回填20cm，后使用大小相同的砾石回填20cm。打开渗压计前盖，将其灌满水并放置两小时，最后将渗压计放在充满细沙的细纱布中。
监测电缆的连接也是其中重要的环节之一。震弦式仪器通常配备三米左右的电缆，在实际安装中，应根据具体距离来进行电缆的连接。在该项工程中使用的连接方法为热缩套管法。需要先将电缆外端的表皮去除，长度一般在8cm左右。将电缆内芯暴露在空气中，再用砂纸进行外皮的打磨，再使用热缩管套进行套接。完成芯线的焊接操作之后，需要对其中的电阻进行重新测量。
四、监测系统的数据采集
1.安全监测系统结构的层次优化
我国的监测技术正在不断进步，逐步开发出监测与控制两种功能。大坝监测系统的安全控制在整体布置上有两种方案：三级监控模式与两级监控模式。两级监控模式相较于三级监控模式更为先进，它将三级监控模式中的相同结构进行简化，是监控系统中最为常见的一种方案。就二级监控模式而言，其中的第一级监控是对大坝基础数据的采集，工作的核心放在数据的收集与检验中，为下一步工作的开展提供准确的数据。而第二级监控则是在第一级监控的基础上，对数据加以分析、处理，一旦从中发现问题就对其进行警示。相对于三级监控而言，二级监控更加简便、高效。
2.监测方案的优化论证
监测系统优化的最终目的就是保障系统的正常运行与信息传递的通畅，对于不同时期安装的不同类型的仪器具有较好的兼容性，在系统能够正常运行的基础上谋求经济效益。为了实现以上几个目标，建议从以下方面入手：一是设立完善的信息系统基础措施，配备各种辅助仪器、设备，让信息系统能够高效运行。二是创设监测信息标准化体制，规范监测信息的数据流程，同时尽量提升监测信息的工作效率。三是提升信息网络中节点的信息处理功能，正是因为大坝监测数据信息过多，对于信息的处理需求又各不相同，所以提升功能是必然的。四是减少系统的结构层次，才能加快系统的运行效率[2]。
首先，水利水电相关管理单位可以根据监测数据，采取以上经过论证的科学方法完成对大坝工程仿真模型的监理和分析工作。其次，定期聘请专业机构对大坝安全监测数据进行评估与分析。最后，通过大坝监测数据的反馈以及专业机构的评价反馈来完成对大坝模型的修复和完善工作。
大坝安全监测技术对于保证水利工程中大坝项目的正常运行具有现实意义，我国在这方面的技术探究不断深入，相应的监测技术也在逐渐提升，部分技术已经达到了国际领先水准。但是，监测技术仍存在许多弊端，离不开相关技术人员的努力。
参考文献：
[1]甘兴云.水利水电工程中的大坝工程安全监测控制[J].中国高新技术企业，2015（27）.
[2]陈明华.论水电水利工程大坝施工的质量控制和安全监测的重要性[J].科技展望，2014（9）.
作者简介：高峰（1983—），男，辽宁沈阳人，高级工程师，本科，研究方向：水利信息化。