水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件

水工建筑物安全监测与控制杨国范水工建筑物安全监测与控制杨国范水工建筑物安全监测与控制的概念

水工建筑物安全监测与控制是以水利水电工程建设和运行中发生的各种可能危害、事故为主要研究对象，以工程特征信息为基础，总结、分析已发生危害事件或事故的经验，综合运用自然科学、技术科学和管理科学等方面的有关知识，识别和预测建设、运行活动中存在的不安全因素，并采取有效的控制措施防止危害、事故发生的科学技术知识体系。水工建筑物安全监测与控制的概念

第2章水工建筑物安全监测设计2.1监测设计的基本原则和要求2.2监测项目确定与测值限差2.3变形监测设计2.4渗流监测设计2.5应力应变监测设计2.6水文及水力学监测设计2.7自动化监测系统设计与优化2.8监测工程的施工组织设计2.9监测设计工程实例第2章水工建筑物安全监测设计2.1监测设计的基本原则和要求

水工建筑物应根据其重要性、型式、结构特性及地基条件等，设置安全监测设施。安全监测设计应以外部观测为主，内部观测为辅。观测断面和观测点的选择应有代表性。对安全性观测项目及测点，设计宜提供观测值的预计变动范围。监测设施应有保护措施，并便于施工、安装和维护。设计时应该按照建筑物的永久性和临时性，永久性建筑物中的主要建筑物和次要建筑物，分级别、作用及荷载情况等确定监测设计的基本原则和应该采用的标准。2.1监测设计的基本原则和要求水工建筑物应根据其重要性2.1.1设计所需的基本资料（1）工程形式、工程规模、使用年限、几何形状、尺寸以及边界条件。（2）地质条件和工程技术等。（3）环境条件。水文气象、生命财产危险性、附近建筑物或其他设施的状况。（4）岩土体物理力学性质和地应力状态。（5）施工方法和程序、各种结构的类型。（6）工程前期试验资料、模拟计算成果、结构布置形式。（7）确定的安全监测参照模型。（8）预测的工程运行性能，通过预测选定的仪器量程与精度和确定仪器定位定向依据。2.1.1设计所需的基本资料2.1.2设计目的目的主要分为（1）保障建筑物的安全运用（2）充分发挥工程效益（3）检验设计，提高水平（4）改进施工，加快进度

设计目的也可概括为预报、控制、检验、改进8个字，应使监测系统能够发挥应有的效果。2.1.2设计目的目的主要分为（1）保障建筑物的安全运用（2a.预报通过安全监测发现异常现象，及时预测未来性态和发展趋势，防止灾害的发生。b.控制根据监测进行控制运行。适时调整原因量以控制效应量，使能充分发挥工程效益。c.检验监测资料可反馈和验证设计的正确性，求得设计的合理、完善、创新。d.改进从监测结果可评价采用的施工技术其适用性和优越性以及改进的途径。a.预报通过安全监测发现异常现象，及时预测未来性态和发展2.1.3设计要求设计要求（1）明确的针对性和实用性（2）充分的可靠性和完整性（3）先进的监测方法和设施（4）必要的经济性和合理性a.实用有的放矢地进行设计，做到目的明确，针对性强，突出重点，兼顾全局。b.可靠设计方案和仪器的选择要同时考虑施工期、蓄水期、运行期的需要，并长期稳定需要。c.经济观测项目宜简化，测点少儿精，布置经济合理，施工安装方便。d.先进监测方法、仪器设备应满足精度要求，并吸取国内外经验，在可能范围内尽量采用先进技术。2.1.3设计要求设计要求（1）明确的针对性和实用性a.实2.1.4设计准备主要熟悉、了解、掌握以下几点：a.熟悉监测技术的基本知识，监测仪器设备性能和使用要求，并能在设计时正确运行。b.了解结构设计和施工设计、工程特点及一些关键问题，认真确定监测系统的任务和规模。c.掌握设计的主要内容：（1）可行性研究阶段提出安全监测系统的总体设计方案、监测项目、仪器数量和投资估算。（2）初步设计阶段优化总体设计方案及测点布置，确定主要仪器设备数量及工程概算。（3）招标设计阶段提出各种监测项目的施工技术要求、仪器设备清单，各种要监测项目测次及工程预算。（4）施工设计阶段提出施工详图及加工图。（5）蓄水设计阶段参与制定监测工作计划和主要监测技术指标及对大坝工作状态和评估。（6）运行设计阶段参与资料分析、安全检查和鉴定，并负责监测系统的技术改造设计。2.1.4设计准备主要熟悉、了解、掌握以下几点：2.2监测项目确定与测值限差2.2.1监测项目的确定原则监测项目的确定应考虑如下原则：（1）观测成果主要用于设计和施工的技术校核与修改时，选定起控制作用的项目。（2）观测成果用于及时预报施工和运行安远程度为目的时，应确定一项、多用、数据可靠地项目。（3）应针对危及建筑物稳定的关键问题和控制性观测来确定项目。（4）探查不稳定部位或影响稳定的因素时，应尽可能采用系统项目。（5）施工安全监测的项目要简单，不干扰施工，取得成果要快。（6）监测成果主要用于科研和发展新技术时，要按专项和全项两种方式选定。问题明确的用专项，问题模糊的尽可能用全项。（7）为了校正主要观测项目成果的观测，要针对影响因素的类型确定项目。（8）确定观测项目要考虑仪器设备的经济、使用方便及可能性等条件。（9）长期观测项目应能较全面的反映建筑物的实际运行情况，力求少而精。（10）工程安全监测系统中都应当有巡视检查项目。2.2监测项目确定与测值限差2.2.1监测项目的确定原则2.2.2监测项目的内容2.2.2监测项目的内容水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件2.2.3测值限差主要分为：变形监测、渗流监测和应力监测。变形监测：2.2.3测值限差主要分为：变形监测、渗流监测和应力监测。变水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件渗流监测：渗流监测：应力监测：应力监测：2.3变形监测设计2.3.1水平位移观测断面土石坝（含堆石坝）横断面：一般不少于2~3个纵断面：坝顶布设1~2，下游坝坡2~5个内断面：布置1~3个混凝土坝（函支墩坝、砌石坝）纵断面：1~2个内断面：1~3个近坝区岩体及滑坡体靠两坝肩附近的近坝区岩体垂直轴线布设1~2滑坡体顺滑移方向布设1~3必要时可大致按网格法布置监测布置分为断面和观测点2.3变形监测设计2.3.1水平位移观测断面土石坝横断面：观测点土石坝（含堆石坝）每个断面一般不少于3个混凝土坝（函支墩坝、砌石坝）对于重要工程可在伸缩缝两侧各部设1个观测点近坝区岩体及滑坡体至少布置3个位移标点监测方法水平位移监测方法见书表2-7（p27）观测点土石坝混凝土坝近坝区岩体及滑坡体至少布置3个位2.3.2垂直位移监测方法见书2-8（P28）监测布置精密水准法三角高程法遥测法水准工作位移2.3.2垂直位移监测方法见书2-8（P28）监测布置水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件2.3.3挠度

将垂线从坝顶或适当位置的悬挂点挂下，在各测点上均设测站安置仪器进行观测，所得观测点为各测点与悬挂点之间的相对位移，则任一测点N的挠度SN的算式为：

SN=S0-S式中：NS—正垂线悬挂点与最低点之间的相对位移；

S—任一测点N与悬挂点之间的观测的相对位移正垂线观测站法支持点法

在垂直低最低点建立观测站安置仪器，而在各测点处安装支持点，观测是吧垂涎分别夹在各支持点上，所得观测值减去首次观测值即为各测点与最低点观测站之间的相对挠度。2.3.3挠度将垂线从坝顶或适当位置的悬挂点挂下倒垂线

倒垂线是将铅垂线底端固定在基岩深处，依靠另一端施加的浮力将垂线引至顶或某一高程处保持不动，故只能采用多点观测站法。倒垂线倒垂线是将铅垂线底端固定在基岩深处，依靠另2.3.3倾斜2.3.3倾斜2.3.5接缝及裂缝2.3.5接缝及裂缝2.4渗流监测设计扬压力监测渗流压力监测孔隙水压力监测绕坝渗流监测地下水位监测渗流量监测水质监测主要分为2.4渗流监测设计扬压力监测主要分为2.4.1扬压力监测

纵向观测断面有1~2个

坝基横向观测断面至少有2个测点布置在坝段中心线或支墩中心线上低于70m的混凝土坝2个水平截面坝体高于70m的混凝土坝3~4个水平截面

布置观测设备：

扬压力通常采用测压管和渗压计观测。2.4.1扬压力监测纵向观测断面有2.4.2渗流压力监测渗流压力的典型布置如图所示：2.4.2渗流压力监测渗流压力的典型布置如图所示：2.4.3孔隙水压力监测

通常在均质土坝、冲填坝、尾矿坝、松软地基、土石坝土质防渗体、砂壳等图体内需要进行孔隙水压力观测。孔隙水压力采用测压管和渗压计观测。孔隙水压力典型监测布置如图所示：2.4.3孔隙水压力监测通常在均质土坝、冲填坝、尾矿2.4.4绕坝渗流监测观测断面：（1）在大坝两端沿流线方向或渗流较集中的透水层各设

1~2个观测断面，每个断面上设3~4条观测垂线。（2）在土石坝与混凝土建筑物接触面上布设1个断面，

2~3条观测垂线（3）在下游河槽两侧阶地中的绕流区，沿主流线方向每侧可增设1个观测断面。观测点：（1）在大坝两岸每个观测垂线的钻孔中设1~2个观测点，若需分层观测，则应做好层间止水。（2）在土石坝与刚性建筑物结合部位观测垂线上的不同高程布设

1~2个观测点。（3）在岸坡防渗齿槽或灌浆帷幕的下游侧布设1个观测点，必要时可增设1个。（4）对于层状渗流，可利用不同高程上的平洞布设测点。无平洞时，应分别钻孔至各层透水带布设测点。2.4.4绕坝渗流监测观测断面：（1）在大坝两端沿流线方向或2.4.5地下水位监测

对于近坝区的滑坡体及对坝肩或坝基稳定有重大影响的地质构造带宜进行地下水位观测。同时，对隧洞、地下厂房（包括地下泵站）、调压室及泄水孔等进行外水压力观测。2.4.6渗流量监测渗流量观测包括渗漏水的总流量、分区流量及其水质监测。各种水堰如图所示：2.4.5地下水位监测对于近坝区的滑坡体及对坝肩或水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件2.4.7水质监测主要包括

温度、pH值、电导率、透明度、

物理指标

颜色、悬浮物、矿化度等。

总磷、总氮、硝酸盐、高锰酸盐、溶解氧、生化需

化学指标

氧量、有机金属化合物等。2.4.7水质监测主要包括2.5应力应变监测设计2.5.1混凝土应力及应变坝的类型重力坝拱坝支墩坝面板坝在重点观测坝段选择1个水平观测截面，一般1个截面布置3~5个测点，一个测点布置1~3个应变计。在不同高程上选择3~5个水平观测截面，在拱冠、拱座选择1~3个断面，在厚拱坝和重力坝的观测面布置2~3个观测点，没缝时可多于3个。可参照重力坝。设置测点的面板条块一般1~3个。2.5应力应变监测设计2.5.1混凝土应力及应变坝的类型2.5.2岩体应力及应变分为坝基和坝肩近坝区岩体地下洞室基岩应变计的标距长度为1~2m，可按1~3向组成布设。布设近坝区的高边坡及滑坡体应变测点时，可采用多点位移计。多点位移计收敛计三向位移计压应力计2.5.2岩体应力及应变分为坝基和坝肩基岩应变计的标距长度2.5.3钢材应力及应变分为钢筋钢板根据需要布设观测断面，每个断面需要3~5个观测点，并应布设相应的钢筋无应力计。在观测断面上一般布设3~4个观测点，测点处钢板曲率半径不小于1m。2.5.3钢材应力及应变分为根据需要布设观测断面，每个断面水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件2.5.4自由体积应变分为混凝土岩体钢筋温度、湿度、自生变形三部分，采用无应力计进行观测在进行岩体应力应变观测时，应布设岩石无压力计，结构如图。在布设钢筋应力计时，应布设相应的混凝土无应力计。2.5.4自由体积应变分为温度、湿度、自生变形三部分，采用水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件2.5.5土压力坝内土压力总土压力、垂直土压力、水平土压力及大、小主应力等的观测。内容布置观测断面观测点观测仪器一般大型工程可布设1个观测横断面，有必要时可增加1个。一般沿高程布设2~3个观测界面，每组不少于3个2.5.5土压力坝内土压力总土压力、垂直土压力、水平土压力水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件观测实验内容布置包括土和堆石体等与混凝土、岩石土压力观测，及淤沙压力观测，采用土压力计。观测断面观测点根据地质布设1~3个观测断面。挡土建筑物每个断面沿墙布设3~4个测点。建筑物基础每个观测截面布设3~5个测点。坝内输水涵管每个断面焊管外布设3~4个测点。混凝土防渗墙观测断面沿深度布设3~5个测点。观测实验内容包括土和堆石体等与混凝土、岩石土压力观测，及淤沙2.5.6温度分为坝体坝面重力坝和宽缝重力坝拱坝和腹拱坝支墩坝网格间距一般10~20m上密下疏。根据坝高布设3~5个观测截面交线处至少3个观测点。不同高程3~5个截面布设测点。上游坝面下游坝面基岩空气在观测坝段据上游坝面5~10cm的坝体沿坝布设测点间距1/15~1/10坝高。一般在1/2坝高处布设观测截面，据坝面0cm、10cm、20cm、40cm、60cm各设1个观测点。深入基岩5~10m钻孔。不同深度布设3~5测点，测点据地面为0m、1.5m、3.5m、10m。布设1个气温点。2.5.6温度分为重力坝和宽缝重力坝网格间距一般10~202.5.7地震分为地震强震洞孔隙压力混凝土坝土石坝附属建筑物一般在2/3坝高处增设测点必要在1/2坝高处增设测点可少量布设测点重点部位是在土石坝的砂壳底部、松软坝基和含水量粘土宽心墙。2.5.7地震分为混凝土坝一般在2/3坝高处增设测点必要在观测设备设置要求测震系统对地震基本烈度7度及其以上的1、2级大坝可进行反应监测。地震反应监测包括坝体地震和孔隙压力管测两方面。强震观测的传感器与坝体要有良好的接触，传感器的震动方向应与待测方向一致。对测震系统包括传感器、放大器和记录器三大部分。。数字式强震仪采用数字式磁带记录。对于洞孔隙压力观测，一般采用洞孔隙压力计或渗压计及其配套使用的放大器记录和采用数据采集器或其他放大和记录装置。观测设备对地震基本烈度7度及其以上的1、2级大坝可进行反应监分为监测布置观测设备上游水位下游水位观测要求直立水尺、倾斜水尺、悬垂水尺、浮筒水尺、自记水位计、遥测水位计2.6水文及水力学监测设计2.6.1水位监测1）一般在坝前设置1个观测点2）上游水位测点宜布置在水面平稳、受风浪和泄流影响较小、便于安装和观测的稳定岸坡或永久建筑物上3）对输泄水建筑物的上游水位测点，可设置在引水管前池、渠首、堰前、闸墩侧壁等处。1）一般布设在各泄水建筑物泄流汇合处的下游不受水跃和回流影响的地点。2）当下游河道无水时，可布设测压管、观测井、渗压计，并尽量与渗流监测结合。3）消力池下游的水位测点宜布设在距离消力池末端不小于设备总长得3-5倍处。1）闸墩、消力池、泄洪工程进水渠的渠首及堰前水位应观测时均水位。2）时均水位一般用布设水尺法观测。3）瞬时水位一般用遥测水位计、渗压计或波浪仪器观测。分为直立水尺、倾斜水尺、悬垂水尺、浮筒水尺、自记水位计、遥测2.6.2降水监测雨量站位置：在坝区选择四周空旷、平坦，避开局部地形、地物影响的地方设置雨量站。雨量站面积：雨量站宜设置专用面积，布设一种仪器时，面积不小于4m×4m；布设两种仪器时，面积不小于

4m×6m。周围还应设置栅栏，保护仪器设备。泄洪雾化：泄洪雾化属于临时性监测，测点布置较多，可不受上述要求限制。一般在雾化强降水区布设电测雨量计，在弱降水区则布设人工雨量计。观测设备：观测设备主要有雨量器、自记雨量计、智能雨量计。2.6.2降水监测雨量站位置：在坝区选择四周空旷、平坦，避2.6.3压强监测分为监测布置观测设备布置要求观测点观测站1）压强观测布置应根据泄水建筑物进出口水位差决定。2）布设测点时以能反映过水表面压强分布特征、满足监测工程安全运行为原则。1）泄水建筑物测点一般应布设在闸孔中线、闸墩两侧和下游曲线段或不连续部位。2）对于过水边界不平顺及突变等部位，如平板闸门槽下游边壁、挑流鼻坎、消力墩侧壁等，需布设测点。3）有压隧洞（管道）进口顶部曲线段、渐变段、分叉段及局部不平整突体的下游边界上宜根据需要布设测点。1）观测站应尽量保持干燥、通风，室温基本稳定，并避免受建筑物或地基震动的影响。2）电源应保持稳定，不受大功率电气设备影响及信号的干扰。3）观测站应尽量靠近测点，交通方便，照明良好。观测设备有测压管，测压计。2.6.3压强监测分为布置要求1）压强观测布置应根据泄水建2.6.4消能监测观测内容：1）消能观测包括底流、流面以及挑流2）对底流消能观测点的重点是水流从急流状态变化到缓流状态时水面产生水跃的水力现象。3）对面流消能观测的重点是坝下水流流态及面流波。4）挑流消能观测的重点是挑流水舌和水垫消能及雾化。观测点：1）底流消能测点布设位置以能观测出水流平面图和水跃剖面图为原则。2）面流消能测点布设位置以能观测出水舌流态剖面图和水流平面图以及面流波的衰减图为原则。3）挑流消能测点布设位置以能观测出水舌轨迹图与水舌扩散平面图及雾化范围和降水强度等值线图为原则。观测方法：观测方法有方格网发、水尺组法、经纬仪交会法、摄影法。2.6.4消能监测观测内容：2.6.5冲淤监测监测布置观测断面测点定位1）库区：通常在拦河坝前布设1个断面，至入库口均匀布置若干个，断面一般与河道基本垂直。2）河床：水闸建筑物一般由上、下游护坦末端起分别向上、下游延伸相当于河道宽度的2~3倍距离内布置断面，布设5~10个断面为宜。1）缆索法：对于库面较窄的的河床式水库，流速在1~1.5m/s以内时，可采用缆索法决定测深点的位置，施测方便，成果可靠。2）当库面宽度大于150~200m,且流速大于1.5m/s时，可采用测角交会法决定测点位置。观测设备：观测设备有探测杆、测深锤、测深铅鱼、回声测深仪、水下探测仪等。2.6.5冲淤监测监测布置观测断面1）库区：通常在拦河坝水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件监测方法：监测方法见表2-11，可根据需要将其中两种方法结合使用。监测方法：2.6.6波浪监测监测目的：1）掌握库区风声波的发展规律，制订库区护岸和土石坝护坡方案，防止发生破坏。2）确定大坝安全超高及防浪墙合理高度，确定明渠、水道边墙安全超高及明渠隧洞洞顶余幅高度。3）了解尾水波对机组出力的影响，以保证发电出力。4）测量波浪对闸门等轻型建筑物的作用力，据已拟定防护措施。5）监测下游河道波浪对岸边冲击。淘刷及对通航的影响，提出消波和防波的工程措施，寻求改善水工建筑物布置方案。6）根据监测资料可建立风力、吹程与波高的关系，波高与爬波的关系波压力与块石护坡厚度的关系等。监测内容：1）库面波浪；2）输水建筑物及电站下游波浪；3）明渠高速水流水面波浪；4）调压井涌浪。监测仪器:监测仪器有测波杆、测波器、遥测自记仪、摄影机、水尺等。2.6.6波浪监测监测目的：2.7自动监测系统设计及优化2.7.1自动化的要求（1）实用性要适应施工期、蓄水期、运行期及已建成工程更新改造的不同需要，便于维护和扩充，每次扩充不影响已建系统的正常运行，并能针对工程的实际情况兼容各类传感器。能在温度-30~+60℃、温度95%以上及规定水压条件下正常工作，能防雷和抗电磁干扰，系统中各测值宜变换为标准数字量输出。操作简单，安装、埋设方便，易于维护。（2）可靠性保证系统长期稳定，经久耐用，观测数据具有可靠的精度和准确度，能自检自校及显示故障诊断结果并具有断电保护功能。同时具有独立于自动监测仪器的人工观测接口。（3）先进性

自动化系统的原理和性能应具备先进性，根据需要和可能采用各种先进技术手段与元器件，使系统的各项性能指标达到国内外同类系统的先进水平。2.7自动监测系统设计及优化2.7.1自动化的要求（4）、经济性系统中软硬件要力求价格低廉，经济合理，在同样监测功能下，性能价格比最优，且有良好的售后服务。除能在线及时测量和处理数据外，还应具有离线输入接口。2.7.2自动化监测的内容（1）建筑物内部应力、应变、钢筋应力、渗透力、温度等自动化监测。内部观测仪器主要采用差动电阻式和钢弦式两个系列。主要品种有应力计、应变计、侧缝计、钢筋计、渗压计和温度计。（2）建筑物外观监测，包括水平位移和垂直位移监测两部分。水平位移主要采用各种原理的垂线坐标仪和引张线进行自动化监测。垂直位移监测自动化仪器有差动变压器式静力水准装置和电容式静力水准装置。地基和边坡变形监测采用多点变位计和钻孔倾斜仪等。（3）扬压力和渗漏量监测。扬压力自动化监测仪器主要有钢弦式、差动电阻式、电阻应变片、电感式和电阻式。监测渗漏量的仪器有管口渗漏量计及多种形式的量水堰水位遥测仪。（4）环境变量的自动监测项目包括水位、水温、气温和降雨，通常由水文气象测报系统进行测量。（4）、经济性系统中软硬件要力求价格低廉，经济合理，在同样监2.7.3自动化系统结构模式自动化监测系统按采集方式分为集中式、分布式和混合式三种结构模式，见图2-21~图2-23。2.7.3自动化系统结构模式2.8监测工程的施工组织设计

施工组织设计是安全监测设计的重要组成部分，是编制工程概预算和招标、投标文件的主要依据，是工程施工的指导性文件。它对于正确确定监测系统的布置、优化设计方案、合理组织施工、保证工程质量、避免与总体工程干扰、缩短工期、降低造价都有十分重要的作用。2.8监测工程的施工组织设计施工组织设计是安全监测设水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件2.8.1监测工程施工组织设计要求监测工程施工组织设计应符合下列要求：（1）在设计中，必须根据特定水利工程项目的施工特点，认真研究监测系统设计布置和技术要求，并要符合现行的施工组织设计规范和有关施工规程、规范，以保证工程质量。（2）施工程序应符合水利工程总进度计划和施工程序的要求，要有与其协调平衡的措施，避免干扰、冲突，确保初期监测和施工期监测取得准确的初始状态值和时间与空间上连续的、全过程的资料，并确保仪器安装埋设的质量。（3）施工进度应符合工程施工总进度的要求。在满足工程总体施工的前提下，制定各项工作的方案，方案的确定要有比较，择优选择。（4）设计中必须编制完整的监测工程施工技术规程，用以保证监测工程施工严格遵循有关规程、规范，达到监测系统设计标准和要求。（5）设计中应考虑监理常规要求，并将要求编入设计文件中，便于施工人员对此有明确的认识和遵照执行。2.8.1监测工程施工组织设计要求监测工程施工组织设计应2.8.2施工组织设计的步骤与内容（1）调查分析研究工程特性和施工条件。掌握水利工程和安全监测工程的特性及施工组织设计的基础工作。（2）确定施工程序和施工方法。监测工程的施工程序和方法常常受到相邻工程和水利工程施工的影响，因施工条件的变化而变化。因此，施工程序和方法需要准备多种方案，以适应这种多变的施工条件。（3）编制进度计划施工进度计划需在编制施工组织和作业循环图表、各种仪器设备安装埋设设计的基础上进行编制，同时考虑工程总进度的要求。（4）编制施工技术规程编制的技术规程应包括土建施工规程、仪器设备组装检验率定规程、仪器设备安装埋设规程和观测与资料整理分析规程。此外，在技术规程中，对监测工程施工有影响的施工条件提出有限定要求的文件。2.8.2施工组织设计的步骤与内容（1）调查分析研究工程2.9监测设计工程实例

本节选择几个有代表性的工程实例。分别从监测设计、施工、资料分析。工程安全评价等方面进行介绍。2.9监测设计工程实例本节选择几个有代表性的工水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件

大坝基本情况（1）大坝基本情况（1）

大坝基本情况（2）大坝基本情况（2）原始数据的可靠性检验可靠性检验的主要内容是采用逻辑分析方法进行下列检验:（1）作业方法是否符合规定（2）观测仪器性能是否稳定（3）各项测量数据物理意义是否合理，是否超过仪器量程和材料的物理限值，检验结果是否在限差以内。（4）监测数据是否符合连续性、一致性、相关性等原则。连续性原始数据的可靠性检验可靠性检验的主要内容是采用逻辑分析方法进一致性水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件相关性：（1）同类监测量比较（2）相关监测量比较相关性：数据表格样例（1）数据表格样例（1）数据表格样例（2）数据表格样例（2）资料分析方法(1)资料分析方法一般采用比较法、作图法、特征值统计法和数学模型法等。（1）比较法：a）比较各次巡视检查资料，定性考察水工建筑物外观异常现象的部位、变化规律和发展趋势。b)比较同类效应量观测值的变化规律或发展趋势，是否具有一致性和合理性。c)将监测成果与理论计算或模型试验成果相比较，观察其规律和趋势是否具有一致性、合理性；并与工程的某些技术警戒值（大坝在一定工作条件下的变形量、抗滑稳定系数、渗透压力、渗流量等方面的设计或试验允许值，或经历史资料分析得出的推荐监控值）相比较，以判断工程的工作状态是否异常。

资料分析方法(1)资料分析方法一般采用比较法、作图法、特征值资料分析方法(2)

（2）作图法：

a)通过绘制各监测物理量的过程线及特征原因量（如库水位等）下的效应量（如变形量、渗流量等）过程线图，考察效应量随时间的变化规律和趋势。b)通过绘制各效应量的平面和剖面分布图，以考察效应量随空间的分布情况和特点（必要时可加绘相关物理量，如蓄水过程等）。c)通过绘制各效应量与原因量的相关图，以考察效应量的主要影响因素及其相关程度和变化规律。资料分析方法(2)（2）作图法：资料分析方法(3)

（3）特征值统计法：对各监测物理量历年的最大和最小值（含出现时间）、变幅、周期、年平均值及年变化率等进行统计、分析，以考察各监测量之间在数量变化方面是否具有一致性、合理性，以及他们的重现性和稳定性等。资料分析方法(3)（3）特征值统计法：资料分析内容

如监测数据出现以下情况之一，可视为异常：（1）变化趋势突然加剧或变缓，或发生逆转，如从正向增长变为负向增长，而从已知的原因量变化不能作出解释。资料分析内容如监测数据出现以下情况之一，可视为异常：

（2）出现与已知原因量无关的变化速率。

（3）出现超过历史极值（最大值、最小值）、设计计算值、安全监控限值或数学模型预报值。

当水工建筑物运行到一定年限后，为了保证建筑物的正常运行，需要对水工建筑物进行定期安全检查，并对其进行安全鉴定或安全评估。电力系统大坝安全监察中心要求水电站大坝每5年进行一次定期安全检查与鉴定。水利部1998年发布的《水闸安全鉴定规定》中要求，水闸投入运用后每隔15-20年应进行一次全面的安全检查与鉴定。当水工建筑物运行到一定年限后，为了保证建筑物的正

水工混凝土建筑物安全评估最主要的内容之一是根据检测情况，对混凝土建筑物进行必要的复核计算，复核计算内容包括：1.建筑物因规划数据的改变而影响安全运行的，应区别不同情况进行建筑物的整体稳定性、抗渗稳定性及结构强度等复核计算；2.建筑物因荷载标准的提高而影响工程安全的，应复核其结构强度和变形；3.混凝土结构需要限制裂缝宽度的结构构件，出现超过允许值的裂缝，应复核其结构强度和裂缝宽度；水工混凝土建筑物安全评估最主要的内容之一是根据检测情4.需要控制变形值的结构构件，出现超过允许值的变形，应进行结构强度和变形验算；5.对主要结构构件发生锈胀裂缝或表面剥蚀、磨损而导致钢筋保护层破坏和钢筋锈蚀的，应按实际截面进行结构构件强度复核；6.地震设防区的建筑物，原设计未考虑抗震设防或设计烈度偏低的，应按现行SL203-97<<水工建筑物抗震设计规范>>和有关规定进行复核计算。水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件某水电站消力池底板脱空检测现场某水电站消力池底板脱空检测现场SIR-2000雷达探测仪SIR-2000雷达探测仪水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件混凝土坝安全评估应复核建筑物的级别，根据国家有关现行规范，按大坝目前的工作条件、荷载条件及运行工况进行复核与评估。大坝安全评估涉及到的内容包括：复核防洪标准结构安全（强度和稳定）渗流安全抗震安全金属结构安全工程质量等（一）混凝土坝安全评估混凝土坝安全评估应复核建筑物的级别，根据国家有关现行规范，按（1）现场调查：大坝管理单位首先对工程的现状开展调查，收集与工程有关的技术资料，对大坝存在的问题和缺陷进行初步的分析。（2）现场检测：对有安全监测设施的混凝土坝，首先对安全监测资料进行分析，在此基础上，安排对大坝进行必要的现场检测和勘探，确定基础的情况、坝基扬压力及坝体混凝土的质量和老化状况等。混凝土坝安全评估程序（1）现场调查：大坝管理单位首先对工程的现状开展调查，收集与（3）复核计算：以新的复核后的洪水设计标准、坝体复核后的实际荷载、坝基的真实工作状况、坝体混凝土的性能状况及其老化，按照现行的《混凝土重力坝设计规范》（DL5018－1999）进行稳定和强度的复核计算。（4）安全评定：由大坝安全鉴定或安全评估专家组根据大坝现场调查的情况、现场检测和安全监测的分析结果及安全复核计算的结果，对大坝的安全状况进行评估并给出评估的结果。（3）复核计算：以新的复核后的洪水设计标准、坝体复核后的实际水闸安全评估应以最新的规划数据、原型观测资料和安全检测成果为基础，根据国家现行的《水闸设计规范》（SL265－2001），按水闸目前的工作状况、荷载条件及运行工况进行复核与评估。水闸安全评估涉及的内容包括：复核水闸的抗滑和抗浮稳定性抗渗稳定性混凝土结构的强度和变形金属结构安全某些工程的抗震性能等。

（二）水闸安全评估水闸安全评估应以最新的规划数据、原型观测资料和安全检测成果为检测工程实例五强溪水电站工程船闸的变形和裂缝调查五强溪水电站右消力池冲坑修复工程质量检查亭子口嘉陵江大桥混凝土内部缺陷及强度检测东江水电站大坝裂缝调查与检测检测工程实例五强溪水电站工程船闸的变形和裂缝调查五强溪船闸的变形和裂缝调查

五强溪船闸的变形和裂缝调查裂纹检测结果裂缝深度：超声法和钻孔法测量；裂缝长度：卷尺测量；裂缝宽度：游标卡尺或宽度测量仪测量。

裂纹检测结果裂缝深度：超声法和钻孔法测量；ADCBh裂缝深度测量

裂缝宽度测量ADCBh裂缝深度测量裂缝宽度测量水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件亭子口嘉陵江大桥混凝土内部缺陷及强度检测亭子口嘉陵江大桥混凝土内部缺陷及强度检测某引水渠道及建筑物某引水渠道及建筑物某水闸检测与评估某水闸检测与评估长江三峡装机1820万kWh,库容393亿m3，坝长2309m，水库长600km,重力坝。长江三峡葛洲坝重力坝二滩水电站

双曲拱坝葛洲坝二滩水电站谢谢！水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件水工建筑物安全监测与控制杨国范水工建筑物安全监测与控制杨国范水工建筑物安全监测与控制的概念

水工建筑物安全监测与控制是以水利水电工程建设和运行中发生的各种可能危害、事故为主要研究对象，以工程特征信息为基础，总结、分析已发生危害事件或事故的经验，综合运用自然科学、技术科学和管理科学等方面的有关知识，识别和预测建设、运行活动中存在的不安全因素，并采取有效的控制措施防止危害、事故发生的科学技术知识体系。水工建筑物安全监测与控制的概念

第2章水工建筑物安全监测设计2.1监测设计的基本原则和要求2.2监测项目确定与测值限差2.3变形监测设计2.4渗流监测设计2.5应力应变监测设计2.6水文及水力学监测设计2.7自动化监测系统设计与优化2.8监测工程的施工组织设计2.9监测设计工程实例第2章水工建筑物安全监测设计2.1监测设计的基本原则和要求

水工建筑物应根据其重要性、型式、结构特性及地基条件等，设置安全监测设施。安全监测设计应以外部观测为主，内部观测为辅。观测断面和观测点的选择应有代表性。对安全性观测项目及测点，设计宜提供观测值的预计变动范围。监测设施应有保护措施，并便于施工、安装和维护。设计时应该按照建筑物的永久性和临时性，永久性建筑物中的主要建筑物和次要建筑物，分级别、作用及荷载情况等确定监测设计的基本原则和应该采用的标准。2.1监测设计的基本原则和要求水工建筑物应根据其重要性2.1.1设计所需的基本资料（1）工程形式、工程规模、使用年限、几何形状、尺寸以及边界条件。（2）地质条件和工程技术等。（3）环境条件。水文气象、生命财产危险性、附近建筑物或其他设施的状况。（4）岩土体物理力学性质和地应力状态。（5）施工方法和程序、各种结构的类型。（6）工程前期试验资料、模拟计算成果、结构布置形式。（7）确定的安全监测参照模型。（8）预测的工程运行性能，通过预测选定的仪器量程与精度和确定仪器定位定向依据。2.1.1设计所需的基本资料2.1.2设计目的目的主要分为（1）保障建筑物的安全运用（2）充分发挥工程效益（3）检验设计，提高水平（4）改进施工，加快进度

设计目的也可概括为预报、控制、检验、改进8个字，应使监测系统能够发挥应有的效果。2.1.2设计目的目的主要分为（1）保障建筑物的安全运用（2a.预报通过安全监测发现异常现象，及时预测未来性态和发展趋势，防止灾害的发生。b.控制根据监测进行控制运行。适时调整原因量以控制效应量，使能充分发挥工程效益。c.检验监测资料可反馈和验证设计的正确性，求得设计的合理、完善、创新。d.改进从监测结果可评价采用的施工技术其适用性和优越性以及改进的途径。a.预报通过安全监测发现异常现象，及时预测未来性态和发展2.1.3设计要求设计要求（1）明确的针对性和实用性（2）充分的可靠性和完整性（3）先进的监测方法和设施（4）必要的经济性和合理性a.实用有的放矢地进行设计，做到目的明确，针对性强，突出重点，兼顾全局。b.可靠设计方案和仪器的选择要同时考虑施工期、蓄水期、运行期的需要，并长期稳定需要。c.经济观测项目宜简化，测点少儿精，布置经济合理，施工安装方便。d.先进监测方法、仪器设备应满足精度要求，并吸取国内外经验，在可能范围内尽量采用先进技术。2.1.3设计要求设计要求（1）明确的针对性和实用性a.实2.1.4设计准备主要熟悉、了解、掌握以下几点：a.熟悉监测技术的基本知识，监测仪器设备性能和使用要求，并能在设计时正确运行。b.了解结构设计和施工设计、工程特点及一些关键问题，认真确定监测系统的任务和规模。c.掌握设计的主要内容：（1）可行性研究阶段提出安全监测系统的总体设计方案、监测项目、仪器数量和投资估算。（2）初步设计阶段优化总体设计方案及测点布置，确定主要仪器设备数量及工程概算。（3）招标设计阶段提出各种监测项目的施工技术要求、仪器设备清单，各种要监测项目测次及工程预算。（4）施工设计阶段提出施工详图及加工图。（5）蓄水设计阶段参与制定监测工作计划和主要监测技术指标及对大坝工作状态和评估。（6）运行设计阶段参与资料分析、安全检查和鉴定，并负责监测系统的技术改造设计。2.1.4设计准备主要熟悉、了解、掌握以下几点：2.2监测项目确定与测值限差2.2.1监测项目的确定原则监测项目的确定应考虑如下原则：（1）观测成果主要用于设计和施工的技术校核与修改时，选定起控制作用的项目。（2）观测成果用于及时预报施工和运行安远程度为目的时，应确定一项、多用、数据可靠地项目。（3）应针对危及建筑物稳定的关键问题和控制性观测来确定项目。（4）探查不稳定部位或影响稳定的因素时，应尽可能采用系统项目。（5）施工安全监测的项目要简单，不干扰施工，取得成果要快。（6）监测成果主要用于科研和发展新技术时，要按专项和全项两种方式选定。问题明确的用专项，问题模糊的尽可能用全项。（7）为了校正主要观测项目成果的观测，要针对影响因素的类型确定项目。（8）确定观测项目要考虑仪器设备的经济、使用方便及可能性等条件。（9）长期观测项目应能较全面的反映建筑物的实际运行情况，力求少而精。（10）工程安全监测系统中都应当有巡视检查项目。2.2监测项目确定与测值限差2.2.1监测项目的确定原则2.2.2监测项目的内容2.2.2监测项目的内容水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件2.2.3测值限差主要分为：变形监测、渗流监测和应力监测。变形监测：2.2.3测值限差主要分为：变形监测、渗流监测和应力监测。变水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件渗流监测：渗流监测：应力监测：应力监测：2.3变形监测设计2.3.1水平位移观测断面土石坝（含堆石坝）横断面：一般不少于2~3个纵断面：坝顶布设1~2，下游坝坡2~5个内断面：布置1~3个混凝土坝（函支墩坝、砌石坝）纵断面：1~2个内断面：1~3个近坝区岩体及滑坡体靠两坝肩附近的近坝区岩体垂直轴线布设1~2滑坡体顺滑移方向布设1~3必要时可大致按网格法布置监测布置分为断面和观测点2.3变形监测设计2.3.1水平位移观测断面土石坝横断面：观测点土石坝（含堆石坝）每个断面一般不少于3个混凝土坝（函支墩坝、砌石坝）对于重要工程可在伸缩缝两侧各部设1个观测点近坝区岩体及滑坡体至少布置3个位移标点监测方法水平位移监测方法见书表2-7（p27）观测点土石坝混凝土坝近坝区岩体及滑坡体至少布置3个位2.3.2垂直位移监测方法见书2-8（P28）监测布置精密水准法三角高程法遥测法水准工作位移2.3.2垂直位移监测方法见书2-8（P28）监测布置水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件2.3.3挠度

将垂线从坝顶或适当位置的悬挂点挂下，在各测点上均设测站安置仪器进行观测，所得观测点为各测点与悬挂点之间的相对位移，则任一测点N的挠度SN的算式为：

SN=S0-S式中：NS—正垂线悬挂点与最低点之间的相对位移；

S—任一测点N与悬挂点之间的观测的相对位移正垂线观测站法支持点法

在垂直低最低点建立观测站安置仪器，而在各测点处安装支持点，观测是吧垂涎分别夹在各支持点上，所得观测值减去首次观测值即为各测点与最低点观测站之间的相对挠度。2.3.3挠度将垂线从坝顶或适当位置的悬挂点挂下倒垂线

倒垂线是将铅垂线底端固定在基岩深处，依靠另一端施加的浮力将垂线引至顶或某一高程处保持不动，故只能采用多点观测站法。倒垂线倒垂线是将铅垂线底端固定在基岩深处，依靠另2.3.3倾斜2.3.3倾斜2.3.5接缝及裂缝2.3.5接缝及裂缝2.4渗流监测设计扬压力监测渗流压力监测孔隙水压力监测绕坝渗流监测地下水位监测渗流量监测水质监测主要分为2.4渗流监测设计扬压力监测主要分为2.4.1扬压力监测

纵向观测断面有1~2个

坝基横向观测断面至少有2个测点布置在坝段中心线或支墩中心线上低于70m的混凝土坝2个水平截面坝体高于70m的混凝土坝3~4个水平截面

布置观测设备：

扬压力通常采用测压管和渗压计观测。2.4.1扬压力监测纵向观测断面有2.4.2渗流压力监测渗流压力的典型布置如图所示：2.4.2渗流压力监测渗流压力的典型布置如图所示：2.4.3孔隙水压力监测

通常在均质土坝、冲填坝、尾矿坝、松软地基、土石坝土质防渗体、砂壳等图体内需要进行孔隙水压力观测。孔隙水压力采用测压管和渗压计观测。孔隙水压力典型监测布置如图所示：2.4.3孔隙水压力监测通常在均质土坝、冲填坝、尾矿2.4.4绕坝渗流监测观测断面：（1）在大坝两端沿流线方向或渗流较集中的透水层各设

1~2个观测断面，每个断面上设3~4条观测垂线。（2）在土石坝与混凝土建筑物接触面上布设1个断面，

2~3条观测垂线（3）在下游河槽两侧阶地中的绕流区，沿主流线方向每侧可增设1个观测断面。观测点：（1）在大坝两岸每个观测垂线的钻孔中设1~2个观测点，若需分层观测，则应做好层间止水。（2）在土石坝与刚性建筑物结合部位观测垂线上的不同高程布设

1~2个观测点。（3）在岸坡防渗齿槽或灌浆帷幕的下游侧布设1个观测点，必要时可增设1个。（4）对于层状渗流，可利用不同高程上的平洞布设测点。无平洞时，应分别钻孔至各层透水带布设测点。2.4.4绕坝渗流监测观测断面：（1）在大坝两端沿流线方向或2.4.5地下水位监测

对于近坝区的滑坡体及对坝肩或坝基稳定有重大影响的地质构造带宜进行地下水位观测。同时，对隧洞、地下厂房（包括地下泵站）、调压室及泄水孔等进行外水压力观测。2.4.6渗流量监测渗流量观测包括渗漏水的总流量、分区流量及其水质监测。各种水堰如图所示：2.4.5地下水位监测对于近坝区的滑坡体及对坝肩或水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件2.4.7水质监测主要包括

温度、pH值、电导率、透明度、

物理指标

颜色、悬浮物、矿化度等。

总磷、总氮、硝酸盐、高锰酸盐、溶解氧、生化需

化学指标

氧量、有机金属化合物等。2.4.7水质监测主要包括2.5应力应变监测设计2.5.1混凝土应力及应变坝的类型重力坝拱坝支墩坝面板坝在重点观测坝段选择1个水平观测截面，一般1个截面布置3~5个测点，一个测点布置1~3个应变计。在不同高程上选择3~5个水平观测截面，在拱冠、拱座选择1~3个断面，在厚拱坝和重力坝的观测面布置2~3个观测点，没缝时可多于3个。可参照重力坝。设置测点的面板条块一般1~3个。2.5应力应变监测设计2.5.1混凝土应力及应变坝的类型2.5.2岩体应力及应变分为坝基和坝肩近坝区岩体地下洞室基岩应变计的标距长度为1~2m，可按1~3向组成布设。布设近坝区的高边坡及滑坡体应变测点时，可采用多点位移计。多点位移计收敛计三向位移计压应力计2.5.2岩体应力及应变分为坝基和坝肩基岩应变计的标距长度2.5.3钢材应力及应变分为钢筋钢板根据需要布设观测断面，每个断面需要3~5个观测点，并应布设相应的钢筋无应力计。在观测断面上一般布设3~4个观测点，测点处钢板曲率半径不小于1m。2.5.3钢材应力及应变分为根据需要布设观测断面，每个断面水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件2.5.4自由体积应变分为混凝土岩体钢筋温度、湿度、自生变形三部分，采用无应力计进行观测在进行岩体应力应变观测时，应布设岩石无压力计，结构如图。在布设钢筋应力计时，应布设相应的混凝土无应力计。2.5.4自由体积应变分为温度、湿度、自生变形三部分，采用水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件2.5.5土压力坝内土压力总土压力、垂直土压力、水平土压力及大、小主应力等的观测。内容布置观测断面观测点观测仪器一般大型工程可布设1个观测横断面，有必要时可增加1个。一般沿高程布设2~3个观测界面，每组不少于3个2.5.5土压力坝内土压力总土压力、垂直土压力、水平土压力水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件观测实验内容布置包括土和堆石体等与混凝土、岩石土压力观测，及淤沙压力观测，采用土压力计。观测断面观测点根据地质布设1~3个观测断面。挡土建筑物每个断面沿墙布设3~4个测点。建筑物基础每个观测截面布设3~5个测点。坝内输水涵管每个断面焊管外布设3~4个测点。混凝土防渗墙观测断面沿深度布设3~5个测点。观测实验内容包括土和堆石体等与混凝土、岩石土压力观测，及淤沙2.5.6温度分为坝体坝面重力坝和宽缝重力坝拱坝和腹拱坝支墩坝网格间距一般10~20m上密下疏。根据坝高布设3~5个观测截面交线处至少3个观测点。不同高程3~5个截面布设测点。上游坝面下游坝面基岩空气在观测坝段据上游坝面5~10cm的坝体沿坝布设测点间距1/15~1/10坝高。一般在1/2坝高处布设观测截面，据坝面0cm、10cm、20cm、40cm、60cm各设1个观测点。深入基岩5~10m钻孔。不同深度布设3~5测点，测点据地面为0m、1.5m、3.5m、10m。布设1个气温点。2.5.6温度分为重力坝和宽缝重力坝网格间距一般10~202.5.7地震分为地震强震洞孔隙压力混凝土坝土石坝附属建筑物一般在2/3坝高处增设测点必要在1/2坝高处增设测点可少量布设测点重点部位是在土石坝的砂壳底部、松软坝基和含水量粘土宽心墙。2.5.7地震分为混凝土坝一般在2/3坝高处增设测点必要在观测设备设置要求测震系统对地震基本烈度7度及其以上的1、2级大坝可进行反应监测。地震反应监测包括坝体地震和孔隙压力管测两方面。强震观测的传感器与坝体要有良好的接触，传感器的震动方向应与待测方向一致。对测震系统包括传感器、放大器和记录器三大部分。。数字式强震仪采用数字式磁带记录。对于洞孔隙压力观测，一般采用洞孔隙压力计或渗压计及其配套使用的放大器记录和采用数据采集器或其他放大和记录装置。观测设备对地震基本烈度7度及其以上的1、2级大坝可进行反应监分为监测布置观测设备上游水位下游水位观测要求直立水尺、倾斜水尺、悬垂水尺、浮筒水尺、自记水位计、遥测水位计2.6水文及水力学监测设计2.6.1水位监测1）一般在坝前设置1个观测点2）上游水位测点宜布置在水面平稳、受风浪和泄流影响较小、便于安装和观测的稳定岸坡或永久建筑物上3）对输泄水建筑物的上游水位测点，可设置在引水管前池、渠首、堰前、闸墩侧壁等处。1）一般布设在各泄水建筑物泄流汇合处的下游不受水跃和回流影响的地点。2）当下游河道无水时，可布设测压管、观测井、渗压计，并尽量与渗流监测结合。3）消力池下游的水位测点宜布设在距离消力池末端不小于设备总长得3-5倍处。1）闸墩、消力池、泄洪工程进水渠的渠首及堰前水位应观测时均水位。2）时均水位一般用布设水尺法观测。3）瞬时水位一般用遥测水位计、渗压计或波浪仪器观测。分为直立水尺、倾斜水尺、悬垂水尺、浮筒水尺、自记水位计、遥测2.6.2降水监测雨量站位置：在坝区选择四周空旷、平坦，避开局部地形、地物影响的地方设置雨量站。雨量站面积：雨量站宜设置专用面积，布设一种仪器时，面积不小于4m×4m；布设两种仪器时，面积不小于

4m×6m。周围还应设置栅栏，保护仪器设备。泄洪雾化：泄洪雾化属于临时性监测，测点布置较多，可不受上述要求限制。一般在雾化强降水区布设电测雨量计，在弱降水区则布设人工雨量计。观测设备：观测设备主要有雨量器、自记雨量计、智能雨量计。2.6.2降水监测雨量站位置：在坝区选择四周空旷、平坦，避2.6.3压强监测分为监测布置观测设备布置要求观测点观测站1）压强观测布置应根据泄水建筑物进出口水位差决定。2）布设测点时以能反映过水表面压强分布特征、满足监测工程安全运行为原则。1）泄水建筑物测点一般应布设在闸孔中线、闸墩两侧和下游曲线段或不连续部位。2）对于过水边界不平顺及突变等部位，如平板闸门槽下游边壁、挑流鼻坎、消力墩侧壁等，需布设测点。3）有压隧洞（管道）进口顶部曲线段、渐变段、分叉段及局部不平整突体的下游边界上宜根据需要布设测点。1）观测站应尽量保持干燥、通风，室温基本稳定，并避免受建筑物或地基震动的影响。2）电源应保持稳定，不受大功率电气设备影响及信号的干扰。3）观测站应尽量靠近测点，交通方便，照明良好。观测设备有测压管，测压计。2.6.3压强监测分为布置要求1）压强观测布置应根据泄水建2.6.4消能监测观测内容：1）消能观测包括底流、流面以及挑流2）对底流消能观测点的重点是水流从急流状态变化到缓流状态时水面产生水跃的水力现象。3）对面流消能观测的重点是坝下水流流态及面流波。4）挑流消能观测的重点是挑流水舌和水垫消能及雾化。观测点：1）底流消能测点布设位置以能观测出水流平面图和水跃剖面图为原则。2）面流消能测点布设位置以能观测出水舌流态剖面图和水流平面图以及面流波的衰减图为原则。3）挑流消能测点布设位置以能观测出水舌轨迹图与水舌扩散平面图及雾化范围和降水强度等值线图为原则。观测方法：观测方法有方格网发、水尺组法、经纬仪交会法、摄影法。2.6.4消能监测观测内容：2.6.5冲淤监测监测布置观测断面测点定位1）库区：通常在拦河坝前布设1个断面，至入库口均匀布置若干个，断面一般与河道基本垂直。2）河床：水闸建筑物一般由上、下游护坦末端起分别向上、下游延伸相当于河道宽度的2~3倍距离内布置断面，布设5~10个断面为宜。1）缆索法：对于库面较窄的的河床式水库，流速在1~1.5m/s以内时，可采用缆索法决定测深点的位置，施测方便，成果可靠。2）当库面宽度大于150~200m,且流速大于1.5m/s时，可采用测角交会法决定测点位置。观测设备：观测设备有探测杆、测深锤、测深铅鱼、回声测深仪、水下探测仪等。2.6.5冲淤监测监测布置观测断面1）库区：通常在拦河坝水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件监测方法：监测方法见表2-11，可根据需要将其中两种方法结合使用。监测方法：2.6.6波浪监测监测目的：1）掌握库区风声波的发展规律，制订库区护岸和土石坝护坡方案，防止发生破坏。2）确定大坝安全超高及防浪墙合理高度，确定明渠、水道边墙安全超高及明渠隧洞洞顶余幅高度。3）了解尾水波对机组出力的影响，以保证发电出力。4）测量波浪对闸门等轻型建筑物的作用力，据已拟定防护措施。5）监测下游河道波浪对岸边冲击。淘刷及对通航的影响，提出消波和防波的工程措施，寻求改善水工建筑物布置方案。6）根据监测资料可建立风力、吹程与波高的关系，波高与爬波的关系波压力与块石护坡厚度的关系等。监测内容：1）库面波浪；2）输水建筑物及电站下游波浪；3）明渠高速水流水面波浪；4）调压井涌浪。监测仪器:监测仪器有测波杆、测波器、遥测自记仪、摄影机、水尺等。2.6.6波浪监测监测目的：2.7自动监测系统设计及优化2.7.1自动化的要求（1）实用性要适应施工期、蓄水期、运行期及已建成工程更新改造的不同需要，便于维护和扩充，每次扩充不影响已建系统的正常运行，并能针对工程的实际情况兼容各类传感器。能在温度-30~+60℃、温度95%以上及规定水压条件下正常工作，能防雷和抗电磁干扰，系统中各测值宜变换为标准数字量输出。操作简单，安装、埋设方便，易于维护。（2）可靠性保证系统长期稳定，经久耐用，观测数据具有可靠的精度和准确度，能自检自校及显示故障诊断结果并具有断电保护功能。同时具有独立于自动监测仪器的人工观测接口。（3）先进性

自动化系统的原理和性能应具备先进性，根据需要和可能采用各种先进技术手段与元器件，使系统的各项性能指标达到国内外同类系统的先进水平。2.7自动监测系统设计及优化2.7.1自动化的要求（4）、经济性系统中软硬件要力求价格低廉，经济合理，在同样监测功能下，性能价格比最优，且有良好的售后服务。除能在线及时测量和处理数据外，还应具有离线输入接口。2.7.2自动化监测的内容（1）建筑物内部应力、应变、钢筋应力、渗透力、温度等自动化监测。内部观测仪器主要采用差动电阻式和钢弦式两个系列。主要品种有应力计、应变计、侧缝计、钢筋计、渗压计和温度计。（2）建筑物外观监测，包括水平位移和垂直位移监测两部分。水平位移主要采用各种原理的垂线坐标仪和引张线进行自动化监测。垂直位移监测自动化仪器有差动变压器式静力水准装置和电容式静力水准装置。地基和边坡变形监测采用多点变位计和钻孔倾斜仪等。（3）扬压力和渗漏量监测。扬压力自动化监测仪器主要有钢弦式、差动电阻式、电阻应变片、电感式和电阻式。监测渗漏量的仪器有管口渗漏量计及多种形式的量水堰水位遥测仪。（4）环境变量的自动监测项目包括水位、水温、气温和降雨，通常由水文气象测报系统进行测量。（4）、经济性系统中软硬件要力求价格低廉，经济合理，在同样监2.7.3自动化系统结构模式自动化监测系统按采集方式分为集中式、分布式和混合式三种结构模式，见图2-21~图2-23。2.7.3自动化系统结构模式2.8监测工程的施工组织设计

施工组织设计是安全监测设计的重要组成部分，是编制工程概预算和招标、投标文件的主要依据，是工程施工的指导性文件。它对于正确确定监测系统的布置、优化设计方案、合理组织施工、保证工程质量、避免与总体工程干扰、缩短工期、降低造价都有十分重要的作用。2.8监测工程的施工组织设计施工组织设计是安全监测设水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件2.8.1监测工程施工组织设计要求监测工程施工组织设计应符合下列要求：（1）在设计中，必须根据特定水利工程项目的施工特点，认真研究监测系统设计布置和技术要求，并要符合现行的施工组织设计规范和有关施工规程、规范，以保证工程质量。（2）施工程序应符合水利工程总进度计划和施工程序的要求，要有与其协调平衡的措施，避免干扰、冲突，确保初期监测和施工期监测取得准确的初始状态值和时间与空间上连续的、全过程的资料，并确保仪器安装埋设的质量。（3）施工进度应符合工程施工总进度的要求。在满足工程总体施工的前提下，制定各项工作的方案，方案的确定要有比较，择优选择。（4）设计中必须编制完整的监测工程施工技术规程，用以保证监测工程施工严格遵循有关规程、规范，达到监测系统设计标准和要求。（5）设计中应考虑监理常规要求，并将要求编入设计文件中，便于施工人员对此有明确的认识和遵照执行。2.8.1监测工程施工组织设计要求监测工程施工组织设计应2.8.2施工组织设计的步骤与内容（1）调查分析研究工程特性和施工条件。掌握水利工程和安全监测工程的特性及施工组织设计的基础工作。（2）确定施工程序和施工方法。监测工程的施工程序和方法常常受到相邻工程和水利工程施工的影响，因施工条件的变化而变化。因此，施工程序和方法需要准备多种方案，以适应这种多变的施工条件。（3）编制进度计划施工进度计划需在编制施工组织和作业循环图表、各种仪器设备安装埋设设计的基础上进行编制，同时考虑工程总进度的要求。（4）编制施工技术规程编制的技术规程应包括土建施工规程、仪器设备组装检验率定规程、仪器设备安装埋设规程和观测与资料整理分析规程。此外，在技术规程中，对监测工程施工有影响的施工条件提出有限定要求的文件。2.8.2施工组织设计的步骤与内容（1）调查分析研究工程2.9监测设计工程实例

本节选择几个有代表性的工程实例。分别从监测设计、施工、资料分析。工程安全评价等方面进行介绍。2.9监测设计工程实例本节选择几个有代表性的工水工建筑物安全监测与控制第2章解析课件

大坝基本情况（1）大坝基本情况（1）

大坝基本情况（2）大坝基本情况（2）原始数据的可靠性检验可靠性检验的主要内容是采用逻辑分析方法进行下列检验:（1）作业方法是否符合规定（2）观测仪器性能是否稳定（3）各项测量数据物理意义是否合理，是否超过仪器量程和材料的物理限值，检验结果是否在限差以内。（4）监测数据是否符合连续性、一致性、相关性等原则。连续性原始数据的可靠性检验可靠性检验