水工建筑物监测

水工建筑物安全监测监测——监测即检查观测，是指直接或藉专门的仪器对基础及其上的水工建筑物从施工开始到水库第一次蓄水整个过程中以及在运行期间所进行的监视量测与分析。大坝安全监测——是通过仪器观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观察；“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。第一节水工建筑物安全监测概述

通过观测仪器和设备，以及时取得反映大坝和基岩性态变化以及环境对大坝作用的各种数据的观测和资料处理等工作。其目的是分析估计大坝的安全程度，以便及时采取措施，设法保证大坝安全运行。由于大坝的工作条件十分复杂，大坝和地基的实际工作状态难以用计算或模型试验准确预测，设计中带有一定经验性，施工时也可能存在某些缺陷，在长期运行之后，由于水流侵蚀和冻融风化作用，使筑坝材料和基岩特性不断恶化。因此，在初期蓄水和长期运行中，大坝都存在着发生事故的可能性。大坝一旦出现异常状态，必须及时发现和处理，否则可能导致严重后果。

大坝失事不仅要损失全部工程效益，而且溃坝洪水将使下游人民生命财产遭受毁灭性损失。大坝安全监测是水库工程管理工作中最重要的一项工作。第一节水工建筑物安全监测概述

世界各国安全监测发展过程

在古代人们依靠简单方法来了解水工建筑物的实际情况，比如目测、纸条等。最早的大坝监测可追溯到1891年德国的埃施巴赫重力坝开展了大坝位移观测，随后于1903年美国新泽西州布恩顿重力坝开展了温度观测，1908年澳大利亚新南威尔士州巴伦杰克溪薄拱坝开展了变形观测，1925年美国爱达荷州亚美利加佛尔兹坝开展了扬压力观测，1926年美国垦务局在史蒂文森溪试验拱坝上开展了应力及应变观测。而在上世纪初才开始利用专门的仪器设备观测观测水工建筑物的一些主要物理指标，美国最早使用电阻式传感器。1919年在欧洲出现钢弦式传感器，1933年卡尔逊仪器在美国开始使用，70年代在日本出现贴片式传感器。在当时，由于监测方法和设备都较差，加以坝工设计、施工水平也不高，大坝失事时有发生。著名的有1928年美国的圣·弗朗西斯坝失事，1959年法国的马尔巴塞拱坝失事，1963年意大利的瓦依昂水库滑坡，都造成很大损失，引起社会震动，促使许多国家制定大坝安全监测法规，改进监测技术和监测仪器，使大坝监测工作得到很大发展。70年代以来，由于电子技术和电子计算机的发展和应用，大坝安全监测系统实现了半自动化或自动化，美国、日本、西班牙、意大利、法国等都在其国内建立机构进行大坝安全监测资料的集中处理。第一节水工建筑物安全监测概述第一节水工建筑物安全监测概述中国安全监测发展过程

中国的大坝安全监测工作开始于20世纪50年代中期，60年代逐步研制和生产了各种监测仪器，制定了《水工建筑物观测工作手册》等有关规定。80年代研制并应用了遥测垂线坐标仪、倾斜仪、水位计、激光准直设备等新仪器新设备，在龚咀水电站、葛洲坝水利枢纽、东江水电站等大坝上实现了内部观测仪器自动测量和自动处理，建立了全国性的大坝安全监测机构和资料分析中心，开始制定各种大坝安全管理条例和技术规范。1991年3月22日由李鹏总理签署的国务院第77号令，颁发了《水库大坝安全管理条例》。其中:第2条指出：“大坝包括永久性挡水建筑物以及与其配合运用的泄洪、输水和过航建筑物等”，因此“大坝”是一个广义词，可理解为包括各种水工建筑物及近坝区岸坡等；第19条规定:“大坝管理单位，必须按照有关技术标准，对大坝进行安全监测和检查，对监测资料应当及时整理分析，随时掌握大坝运行状况”，这充分说明了国家对大坝安全监测工作的重视。第一节水工建筑物安全监测概述第一节水工建筑物安全监测概述安全检测的作用了解建筑物在荷载和各种因素作用下的工作状态和变化情况，据以对建筑物质量和安全程度作出正确判断和评价，为施工控制和安全运行提供依据。及时发现不正常的现象，分析原因，以便进行有效的处理，确保工程安全。是检验设计和施工水平，发展工程技术的重要手段。安全检测工作时段

安全监测的总体工作贯穿于工程建设与运行管理的全过程。第一节水工建筑物安全监测概述运行阶段的安全监测方式一般有两种方式，现场检查和仪器监（观）测。1.现场检查：是指对水工建筑物及周围环境的外表现象进行巡视检查的工作，可分为巡视检查和现场检测两项工作。巡视检查一般是靠人的感官直觉（眼看、耳听、手摸）并采用简单的量具进行定期或不定期的的现场检查；现场检测主要是用临时安装的仪器设备在建筑物及其周围进行定期或不定期的一种检查工作。现场检查有定性的也有定量的，藉以了解建筑物有无缺陷、隐患或异常现象。现场检查的项目一般多为凭人的感官直觉或辅以必要的工具可直接地发现和量测的物理因素。如水文要素的侵蚀、淤积；变形的开裂、塌坑、滑坡、隆起、错动；渗流方面的渗漏、排水、管涌、湿斑、浑浊；应力方面的碳化、锈蚀、风化、剥落、松软；水流方面的冲刷流态、气蚀、磨损、振动等。具体检查内容应视工程类型而定。第一节水工建筑物安全监测概述现场检查的分类：现场检查一般分日常检查、年度检查和特别检查三种。日常检查：根据工程情况和特点制定切实可行的检查制度，具体规定检查时间、部位、内容和要求，并确定日常巡视检查的路线和检查程序，由有经验的监测和维护人员负责进行巡视检查。日常检查的方法主要是进行巡视检查，用直觉方法外，并结合采用锤钎、钢尺、放大镜、望远镜、石蕊纸、回弹仪、照相机、录像机、闭路电视、潜水器等进行。日常检查频次在运行期一般为2～4次/月。第一节水工建筑物安全监测概述年度检查：：在每年汛期、枯水水期、冰冻冻期及蚁害害显著期等，按规定定的检查项项目，由管管理单位负负责组织进进行的比较较全面或专专门的检查查，在巡视视检查的基基础上确定定是否需要要进行现场场检测，即即进一步作作现场检查查。年度检检查在运行行期一般为为2～3次/年。特别检查：：当遇到严重影响安安全运用的的特殊情况况时，如特大大洪水，强强烈地震，，重大事故故等，由主主管部门负负责组织的的检查，一一般应组织织人员和设设备对可能能出现的险险情进行巡巡视检查和和现场检测测，测次应按需需要确定。第一节水水工建筑筑物安全监监测概述运行阶段的的安全监测测方式2.仪器监（观观）测：是借助固定安装在建筑物的的相关位置置的各种仪器，对水工建建筑物的运运行状态及及其变化进进行的观察察测量工作作。包括仪器观测和资料分析两项工作。。仪器监测的的项目主要要有：变形监测、、渗流监测测、应力应应变监测、、泄流监测测、冰情监监测、抗震震监测、隐隐患探测、、温度监测测等。这是对作用用于建筑物物的某些物物理量进行行长期、连续续、系统定定量的测量量，水工建筑筑物的观测测应按有关技术标标准进行。观测项目目可按水工工建筑物的的类型和现现代化管理理需要，选选择并形成自动监监测系统。现场检查和和仪器监测测属于同一个目的的的两种不不同的技术术表现，二者密切切联系互为为补充，不不可分割。。世界各国国在努力提提高观测技技术的同时时，仍然十十分重视检检查工作。。第一节水水工建筑筑物安全监监测概述仪器监（观观）测：是借助固定安装在建筑物的的相关位置置的各种仪器，对水工建建筑物的运运行状态及及其变化进进行的观察察测量工作作。包括仪器观测和资料分析两项工作。。仪器监测的的项目主要要有：变形监测、、渗流监测测、应力应应变监测、、泄流监测测、冰情监监测、抗震震监测、隐隐患探测、、温度监测测等。这是对作用用于建筑物物的某些物物理量进行行长期、连续续、系统定定量的测量量，水工建筑筑物的观测测应按有关技术标标准进行。观测项目目可按水工工建筑物的的类型和现现代化管理理需要，选选择并形成自动监监测系统。现场检查和和仪器监测测属于同一个目的的的两种不不同的技术术表现，二者密切切联系互为为补充，不不可分割。。世界各国国在努力提提高观测技技术的同时时，仍然十十分重视检检查工作。。第一节水水工建筑筑物安全监监测概述仪器监（观观）测的分分类：一般分为为施工期监测测，蓄水期期监测，运运行期监测测。各期的任任务、目的的和作用有有所不同。。①施工期监测测指从施工建建立观测设设备时起，，至水库开开始首次蓄蓄水前为止止的监测。。②蓄水期监测测指从首次开开始蓄水到到库水位达达到或接近近正常高水水位共3年的时间内内的监测。。③运行期监测测指蓄水阶段段后的正常常使用期的的监测。第一节水水工建筑筑物安全监监测概述仪器监（观观）测的频频次：第一次蓄水水前及第一一次蓄水后后头五年运运行中，一一般每旬一次至至每月一次次；第一次蓄蓄水期一般每天一一次至每旬旬一次；经过第一一次蓄水且且运行超过五五年后，一一般每月一一次至每季季度一次。各时期上下下游水位及及气温每日日均需观测测。内部观观测的传感感器在埋设后头一一个月内要要加密测次次，间隔从4h，8h，24h到5d，以后逐渐渐转入正常常频次。如如遇地震、大洪洪水及其它它异常情况况，应适当当增加测次次。自动化监测测测次可适适当加密。经过长期期运行后，，可通过鉴鉴定对测次次作适当调调整第一节水水工建筑筑物安全监监测概述大坝安全监监测的主要要项目由于大坝失失事原因是是多方面的的，其表现现形式和可可能发生的的部位因各各坝具体条条件而异。。因此，在在大坝安全全监测系统统的设计中中，应根据据坝型、坝坝体结构和和地质条件件等，选定定观测项目目，布设观观测仪器，，提出设计计说明书和和设计图纸纸。设计中中考虑埋设设或安装仪仪器的范围围包括坝体体、坝基及及有关的各各种主要水水工建筑物物和大坝附附近的不稳稳定岸坡。。不同坝型型的主要观观测项目如如下:①土坝、土土石混合坝坝：失事的的主要原因常是渗渗透破坏和和坝坡失稳稳，表现为坝坝体渗漏、、坝基渗漏漏、塌坑、、管涌、流流土、滑坡坡等现象。。主要观测测项目有垂直和水水平位移、、裂缝、浸浸润线、渗渗流量、土土压力、、孔隙水水压力等。②混凝土坝坝、圬工坝坝：失事的的主要原因是坝体体、坝基内内部应力和和扬压力超超出设计限限度，表现为出出现裂缝、、坝体位移移量过大和和不均匀以以及渗水等等。主要观观测项目有变形、应应力、温度度、渗流量量、扬压力力和伸缩缝缝等此外，对泄泄水建筑物物应进行泄流观测和和必要的水水工建筑物物观测。如大坝位位于地震多多发区和附附近有不稳稳定岸坡，，还应进行行必要的抗震、滑坡坡、崩岸等观测项目目。第一节水水工建筑筑物安全监监测概述大坝安全监监测常用设设备及仪器器应变计主要参数指指标第一节水水工建筑筑物安全监监测概述大坝安全监监测常用设设备及仪器器位移计主要参数指指标第一节水水工建筑筑物安全监监测概述大坝安全监监测常用设设备及仪器器渗压计主要参数指指标第一节水水工建筑筑物安全监监测概述大坝安全监监测常用设设备及仪器器量水堰计主要参数指指标第一节水水工建筑筑物安全监监测概述大坝安全监监测常用设设备及仪器器钢筋计主要参数指指标第一节水水工建筑筑物安全监监测概述大坝安全监监测常用设设备及仪器器测缝计主要参数指指标第一节水水工建筑筑物安全监监测概述大坝安全监监测常用设设备及仪器器土压力计主要参数指指标第一节水水工建筑筑物安全监监测概述大坝安全监监测常用设设备及仪器器沉降仪主要参数指指标第一节水水工建筑筑物安全监监测概述大坝安全监监测常用设设备及仪器器锚索测力计计主要参数指指标第一节水水工建筑筑物安全监监测概述大坝安全监监测常用设设备及仪器器测斜仪主要参数指指标第一节水水工建筑筑物安全监监测概述大坝安全监监测常用设设备及仪器器温度计主要参数指指标第一节水水工建筑筑物安全监监测概述大坝安全监监测常用设设备及仪器器垂线坐标仪仪主要参数指指标第一节水水工建筑筑物安全监监测概述大坝安全监监测常用设设备及仪器器雨量计第一节水水工建筑筑物安全监监测概述雨量计主要要参数指标标第一节水水工建筑筑物安全监监测概述大坝安全监监测常用设设备及仪器器读数仪主要参数指指标第一节水水工建筑筑物安全监监测概述大坝安全监监测常用设设备及仪器器集线箱主要参数指指标第一节水水工建筑筑物安全监监测概述大坝安全监监测常用设设备及仪器器多通道数据据采集仪第一节水水工建筑筑物安全监监测概述多通道数据据采集仪主主要参数指指标第一节水水工建筑筑物安全监监测概述大坝坝安安全全监监测测常常用用设设备备及及仪仪器器无线线智智能能数数据据记记录录仪仪第一一节节水水工工建建筑筑物物安安全全监监测测概概述述无线线智智能能数数据据记记录录仪仪主主要要参参数数指指标标第一一节节水水工工建建筑筑物物安安全全监监测测概概述述大坝坝安安全全监监测测常常用用设设备备及及仪仪器器软件件第一一节节水水工工建建筑筑物物安安全全监监测测概概述述第一一节节水水工工建建筑筑物物安安全全监监测测概概述述第一一节节水水工工建建筑筑物物安安全全监监测测概概述述溃坝坝事事故故统统计计———时间间分分布布1.溃坝坝有有明明显显的的三三个个高高峰峰时时期期：：1959-1962年、、1971-1981年、、1990-1994年。。2.70年代代溃溃坝坝数数量量最最多多，，数数量量前前3的是是1973、1974和1975年。。3.自1982年开开始始溃溃坝坝数数量量明明显显减减少少。。第一一节节水水工工建建筑筑物物安安全全监监测测概概述述溃坝坝事事故故统统计计———时间间分分布布第一一节节水水工工建建筑筑物物安安全全监监测测概概述述溃坝坝事事故故统统计计———空间间分分布布在1954-2003年50年间间，，溃溃坝坝数数量量超超过过200座的的依依次次为为四四川川、、山山西西、、湖湖南南、、云南南。。从从溃溃坝坝数数量量绝绝对对值值来来分分析析，，溃溃坝坝事事故故多多发发区区既既有有南南方方省省份份，，也也有有北北方方省省份份。。第一一节节水水工工建建筑筑物物安安全全监监测测概概述述溃坝坝事事故故统统计计———空间间分分布布1.溃坝坝率率：在在某某一一确确定定时时间间内内已已溃溃水水库库占占本本地地已已建建水水库库的的比比例例。。2.据统统计计，，全全国国平平均均溃溃坝坝率率4.09%，高高于于该该值值的的有有11个省省市市，，位位于于前前5的依依次次是是山山西西、、新新疆疆、、甘甘肃肃、、内内蒙蒙、、宁宁夏夏。。分分析析可可见见，，北北方方地地区区的的溃溃坝坝率率高高于于南南方方。。第一一节节水水工工建建筑筑物物安安全全监监测测概概述述溃坝坝事事故故统统计计———坝龄龄分分布布1.已溃溃大大中中型型水水库库大大坝坝超超半半数数在在施施工工期期发发生生，，而而且且绝绝大大多多数数发发生生在在““大大跃跃进进””时时期期，，1980年后后未未发发生生过过施施工工期期溃溃坝坝。。2.投入入运运行行10年内内溃溃坝坝事事故故比比例例较较高高，，10年后后溃溃坝坝事事故故比比例例小小很很多多。。第一一节节水水工工建建筑筑物物安安全全监监测测概概述述溃坝坝事事故故统统计计———溃坝坝原原因因由此此可可见见，，泄泄洪洪能能力力不不足足和和施施工工质质量量问问题题水水库库溃溃坝坝的的主主要要原原因因。。第一一节节水水工工建建筑筑物物安安全全监监测测概概述述溃坝坝事事故故统统计计———溃坝坝原原因因根据据分分析析，，可可以以看看出出泄泄洪洪能能力力不不足足和和施施工工质质量量问问题题也也是是造造成成北北方方溃溃坝坝率率高高于于南南方方的的主主要要原原因因。。第一一节节水水工工建建筑筑物物安安全全监监测测概概述述溃坝坝事事故故统统计计分分析析总总述述经过过上上述述分分析析可可以以知知道道影影响响大大坝坝安安全全的的因因素素有有很很多多。。据据国国际际大大坝坝会会议议““关关于于水水坝坝和和水水库库恶恶化化””小小组组委委员员会会记记录录的的1100座大大坝坝失失事事实实例例，，30%是由由于于设设计计洪洪水水位位偏偏低低和和泄泄洪洪设设备备失失灵灵引引起起洪洪水水漫漫顶顶而而失失事事；27%是由由于于地地质质条条件件复复杂杂，，基基础础失失稳稳和和意意外外结结构构事事故故；20%是由由于于地地下下渗渗漏漏引引起起扬扬压压力力过过高高、、渗渗流流量量增增大大、、渗渗透透坡坡降降过过大大引引起起；；11%是由由于于大大坝坝老老化化、、建建筑筑材材料料变变质质(开裂裂、、侵侵蚀蚀和和风风化化)以及及施施工工质质量量等等原原因因；；12%是不不同同的的特特有有原原因因所所致致。。通过过上上面面的的数数值值可可以以作作如如下下分分析析：：大大坝坝失失事事的的原原因因很很多多、、涉涉及及范范围围也也很很广广，，但但大大致致可可以以分成成三三类类。第第一一类类是是由由设计计、、施施工工和和自自然然因因素素引引起起，它它没没有有一一个个从从量量变变到到质质变变的的过过程程，，而而是是一旦旦大大坝坝建建成成就就已已确确定定了的的，，如如设设计计洪洪水水位位偏偏低低、、混混凝凝土土标标号号过过低低、、未未考考虑虑地地震震荷荷载载等等；；第第二二类类是是在在运行行、、管管理理过过程程中中逐逐步步形形成成的的，有有一一个个从量量变变到到质质变变的的发发展展过过程程，如如冲冲刷刷、、侵侵蚀蚀、、混混凝凝土土的的老老化化、、金金属属结结构构的的锈锈蚀蚀等等；；第第三三类类是是上上述述两两种种混混合合情情况况，，即即设设计计、、施施工工中中的的不不完完善善在在运运行行中中得得不不到到改改正正，，或或者者说说随随着着时时间间的的推推移移和和运运行行管管理理的的不不力力使使设设计计、、施施工工中中的的隐隐傲傲发发展展为为破破坏坏。。就就目目前前而而言言，，大坝安安全监监测主主要是是针对对后两两种情情况。第一节节水水工工建筑筑物安安全监监测概概述大坝安安全监监测的的重要要意义义1、保障障水库库大坝坝安全全运行行水库大大坝因因设计计及施施工缺缺陷、、运行行管理理不当当等导导致其其带病病运行行，甚甚至导导致溃溃坝的的事例例并不不少见见。在在各种种荷载载作用用、多多种自自然因因素的的影响响下，，大坝坝安全全性态态随时时都在在变化化，有有些是是正常常变化化，是是设计计和安安全运运行许许可的的，但但有些些则可可能是是异常常的，，是水水库大大坝安安全运运行调调度要要注意意的。。大坝坝的安安全隐隐患增增加了了水库库工程程对下下游人人民生生命和和财产产安全全的威威胁，，同时时也限限制了了水资资源的的合理理利用用及工工程效效益的的正常常发挥挥，大坝安安全监监测则则能够够起到到监视视及预预警工工程运运行性性态、、保障障水库库大坝坝安全全运行行的作作用，故现现代大大坝安安全监监测的的首要目目的应是保障水水库大大坝的的安全全、高高效运运行，这也也是为为何对对一定定规模模的工工程普普遍要要求设设置相相应的的监测测设施施的原原因所所在。。第一节节水水工工建筑筑物安安全监监测概概述大坝安安全监监测的的重要要意义义2、现代代化和和法制制化工工程管管理的的需要要现代工工程管管理普普遍通通过制制订相相关的的法规规，来来要求求和规规范大大坝安安全监监测行行为，，达到到指导导水库库大坝坝安全全运行行、规规范水水库大大坝安安全管管理工工作的的目的的。有有关大大坝安安全监监测的的现行行有效效法规规主要要有：：1991年3月国务务院发发布的的《水库大大坝安安全管管理条条例》、《土石坝坝安全全监测测技术术规范范》（SL60-94）、《混凝土土大坝坝安全全监测测技术术规范范》（SDJ336-89）、《土石坝坝安全全监测测资料料整编编规程程》（SL169-96）等。。“条条例””是行行政、、政策策性法法规，，指导导和规规范水水库大大坝安安全监监测的的行政政与技技术管管理工工作，，“技术术规范范”主主要对对大坝坝现场场检查查及仪仪器观观测的的项目目设置置、监监测方方法、、监测测技术术要求求、资资料处处理等等做了了全面面的规规定，，填补补了技技术规规范的的空白白，是是现代代的专专业大大坝安安全监监测法法规。。现代社社会也也要求求实行行强制的的大坝坝安全全监测测，规范范的大大坝安安全监监测工工作是是法制制在水水利行行业上上的一一种具具体体体现。。第一节节水水工工建筑筑物安安全监监测概概述大坝安安全监监测的的重要要意义义3、推动动工程程设计计与施施工技技术的的进步步任何科科学技技术的的进步步离不不开试试验研研究，，但由由于大大坝工工程的的特殊殊性和和复杂杂性，，室内试试验远远不能能满足足工程程技术术的研研究需需要，故大大坝工工程的的设计计、施施工、、分析析等技技术的的进步步很大大程度度上依赖大大坝安安全监监测的的成果果，通过过监测测结果果来验证证和不不断改改进坝坝工技技术。故早早期的的大坝坝监测测往往往称为为原型型观测测，这这实际际是针针对和和区别别于模模型试试验观观测而而言的的，早早期的的大坝坝安全全监测测这方方面的的目的的较为为明显显。上世纪纪40年代经经大坝坝观测测改进进了坝坝身填填筑含含水率率的设设计准准则，，此后后关注注的心心墙坝坝的拱拱效应应及水水力劈劈裂的的问题题及其其改进进措施施、土土石坝坝变形形设计计的概概念及及变形形控制制准则则、施施工期期大坝坝变形形的规规律及及施工工控制制标准准、及及大坝坝变形形、渗渗流、、抗震震等方方面的的许多多规律律的发发现与与技术术的发发展主主要得益于于大坝坝安全全监测测。第一节节水水工工建筑筑物安安全监监测概概述大坝安安全监监测的的重要要意义义4、为病病险工工程的的诊断断和合合理加加固提提供依依据由于水水库大大坝的的历史史原因因，工工程自自然老老化以以及缺缺乏足足够经经济支支持的的维修修加固固，造造成了了我国病病险水水库众众多这一特特殊现现象，，大坝坝监测测资料料是最最能反反映大大坝安安全状状况及及病险险程度度的，，病险水水库的的评判判离不不开对对大坝坝监测测资料料的分分析。一般般而言言，没没有大大坝安安全监监测资资料分分析的的病险险水库库的诊诊断在在科学学上、、技术术上是是欠缺缺的，，所做做大坝坝安全全鉴定定在工工作上上是存存在不不足的的，也也影响响病险险加固固方案案的合合理性性有效效选择择，甚甚至可可能造造成病病险水水库的的误诊诊、误误治。。同样因因历史史和经经济的的原因因，我国很很多水水库大大坝缺缺乏必必要的的监测测设施施，从而而给现现阶段段的大大坝安安全鉴鉴定工工作带带来了了一定定的困困难。。然而而，实实践中中也有有不少少水库库在大大坝安安全鉴鉴定之之前及及时增增设了了大坝坝观测测设施施，收收集了了大量量具有有说服服力的的第一一手资资料，，为大大坝安安全鉴鉴定创创造了了良好好的条条件，，这是是值得得推荐荐的。。第一节节水水工工建筑筑物安安全监监测概概述大坝安安全监监测的的重要要意义义5、评判判工程程事故故及推推动监监测技技术自自身的的发展展工程事事故的的发生生发展展都有有一个个过程程，这这一过过程中中包含含有大大量事事故征征兆，，往往往会在在监测测资料料中留留下很很多踪踪迹，，通过过观测测资料料分析析，可以一一定程程度上上帮助助评判判工程程事故故的原原因、、程度度和危危害，，为事事故鉴鉴定及及责任任划分分提供供依据据。第一节节水水工工建筑筑物安安全监监测概概述大坝溃溃坝案案例介介绍板桥水水库（（1975.8.8）——史上最最严重重溃坝坝1975年八月月，河南省省南部部驻马马店地区出出现暴暴雨，，板桥水水库和和石漫漫滩水水库两座大大型水水库及及竹沟沟、田田岗等等数五五十八八座中中小型型水库库几乎乎同时时溃坝坝，遂遂平、、西平平、汝汝南、、平兴兴、新新蔡、、漯河河，临临泉七七个县县城被被水淹淹数米米深，，共29个县市市受灾灾，涉涉及一一千二二百万万人，，毁房房680余万间间，冲冲毁京京广线线铁路路一百百多公公里，，京广广线中中断18天，影影响正正常通通车48天，直接经经济损损失约约为100亿。有多少少人死死于这这次水水库溃溃坝灾灾难，，有各各种不不同的的说法法，有有代表表的有有如下下一些些：全国政政协委委员和和政协协常委委乔培新新、孙孙越崎崎、林林华、、千家家驹、、王兴兴让、、雷天天觉、、徐驰驰和陆陆钦侃侃揭露，，死亡亡人数数达23万人；孟昭昭华和和彭传传荣编编的中中国灾灾荒史史中载载录，，板桥桥水库库和石石漫滩滩水库库垮坝坝失事事，1029万人遭遭受毁毁灭性性的水水灾，约有有十万人人当即被被洪水水卷走走；中中国科科学院院大气气物理理研究究所的的研究究员蔡蔡则怡怡和赵赵思雄雄说，，死亡亡近十十万人人；中中国科科学院院著名名的气气象学学家陶陶诗言言写到到，死死亡人人数达达数万万人；；板桥桥水库库重新新修建建碑文文中刻刻有，，卷走走数以以万计计人民民的生生命财财产；；水利利部减减灾研研究中中心研研究员员刘树树坤和和程晓晓陶没没有直直接提提供死死亡人人数，，只指指出人人员伤伤亡惨惨重。。溃坝具具体过过程第一节节水水工工建筑筑物安安全监监测概概述大坝溃坝坝案例介介绍板桥水库库在河南南境内，，4.5m高的粘土土心墙砂砂壳坝，，是“75.8”暴雨中溃溃决的一一座大型型水库。。遭遇历历史罕见见暴雨洪洪水，1975年8月8日1时30分溃决，，造成巨巨大灾难难。在国国内外的的大坝安安全管理理领域有有重大影影响，并并深远影影响了我我国的水水库管理理、防洪洪标准、、除险加加固等一一系列大大坝安全全工作。。第一节水水工工建筑物物安全监监测概述述大坝溃坝坝案例介介绍河道堤防防漫溢决决口溃坝后的的板桥水水库溢洪洪道第一节水水工工建筑物物安全监监测概述述大坝溃坝坝案例介介绍京广铁路路遂平段段，50吨的火车车车厢被被冲走5公里，铁铁轨被扭扭成麻花花形………第一节水水工工建筑物物安全监监测概述述大坝溃坝坝案例介介绍板桥水库库溃坝最最高水位位铭石板桥水库库复建纪纪念碑第一节水水工工建筑物物安全监监测概述述大坝溃坝坝案例介介绍沟后水库库（1993.8.27）——小水库大大灾害沟后水库库是一座座小（1）型水库库，位于于青海省省海南州州共和县县境内，，71m高的混凝凝土面板板砂砾石石坝。由由于坝顶顶防渗体体系的隐隐患，库库水自坝坝顶防浪浪墙与面面板接缝缝进入坝坝体，造造成顶部部坝体湿湿陷及渗渗透破坏坏，于1993年8月27日溃决，，使下游游的海南南州州府府所在地地恰卜恰恰镇等遭遭受重创创。小水水库也会会出大问问题，此此次事故故使人们们重新审审视小型型水库的的安全与与管理问问题第一节水水工工建筑物物安全监监测概述述大坝溃坝坝案例介介绍大路沟水水库（2001.10.3）——白蚁危害害的溃坝坝《韩非子.喻老》（—公元前233年）：“千里之堤堤，溃于于蚁穴”大路沟水水库是一一座由县县水利局局管理的的小（1）型水库库，位于于四川省省会理县县黎溪区区河口乡乡境内，，43.95m高的均质质土坝。。因白蚁蚁危害，，2001年10月3日9时许发生生垮坝事事件，造造成重大大人员伤伤亡。溃溃坝前的的大坝坝坝后长满满了60～100cm高的杂草草，其巡巡视检查查之虚设设、工程程管理之之懈怠可可见一斑斑。第一节水水工工建筑物物安全监监测概述述第一节水水工工建筑物物安全监监测概述述大坝溃坝坝案例介介绍小海子水水库（2007.4.19）——加固项目目完工后后溃坝小海子水水库位于于甘肃高高台县南南华镇小小海子村村境内。。19日12时10分，小海海子水库库下库突突然发生生决口，，当时下下库蓄水水约280万立方米米，决口口大坝长长约30米，最大大流量约约90立方米／／秒。第二节安安全全监测系系统设置监测测系统的的意义工程安全全监测在在中国水水电事业业中发挥挥着重要要作用，，已成为为工程设设计、施施工、运运行管理理中不可可少的组组成部分分。概括括起来工工程监测测具有如下几个个方面的的作用：(1)了解建筑筑物在荷荷载和各各种因素素作用下下的工作作状态和和变化情情况，据据以对建建筑物质质量和安安全程度度作出正正确判断断和评价价，为施施工控制制和安全全运行提提供依据据。(2)及时发现现不正常常的现象象，分析析原因，，以便进进行有效效的处理理，确保保工程安安全。(3)是检验设设计和施施工水平平，发展展工程技技术的重重要手段段。第二节安安全全监测系系统监测系统统的构成成1.系统总体体结构监测分析析评价预预报系统统由几个相相互依存存的子系系统组成成。（1）数据采集集接口。系统与与监测数数据自动动采集硬硬件部分分用数据据采集接接口相连连。（2）数据库系系统。包括设设计、施施工、运运行期间间所有数数据和资资料以及及正分析析和反分分析的成成果的存存储。（3）预处理系统。是将监测量量转换为效应应量，并予评评判识别。对对仪器的稳定定性进行判断断，对监测资资料的误差进进行校验，对对实测资料进进行实变值识识别，趋势变变化识别和异异常识判。（4）资料整编系统统。各种原始数数据和各种分分析成果，专专家系统的意意见等材料经经过审查、考考证、编辑、、综合整理形形成系统化、、图表化的成成果。（5）图形/图象系统。各类图形、、图表的存储储和查询。（6）模型库系统。这些模型用用来拟合与说说明大坝工作作性状，并预预测预报大坝坝的未来状况况。（7）分析/算法库系统。包括安全监监测分析评价价预报系统可可能用到的各各种分析/算法（8）知识库系统。是用于知识识信息的存储储和查询的计计算机软、硬硬件系统。（9）综合分析推理理系统。系统的功能能包括数据流流程设计，直直线分析，成成因分析，专专家综合分析析和决策支持持等模块设计计，系统能够够对监测资料料进行正、反反分析，对不不安全因素进进行综合评判判，辅助决策策和工程安全全度综合评价价。（10）预报预测系统统。建立预报模模型，进行仿仿真分析，对对可能遇到的的某些突发性性突灾害进行行预报，并提提供辅助决策策及应急措施施。（11）总控和实时监监控：①总控平台台可以实现实实时监控的全全部功能，实实现综合分析析推理。②实实时分析大坝坝的性状和变变化，达到实实时控制系统统的目标。第二节安安全监测系统统监测系统的构构成2.网络结构（1）电缆监测系统的不不同部位和不不同仪器需要要联接不同规规格的电缆。。（2）传感器包括渗压计、、渗流量计、、垂线仪、倾倾斜仪、测缝缝计、多点位位移计、锚杆杆应力计、钢钢筋计、应变变计、温度计计等各种仪器器。应选择其其中对监控工工程安全起重重要作用且人人工观测又不不能满足要求求的关键测点点纳入自动化化观测系统，，同时所有被被纳入自动化化系统的仪器器都应预先经经过现场观测测值的可靠性性鉴定，证明明其工作性态态正常。（3）测控单元分布设置于各各测点群的近近处，具有分分组汇集的切切换作用及一一定的测量控控制功能，同同时可将电模模拟量转换为为数学量的模模拟数字。转转换功能的测测控装置（MCU），也称数据据采集单元（（DAU）。（4）采集站由测控单元组组成并根据仪仪器分布情况况决定其布置置，一般设在在较集中的仪仪器测点附近近。（5）监测分站一般根据建筑筑物规模及布布置情况决定定，如大坝泄泄水道、电站站等可分别设设置分站，应应避免强电磁磁干扰。如系系统规模较小小也可不设分分站。（6）监测总站一个工程设一一个总站，即即现场安全监监控中心（7）管理中心即枢纽管理局局或需要远传传观测数据的的上级领导单单位。第二节安安全监测系统统监测系统的构构成3.系统联接（1）数据采集布布置形式集中式：是将传感器通通过集线箱或或直接连接到到采集器的一一端进行集中中观测。在这这种系统中，，不同类型的的传感器要用用不同的采集集器控制测量量，由一条总总线连接，形形成一个独立立的子系统。。系统中有几几种传感器，，就有几个子子系统和几条条总线。所有有采集器都集中中在主机附近近，由主机存储储和管理各个个采集器数据据。分布式：分布式系统是是把数据采集集工作分散到到靠近较多传感感器的采集站站（测控单元））来完成，然然后将所测数数据传送到主主机，这种系系统要求每个个观测现场的的测控单元应应是多功能的的智能型仪器器，能对各种种类型的传感感器进行控制制测量。在这这种系统中，，采集站一般置置在较集中的的测点附近。（2）数据流程系统数据流程程是根据用户户命令，监测测数据自动采采集系统（硬硬件）自动采采集数据，通通过数据接口口进入本系统统数据库系统统中的自动采采集数据库，，人工采集数数据、检查数数据、监测仪仪器考证数据据和工程概况况数据，用人人工输入各自自的数据库。。这些数据库库可以直接在在计算机屏幕幕显示或打印印；亦可通过过预处理系统统进行误差识识别、常数据据识别和疑点点识别，若无无疑点，可进进入整编数据据库，若存在在疑点，则进进行成因分析析，整编数据据可以输出，，也可以运行行图形、图像像代理，整编编数据形象地地用图形表示示输出或存入入图形/图像库。调用用知识库、模模型库、分析析和算法库中中的知识，模模型和分析算算法进行各项项分析，然后后运用专家知知识和判别标标准进行综合合分析，提供供辅助决策。。整编资料也也可以通过调调用模型库的的预测预报模模型进行预测测预报。上述述综合分析，，辅助决策和和预测预报成成果可以直接接输出，指导导工程安全运运行或进入生生成数据库，，再以成果报告形式式提供给用户户。第二节安安全监测系统统监测系统的构构成4.系统功能（1）传感器感应大坝变形形、渗流、应应力、温度等等各种物理量量，将模拟量量数字量脉冲冲量，状态量量等信号输送送到采集点。。传感器种类类可分为电阻阻式、电感式式、电容式、、振强式、调调步式、压阻阻式、变压器器式、电位器器式等。（2）采集站1）根据确定的的观测参数、、计划和顺序序进行实际测测量计算和存存储，并有自自检、自动诊诊断功能和人人工观测接口口。除与主机机通讯外，还还可定期用便便携式计算机机读取数据。。2）根据确定的的记录条件，，将观测结果果及出错信息息与指定监测测分站或其他他测控单元进进行通信。3）检测指定的的报警条件，，一旦报警状状态或条件改改变，则通知知指定的监测测分站。4）将所有观测测结果保存在在缓冲区中，，直到这些信信息被所有指指定监测分站站明确无误地地接收完为止止。5）管理电能消消耗，在断电电、过电流引引起重启动或或正常关机时时保留所有配配置设定的信信息，并可防防雷、抗干扰扰、防尘、防防腐和适用于于恶劣温度环环境。6）采集系统的的运行方式主主要分中央控控制式（应答答式）及自动动控制式（自自报式），必必要时也可采采用任意控制制式。第二节安安全监测系统统监测系统的构构成（3）监测分站1）系统自动启启动，数据自自动采集分巡巡测、选测、、正常及加速速周期等数据据采集。2）输入人工读读数或记录器器读数，将所所属测控单元元内存储的数数据汇集到监监测分站。3）监测数据的的检查校核，，包括软硬件件系统自身检检查数据的可可靠性和准确确程度的检查查及数字模型型检查。4）数据存储、、删除、插入入、记录、显显示、换算打打印、查询及及仪器位置参参数工作状态态显示。5）安全监控、、预报及报警警6）能与采集站站和监测站进进行数据传输输，双向通讯讯。（4）监测总站1）除有监测分分站的功能外外，还具有图图像显示、工工程数据库及及其数据管理理功能。2）具有较强的的脱机（离线线）处理功能能，并备有齐齐全的数据分分析处理软件件。3）将各监测分分站数据和人人工监测数据据汇集到总站站数据库内，，再次进行验验证，发现异异常即反馈到到分站进行校校核或现场检检查。4）建立、标定定安全监控数数学模型，并并进行影响因因素分析及综综合性的分析析、预报和安安全评价。5）数据远程传传输及双向通通讯功能。第二节安安全监测系统统数据整编监测资料的整整编是指对现场采集的的监测数据和和巡视检查结结果，以一一定的的形式式进行行加工工，从从而形形成便于应应用的监测测结果果，并并对监监测资资料进进行收收集、、整理理、审审定后后，按按一定定的规格编编印成成册。1.日常资资料的的整理理（1）监测测资料料应及及时进进行日日常整整理。。日常常资料料整理理的主主要内内容包包括：：查证原原始观观测数数据的的正确确性，，观测测值输输入计计算机机数据据库，，进行行观测测效应应量计计算呢呢，编编制报报表和和绘制制过程程线，，巡视视检查查记录录整理理，考考察观观测效效应量量的变变化，，初步步判断断是否否存在在异常常变化化。（2）日常常资料料整理理要经常常，不不得拖拖延，更不能长长期积积压。每次次观测测后就就立即对原始数数据进行检检查校校核和和整理理，及及时进进行初初步分分析。。当发发现监监测原原始资资料有异常常或确确认观观测效效应量量有异异常时时，应立立即向向主管部部门报报告。（3）原始始资料料在现现场校校核检检验后后，不得再再进行行任何何修改改。粗差差的辨辨识和和剔除除必须须慎重重，应应严格格按照照有关关规定定要求求进行行。经整理理和整整编后后的监监测资资料和和数据据亦不不得修修改。第二节节安安全全监测测系统统数据整整编2.定期资资料的的编印印（1）监测测资料料应定期（（一般般每年年一次次）进行编编印。。定期期资料料编印印的主主要内内容包包括：：在平平时资资料整整理的的基础础上进进行观观测效效应量量的统统计，，填制制统计计表格格，绘绘制各各种观观测效效应量量的分分布与与相互互间的的相关关图线线，编编写编编印说说明书书等。。（2）整编编成果果应项目齐齐全、、规格格统一一、考考证清清楚、、说明明完备备、方方法合合理、、资料料可靠靠、图图表完完整、、数据据正确确。如停停止或或减少少观测测项目目的资资料整整编和和分析析工作作，应经上上级主主管部部门批批准。（3）全部部资料料的整整编、、分析析成果果应予予统一编编号，，分类类归档档，由由专人人统一一管理理，保保持完完整，，注意意保密密。第二节节安安全全监测测系统统数据整整编3.定期资资料的的分析析（1）监测测资料料应定定期进进行初初步分分析。。初步步资料料分析析主要要包括括：效效应量量变化化过程程分析析、特特征值值统计计分析析、测测值分分布特特征性性分析析、测测值相相关性性分析析、测测值对对比分分析等等。初初步分分析的的主要要目的是是定性性判断断大坝坝是否否存在在异常常状态态，并初步步判断断出现现异常常的情情况。（2）监测测资料料的初初步分分析应应结合合年度度监测测资料料整编编进行行，每年至至少一一次。遇大洪洪水或或其他他特殊殊情况况时，，也应应及时时进行行初步步分析析。（3）应建建立监监测数数学模模型，，对监监测效效应量量进行行定量分分析。监测测模型型的建建立，，主要要目的是是进一一步分分析大大坝是是否存存在异异常状状态，，并分分析出出现异异常的的原因因。（4）有条条件时时，应应在年年度资资料整整编时时建立立监测测数学学模型型进行行分析析。大大坝管管理单单位不不具备备建模模条件件时，，应每隔一一段时时间（（一般般为5年）委委托有有资质质的单单位对对监测测资料料进行行全面面、系系统的的分析析，包括括建立立数学学模型型。（5）当监监测资资料积累5年以上上时，应及及时建建立以以监控控模型型为基基础的的监测测效应应量安安全监监控指指标。。当监监测资资料增增加5年以上上时，，应及及时校校正监监控模模型和和更新新安全全监控控指标标。4.监测资资料整整编的的周期期监测资资料整整编应应以日历历年为整编编时段段，每年整整编一一次，在汛期前前应将上上一年年度监监测资资料整整编完完毕。。5.监测资资料整整编的的范围围整编范范围应应涵盖盖大坝坝各建建筑物物在该该年的的全部部安全全监测测资料料，包包括仪仪器监监测资资料和和巡视视检查查资料料。第二节节安安全全监测测系统统数据整整编6.刊印成成册的的资料料编排排内容容刊印成成册的的整编编资料料，应应按以以下顺顺序编编排（1）封面：封面面应包包括工工程名名称、、整编编时段段、编编号、、整编编单位位、刊刊印日日期等等。（2）目录：目录录应清清晰明明了，，应让让读者者从目目录上上就能能基本本了解解该册册资料料的基基本内内容。。（3）整编说说明：应包包括整整编时时段内内工程程变化化和运运行情情况，，监测测设施施维护护、检检修、、检验验、校校测以以及更更新改改造情情况；；整编编年度度内巡巡视检检查情情况，，监测测实施施情况况；介介绍监监测资资料的的精度度和可可靠性性，监监测过过程中中发现现的问问题以以及对对问题题的分分析和和处理理；提提出对对大坝坝安全全的意意见和和运行行管理理的建建议；；说明明整编编的主主持人人、审审核人人、校校核人人以及及参加加整编编的人人员。。（4）工程基基本资资料：工程程基本本资料料应在在第一一次整整编成成册时时详细细介绍绍。以以后的的整编编，可可只在在整编编说明明中记记录工工程的的改造造变化化情况况、工工程运运行过过程中中的特特殊情情况等等。（5）监测布置：监测布置置应在第一一次整编成成册时详细细介绍。以以后的整编编，可只在在整编说明明中记录监监测设施、、设备的改改造、更换换等变化情情况。第一一次整编成成册时，应应收录监测测项目和监监测测点汇汇总表、监监测测点基基本资料表表等。（6）监测资料初初步分析成成果：综述本整整编时段内内各监测资资料分析的的主要成果果包括分析析内容和方方法、结论论、建议等等。（7）监测资料整整编图表：年度监测测资料应以以表格的形形式，按监监测项目（（环境量、、变形、渗渗流、应力力应变、温温度）的顺顺序汇总。。每个项目目中，监测测资料汇总总表在前，，整编图在在后，必要要时，整编编图的取值值时段可向向前适当延延长。巡视视检查结果果的整编资资料，放在在仪器监测测资料之后后。（8）封底：封底起到到保护整编编成果的作作用，也是是每册整编编资料结束束的标志。。第二节安安全监测测系统数据整编7.整编资料的的质量要求求整编成果质质量应达到到项目齐全、、规格统一一、考证清清楚、说明明完备、方方法合理、、资料可靠靠、图表完完整、数据据正确。成果表中中应没有较较大的或系系统的错误误，一般性性小错的差差错率应不超过数据据量的二分分之一。整编成果除除开印成册册外，包括括封面、扉扉页、目录录、说明、、原始数据据、成果表表、曲线图图等，均应应存入计算机机的磁盘、、光盘保存存。整编所依依据的原始资料（包括现场场埋设及观观测记录等等），应打印分册装装订存档。。第二节安安全监测测系统几种典型监监测数据计计算1.视准线、引引张线及激激光准直法法实测水平平位移计算算方法（1）当视准线线、引张线线及激光准准直的工作作基点（基基墩）为相相对不动点点时，实测测水平位移移按下式计计算：δ=xi-x0式中：δ为为视准线、、引张线及及激光准直直实测水平平位移，mm；xi为视准线、、引张线或或激光准直直本次读数值值；x0为视准线、、引张线或或激光准直直初始测值，，即基准测测值，初始始观测时间间称为基准准时间。（2）当视准线线、引张线线或激光准准直的端点点不是相对对不动点时时，实测水水平位移应应计入端点点的位移。。视准线、、引张线或或激光准直直的实测水水平位移按按下式计算算：δj=δj′+K(δL-δR）+δRδj′=xi-x0K=Sj/D式中：δL为视准线、、引张线或或激光准直直左侧基墩墩处垂线实实测水平位位移，mm；δR为视准线、、引张线或或激光准直直右侧基墩墩处垂线实实测水平位位移，mm；δj′为视准线线、引张线线、准直测测点j的相对于基基准时间的的相对水平平位移，mm；x0为视准线、、引张线或或激光准直直测点j的初始测值值(基准测值)；xj为视准线、、引张线或或激光准直直测点j的本次测值值；D为视准线、、引张线或或激光准直直两基墩间间的距离，，m；sj为视准线、、引张线或或激光准直直测点j至右基墩的的距离，m。第二节安安全监测测系统几种典型监监测数据计计算(3)小角度法用小角度法法观测水平平位移，所所用观测