水库大坝安全监测管理系统建设方案
水库大坝安全监测管理系统
建设方案
目录
1.项目概述 (1)
1.1.项目名称 (1)
1.2.项目背景 (1)
1.3.建设依据 (2)
2.总体设计 (4)
2.1.总体目标 (4)
2.2.设计原则 (5)
2.2.1.标准化原则 (5)
2.2.2.稳定性原则 (5)
2.2.3.安全性原则 (5)
2.2.4.先进性原则 (6)
2.2.5.易用性原则 (7)
2.2.6.可扩展性原则 (7)
2.2.7.可维护性原则 (8)
2.3.总体架构 (9)
2.3.1.采集层 (10)
2.3.2.通信层 (11)
2.3.3.网络层 (12)
2.3.4.数据层 (12)
2.3.5.应用层 (12)
2.4.应用架构 (13)
2.5.技术路线 (14)
2.5.1.技术方法 (14)
2.5.2.技术路线 (17)
2.6.数据库设计 (19)
2.6.1.历史数据库设计 (19)
2.6.2.历史数据 (20)
2.6.3.统计数据 (22)
2.6.4.临时表 (22)
2.6.5.数据冗余处理 (23)
2.6.6.数据库安全 (24)
2.6.7.数据库管理设计方案 (25)
2.7.标准化体系设计 (29)
3.系统设计 (31)
3.1.信息流程 (31)
3.2.系统结构 (33)
3.2.1.传感器 (34)
3.2.2.测控单元 (34)
3.2.3.通信系统 (35)
3.3.信息采集系统 (35)
3.3.1.测控单元 (36)
3.3.2.变形监测 (38)
3.3.3.渗流监测 (39)
3.3.4.应力（压力）、应变及温度监测 (40)
3.3.5.环境量（水文气象）监测 (40)
3.4.业务应用系统 (41)
3.4.1.技术架构 (41)
3.4.2.数据模型 (42)
3.4.3.系统功能 (42)
4.基础工程 (46)
4.1.测压管钻造 (46)
4.1.1.钻孔 (46)
4.1.2.埋设测压管 (46)
4.1.3.注水试验 (47)
4.1.4.埋设渗压传感器 (48)
4.2.量水堰建设 (49)
4.3.变形观测设施建设 (50)
4.4.接地系统设计 (52)
5.硬件清单 (52)
6.项目实施保障 (56)
6.1.系统进度计划 (56)
6.2.质量保证措施 (57)
6.2.1.软件开发各阶段需要提交的文档 (57)
6.2.2.过程管理 (58)
6.2.3.需求管理 (58)
6.2.4.项目计划 (58)
6.2.5.项目跟踪与监控 (59)
6.2.6.软件质量保证 (60)
6.2.7.集成软件管理 (61)
6.2.8.软件产品工程 (62)
6.2.9.组间协调 (63)
6.2.10.评审 (63)
6.2.11.培训 (64)
6.3.软件开发过程 (64)
6.3.1.采用基于里程碑的生命周期模型 (64)
6.3.2.采用迭代化的开发模式 (66)
6.3.3.迭代过程与传统的瀑布模型相比较 (67)
6.4.质量管理 (68)
6.4.1.测试 (68)
6.4.2.评审 (69)
6.4.3.SQA(软件质量保证) (69)
6.5.软件品质保证 (70)
6.5.1.需求阶段 (70)
6.5.2.设计阶段 (70)
6.5.3.编码阶段 (71)
6.5.4.测试阶段 (71)
6.5.5.发版试运行及结项 (71)
6.6.系统安全保障措施 (71)
6.6.1.系统安全 (71)
6.6.2.权限管理 (72)
6.6.3.数据安全 (72)
6.6.4.系统稳定性及出错处理 (73)
6.7.测试计划 (74)
6.7.1.测试计划 (74)
6.7.2.测试标准 (75)
6.8.验收方案 (77)
6.8.1.验收方法 (77)
6.8.2.验收内容 (78)
6.8.3.验收实施步骤 (78)
6.9.技术支持及售后服务 (79)
6.9.1.技术支持服务 (79)
6.9.2.免费系统维护服务 (80)
6.10.培训计划 (80)
6.10.1.培训承诺 (80)
6.10.2.培训目标 (80)
6.10.3.培训地点 (81)
6.10.4.培训内容 (81)
6.10.5.现场培训 (81)
1.项目概述
1.1.项目名称
项目名称：水库大坝安全监测管理系统
1.2.项目背景
近年来，随着工业的快速发展，自然环境遭到破坏，每年都有不少大坝事故爆发，造成无法预估的损失。我国共有3000多座水库垮坝。七十年代平均每年垮200多座，其中1973年高达554座。1975年的板桥水库垮坝事故，造成约2.6万余人死亡。大坝的安全关系到百姓的生命财产，任重而道远，所以展开现代化的大坝安全监测是很有必要的。
国内外水库大坝事故、特别是土坝突发事故以及大量安全监测系统运行效果表明，不具备实时安全监控功能的监测系统，不能防范大坝突发事故，因而不能算是完整的安全监测系统。本系统的实时安全监控功能涵盖大坝安全与水雨情同步监测，实时预报，自动反馈分析，在线安全度评判，预警，到防洪与大坝安全即时决策支持全过程。
基于网络与智能信息技术，建立信息管理系统，不仅提供资料处理分析、统计报表、查询发布等常规功能，还要求在信息智能应用层次上，及时分析和发现监测系统以及安全与管理上的问题，并给出决策支持。
适应现代水利管理需求，系统管理功能高度集成化，充分利用系统信息与设备共享性，兼顾安全、防灾、兴利和水资源可持续利用，实现水安全、水资源与水环境联合优化调度。
系统将完全改变以往大坝安全监测系统只注重监测，管理薄弱，滞后分析，不能现场作出安全度评判的状况，可对水情、水库大坝安全与运行状况及时、有效地进行监控，通过大坝安全监测和实时预报，可及时发现事故先兆，判定隐患，为采取安全防范措施提供依据，当系统预报将出现洪水时，系统根据监测水、雨、工情和实时水情预报，自动调洪演算，在确保大坝和被保护地区安全基础上，充分转化雨洪资源化，给出防洪调度方案。
系统通过采集大坝沉降、倾斜、水压以及大坝形状特征,通过各种信息的获取、整理和分析，做出大坝安全评价，控制大坝安全运行校核计算参数的准确性、计算方法的实用性和反馈施工方法的正确性，帮助管理人员做出准确、快速灾情预警预报，保证百姓的生命财产安全。
1.3.建设依据
本项目软件系统设计和建设严格遵循国家及地方标准规范，以及工信部相关的规范与标准，具体如下：
网络标准：IEEE 802.3，IEEE 802.3u，IEEE 802.3ab，ANSI/IEEE 802.3N，IEEE 802.3x，IEEE 802.3af，IEEE 802.3az, IEEE 802.11b/g
1)《信息安全等级保护管理办法》（公通字〔2007〕43号）
2)《信息系统安全等级保护测评要求》GB/T28448
3)《电子政务工程技术指南》（2003年1月3日）
4)《政务信息资源交换体系》（GB/T 21062-2007）
5)《电子政务系统总体设计要求》（GB/T 21064-2007）
6)《电子信息系统机房设计规范》（GB50174-2008）
7)《计算机软件开发规范》（GB8566-88）
8)《计算机软件产品开发文件编制指南》（GB 8567-88）
9)《软件工程术语》（GB/T 11457—89）
10)《计算机软件配置管理计划规范》（GB/T 12260-90）
11)《计算机软件质量保证计划规范》（GB/T 12504-90）
12)《计算机软件需求说明编制指南》（GB9385-88）
13)《计算机软件测试文件编制指南》（GB9386-88）
14)《软件维护指南》（GB/T 14079-93）
15)《计算机软件可靠性和可维护性管理》（GB/T 14394-93）
16)《水库大坝安全管理条例》
17)《土石坝安全监测技术规范》（SL551-2012）
18)《土石坝安全监测资料整编规程》（DL/T 5256-2010）
19)《水文自动测报规范》（SD159-95）
20)《建筑物防雷设计规范》（GB 50057-2010）
21)《水位观测标准》（GB/T 50138-2010）
2.总体设计
2.1.总体目标
结合工程实际和现代水利需求，采用信息化手段，通过计算机应用软件、3G/4G无线网络技术建设水库大坝安全监测管理系统。
掌握水库大坝安全运行规律，提高管理水平，在保证水库大坝安全基础上，兼顾防灾、兴利和水资源可持续利用，实行水资源优化调度，发挥工程最大效益，有效保障大坝和被保护地区安全。
利用系统提供的功能，通过监测资料的积累和分析，掌握水库运行规律，验证工程质量，进一步提高水利工程的运行和管理水平。
主要完成以下内容：
1.大坝安全监测点建设。
2.网络通讯系统建设和通讯服务。系统通讯网络采用基GPRS，NB-IoT等物联网通讯方式无线通讯网络平台。
3.后台软件数据库建设，大坝安全监测数据的采集、入库、更新、维护和服务，监测点信息可以通过WEB发布；保存监测的数据，绘制监测点实时和历时曲线，为大坝安全运行提供数据支持。
4.管理分析软件系统建设。管理分析软件可以对大坝监测点集中展示，绘制实时和历史图形。
2.2.设计原则
2.2.1.标准化原则
系统建设充分考虑工作现状，满足工作程序化、规范化要求。系统建设过程中对管理流程进行规范统一，形成本项目的标准规范，结合国家已有的相关标准和技术规范，指导本项目系统设计与应用。
2.2.2.稳定性原则
系统采用成熟和高度商品化的开发平台以及多年的技术成果，在系统设计阶段就充分考虑系统的稳定，采用科学的有效的设计方案进行设计。另外，在系统开发有特定的流程和规范，比如系统开发流程规范，代码编写规范，测试规范，质量保证计划等，系统开发过程中按照已有的规范进行，确保系统的质量。
2.2.
3.安全性原则
系统的安全性是用户特别关心的事情，也是系统设计的根本。系统的安全包括三个方面的内容：物理安全，逻辑安全和安全管理。物理安全是系统设备及相关设施受到安全保护，避免破坏和丢失。安全管理包括各种安全政策和机制，逻辑安全是指系统中的信息安全，主要分为保密性，完整性和可用性。
系统在设计阶段充分考虑信息安全，包括各种安全验证，数据存储的安全，敏感信息的加密，数据传输中的加密，数据访问的验证等确保了系统运行的安全性。
通过各种安全技术手段，保障系统运行的安全。遵守现行的各项保密制度和规定，尚未公开或不宜公开的数据与信息采取严格的安全保护措施。用户的商业秘密不得开放给未经授权的用户。
系统外部安全：系统的安全性充分考虑网络的高级别、多层次的安全防护措施，包括备份系统、防火墙和权限设置等措施，保证政府部门的数据安全和政府机密；同时考虑系统出现故障时的软硬件恢复等急救措施，以保障网络安全性和处理机安全性。系统要形成相对独立的安全机制，有效防止系统外部的非法访问。
系统内部安全：在保证系统外部安全的同时，系统也能确保授权用户的合法使用。系统本身具有容错功能，包括出错提示、原因，并能自动或通过人工操作，使出错的系统恢复到正常状态。系统还提供严格的操作控制和存取控制。
系统运行安全：在逻辑上，系统具有抵御对系统的非法入侵的能力；在物理上，系统保证不存在可能的单点故障，提供资源数据的备份能力。系统支持定期的自动数据备份和手工进行数据备份，能够在数据毁坏、丢失等情况下将备份数据倒回，实现一定的数据恢复。
2.2.4.先进性原则
在系统总体设计上，借鉴国内己有的相关经验。在技术上，采用国际上先进、成熟的技术，使得设计更加合理、先进。在注重系统实用性的前提下，尽可能采用先进的计算机软、硬件环境；在软件开发思想上，严格按照软件工程的标准和面向对象的理论来设计，保证系
统的先进性。
2.2.5.易用性原则
易操作性是指用户操作和运行控制软件的难易程度的软件属性。该特征要求软件的人机界面友好、界面设计科学合理以及操作简单等。
易操作的软件让用户可以直接根据窗口提示上手使用，无需过多的参考使用说明书和参加培训；
各项功能流程设计的很直接，争取在一个窗口完成一套操作；
在一个业务功能中可以关联了解其相关的业务数据，具有层次感；
合理的默认值和可选的预先设定，避免了过多的手工操作；
如果软件某操作将产生严重后果，该功能执行是可逆的，或者程序给出该后果的明显警告并且在执行该命令前要求确认；
如果一旦出现操作失败，及时的信息反馈是非常重要的，没有处理结果或者是处理过程的信息反馈不是一个好系统；
流畅自然的操作感觉，来源于每一次操作都是最合理的。
在页面和流程上浪费用户的鼠标点击，也是在挥霍用户对于软件的好感。清晰、统一的导航要贯穿系统的始终；操作按扭、快捷键等遵循一致的规范、标准是必须的，不要给操作者额外记忆的负担。2.2.6.可扩展性原则
系统的扩展性是测量系统设计好坏的一个重要的标准，良好的扩展性可以使系统有健壮的生命力，也为系统的升级和将来的维护打下
良好的基础。
系统在需求调研阶段就充分考虑用户的用途以及将来的发展方向，在概要设计阶段充分考虑系统的使用和发展，为系统的可扩展性提供重要保障。
采用面向对象、面向服务的设计思想，按不同的网络、不同的功能、不同的职能划分成各种功能组件，各功能组件既可以独立形成系统又可以组成一个综合系统，方便实现从子系统到综合系统，从综合系统到独立系统的升级过渡，保护用户的投资。良好的扩充性和可维护性，实现在快速搭建总体框架的基础上分业务，分任务的逐渐充实整个系统，使系统具备可持续升级的基础。
功能扩展：为了满足用户今后系统扩容和扩大应用范围的需求，系统充分考虑从系统结构、功能设计、管理对象等各方面的功能扩展。
软硬件升级：系统充分考虑软硬件平台的可扩展性及软、硬件的负载平衡机制。随着关键软件和硬件的发展以及管理功能的增加，系统具有灵活和平滑的扩展能力。关键软件和硬件的发展以及管理功能的增加，系统具有灵活和平滑的扩展能力。
2.2.7.可维护性原则
可维护性是在软件交付使用后进行的修改，修改之前必须理解待修改的对象，修改之后进行测试，以保证所做的修改是正确的。
系统在设计时充分考虑可维护，尽量做到系统在尽可能少的维护动作下，完成系统功能修改。在系统功能文档中做到完全的解释，使
用户在理解功能时轻松完成系统的维护。
2.3.总体架构
系统主要由“1个规范、1个数据库、1个系统”构成。
“一个规范”即数据标准规范，根据水库大坝安全管理要求，基于国家、省、市相关技术标准规范编制一套适应水库大坝安全管理建设要求和实际情况的标准规范体系。；
“一个数据库”即“大坝基础信息资源库”，作为整个项目的基础数据支撑；
“一个系统”面向水库大坝管理工作，实现水库大坝安全监测管理系统，主要包括：信息采集、实时监控、信息管理、监控管理、日志管理等。
系统体系结构图
总体架构主要包括感知层、网络层、数据层、服务层、平台层、应用层、政策法规、安全标准等层面。
2.3.1.采集层
采集层是信息来源的基础，通过不同的监测方法和技术来完成，主要监测项目为:
2.3.1.1.变形监测
变形监测包括水平位移（横向和纵向）、垂直位移（竖向位移）坝体及坝基倾斜、表面接缝和裂缝监测。对于土石坝除设有上述变形（称之为表面变形）监测项目外，还设有内部变形监测。内部变形包括分层竖向位移、分层水平位移、界面位移及深层应变观测。对于混凝土面板坝还有混凝土面板变形监测，具体包括表面位移、挠度、应变及接缝开度监测。另外岸坡及基岩表面和深层位移监测也属变形监测。
2.3.1.2.渗流监测
混凝土坝渗流监测包括坝基和坝体扬压力、坝基和坝体渗漏量、绕坝渗流和地下水位监测。
土石坝渗流监测包括坝体渗流压力、坝基渗流压力、绕坝渗流、渗流量监测。
2.3.1.3.应力、应变及温度监测或压力（应力）监测
混凝土坝的应力、应变及温度监测包括混土的应力和应变、无应力、钢筋应力、钢板应力、坝体和坝基温度、接缝和裂缝开度监测。
土石坝的压力（应力）监测包括孔隙水压力、土压力、接触土压力、混凝土面板应力监测。
2.3.1.4.环境量监测或水文、气象监测
大坝所在位置的环境对大坝和坝基工作性态有重大影响，需予以监测。监测项目有大坝上下游水位、水温、气温、库区雨量等。
以上四大类监测项目涉及多种物理量的监测，每一种物理量监测都需要在设计时布置必要的测点、选择适当的监测仪器。
监测项目的选择和测点的设计布置在两部规范中按照工程等级、建筑物等级、坝型、坝基和基岩地质条件以及大坝设计施工的特点作了规定。监测项目和测点布置既不能太多，也不太少，力求保持在合理水平，可参照前面述叙的国际上的相应指标，即监测设施和实施费用相当于工程总造价的1%来确定。大中型工程或大坝安全特别重要的小型工程均应考虑到现代化管理的需要，即实现主要监测项目的自动化。
2.3.2.通信层
通信层是监测数据传输交流的基础，是数据传输的介质。系统现场采集的数据可以通过有线数据通信（现场总线）或无线数据通信的
方式传输到监测中心，其中有线数据通信最远距离可以达到十几公里，无线数据通信距离可以达到数十公里。在采用有线数据通信子网和无线数据通信混合结构时，系统数据传输具有路由自动判断机制，可以提高数据传输可靠性。本系统采用的是无线连接方式。
2.3.3.网络层
网络层主要指是监测中心或者分中心的计算机网络，主要是为应用软件系统运行的基础环境，是日常行政办公、内部信息交流、信息共享的网络基础。
2.3.4.数据层
数据层是整个业务综合数据的平台，是业务应用软件系统运行的基础，由多个相对独立又互有关系的数据库组成，该数据层主要是监测数据库部分。主要包括基本数据库、监测数据库、实时数据库、历史数据库、空间地理数据库等。
2.3.5.应用层
应用层是以大坝安全监测管理软件为核心，主要进行监测数据的接收、检测、计算处理、存储、分析、安全评价预警、统计、整编、查询等过程。大坝安全监测管理软件包括信息采集处理系统、资料整编系统、统计分析预警系统、WEB查询系统、数据库管理系统。
2.4.应用架构
水库大坝安全监测管理系统的应用架构主要包括数据采集、平台数据、应用支撑、应用系统等。
1.采用B/S多层体系结构：系统需要采用B/S多层体系结构实现。三层结构包括表示层、业务逻辑层、数据访问层；
2.采用面向服务的架构(SOA)：为了降低服务架构模块之间的耦合度，增强系统的可扩展性；需要采用面向服务的构架(SOA)，各个功能模块分别提供不同的服务，通过服务总线集成为用户提供一体化的服务；
3.基于J2EE体系：为了保证系统的兼容性，高可用性、高可靠性和可扩展性，系统必须沿用前期项目的技术路线，要选择支持强大的企业级计算的成熟的J2EE企业标准；
4.基于Web服务(WebService)：为了让地理上分布在不同区域的计算机和设备一起工作，以便为用户提供各种各样的服务。用户可以控制要获取信息的内容、时间、方式，而不必像现在这样在无数个信息孤岛中浏览，去寻找自己所需要的信息，系统对外接口统一需要采用WebService服务的方式定义；
5.采取XML数据交换：系统的外部接口需要采用XML数据交换格式，用XML作为数据定义和交换的中介。
2.5.技术路线
2.5.1.技术方法
2.5.1.1.GPRS技术
通用分组无线服务技术（GPRS，General Packet Radio Service）是一种基于GSM系统的无线分组交换技术，提供端到端的广域无线口连接。通用分组无线服务技术集成了定向连接协议，采用TDMA(Time Division Multiple Access)方式传输语音，采用分组的方式传输数据。通用分组无线服务技术可以提供高达115kbit/s的传输速率。多个用户能同时共享一个通用分组无线服务信道，一个用户也可以使用多个通用分组无线服务信道，缩短了用户的呼叫建立时间。与普通GSM 信道传输数据相比，通用分组无线服务技术按数据流量来计费的方式，极大降低了用户的使用成本。
2.5.1.2.NB-IOT技术
窄带物联网（Narrow Band Internet of Things, NB-IoT）成为万物互联网络的一个重要分支。NB-IoT构建于蜂窝网络，只消耗大约180KHz的带宽，可直接部署于GSM网络、UMTS网络或LTE网络，以降低部署成本、实现平滑升级。
NB-IoT是IoT领域一个新兴的技术，支持低功耗设备在广域网的蜂窝数据连接，也被叫作低功耗广域网(LPWAN)。NB-IoT支持待机时间长、对网络连接要求较高设备的高效连接。据说NB-IoT设备电
池寿命可以提高至至少10年，同时还能提供非常全面的室内蜂窝数据连接覆盖。
2.5.1.
3.RTU设备
RTU（远程终端单元），英文全称RemoteTerminalUnit，中文全称为远程终端控制系统，负责对现场信号、工业设备的监测和控制。RTU(RemoteTerminalUnit)是构成企业综合自动化系统的核心装置，通常由信号输入/出模块、微处理器、有线/无线通讯设备、电源及外壳等组成，由微处理器控制，并支持网络系统。它通过自身的软件(或智能软件)系统，可理想地实现企业中央监控与调度系统对生产现场一次仪表的遥测、遥控、遥信和遥调等功能。
2.5.1.4.安全监测要求
通过渗压监测，分析、判定坝坡的稳定性以及防渗、排水和反滤设施的运行状况。积累监测资料建立渗压安全监控模型后，结合水情监测，进行预报和安全度评判。当监测值超出安全监控指标时，系统将发出警报。此时需要结合位移监测资料，分析坝坡稳定性。判定有异常现象时，要加密监测频次，加强巡视，注意渗流逸出点状况、渗水浊度等有无异常。
系统投入运行初期，渗压监测频度为每4小时自动巡测一次。正常运行后，每日巡测三次。发现异常时，加密监测频次。监测间格可由管理愿根据实际情况自行设定。
系统投入运行初期1—2年内，人工观测的水平位移和垂直位移宜每月观测一次；其间遇到洪水期应适当加密监测，以取得至于少一个位移变化周期的监测数据。
2.5.1.5.监测点布设
安全和效益是水利工程管理的基本目的。确保水库大坝安全是发挥工程效益的重要前提。
国务院颁发的《水库大坝安全管理条例》明确规定：坝高15米以上或库容1百万立方以上的水库大坝必须进行安全监测，及时整理分析监测资料，掌握水库大坝运行状况，建立定期安全检查鉴定制度。结合水库除险加固，建立较为完善的安全监测系统，对掌握水库大坝运行状况，尽早发现不安全的先兆，及时采取防范措施，防患于未然；确保水库和下游地区安全，提高现代化管理水平和发挥工程效益均有重要现实意义。
建立自动化安全监测系统后，还需要建立定期和在非常时期进行安全巡视的安全管理制度。将检查项目巡视结果按规定格记录。特别要注意自动化监测系统未覆盖到的部位。一旦发现渗流逸出点异常变化、渗水混浊、裂缝变形等现象时，应结合监测资料进行分析，及时把新发现的可疑部位纳入监测系统。为此水库大坝安全监控与管理系统面向用户开放，方便用户自行扩展系统。
水库大坝安全评价技术现状与发展
水库大坝安全评价技术现状与发展 袁坤傅蜀燕欧正峰王之博 摘要:随着水资源开发与利用的发展，以及极端气候的变化，大坝安全性问题日益突显，大坝安全性评价技术就显得尤为重要。主要从国内外水库大坝安全监测和风险分析的研究现状，分析水库大坝安全评价存在的问题，及对未来水库大坝安全评价发展指定方向。 关键词:大坝;安全评价;安全监测;风险分析 中图分类号: TV64 文献标识码: A 文章编号: 1001-9235( 2013) 06-0063-05 中国水库大多建于20 世纪50—70 年代，由于当时的经济社会条件制约，普遍存在工程质量问题，加上长期维修管理不够，其中约50%左右水库为病险水库。病险水库不仅不能正常发挥效益，而且存在较高的溃坝风险，严重威胁人们安全与社会的可持续发展。因此，要定期对水库大坝进行安全评价，了解大坝安全状况，以便有针对性地采取措施，对确保大坝安全和公共安全具有十分重要的意义。水库大坝安全评价就是利用系统工程原理和方法，对拟建或已有水库大坝工程及系统可能存在的危险性及其可能产生的后果进行综合评价和预测，并根据可能导致的事故风险的大小，提出相应的安全对策措施，以达到工程及系统安全的过程。主要从大坝安全监测和风险分析两个测度来分析大坝的安全评价。 1 水库大坝安全评价技术发展现状 1．1 国外水库大坝安全评价技术的发展 早在19 世纪末期，人们就开始关注大坝安全，由于当时科学技术不发达，人们只对大坝进行感性的分析。到20 世纪初—中期，随着水利行业的发展，大坝的工程技术得到较
快的发展，大坝数量迅速增加，失事事故也逐渐增多，大坝的安全性引起国际大坝委员会的高度重视。1948 年第3 届国际大坝会议安排了防止管涌的最新措施会议，以提高对大坝的安全性认识; 1951 年第4 届大会提出了从大坝和库岸角度看大坝安全性的议题; 1970 年第10 届大会安排了大坝和建筑物监测的议题; 1979 年第13 届大会提出了大坝老化和失事的议题; 1982年第14 届大会安排了运行中大坝安全的议题; 2002 年第70 届年会提出了大坝安全与风险评价的议题;2003 年第71 届年会安排了水库大坝抗震安全评价影响研究的议题; 2005 年国际大坝委员会第73 届年会安排了大坝工程的不确定性评估的议题; 2006 年国际大坝委员会第22 届大坝会议提出了土坝和堆石坝的大坝安全、洪水和干旱的评估及管理等议题; 2012 年国际大坝委员会第80 届年会成立了大坝安全、大坝监测等专委会。同时世界各国也以此为契机，着重研究水库大坝的安全评价，并从风险分析和大坝安全监测两个方面来对大坝进行安全性评价。 a) 监测技术的发展现状。国外大坝安全监控资料分析工作起步较早，在20 世纪50 年代以前，人们主要通过感观认识来观测大坝表面，并对变形观测值作定性分析。1955年，意大利的Faneli 和葡萄牙的Ｒocha 等首次应用统计回归方法定量分析了大坝的变形观测资料。Ｒocha 等人采用大坝横断面各层平均温度和温度梯度作为温度因子，并以函数式来表示水位因子，使模型表达式进一步完善。1963 年中村庆一等采用回归分析法分析大坝实测资料，并筛选出显著因子，以建立最优的回归方程。1980 年Bonaldi 等提出了混凝土大坝变形的确定性模型和混合模型，将运用有限元理论计算值与实测数据有机地结合起来。1985 年Ouedes 应用多元线性回归( 高斯－马尔柯夫概率函数模型) 来拟合原因量与效应量的关系，这种方法能分离各个分量，并且能确定原因量和效应量的最佳经验公式。1996 年Lue E．chouinard 等采用主成份回归分析了dukki 拱坝的监测资料，这种回归分析方法能分离各个分量，并且能确定原因量和效应量的最佳经验公式［5］。其他许多学者在大
大坝安全监测仪器简介
大坝安全监测仪器简介 一、大坝安全监测仪器选型的基本原则 二、监测仪器的检验 三、监测仪器及监测系统的验收 四、监测仪器分类 五、两种主要监测仪器的基本原理 六、主要监测仪器简介 七、国内外数据自动化采集设备
一、大坝安全监测仪器选型的基本原则 1、总原则 大坝安全监测系统的监测项目、测点布置及系统的功能、性能应满足《土石坝安全监测技术规范》（SL60-94）、《土石坝安全监测资料整编规程》（SL169-96）和《混凝土坝安全监测技术规范》（DL/T5178-2003）要求，如建立自动化监测系统，还应满足《大坝安全自动化监测系统设备基本技术条件》（SL268-2001）的要求。 2、监测任务、测量范围的界定及仪器技术性能分析 首先，应明确监测仪器的任务，是变形监测，渗流监测，压力应力监测还是环境量监测？一次还是二次？ 其次，应根据工程实际情况，预测并确定仪器的量程、范围；根据仪器量程范围、工程对监测精度的要求以及相关规范规定，确定仪器精度等级。 第三，选择仪器型式。仪器型式的选择最重要的是仪器的可靠性，在可靠性的前提下，再考虑仪器的精确度或准确度。 第四，技术经济评价。对不同型式的仪器、不同厂家的同类型仪器，比较其采购、运输、室内检测/校准、现场检验、安装方式、可维护性及维护程序、施工期观测及数据处理、（如建立自动化监测系统）占用系统资源等，进行技术、经济评价，选择合适的性价比。 3、监测设施的布设 首先，划分监测项目。 其次，根据监测项目及监测目的，确定监测设施安装/埋设位置（包括平面坐标、高程及相应层位），仪器、设施、设备工程编号（唯一性），并以表、平面图、断面图等形式逐一标注。 4、监测设施的安装/埋设 根据坝的性质（混凝土坝/土石坝？在建坝/已建坝？混凝土坝『重力坝、拱坝、砌石坝』？土石坝『均质坝、心墙坝<宽心墙坝、窄心墙坝？>、斜墙坝、堆石面板坝、复合坝型』？）设计合适的安装方式及施工工艺。 5、监测仪器选型原则 ①监测仪器应采用可靠性好，并经过长期现场考验的仪器设备；大坝安全监测和管理自动化系统，推荐采用分布式自动化数据采集系统。 ②监测仪器应尽可能实现人工比测。
【大坝方案】水库工程大坝安全监测方案
XXX水库 大坝安全监测工程 施 工 方 案 工程名称： XXXXXXXXXXXXXXXX水库工程 合同编号： 承包人： XX建设工程有限公司 XX水库工程项目部 项目经理： 日期： 20XX 年 XX 月 XX 日
目录 1、工程概况 (1) 2、监测工作内容 (1) 3、编制依据 (1) 4、仪器设备采购、检验、及保管 (2) 4.1 主要仪器设备选型 (2) 4.2 仪器设备采购 (2) 4.3电缆连接 (2) 5、监测仪器程序和埋设方案 (3) 5.1 施工程序 (3) 5.2监测仪器埋设方案 (3) 6、观测 (10) 6.1 总则 (10) 6.2施工期观测及成果提交.........................错误!未定义书签。 7、监测资料整理分析和反馈 (13) 7.1 资料搜集 (13) 7.2 资料整理分析 (14) 7.3监测资料反馈 (14) 8、资源配置.........................................错误!未定义书签。 8.1 主要施工机械设备计划表.....................错误!未定义书签。 8.2 主要施工人员配置计划表.....................错误!未定义书签。 9、施工质量控制措施 (16) 10、安全、文明施工管理 (17) 11、环境保护措施 (18) 12、施工进度计划 (18) 附件及附表1～9 ................................................ 19～29
1、工程概况 万营水库位于珠江流域红水河水系北盘江的一级支流万营河上，隶属水城县新街乡马路、大元村。水库坝址距水域县城约75KM，距新街乡驻地约lOKM乡村公路通往库区左岸炭山小学附近，交通较为方便。 万营水库工程任务是灌溉、乡镇供水，可向发耳乡提供灌溉水量205万m3，乡镇供水量185万m3。 万营水库正常蓄水位1575m，总库容为313万m3，正常蓄水位以下库容为252万m3，兴利库容221万m3，年可供灌溉水量205万m3(P=80%)、乡镇供水185万m3(P=95%)。工程规模为小（Ⅰ）型，工程等别为Ⅳ等。 本工程主要建筑物有万营水库土坝（坝高41.1m，坝长95.64m）、岸边开敞式溢洪道、右岸导流洞（洞型为城门洞型，洞长227m）兼环境生态放水管及放空管、罗家坝重力坝（坝高10.5m，坝长20m）、炭山取水隧洞（洞型为城门洞型，洞长1559m）及从万营水库引水至马场水库的东瓜林输水隧洞（洞型为城门洞型，洞长4787m）。 2、监测工作内容 万营水库大坝安全监测项目主要包括：大坝变形观测、坝基渗压计、测压管内渗压计渗透压力观测等。 本监测工程主要工程量详见表1-1。 表1-1 大坝监测项目工程量汇总表 主要工作内容有：监测仪器设备的采购、检验、安装埋设、调试、电缆牵引、看护保管、
大坝安全监测的内涵及扩展参考文本
大坝安全监测的内涵及扩 展参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
大坝安全监测的内涵及扩展参考文本使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 众所周知，大坝是一种特殊建筑物，其特殊性主要表 现在如下3个方面：①投资及效益的巨大和失事后造成灾 难的严重性；②结构、边界条件及运行环境的复杂性；③ 设计、施工、运行维护的经验性、不确定性和涉及内容的 广泛性。以上特殊性说明了要准确了解大坝工作性态，只 能通过大坝安全监测来实现，同时也说明了大坝安全监测 的重要性。事实上，大坝安全监测已受到人们的广泛重 视，我国已先后颁布了差阻式仪器标准及监测仪器系列型 谱、《水电站大坝安全检查实施细则》、《混凝大坝安全 监测技术规范》、《水库大坝安全管理条例》、《土石坝 安全监测技术规范》等，同时，国际大坝会议也多次讨论 过大坝安全问题［1］。
大坝安全监测是人们了解大坝运行性态和安全状况的有效手段。随着科学技术的发展、管理水平的提高及人们观念的转变，大坝安全监测的内涵也进一步加深。为此，笔者从分析影响大坝安全的因素入手，对大坝安全监测的若干问题进行探讨。 1 影响大坝安全的因素 影响大坝安全的因素很多，据国际大坝会议“关于水坝和水库恶化”小组委员会记录的1100座大坝失事实例，从1950年至1975年大坝失事的概率和成因分析中得出大坝失事的频率和成因分别为：30%是由于设计洪水位偏低和泄洪设备失灵引起洪水漫顶而失事；27%是由于地质条件复杂，基础失稳和意外结构事故；20%是由于地下渗漏引起扬压力过高、渗流量增大、渗透坡降过大引起；11%是由于大坝老化、建筑材料变质(开裂、侵蚀和风化)以及施
中小型水库大坝安全监测系统实践
中小型水库大坝安全监测系统实践 摘要:近年来，随着我国经济的飞速发展，中小型水库大坝工程逐步增多，使得人们对其提出了更高的要求，水库大坝安全问题也日益受到人们的关注。从而各种各样的安全监测系统被应用到中小型水库大坝中来，因为，水库大坝安全监测系统适应了当今大坝安全检监测发展要求，现有监测自动化，克服了传统人工观测精度低、强度大的缺点，确保中小型水库大坝的安全运作。本文主要是对我国中小型大坝安全监测系统进行探讨分析，并提出自己的相应观点。 关键字：中小型水库；大坝安全监测；监测系统；实践 一、中小型水库大坝安全监测系统的现状分析 1、技术问题 随着中小型水库工程不断增多，其建设质量逐步受到人们的关注，水库质量安全直接与当地人们的生命财产安全息息相关。然而，目前我国中小型水库大坝建设大多是技术落后，仍然沿用传统的落后技术。科学技术是水库大坝安全监测的前提，只有采用先进的科学技术，才能保证水库大坝的质量过关，若水利工程监测技术不先进，则很难及时发现大坝结构存在的问题，从而埋下安全隐患。例如，工程管理人员多数依赖于肉眼观察，坝体渗流是内部结构遭受水流冲击引起的渗漏，施工建设中没有按照相关施工建设要求进行施工，从而最终影响水库工程大坝建设质量。 2、制度问题 中小型水库的安全在很大程度上依靠完善的安全监测制度，高效的监测制度是水库的安全性规范，同时也是在中小水库施工中的基础和前提，在中小型水库的施工建设过程中，针对大坝的施工质量和标准所建立的制度，是施工现场负责人在施工现场所制定的，然而在一定程度上忽略了安全监测工作的内容，设置在安全制度的实施上安全防范意识不足，为后期的管理运行带来了障碍。 3、方法问题 中小型水库的安全监测在很大程度上是面向实践的，而不仅仅是纯粹的理论分析和研究。由此，中小型水库的安全监测系统还应在实际的施工过程中进行检验和实践。然而当前，多数中小型水库的施工单位在实际的监测过程中施工方式并不科学合理。并且进入了一个认识的误区，例如认为，水库的安全管理和监测必须依靠强制性的管理才能完成，由此在很大程度上没有考虑到先进设备、先进监测技术以及先进的监测系统的引进等多方面的因素。 二、中小型水库大坝安全监测系统建设策略 随着科学技术的不断发展，人们对中小型水库大坝建设提出了更高的要求与
水库大坝安全智能监测系统
水库大坝安全智能监测系统 1.建设目标 建立对大坝安全监测各项指标的评价标准，并在此基础上对大坝进行综合评价，回答大坝安全与否这一关键问题。其次，实现对各类监测数据自动采集和实时处理，根据监测数据和评价结果对大坝安全状态进行实时预警。将牵涉到大坝安全的各类数据通过构建统一的数据库进行存储，并通过统一的系统进行调用和管理。 基于此，针对水库砌石拱坝这一特定坝型，在大坝安全智能监测系统中，应用前沿分析技术和经典方法相结合对大坝安全进行综合诊断，通过实施先进的监测手段和设备，提升对大坝安全状态的感知能力，并将系统高度集成，采用独立编码开发，通过对最新算法进行编程，实现核心技术的领先目标，建立一套适合本工程的大坝安全监测预警和实时安全评估系统，争创全国领先水平。同时，通过监测设备标准化拟定、底层数据库规范和技术指标构建、预留开放式系统接口等措施，实现本项目的可推广性，为福建省推广应用该类系统提供引领示范。 2.建设任务 建设大坝安全监测系统监测设备 补充完善水库大坝坝前水温、坝体位移、大坝应变等监测设施，实现数据实时采集处理，并能进行实时分析，实时评价水库大坝。实现水库大坝安全监测信息化、智能化的要求。 建立大坝综合评价系统
现有大坝安全监测项缺乏对监测值的评价标准和综合判断。针对砌石拱坝这一特定坝型的大坝完全监测问题，综合拟定坝体监测项的监控指标，对大坝实时运行情况进行动态评估，评价内容包括位移测值、趋势判断、裂缝计开度变化等控制指标，通过对异常项数的统计给出整体大坝安全度评价标准，并可按时、按需输出系统监测报告，建立一套适合本工程的大坝安全综合评价系统。 大坝安全监测信息集成系统建设 基于分布式数据库、时序数据库、空间数据库、数据仓库等数据库领域与构建技术，建立监测数据、业务数据、基础数据、空间数据、标准库、模型库等大数据方案的主题数据库。实现大坝安全数据的存储、快速访问、计算与分析挖掘，最终在此基础数据库层面上，建立一套大坝安全管理规范框架结构和技术标准解决方案，实现多元数据融合应用，切实提高水库数据运行效率。 建设基础支撑系统 建设大坝数据中心库、视频监控与大坝巡检、大坝安全信息化三维模块展示系统以及配套的相应的软硬件配套设施，调度中心、机房及会商视频环境改造等。 水库防雷接地升级改造 对水库、启闭机房、调度大楼防雷接地进行升级改造，包括电源线路电涌保护、信号线路电涌保护、监控线路电涌保护、智能电涌（雷电）防护监测管理系统和等电位接地改造等。
大坝安全监测
论述大坝安全监测分析与数值模拟在水工结 构中的应用及新进展 一、大坝安全监测分析 1.大坝监测的内容 大坝安全监测的范围应根据坝址、枢纽布置、坝高、库容、投资以及失事后果等确定，根据具体情况由坝体、坝基、坝肩，推广到库区及梯级水库大坝；监测的时间应从设计时开始至运行管理；监测的内容包括坝体结构、地质状况、辅助机电设备及消洪泄能建筑物等。 1.1大坝安全监测的分类 1．1.1 仪器监测 仪器监测是选择有代表性的部位或断面，按需要使用或安装、埋设仪器设备，对某些物理量进行系统的观测，取得反映建筑物性状变化的实测数据。仪器监测的项目主要有“变形监测”、“渗流监测”、“应力、应变及温度监测”和“环境量监测”。随着监测范围的扩展，诸如水力学监测、地震监测、动力监测等一些新兴监测项目不断涌现。 1.1.2 巡视检查 监测技术人员通过目视或借助一些专用设备（如在某些部位安装摄像头，辅设人工巡视专用栈道等）对建筑物现场包括坝体、坡脚、坝肩、廊道、排水设施、机电设备、船闸、航道、高陡边坡等部位进行查看、比较、分析，进而发现建筑物在施工、挡水、运行中可能危及工程安全的异常现象。它弥补了监测仪器仅埋设在指定部位的不足。而且能直观
地发现某些监测仪器不易监测到的非正常现象．提供有关建筑物安全等一些重要信息，是监测系统的组成部分。巡视检查和仪器监测是不可分割的。巡视检查也要尽可能利用当今的先进仪器和技术对大坝特别是隐患进行检查，以早发现早处理。如土石坝的洞穴、暗缝、软弱夹层等很难通过简单的人工检查发现，因此，必须借用高密度电阻率法、中间梯度法、瞬态面波法等进行检查．从而完成对其定位及严重程度的判定。因此，在大坝监测中多数采用两种监测手段结合起来的方法。 1.2大坝安全监测的目的和意义 1.2.1掌握大坝的工作状态。 指导工程的运行管理通过大坝的安全监测及时获取大坝安全的第 一手资料．掌握大坝工作状态，实现对大坝的在线、实时安全监控。在发生异常现象时，分析产生的原因和危险程度，预测大坝的安全趋势。及时采取措施，把事故消灭在萌芽状态中，保证工程安全。 1．2.2 验证坝工设计理论和选用参数的合理性 到目前为止。因实际情况复杂多变，水工建筑的设计尚不能完全与实际情况相吻合，作用在建筑物上的荷载除水压力和自重力，都难以精确计算。因此在水工设计中不得不采用一些经验系数和简化公式进行计算。通过大坝安全监测认识监测物量变化规律，检验坝工基本理论的正确性、设计方法和计算参数的合理性。验证施工措施、材料性能、工程质量的效果。
水库大坝安全监测系统
水库大坝安全监测系统 1. 监测内容、方法及仪器 a. 大坝区降雨强度和雨量监测 采用翻斗式雨量计测量降雨量和降雨强度。 b. 大坝浸润线及坝基渗压监测 通过埋设渗压计来观测坝体的渗流压力分布情况和浸润线位置以及坝基渗 流压力分布情况。 c. 大坝上下游水位监测 通过安装浮子式、振弦式水位计观测大坝的上下游的水位。 d. 大坝坝体位移监测 采用全站仪自动极坐标测量系统监测大坝变形，内外业一体化的工程测量系统可实现无人值守及自动监测。 e. 大坝渗流量监测 在大坝下游设置量水堰，安装量水堰计以监测大坝渗流量。 2. 传感器 可根据实际需求，在监测范围内安装各种传感器。一般常用的有：渗压计、混凝土应变计、应力计、多点位移计、测缝计、水位计、钢筋计、倾角计、测力计、气压计、温度计、压力盒等。 3. 自动监测系统 a. 系统简介 随着计算机技术和电测技术的发展，使得以电测传感器技术为基础的监测项目能实现全天候自动监测。同样，监测系统也具备人工观测条件，通过观测人员携带读数仪或笔记本电脑到各监测站读取数据，并可由人工输入计算机，进入相关数据库。 连续的自动监测可以记录下监测对象完整的数据变化过程，并且实时得到数据，借助于计算机网络系统，还可以将数据传送到网络覆盖范围内的任何需要这些数据的部门。 b. 系统组成 本系统由三部分组成： 1）现场量测部分 2）远程终端采集单元MCU 3）管理中心数据处理部分 c. 系统网络结构 水库大坝安全监测数据采集系统采用分层分布开放式结构，运行方式为分散控制方式，可命令各个现地监测单元按设定时间自动进行巡测、存储数据，并向安全监测中心报送数据。系统MCU之间以及MCU与监控计算机之间的网络通信采用光缆。 安全监测数据采集系统可通过光缆将位于本工程各个监测站内的监测数据 采集上来，然后通过光缆传送到位于管理所的监测中心内的监控主机内。
水库大坝安全评价
水库大坝安全评价 1.工程质量评价 （1）工程质量评价目的和任务是： 1）评价工程地质及水文地质条件； 2）复查工程的实际施工质量（含基础处理结构形体和材料等）是否符合国家现行规范要求； 3）检查工程投入运用以来在质量方面的实际情况和变化，能否确保工程的安全运行； 4）为大坝安全鉴定的有关复核或评价提供符合工程实际的参数； 5）为大坝除险加固提供指导性意见。 （2）工程质量评价需要的基本资料包括： 1）工程地质及水文地质资料； 2）关于基础（含岸坡）开挖、基础处理等工程的设计、施工、监理及验收的有关图件和文字报告等； 3）关于建筑物施工的质量控制、质量检测（查）、监理以及验收报告等资料； 4）工程在施工期及运行期出现的质量事故及其处理情况的有关资料； 5）竣工后历次质量检查及参数测试等资料。 （3）工程质量评价的基本方法有： 1）现场巡视检查法 通过直观检查或辅以简单测量、测试，复核建筑物的形体尺寸、外部质量以及运行情况等是否达到了原设计的要求和功能； 2）历史资料分析法 对有资料的大、中型水库主要是通过工程施工期的质量控制、质量检测（查）、监理以及验收报告等档案资料进行复查和统计分析；对缺乏资料的水库需与原设计、施工人员进行座谈收集资料，并与有关规范相对照，以评价工程的施工质量； 3）勘探试验检查法 当上述两种方法尚不能对工程质量作出评价，或者工程投入运用6～10年以上或运行中出现异常时，可根据需要对建筑物或坝基岩层进行补充勘探、试验或原位测试检查，取得原体参数，并据此进行评价。 （4）水库大坝应复查以下项目的施工质量是否达到了该工程设计施工的技术要求 1）坝基及岸坡的清理； 2）防渗体基础及岸坡的开挖； 3）坝基及岸坡防渗固结及对地质构造的处理；
水库大坝安全监测自动化系统初步设计
甘峪水库大坝安全监测自动化系统初步设计 西安理工大学水利水电土木建筑研究设计院 二O一四年十月
2设计原则与依据 2.1设计原则 （1）监测项目选择、仪器埋设、观测读数、资料整编与分析等符合《土石坝安全监测技术规范》的要求。 （2）密切结合甘峪水库目前的实际情况和1999年11月大坝安全鉴定结论，在监测仪器的布置上突出重点、兼顾全面。 （3）在仪器设备的造型上，遵循可靠、耐久、经济、实用的原则，力求少而精，且利于自动化系统的实施。 （4）在监测仪器、监测技术以及监测方法上力求先进。 （5）重要的监测项目除了自动化采集外，还要有人工手段进行对比测量，以检验自动化测量的正确性和准确性。 （6）系统结构简单、维护方便。 2.2设计依据 本系统设计主要依据的文件有： （1）《水库大坝安全管理条例》国务院颁发1991.3.23 （2）《土石坝安全监测技术规范》SL 551-2012 （3）《大坝安全自动监测系统设备基本技术条件》SL-268-2001 （4）《建筑物防雷设计规范》GB-50027-2010 （5）《甘峪水库大坝工程地质勘察报告》 （6）《甘峪水库大坝安全鉴定报告书》 （7）《户县甘峪水库除险加固工程初步设计报告》西安市水利建筑勘测设计院
3项目总体设计 3.1监测项目 2008年户县甘峪水库除险加固工程对水库增设了大坝的外部监测项目，包括外部变形检测和岸边滑坡体位移监测，在大坝内部未埋设观测仪器，本次设计增设内观项目，依据《土石坝安全监测技术规范》（SL551-2012）,结合水库大坝的实际情况，拟确定以下几方面作为大坝安全监测的主要项目： 一、变形观测（已设） 1.垂直、水平位移 2.坝肩滑坡体变形 二、渗流监测 1.坝体渗流压力 2.渗流量 3.绕坝渗流 三、环境量监测 1.库水位 2.气温、水温 四、入库站水位监测 五、放水洞水位监测 3.2系统结构 甘峪水库大坝安全监测自动化系统选用分布式数据采集系统，分布式数据采集系统主要具有较好的可靠性，通用性强，组态灵活，安装简便，抗干扰性能强等优点，能保证监测数据的连续性，同时具有一定的扩展性。 大坝安全监测自动化系统由传感器、自动测控单元、水库调度中心等组成。具体可参照图3.1。
简述大坝安全监测技术探讨
简述大坝安全监测技术探讨 发表时间：2020-03-13T15:20:04.720Z 来源：《福光技术》2019年32期作者：李俊卓 [导读] 在大坝原型中通过利用观测仪器来进行现场测量，以此方式来获取大坝结构变化。本文作者探讨了大坝安全监测技术。 龙滩水电开发有限公司龙滩水力发电厂 547000 摘要：大坝安全监测系统作为一种新型技术，在大坝原型中通过利用观测仪器来进行现场测量，以此方式来获取大坝结构变化。本文作者探讨了大坝安全监测技术。 关键词：大坝；安全监测技术；观测仪器 引言 大型水电站坝址地质条件复杂，多处于高震区和高地应力区，一旦失事，将会给下游人民的生命和财产带来重大损失，因此，对大坝进行安全监测非常必要。为了保障大坝建设以及全生命周期运行过程中的长久安全，100 多年以来，人们一直在探索建设更好大坝的相关理念和技术，大坝的施工与运行管理模式经历了简易工具时代，大型机械化时代，直到今天的自动化、数字化、智能化时代。所谓智能大坝（Idam），是基于物联网、自动测控和云计算技术，实现对结构全生命周期的信息实时、在线、个性化管理与分析，并实施对大坝性能进行控制的综合系统 ; 其基本特征是施工、监测数据智能采集进入数据库，监测数据与仿真分析一体化、施工管理和运行控制实时智能化，减少在大坝结构建设运行过程中的人为干预。 1、工程概况 某水库建立于 1985 年，水库的占地总面积为 160.3 平方公里，并且水库的容量为 4780 万立方米。同时这个水库自从建成到至今，给附近的很多省份和市做出了很大的贡献。但是水库在运行的过程中，也出现了很多方面的问题，例如：在 2005 年，就发生了比较严重的管涌和集中渗漏，这样就很大程度的影响了水库运行的安全，倘若其发生安全事故，不仅会直接影响本市的供水情况，还会造成严重的经济损失。针对这样的现状，水利工作人员对水库进行了排险加固，并且完善了水库安全监测设施，与此同时还采用了比较先进的监测方式对大坝进行监测，这样就可以有效的满足水库大坝的安全监测要求，从而就能确保工程项目的顺利实施和开展。 2、大坝的监测内容 检查观测 检查监测是利用人员本身通过观察、手摸或者利用一些简单的工具对建筑物进行简单的观测。使用仪器观测虽然可以得到更为准确的信息，但一个建筑物的仪器安设点数是有限的，太多的仪器设备不利于经济方面的考虑，另外水工建筑物裂缝、渗水等缺陷部位也不一定反生在仪器设备的观测点上，所以人员的检查观测具有相当重要的地位。有利于及时的弥补仪器的不足，及时的发现异常情况的发生。检查观察主要检测建筑物有无裂缝，在坝脚、迎水坡部位有无塌陷、流土和沼泽化的现象，在伸缩缝部位是否有渗漏，混凝土表面有没有松软、侵蚀的危害，有泄水作用的部位检查有无磨损、剥落金属部位的焊缝、铆钉等是否生锈变形。 仪器的量测 仪器量测既是在相应的建筑部位预设仪器设备，通过规律性的采集数据，来判定建筑物的工作状态。 （1）变形观测变形观测是原型观测中较为重要的一部分，要对土工、混凝土、土坝等建筑物观测水平位移和垂直位移、地基的固结沉降情况、伸缩缝的变形等。（2）渗透观测对于土坝类的渗透观测，浸润线的位置变化情况可以通过孔隙水压力仪来确定，根据结构形式、工程等级以及施工方法和地质情况等定出观测断面，观测断面要能够反应出主要的渗流情况和问题可能发生的地点，根据断面的大小确定测量点数。其他还包括渗流量的观测、绕坝渗流观测、坝基渗压观测、土坝孔隙水压力观测以及渗水透明度观测。对混凝土建筑物的渗透观测还要包括坝基场压力观测和混凝土内部渗透渗透压观测。（3）应力与温度观测以混凝土坝的观测为例，通过在混凝土内部埋设应力应变计和无应力计，来观测混凝土内部因为温度、湿度、化学变化以及应力引起的总应变。无应力计主要用来量测温度、湿度以及化学变化引起的应变，总应变减去这一部分就可以得到有荷载引起的应变，换算成应力，既可得出想要的结果。温度对混凝土坝体也有重要的影响，温度观测要在坝体内布设温度计，在靠近坝体表面、在坝体钢管、宽缝、伸缩缝等附近要加大测点的布设密度，和坝体周围的水文地质条件结合起来，对坝体内部温度的出合理的观测处理。（4）水流的观测 主要对水流形态观测，从而得出水流带给建筑物的作用力，避免不利的水流影响。水流平面形态包括水流的流向、回流、旋窝、折冲水流、翻滚。观测时从泄水建筑物开始向上下游两端一直到水流正常的地方。对于高速水流，要着重观测水流引起的振动、压力以及负压进气量等，观测数据可以提供宝贵的经验资料，为维修维护建立有效的依据。 3、大坝安全监测技术 水库大坝的安全监测，首先应该设计科学的大坝安全监测网络系统，选择合适的测点定时定点对大坝坝体和周边地区进行监测，在洪涝季节，还应该加强人工的观察和巡查。对大坝安全监测进行科学的管理，及时对所测得的数据进行分析，及时发现大坝存在的安全隐患。 大坝安全监测系统的设计 水库大坝的安全问题往往比较隐蔽，如果没有科学的监测系统和相关的仪器设备，有些细微隐变难以及时发现，因此，建立一个科学合理的大坝安全监测自动化网络系统，显得尤为重要。大坝安全监测系统首先应该拥有相关的监测仪器和设备，利用仪器对大坝进行变形监测、渗流监测、应力监测和气象水文监测，同时，还应充分利用现代网络技术，利用大坝安全监测软件和计算机网络技术，将所监测到的相关数据及时自动化反馈到计算机平台上，为专家分析相关数据和资料提供方便。 雨水情数据采集前端 RTU 采集降水、库水位等数据，并按整点或超限上报等方式上报给中心，中心的平台软件将数据汇入到水库群监测数据库（2）图片拍照前端RTU 可通过摄像头对现场定时拍照，并将图片上报中心，中心平台可将图片、雨水情监测量关联查看，以准确了解现场实情（3）数据展示与分析平台可提供 GIS 地图综合数据展示、测站综合数据管理、测站详细监测量管理等多种数据分析与展示方式，便于用户快速了解相关信息，也可对某测站进行深入分析（4）通迅方式中心与前端设备的通信以 GPRS/CDMA 通迅方式为主，短信备份为辅（北斗卫星可定制）（5）数据报表库水位、降水量数据据可以生成曲线及报表，支持打印输出（6）监测站管理中心
大坝安全监测技术研究 廖嘎
大坝安全监测技术研究廖嘎 发表时间：2019-06-21T11:06:56.980Z 来源：《电力设备》2019年第1期作者：廖嘎 [导读] 摘要：保证大坝安全运行的重要手段就是对大坝进行安全监测，并确保大坝安全监测系统能长期稳定、实时、精确及可靠地进行数据的采集。 （广西桂东电力股份有限公司合面狮水力发电厂广西省贺州市 542800） 摘要：保证大坝安全运行的重要手段就是对大坝进行安全监测，并确保大坝安全监测系统能长期稳定、实时、精确及可靠地进行数据的采集。国家在大坝安全监测自动化设备的研制和生产方面投入了大量的人力、物力和财力，从而使我国的大坝安全监测技术得以飞速发展。在发展的同时也暴露了一些问题，传统的大坝安全监测技术仍有待于发展，比如要对传感器的可靠性以及稳定性等方面进行优化，要做到因地制宜地选取适合于大坝的安全监测系统。本文就此展开了论述，以供参阅。 关键词：大坝安全；监测技术 1大坝安全监测的重要意义 大坝建造在复杂的水文地质和工程地质环境中，运行中的大坝不仅承受着巨大的水压力和温度等环境荷载，有时还会受到地震荷载的冲击，工作条件极为复杂。同时，由于材料性能、施工过程中造成的人为影响等因素，随着使用年限的增长，大坝也会出现不同程度的老化、病变和裂缝等问题。这些缺陷或隐患若不能及时被诊断发现并解决，将随时可能影响到大坝的安全运行，严重时还会造成灾难性事故。目前，国内已建成大坝8．6万多座，其中大部分是20世纪50～60年代修建的中小型土石坝，这些大坝或没有布设安全监测设备，或设备仪器落后，其病害十分严重。此外，随着时间流逝，一些早年布置了监测设备的大坝也出现了老化和安全问题。大坝安全监测问题已不容忽视，令人欣慰的是：近年来已得到国家的高度重视。造成大坝失事的原因很多，主要有：（1）坝体泄水能力不足或遭遇超标准的洪水；（2）坝体质量和基础存在问题；（3）其他运行管理方面引发的问题。土石坝失事的主要原因是渗透破坏和坝坡失稳，表现为坝体渗漏、坝基渗漏、塌坑、管涌、流土及滑坡等现象。据统计，在失事大坝中，仅有35%是由于其自身泄洪能力不足，也就是勘测设计中存在洪水计算和防洪能力方面的问题；大部分大坝失事仍是由于其他工程原因或运行管理问题造成的，而这些问题却是可以通过加强安全监测及早发现问题并及时处理解决的。因此，建设和完善大坝安全监测设施重要且必需。 2大坝安全监测系统结构 2.1集中式监测数据采集系统 集中式监测数据采集系统只有一台测控单元，安放于远离测点现场的监控室内，测点现场安装切换单元（集线箱、开关箱），由电缆将传感器信号通过切换单元接入到测控单元中。测量时由测控单元直接控制切换单元，对所有测点的传感器进行逐个测量。这种系统在传感器-切换单元-测控单元之间传送的是电模拟量，且连接电缆一般较长，易于受到干扰，所以对连接电缆的要求较高（芯数、阻抗特性、屏蔽、绝缘电阻等）。集中式系统虽然结构简单，但其可靠性较低，且测量时间长，不易扩展等。当测控单元发生故障时，整个系统运行即告中断。 2.2分布式数据采集系统 分布式数据采集系统由计算机、测控单元及传感器组成。这种系统将集中式测控单元小型化，并和切换单元集成到一起，安放于测点现场，每个测控单元连接若干个传感器，测控单元将监测量变换成数字量，由"数据总线"直接传送到监控微机中。分布式数据采集系统与集中式数据采集系统相比，有下列优点：（1）可靠性得到了提高，因为每台测控单元均独立进行测量，如果发生故障，只影响这台测控单元上所接入的传感器，不会使系统全部停测。（2）抗干扰能力强，分布式数据采集系统的数据总线上传输的是数据信号，因此采用一般的通讯电缆即可，接口方便，抗干扰能力强，目前普通采用的通讯制式有RS-232/RS-485/RS-422。（3）测量时间短，每台测控单元可同时进行测量，系统测量时间只取决于单台测控单元的时间，因此测量速度快，特别适合于那些物理量和效应量变化较快的水工建筑物，能够满足实时安全监控的需要。同时，测量速度快，保证了各测点各类监测量在一个几乎相同的短时间内测完，使监测参数基本同步，便于比较分析。（4）便于扩展，只需在原有系统上延伸数据总线，增加测控单元，就可以在不影响原有系统正常运行的情况下扩展系统，将更多的传感器接入。目前在国内已建成的大坝安全监测数据采集系统中绝大部分是分布式监测数据采集系统。 2.3现场总线式数据采集系统 现场总线技术于80年代初提出，经过近二十年的发展，技术上越来越成熟。现场总线是用于现场仪表与测控系统和监控中心之间的一种全分散、全数字化、智能、双向、多变量、多点、多站的分布式通讯系统，按ISO的OSI标准提供网络服务，其可靠性高，稳定性好，抗干扰能力强，通讯速率快，造价低，维护成本低。现场总线的基本内容是在测控现场建立一条高可靠性的数据通讯线路，实现传感器之间及传感器与监控计算机之间的数据交换。这条数据通讯线路在传输方面不追求商业计算机网络那种高速度，而把注意力集中在系统的可靠性方面。在可靠性方面，不是简单采用传统的多机冗余方式，而是试图提高网络自身的可靠性。在这种网络中，引入自带测量、状态检测、控制器和数据通讯能力的智能传感器，组成现场总线监测网络，原来前置机的测控功能和数据通讯功能，被下装到传感器中，而原来的系统管理、后台数据处理、系统组态等功能被上装到管理级计算机中。在这种系统中，系统监测功能和监测点可根据需要在网络上的任何一点灵活设置，实现动态组态功能。 3针对大坝安全监测采取的有效措施 3.1加强组织管理工作 部分管理层对大坝的安全监测问题不够重视，他们将工作重心放在了投资建设方面，不能意识到大坝安全监测的重要性。因此，为了防患于未然，需要大力提高管理层对大坝安全性的认识，使其意识到组织管理工作的重要性。管理人员要制定好相关的规章制度，做好考核与监督工作，通过管理使大坝安全监测工作顺利进行，这样才能尽可能避免因人为因素而导致大坝安全监测方面发生的意外情况。 3.2提高水利工程大坝安全监测技术人员的专业素质 目前，我国水利工程大坝的安全监测技术人员都存在专业素质不高的问题，为了加强对我国水利工程大坝的安全监测控制，水利部门要提高安全监测技术人员的专业素质。首先，要定期地对安全监测技术人员进行培训，加强对安全监测技术人员的操作培训，特别是在引进相关的安全监测计算机系统和信息系统等技术的情况下，要保证这些先进系统的运行，就必须提高安全监测技术人员的专业素质，保证技术人员能熟地练操作这些系统，从而更好地对水利工程大坝开展安全监测，保证水利工程大坝的安全运行。
大坝安全监测系统
大坝安全监测系统 一、系统概述 近年来，随着工业的快速发展，自然环境遭到破坏，每年都有不少大坝事故爆发，造成无法预估的损失。我国共有3000多座水库垮坝。七十年代平均每年垮200多座，其中1973年高达554座。1975年的板桥水库垮坝事故，造成约万余人死亡。大坝的安全关系到百姓的生命财产，任重而道远，所以展开现代化的大坝安全监测是很有必要的。 为了实现无人值守的大坝实时监测自动化，我司推出大坝安全远程监测系统。该系统通过采集大坝沉降、倾斜、水压以及大坝形状特征。通过各种信息的获取、整理和分析，做出大坝安全评价，控制大坝安全运行校核计算参数的准确性、计算方法的实用性和反馈施工方法的正确性，帮助管理人员做出准确、快速灾情预警预报，保证百姓的生命财产安全。 二、系统解决方案（构成+拓扑图） 该系统由监测中心、通信网络、现场监测设备、现场采集设备组成，根据不同地区的通信、经济条件，设立大坝安全监测站点。采用有人看管，无人值守的管理模式，配置相应的传感器，以及遥测终端及通信终端设备，实现大坝安全信息的自动采集、传输。监测站采用定时自报、阀值加报和召测的工作模式；人工置数信息应有反馈确认的功能。
三、系统功能、特点 实时监测： 尾矿库在线监测系统可实现对尾矿库坝体浸润线及坝体内孔隙水压力、库内水位、降雨量、干滩指标（高程和长度）、坝体位移（内部水平位移和顶部垂直位移）的实时监测。 视频监控： 对坝体和溢水塔等重点部位的影像监控，从微观到宏观，构成一个立体监测网，确保尾矿坝运行安全。 及时报警：
系统自动根据该预警数据发布不同级别的报警信息。系统登录提示、声光报警器、短信通知等多种方式传达至相关领导和责任人。 数据分析预判： 对大坝浸润线、库水位、实时雨量、大坝渗流量及坝体位移历史数据等相关数据进行综合比较分析，推算出各类坝体运行数据的时间和空间的相关性，综合判断坝体健康状况。 GIS模拟建模 在适用前提下将大坝安全管理过程中的新思想、新方法融入到系统开发，做到数据和图形相融合、GIS与数学模型相结合，把科学计算的结果通过三维情景表现和动态的形式直观表现。 操作便捷： 具备LCD液晶显示屏以及多功能输入键盘，用于现场参数设置、人工置数、安装调试、状态显示等功能，以及串口配置方式。 低功耗设计： 支持多种工作模式（包括自报式、查询式、兼容式等），最大限度降低功耗。 多种通信方式： 至少可向5个中心站分发数据和主备信道自动切换，GPRS/CDMA/3G/4G为主传输通道、短信为备份传输通道；可选北斗、卫星、PSTN、超短波、微波、ZigBee 等通信方式。 文章来源：四信物联网
浅析水库大坝安全监测工作
浅析水库大坝安全监测工作 摘要：本文阐述了水库大坝安全监测的意义，分析了水库大坝目前存在的一些问题，提出了水库大坝安全检测存在问题的对策。 关键词：水库大坝；安全监测工作 1 水库大坝安全监测的意义 水库大坝安全检测工作至关重要，安全检测工作不仅有利于保证水库大坝的正常运行，还可以为大坝的建设、设计以及未来发展提高可靠的依据。具体意义可以概括为以下三个方面： 1.1 对于水库大坝的设计、施工问题，可以提供指导，帮助设计者分析大坝安全问题，解决易出现的问题； 1.2 对于水库大坝的新的运行变化情况可以及时做出统计和分析，之后根据统计数据做出有效的判断，采取措施，及时解决隐患问题，这样可以确保水库大坝的安全运行； 1.3 大幅度提高水库大坝的综合效益，良好的安全检测工作，有利于水库大坝的正常操作、运行，而持久进行安全检测工作可以预防潜在危险发生，这样可以有力的减少经济损失，延长水库的使用寿命，从而提高水库大坝的总合效益。 2 水库大坝目前存在的一些问题 随着社会的发展，人口的增多，越来越多的人居住在水库大坝的下游位置。同时，水库大坝一般选择农业面积较大的地方，因此，如果水库大坝出现安全问题，将直接对水库大坝下游的人们造成生命危险，造成大量的经济损失。大坝是水库很重要的水利建设设备，它的安全效益直接关系到水库的发展问题，更关心到人们的安全。针对于此，对于水库安全问题，一定需要认真重视。为了确保水库大坝安全运行，需要对水库大坝进行安全检测，安全检测通过分析当前大坝的运行情况，采集数据，根据数据分析，可以检测出水库大坝的运行情况，大大提高水库大坝的安全性。因此，为了更好的发展水库大坝，需要确保水库大坝安全检测工作顺利进行，只有这样，才可以保障水库大坝的安全，进而发挥出水库大坝真正效益，为农业发展、人们生活提供切实有效的水源保障。 2.1 安全检测设施不合理 对于我国水库大坝安全检测工作，很多中小型的水库做的非常不到位。没有设置安全检测设施，没有根据国家规定建立安全检测设施，比如说坝前检测水位尺、坝址雨量筒以及坝后测量水堰。对于安全检测设施，大多数水库采用人工检测，这样不仅导致效率极低，还容易由于人为因素的影响导致检测精度不够。有的水库站建立安全检测自动化系统，不过设施落后，精度很低，可靠性能不好，并且工作能力很差，比如说有的大坝对于渗流检测方面，仪器质量不足，仅仅只有一道机械密封，这样就使得自动化系统无法在恶劣环境下工作。因此，安全检测设施需要亟待改善。 2.2 综合型人才稀缺
水库大坝安全自动化监测解决方案
1大坝观测的重要性 水库大坝的安全与否关乎国家与百姓利益和安全，水库大坝出现安全隐患将造成人民财产的巨大损失,为确保水库大坝能够更好的发挥社会效益与经济效益，水库大坝的安全管理工作非常重要，必须对大坝的安全进行实时监测，随时掌控大坝的实时动态，同时也为大坝的维护提供有效依据，保障水库大坝的安全运行，就是保障国家与人民的安全。 2大坝安全监测系统 3大坝观测仪器设备 VWS型振弦式应变计（智能）VWP型振弦式渗压计（智能）
VWP-G型投入式水位计（智能）VWM型振弦式多点位移计（智能） VWD-J型振弦式测缝计（智能）RT-1Q型气温计（智能） RH-1型湿度计（智能）BT-1型气压计（智能）
GN-1B型固定式测斜仪（智能）ELT-15X型斜坡倾斜仪（智能） ELT-30B埋入式倾斜仪JL-1型静力水准仪 南京葛南实业有限公司创建于1998年，是专业从事岩土工程安全监测仪器及系统的研发、生产、销售、服务的高科技型企业。公司智能振弦式传感器及自动化采集系统在国内处于领先水准，产品出口16个国家和地区，应用在2000多个水电站、大型桥梁及军事工程。公司始终注重新技术的研发投入和应用转化，致力于向客户提供承载最新技术、精准优质的仪器设备。公司现有产品十五大类二百多个品种：应变、应力、水位、压力、位移、温度、倾斜、沉降、标定设备、电缆及附件、测量仪表、自动测量单元、单点采集模块、水雨情监测、软件及云平台。未来，公司仍将以创新投入为方向、用户需求为核心，执持“智能化、物联化、互联化”的科技趋势，用智能传感器、智能故障诊断、智能接入采集、云平台手机
客户端无缝对接等先进技术为水利水电、铁路桥梁、矿山隧道、海洋边坡、基坑建筑等业界提供整体解决方案。