南水北调中线干线工程建设管理局河南分局
摘要：主要研究水利工程大坝的安全监测技术与发展，分析了水利工程大坝安全监测工作的内容与工作现状，在此基础上，对大坝安全监测技术组成以及发展趋势进行了初步讨论。
关键词：水利工程；大坝；监测技术
受到水利工程大坝结构复杂性以及科学技术水平的限制，大坝的设计理论还存在着一定的假设性，坝体力学参数无法精确测算，导致水利工程大坝安全监测工作难度进一步增大。研究大坝安全监测技术与发展，对提高大坝的运行安全性，保护群众生命财产安全有重要意义。
1水利工程大坝安全监测
1.1工作内容
1.1.1安全监测
安全监测是水利工程大坝安全监测工作的核心内容，主要负责采集大坝运行过程中的各种状态信息，在此基础上，应用安全分析理论与工具，对大坝运行的稳定性以及安全状态进行全面分析，在此基础上，制定有效的安全运行维护管理措施，提高大坝运行的安全性。安全监测工作能够通过对大坝各种状态参数的持续跟踪监测，提前预见大坝运行中存在的安全以及质量隐患，在发生重大灾害事故之间进行提前进行处理。
1.1.2仪器设备的管理与日常巡查
水利工程大坝的安全监测工作的目标不仅仅是大坝本身，还包括周围区域，以及用于监测坝体状态设备运行状态的检查。大坝的安全监测工作主要涉及到日常巡视与设备检查两方面内容，日常例行巡查主要负责查看坝体情况以及周围区域情况变化，设备检查主要通过设备的监测来了解坝体各项状态参数的变化，在坝体以及周围区域布置了一系列安全监测仪器和设备，采集各种大坝状态信息，并对各类数据进行统一的分析与处理，结合人工巡视的结果，对大坝的运行安全性以及状态进行综合评估。大坝安全监测的状态信息参数比较多，有应变、形变、地下电场、渗流、压力等多种，其中最关键的状态参数是变形与渗流，能够直接反应大坝在荷载作用下发生的变化。
1.2水利工程大坝安全监测工作现状
1.2.1缺乏安全意识
我国水利事业快速发展，水利工程大坝建设数量持续增加，为了进一步提高水利大坝的安全性，保护上下游群众生命财产安全，水利部门需要进一步加强水利工程大坝的安全监测工作。但是现阶段，我国的水利工程大坝安全监测工作中，出现了安全监测工作人员缺乏安全意识的情况，没有意识到水利工程大坝安全监测工作的重要意义，不能及时发现水利工程大坝存在的各种安全风险，增加了水利工程大坝安全事故的风险。
1.2.2安全监测信息质量不高
现阶段，水利事业的发展中，出现了重建设、轻管理的问题，地方政府为了政绩和拉动经济，大规模新建水利工程，但是对于既有水利工程的维护管理以及安全监测工作却投入不足，导致大坝安全监测配套设施难以满足新时期水利工程大坝安全监测工作的需求，监测数据的真实性和准确性不足，不利于安全监测与管理维护工作的开展。
1.2.3安全监测技术人员水平不高
水利工程大坝的安全监测工作得不到水利部门和政府部门的重视，导致安全监测工作的资金投入严重不足，安全监测技术人员的福利待遇长期上不去，无法吸引优秀的社会人才，现有的技术人员工作负担繁重，没有机会接受岗位再教育，知识结构老化，难以满足水利工程安全监测技术与设备更新的要求，无法保障安全监测工作质量。
2水利工程大坝安全监测技术与发展
2.1技术现状
水利工程的安全监测工作在上世纪50年代以后逐渐发展完善，形成了完整的理论体系以及工程技术、设备系统。我国水利工程大坝安全监测工作起步很晚，在上世纪70年代，大坝安全监测工作的概念还没有出现，在大坝建设中，只是通过原型测量工作来了解大坝在使用过程中出现的各种结构性改变。我国真正现代意义上的大坝安全监测工作出现在20世纪末，开始通过测量大坝的形变、温度、渗漏情况、应变性变情况来对大坝的安全状态进行分析评估。近些年，国家水利工程大坝工程建设技术水平不断提高，水利工程大坝安全监测技术也随之快速发展，各种先进的技术与设备在大坝安全监测工作实践中得到广泛应用，比如GPS技术、电学测量技术、地学技术等，显著提高了大坝安全监测工作的有效性。
2.2技术组成
2.2.1外部观测
外部观测是指对水利工程大坝坝体外部状态的观测，主要观察坝体本身是否出现了变形。大坝坝体的外部观测技术手段比较丰富，有大地测量法、静力水准法、准直法等几种，并对应几类观测设备。经纬仪是外部观测最古老的监测技术，但是随着GIS技术以及GPS技术在经纬仪观测中的应用，经纬仪测量的精度与适应性也进一步提升。各类外部观测技术能够直观的理解坝体变化，是大坝安全事故预测评估的可靠依据。
2.2.2内部观测
坝体内部观测内容也比较多，但是以内部形变为主，有垂直和水平位移两个主要观测指标，内部位移形变一般使用水管沉降仪测量，但是沉降仪的布置会影响坝体施工，现在已经逐渐被活动式监测设备代替。除了内部性变，裂缝也是内部观测的重点检测目标，一般通过差动式电阻仪等设备进行测量。除了形变和裂缝，内部观测还有应力应变、温度渗漏等其他观测目标。
2.3发展趋势
2.3.1国际研究
大坝安全监测是指借助仪器设备的测量以及人工巡视，对大坝以及周围区域进行的观察测量。大坝的安全监测工作不仅涉及到周围固定测点的仪器测量，也涉及到周围大范围内不固定测点的不定期测量以及直接观察，是了解和判断大坝运行状态以及安全情况的关键性工作。大坝监测工作的发展和水利工程大坝的建设水平有直接关系，早期阶段，水利工程大坝主要材料为土石，大坝的安全监测工作也比较原始，局限于表面观察以及主观感知。
20世纪50年代以后，混凝土大坝大规模建设，建设水平不断提高，水利工程大坝安全监测技术也快速发展，为了便于监测大坝混凝土力场，大坝混凝土体普遍设置测压管，并发展出了三角测量法、视准线法等测量方法，用于测量坝体的水平和垂直位移，大坝观测技术与理论逐渐形成体系，配套的观测仪器设备也越来越丰富，精度也越来越高。光学、电学、机械测量方法广泛应用，水利工程大坝安全监测技术水平得到极大提升。
2.3.2国内研究
我国关于水利工程大坝的安全监测工作研究起步较晚，五十年代中期，国家水科院首先开展了淮河上游混凝土坝的外部观测工作，测量了坝体的位移沉降，并在流溪河等水域的混凝土坝上布设了基础的温度计、应变计和应力计，构成了基本的垂线观测体系，并在50年代末期，对三门峡等地的大规模混凝土坝进行了系统的长期大规模内外观测，积累了丰富的工程经验和一手监测资料。
改革开放之后，国家经济快速发展，基础水利设施建设加快，水利工程大坝施工更加普遍，施工与监测技术也随之快速发展，基本上大中型混凝土大坝都配备有相应的安全监测系统，并设置有专门的安全人员负责长期监测，国家也相继成立了电力工业部、水利部的大坝安全中心，全国性的大坝安全监测管理机构以及学术组织深入合作，陆续颁布了《混凝土大坝安全监测技术规范》、《土石坝安全监测技术规范》以及监测设备的国家标准，水电站大坝基本都接受了定期的安全检查。
经过长期的工程经验积累以及技术设备改进，我国基本已经具备了大型水利工程混凝土坝的安全监测能力，生产制造出了完整的自动化监测系统与观测设备仪器，水利工程大坝的安全监测技术与大坝建设工程技术协同发展，已经接近并达到世界领先技术水平。
结束语
综上，我国水利工程大坝安全监测技术起步较晚，但是近些年发展迅速，已经逐步走到世界前列，随着科学技术的不断发展，大坝安全检测技术将向着信息化、智能化、自动化的方向发展，对大坝运行状态的监测将更加全面，更有效的避免各种安全事故。
参考文献：
[1]宋智全.大坝安全监测中存在的问题及对策[J].建材与装饰，2018.
[2]袁萧丽，袁耀坤.安全监测自动化在水库大坝中的功能与作用[J].河南水利与南水北调，2019.