大坝观测的原理及方法

2023年08月03日 11:30

  大坝观测是大坝建设的一个重要内容,是确保大坝安全的基础,通过对大坝进行长期、系统地监测和分析,为管理部门提供决策依据。大坝观测包括对坝体、坝基、坝肩、坝体材料和结构的变形观测,对坝体与周围岩体相互作用的观测,对水库蓄水变化及运行状态的观测。

  在实际工作中,由于各种原因,大坝观测项目繁多、内容复杂。在这里,笔者结合工作实践和个人体会,简要介绍几种常用的大坝观测方法。

  根据观测仪器工作原理和特性不同,可以将大坝观测方法分为常规观测方法、自动化监测方法和精密监测方法等。本文主要介绍常规观测方法和自动化监测方法。

  一、大坝变形观测

  大坝变形观测是大坝安全监测的重要组成部分,是定期检查、评估大坝工作状态的主要手段。变形观测内容包括坝体、坝基、坝肩、坝体材料及结构的垂直位移和水平位移。由于不同类型的大坝,其观测项目各不相同,有一定的侧重性,但对变形监测的要求都是一致的。例如,对于土石坝而言,坝体水平位移是反映其工作性态变化最直接和最重要的指标;对于混凝土坝而言,变形观测则是反映其工作性态变化最直接和最重要的指标。因此,在大坝观测中应把变形观测放在首位。

  变形观测是一项系统的工程,需要综合考虑各个因素对大坝工作状态的影响,以便制定合理的监测方案和完善的技术措施。

  二、大坝安全监测

  大坝安全监测是指对大坝的变形、裂缝、渗流等安全指标进行长期自动监测,获取大坝运行过程中的数据,通过分析计算,为大坝安全管理提供依据。大坝安全监测包括坝体变形观测和坝基渗压观测。

  坝体变形观测包括水平位移、垂直位移和沉降观测。水平位移主要是通过水准测量或者水平仪来观测;垂直位移是通过在坝顶或坝侧安装水平角仪器来观测;沉降监测是通过在坝顶或坝基安装垂直角仪器来观测。

  坝基渗压观测主要是通过安装在坝基岩体中的渗压计来对坝基岩体中的渗压变化进行监测。

  大坝安全监测主要采用自动化监测方法,如 GPS、自动化水准仪、多点位移计等。

  三、自动化监测

  大坝自动化监测系统是指利用电子计算机和通信网络技术,对大坝的变形、渗流等状态进行自动监测的系统。自动化监测系统具有实时在线监测、自动记录、分析处理等功能,可以大大提高大坝观测效率。目前,我国大坝自动化监测系统已广泛应用于大坝观测项目,主要包括水位、位移、沉降、应力应变、渗流等项目的自动化监测。

  目前,我国已有多座大坝实现了自动化观测,如三峡工程、葛洲坝工程等。其中,我国自主研制的大坝自动化监测系统应用较多,主要有水工结构物安全监测系统(简称:水工安全监测系统)、大坝变形监测系统等。

  四、观测数据的处理

  数据处理是指通过计算机,将观测数据进行预处理,使其符合一定的要求,从而实现各种统计分析和预测预报功能。

  数据处理包括观测数据的预处理(剔除异常值和偶然误差)、平差计算、预测预报和统计分析等。

  常见的数据处理软件有 Excel、 Excel与 SAS等软件,在实际工作中,根据具体情况选择合适的数据处理软件。

  如根据坝体变形速率判断坝体是否发生变化、根据坝体变形速率判断坝基是否发生变化、根据坝基沉降速率判断地基是否发生变化等。

  在实际工作中,由于受到各种因素的影响,观测数据可能会存在一定的误差。对这些误差,需要进行一定的分析和处理。

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