浅析堤防工程安全监测技术及实施方法

摘要：安全监测技术是随着水利水电工程不断发展而发展起来的，它由电子仪表、统计数学、光学物理以及水工结构等多个学科组成，属于一门边缘技术学科，它的出现为堤防工程安全、高效的运行提供了保障。本文就在介绍安全监测项目和内容的基础上，对堤防工程的安全监测技术及常用的方法作进一步的研究。

关键词：堤防工程；安全监测； 技术； 方法

一、堤防工程监测项目和内容

通常堤防工程的安全监测项目有：变形监测、渗流监测、应力应变监测、温度监测、水力学监测、动力特性监测以及岩体特性监测。具体监测项目所使用的仪表仪器以及对应的监测内容如下表所示：

二、堤防工程安全监测技术

（一）外部检测

1、堤防工程变形监测网的周期观测

利用大地测量法，利用现代或者传统的电子或光学水准仪、测角测距仪器和GPS等仪器进行周期性的测量。要留有足够的多余观测给监测网，经过缜密的数据处理，获得网点一、二、三维坐标。数据处理、优化设计以及监测网的布置是变形观测的重点内容，通过相关测量提供各个监测资料所需的几何基准，从而得到相对于基准的监测点的绝对变形。

2、观测基准线

垂直基准线由倒锤和正锤构成，可以用垂线坐标仪测量位移尤其是垂向偏距；引张线由尼龙丝线或者金属丝构成，通过测量沿线测点的偏移量观测基准线；准直线由真空激光或者激光构成，可以利用CCT传感器、波带板或者光电探测器等仪器来测量沿着激光光路上各个测点的垂向位移。如果和外部所观测得的基准点进行联系，就可以测出各个测点在堤防工程坐标系中，每个坐标轴线方向的位移量。

3、观测堤内各高程面的垂直位移

可以采用自动化的液体静力水准测量法，该测量方法解决了在两容器间有较大高差的情况；也可以利用几何水准测量方法。

4、观测典型项目

典型项目诸如靠近上下游岸坡的测坡监测或者两岸边坡的称定性临测等。除以上提到的各种办法外，还有近景摄影测量法，或者采用测量机器人进行持续自动遥测呀者周期观测等。对堤防工程的外部观测还有倾斜值的测量，可以利用测倾仪来测量，或者挠度，可以用电平仪测量等。

（二）内部观测

堤防工程特定部位都会预先埋设相应的测量仪器，比如温度计、渗流量仪、扬压力计、渗压计、测缝计、应用计、裂缝仪、扬压力计、测压管等等，这些仪器对堤防工程的温度、渗压渗流、应力应变以及裂缝等进行自动化的、持续的观测，比如混凝土堤坝的应力应变、温度、渗压等可以利用弦工仪器或者卡尔逊仪器（差动电阻式仪器）来进行监测。堤防工程内部应力要根据实际测得的应力来计算，比如梁向应力、拱向应力以及径向应力等。判断是否存在较大的拉应力，对于堤防工程的安全评价有着重要的影响。

三、监测方法的实施

（一）布设监测网

监测点、工作基点以及基准点组成一个变形监测网，在布设监测网时，主要考虑如何选择工作基点的位置和数量、确定基准点、选择监测点在变形体中的位置以及确定平高坐标系统等问题。通常变形监测网分为工作基点网和基准点网两层。工作基点要布设在变形体周围，既相对稳定又方便观测；而基准点要布设在在变形体外部，要将其深埋入建筑或者远离工程，主要是为了保证其相对于监测对象足够稳定。先以工作基点测量变形观测点的变形，然后以基准点测量工作基点的变形，从而对观测点施加因为工作基点变形引起的改正。实际工作中，工作基点网测定的是变形体的相以变形，而基准点网则测定绝对变形。

（二）确定观测周期

观测周期数以及观测周期是由变形的部位、大小、类型、观测目的、工程进度以及速率等来确定。通常建筑初级阶段的变形比较迅速，因此观测的次数要相对频繁；慢慢的建筑物相对稳定，可以相应的减少观测频次。以观测的过程中，如果有外界条件干扰致使建筑变形加速，则要相应的增加观测次数。

（三）作业实施

设计监测方案中有一个非常重要的环节就是编写实施作业细则，其包括采用的仪器设备、作业时段、技术细节以及作业人员等所有的设计细节，可以说它是控制监测成果质量的重要依据文件之一。此外，除了要严格按照相应的测量要求进行规范作业，还要与监测工作本身的特点相结合，尽可能的做到每期观测各项作业都有一定的“重复性”，比如观测路线相同、气候条件相似、作业速度相等、观测人员固定、使用的仪器固定等，这样可以最大程度的消创造测量系统的误差，从而提高观测结果的准确度。

（四）数据的分析和处理

1、观测资料的整理

要对相关的观测资料作整编和整理、筛选和检核，在确保资料准确无误的情况下，对数据做必要的筛选，以避免粗差对分析变形信息工作产生干扰，并在此基础上对各种图表进行绘制和整编，从而为进一步的分析做准备。

2、变形分析

变形分析分为定量分析和定性分析。定量分析是为了确定变形成因和变形之间的统计关系；而定性分析则是分析变形成因和变形的幅度和规律性。现在比较常用的分析方法有回归分析法或者形变过程曲线法等。

参考文献：

[1] 唐玲.浅谈长江重要堤防的安全监测设计[J].水利水电快报,2008(3)

[2] 孙志恒,等.水工混凝土建筑物的检测、评估与缺陷修补工程应用[M].北京:中国水利水电出版社,2004

[3] 周小文,包伟力,吴昌瑜等.现代化堤防安全监测与预警系统模式研究[J]. 水利学报,2008(3)

[4] 冷元宝,任建东,王锐等.堤防隐患探测与监测技术展望[J]. 工程地球物理学报,2007(4)

作者简介：何 刚，男，出生年月：1973年8月15日，籍贯：四川省西充县，毕业院校：重庆大学，学历：大学本科，现在的职称：工程师，研究方向或职务：副处长。