大坝监测技术有哪些？

我国现有各类水库大坝数量众多，大多数中小型水库建于六、七十年代，大部分中小型水库大坝缺少必要的水雨情测报及大坝安全监测等设施，检查手段落后，隐患很大。在这种情况下，水库大坝安全自动监测系统建设，实现水位、雨量、大坝的渗压、渗流、应变等实时监测和预警就是非常必要的，在此，我们主要分析、提出中小型水库大坝安全监测的解决方案。

大坝安全自动监测系统充分利用现代检测技术、通信技术、网络技术和计算机技术，通过相应传感器感知大坝的变形（表面位移、内部位移、不均匀沉降）、渗流（渗压力、渗漏）、应力应变、水位（长观水位、地下水位等）、气象（降雨量、风速风向、环境温湿度等）等数据，现场的远程监测终端单元通过无线或有线的方式采集前端传感器的信号并进行预处理和存储。

水库大坝常见监测内容包括：坝体表面位移监测、坝体内部水平位移监测、渗压力监测（浸润线监测）、库水位监测、渗漏量监测、降雨量监测、视频监控等。

表面变形监测：GNSS表面变形观测包括竖向位移和水平位移。水平位移中包括垂直坝轴线的横向水平位移和平行坝轴线的纵向水平位移。表面位移常用的监测采用GNSS测量法。


内部变形监测：导轮式固定测斜仪内部变形观测包括分层竖向位移、分层水平位移、界面位移及深层应变观测等。内部变形监测常使用导轮式固定测斜仪进行自动化监测，人工监测则选择滑动式测斜仪。


坝体、坝基、绕坝渗流压力监测：渗压计

坝体渗流压力：观测横断面宜选在最大坝高处、合龙段、地形或地质条件复杂坝段，观测铅直线上的测点布置，应根据坝高和需要监视的范围、渗流场特征，并考虑能通过流网分析确定浸润线位置，沿不同高程布点。

坝基渗流压力：坝基渗流压力观测，包括坝基天然岩土层、人工防渗和排水设施等关键部位渗流压力分布情况的观测。

绕坝渗流：绕坝渗流观测，包括两岸坝端及部分山体、土石坝与岸坡或混凝土建筑物接触面，以及防渗齿墙或灌浆帷幕与坝体或两岸接合部等关键部位。

大坝渗流压力的监测使用渗压计。

渗流量监测：量水堰计

渗流量观测即为渗漏水的流量。渗流量观测系统的布置，应根据坝型和坝基地质条件、渗漏水的出流和汇集条件以及所采用的测量方法等确定，当下游有渗漏水出逸时，一般应在下游坝趾附近设导渗沟（可分区、分段设置），在导渗沟出口或排水沟内设量水堰测其出逸（明流）流量。渗流监测选用量水堰计。

土压力、接触土压力监测：土压力计

土压力(应力)：土压力（应力）观测，包括土与堆石体的总应力（即总土压力）、垂直土压力、水平土压力，和大、小主应力等的观测。土或堆石的大、小主应力，通过具有不同埋设方向土压力计组的观测间接确定。

接触土压力：接触土压力观测，包括土和堆石等与混凝土、岩面或圬工建筑物接触面上的土压力观测。土压力监测选用土压力计。

混凝土应力监测：应变计混凝土应力监测包括混凝土坝内部及土石坝混凝土应力面板等。混凝土面板应力观测的项目，包括面板混凝土应变、无应力应变、钢筋应力和温度。面板混凝土应变观测，各测点的观测仪器应成组布置，并位于同面板平面平行的同一平面内。一般布置二向仪器组。混凝土应力监测选用内埋式应变计。


水位监测：水位计上游（水库）水位观测的必须于蓄水前在坝前设置一个永久性测点。水面广阔或形状特殊的水库，为掌握风壅和动水影响形成的倾斜水面，可于蓄水后在库区不同部位设置若干个短期测点。测点应设置在一个相对稳定的位置。水库水位监测可选择渗压计或投入式水位计，安装时需标定水位高程，传感器外侧加护管保护。


其他监测在实际工程中，还会遇到其他监测内容，包括不均匀沉降（监测坝体不均匀沉降采用静力水准仪）、降雨量、环境温湿度、风速风向、视频监控等。


数据传输及供电方式水库大坝自动化监测系统供电可选用太阳能供电系统或市电供电，信号传输采用无线数传模块，通过成熟的2/3/4G/G网络灵活地控制设备的采集制度，进行远程控制。无线数传模块是由无线数传终端和无线数传主机组成，依靠成熟的2/3/4G/5G网络，在网络覆盖内区域内可以快速组建数据通讯，实现实时远程数据传输。

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