水工建筑物安全監測布置優化方法探討

張科峰

摘要：目前我國經濟飛速的發展，對于水利工程的建設也是越來越頻繁，但是水工建筑物往往存在一些安全隱患，需要通過一定的監測手段進行處理，但如何能夠以最少的監測點獲得最多、最有效的建筑物安全信息呢，本文就是針對這一問題進行研究的，并且以三峽水利工程為研究基礎進行研究，如何進行監測設備的布置才能達到最有效獲取信息，根據三峽水利工程的分析提出了如何進行監測點的布置的優化方法。

關鍵字：水工建筑物，安全監測，監測點的布置，優化方法。

引言：

在水工建筑安全管理中，水工建筑物的安全監測是非常重要的，對于水工建筑物的監測主要包含兩部分：其一是巡視檢查；其二是監測儀器的觀測。就目前的對水工建筑物的監測還只是停留在點監測階段，在對水工建筑物進行監測的時候根據不同的建筑物制定一系列的規定，就目前對水工建筑監測點的布設還沒有明確的規定，只有一點點沒有系統性但比較有用的監測規定。由于對于水工建筑物的監測沒有系統的體制，所以在對其進行監測點布設的時候主要是憑經驗來進行布設，這對于整個水工建筑物的安全監測是很不利的。主要的原因有以下幾點：其一是對水工建筑物本身的構造不是很了解，所以對于監測的布設也不是很到位，一些非常重要的點容易被忽略；其二就是在布設監測點的時候為了能夠使監測質量達到最大，增加了監測點，但有些測點未能很好的反映監測成果，從而出現浪費。本文的研究就是對監測的布設進行研究和討論，并給出一套比較有依據和可靠的監測點布設體系，為水工建筑物安全監測點的布設提供參考數據。

一、 水工建筑物安全監測系統需滿足的要求

1）要掌握建筑物的整體變形過程

在對建筑物的研究過程中要了解建筑物的變形，對于建筑物的變形主要從建筑物的結構狀態和原材料的物理性能以及化學方面的因素來考慮。對于建筑物的形狀在受到一些內在和外在的因素的影響容易發生變形。對于這種變形如果在一定范圍內就是正常的，如果超出了一定的限值就會出狀況，所以需要對其進行監測再沒有出現狀況之前就進行控制。

2）對建筑物安全狀況及時作出評價

在對水工建筑物進行監控之前，要對水工建筑物的安全狀況及時作出評價，并根據評價得出的結論對水工建筑物進行實時監控。對于及時反饋建筑物的安全信息是非常重要的，它能及時控制好其中的突發狀況，但事實往往不是如此，很多時候由于安全信息反饋的不是很及時，所以就不能及時進行安全監控或采取一定的措施進行防范，就導致了很多問題的出現。

3）對于建筑物的安全評價要有一定的標準

對于采集的信息如何確定是否出現異常現象，是根據什么原則進行評價的，這也是安全監測必須要考慮到的，通過監測儀器對水工建筑物進行監測采集到的數據量是非常龐大的，需要對這些信息進行整理分析，并根據一定安全標準，來判定水工建筑物是否出現異常狀況，及時預警并對異常狀況及時處理

二、 水工建筑物的安全監測布置的優化原則

1）水工建筑物安全監測量（ 應力、變形、滲流等） 在空間的分布構成了相應的監測量曲面（ 以下簡稱監測曲面，以原結構面為基準面） ，并可利用有限元分析成果進行構建。通常可取沿壩軸線方向或沿上下游方向的剖面，如壩體水平位移取沿壩軸線方向剖面可以較好地反映出壩體整體變形。監測曲面中，一些局部的點、線或面即曲面特征對曲面的形狀有關鍵性的影響。如果曲面的特征區域能夠確定，那么用少量的點就能較好地描述出曲面變化。

2）在最能反映建筑物整體性的地方進行布設監測儀表，比如說可以在拱壩和拱冠以及拱座的頂部和底部安設儀表監測其位移情況，還有就是在壩基處安設儀表，這樣可以監測大壩的滲水情況，還有就是對孔口進行監測，看是否有裂縫出現，如果有裂縫出現但對于整個大壩來說影響不大的話就沒有必要重視，所以對于水工建筑物的安全監測要選擇重要部位進行監測，使監測的效率達到最大化

3）對于水工建筑物的監測，在重要部位要采取一定的手段進行兩側，比如說可以在建筑物的主要部位安設多個監測儀表，對建筑物的信息進行監測，這樣做的目的就是為了防止一些儀表出現問題后有其他的儀器進行采集，以免丟失重要數據，而對安全監測造成影響，還有就是通過不同的方法進行安全監測，這樣做的目的就是為了防止一些監測辦法失效，從而會丟失一些信息。通過采取這些措施可以大大降低建筑物重要部位的信息的遺漏。

4）對于建筑物安全監測的一些自動化的儀器是非常昂貴的，所以對于安全監測儀表的安置，要達到最有效化，這樣才能夠及時獲得重要部位的信息，并且及時反饋信息，這樣才能有效的控制建筑物的安全狀況，除此之外為了建筑物的安全還需設置由人工的測讀儀器，這樣才能有效的獲取建筑物的安全信息

三、工程實例

本文的研究是以三峽水利工程為研究基礎，主要通過一下幾點進行研究的

1）儀器布置優化的必要性

對于大壩的安全監測儀表布置的優化，設計部門是非常重視的，因為監測系統對大壩是非常重要的，其一設立安全監測系統能夠在很大程度上保證大壩的安全，其二目前的安全監測水平不是很高，所以對于建筑物的安全監測不能在時間上和空間上實現連續，所以對于建筑物的監測就要選擇比較重要的部位進行監測，這樣既可以減少儀器的使用也可在一定程度上減少監測的經費，并且還能獲取有效的安全監測資料。如果在對儀器的布設中不按照要求進行布設，那么就會出現監測點少，資料不齊全的狀況，還有就是重要的信息沒有收集到。其三要嚴格要求安全監測儀器的質量，如果選擇的儀器精度不夠和儀器的量程不夠就會對安全檢測的結果產生影響，當信息不準時還會影響準確信息的及時反饋，影響對安全狀況及時采取防御措施

2）儀器布置的優化目標

對安全監測儀表的布設，國內借鑒了一些國外的布設措施，以三峽工程為基礎進行研究主要從以下幾個方面來進行探討：其一、對于建筑物的監測要嚴格的根據關鍵斷面進行布設儀器進行監測，比如說在具有代表性的大壩面進行安置檢測儀器，還有就是在壩頂安置儀器，以及在地質敏感地帶安置安全監測儀器，這樣能夠及時采集大壩變形的信息，從而及時采取一些防御措施；其二、在對安全監測儀器進行布設的時候要盡量不在同一位置布設不同類型的監測的儀器；其三、在三峽大壩施工階段施工量是非常大的，并且施工的各個階段比較復雜，如果能夠將施工和儀器的安設將省去很多的儀器的布設，減少工作量和儀器經費。其四、減少中間安全監測站的數量，根據要求進行布設；其五、對于儀器的布置要合理，不能出現一些點多，一些點布設儀器又不夠的現象，對于這種情況要剔除出那些多余儀器的情況，縮小監測范圍，以及采用先進的設備和可靠的監測手段；其五、對于儀器的布設還要以最少經費進行布設，且達到最大效率的重要信息的采集。

四、結語

對于水工建筑物的安全監測是非常重要的，如果做好了安全的監測，能夠及時采集重要的信息，根據這些信息可以及時的對一些突發狀況進行處理，這樣可以最大化的減少損失，同時還能帶來一定的經濟效益，如果合理的布設安全監測儀器能夠及時獲取重要的信息，并且能夠及時反饋，能夠最大程度上減少安全信息的遺漏，還有就是對于合理的布設安全監測儀器還能夠節約一部分儀器的經費。本文研究以三峽工程為基礎進行研究的，但在一些方面研究的不是很充分，但還是有一定的參考作用的。

參考文獻：

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