基于BIM技術的水利工程大壩變形監測模型分析

田少偉

（達州職業技術學院，四川 達州 635000）

水利設施中的大壩施工十分復雜。一旦大壩等問題發生，將對大壩上下游產生一定影響，并將造成嚴重的財產損失[1，2]。與此同時，水利工程安全問題層出不窮，由此，本文重點對大壩變形監測與維護方法進行了詳細分析。

1 水利工程中大壩變形監測與維護的重要性

在水利工程大壩施工中，從大壩施工的設計方法、施工到最終的連續運行和管理，每個時期都有一些重要因素需要確定，需要有足夠的實踐經驗來保證各個階段的順利完成。

大壩建成后，若投入使用，且在基本運行經驗中有相關解決方案，則可及時主動維護和臨時加固。與本工程無關的非主要措施為水文地質天氣預報和環境跟蹤監測。連續滲漏監測等具體措施將有效保證大壩的連續運行，確保安全。

在水利大壩變形識別過程中，針對潛在的影響因素和風險，需要采取有效措施，及時避免潛在的重大隱患，在最重要的層面上保證整個大壩的安全連續運行。

2 水利工程中大壩變形監測方法

2.1 大壩變形監測影響量

從當前情況分析，實時監視大壩變形的常用方法，對實際環境跟蹤監控是對水利大壩上部形式中存在的物理力進行觀測，而水位、整體溫度和降雨天氣是影響整體質量的重要因素，簡而言之，大壩周圍區域的干擾因素在不斷變化，大壩主體也隨之產生了一系列的物理和化學量，為了確定影響量，建立影響量挖掘函數，由于各影響量之間存在多層次、多維度關聯，不同影響指標之間也具備一定相似性，使用層析分析法基本原理設定指標權重 ，對各個指標下的分指標系數 ，使用兩兩對比方式實現權重判定矩陣設置：

通常情況下，只要符合CI＜0.01，就認定評判矩陣CI是滿足計算需求，即CI＞1，反之就要調節評判矩陣CI一致性，使λ＞k-1，推算調節后的綜合評判矩陣一致性指標，若符合要求，得到的wi值就是準則層C對目標層O的相對權重，即影響量，表示為：

經過計算后，實時監測變形、巖石裂隙、監測壓應力和應變能力以及特殊的天氣影響因子都被歸為影響量，彎曲變形監測系統和實時監測裂縫的發生更為重要。

2.2 基于BIM技術的水利大壩變形檢測

在上述分析的基礎上，引入建筑信息化模型（Building Information Modeling，BIM）技術對水利大壩形變進行監測。

BIM技術具備以下優點：

（1）可視化交流：依托BIM軟件進行三維建模，準確生成水利大壩工程各部分剖面圖，減少傳統二維設計中繪制剖面圖的工作量，提高監測工作效率。

（2）聯動化設計：在傳統二維設計中，監測工作很容易收到工作人員主觀原因的影響，導致監測結果出錯，使用BIM建模后，所有視圖、剖面和三維圖紙都具有聯動功能，一次更改后，其他更改將自動更新。

（3）多專業協調：在水電站設計中，各專業的最新設計成果同時、實時反映在同一BIM模型上，避免錯誤碰撞、交叉干擾的問題。

這些都是影響安全監測工作的重要因素。因此，在水利工程大壩內嵌入監測儀器，采集不同水利情況下的監測數據信號F之后，結合觀測數據的權值Q，根據BIM技術集成建筑物全生命周期，恢復監測儀器工作狀態和結構健康的特點和優勢。反演函數設置如下：

將具有結構內部損傷的位置和程度系數表示為s，將其整合為集合形式，構建水利工程大壩變形監測BIM監測關聯模型為：

式中，τi為水利工程大壩動態變形信息傳輸延遲， 為頻率響應，整體變形監測流程如下：

通過BIM可視化模型系統，管理人員可以根據日常管理中安全監控工作的實際內容，得到各部門的要求。各自工作完成后，需要將具體工作內容信息更新到安全監測管理數據庫，方便監測儀器、監測儀器基本信息、監測數據可視化，以及調用數據庫管理系統查看相關監測儀器的信息，共同完成安全監測管理工作。

3 水利大壩維護要點分析

3.1 大壩沉降監測與維護要點

監測人員在監測壩體變形時，必須嚴格按照標準進行動態監測，以有效確定壩體沉降變形的影響范圍，對壩體進行外處理。觀測點不能設置在變型石料上方，每個埋置部分的距離控制在20 m左右。

在大壩及其活動點中，埋點設置在靠近地面和攔河壩垂直線以下的地面上，基本確定了大壩變形中心的方向角。為了保證科學觀測點方法的必要性，應盡可能增大觀測點的數量，使其在支撐角和基坑附近盡可能地靠近，并在壩外壁附近設置觀測點。水利大壩天文觀測點間距控制在10 ～15 m之間，部分原型壩在下部對稱尾端設置觀測點，有效地觀測到水利大壩的主要位置。

3.2 大壩裂縫監測與維護要點

第一，實時監測者需要更多的實時數據，對水庫大壩裂縫進行連續監測，密切結合裂縫的方向、總長、寬度、長度等信息內容，獲取大壩裂縫的真實情況，將分析結果與實際情況有機地結合起來。

第二，當觀測到具體情況時，工作人員必須對每座大壩的裂縫數量和類別進行管理，并實時記錄每座大壩的裂縫。

第三，水壩裂縫較大時，作業人員要科學合理地選擇觀測方法，能有機地結合觀測資料描述小裂縫的具體情況和大小，并對相應的地面進行詳細的分析，為后續工作奠定基礎。

4 結語

為確保水利工程竣工質量、后期維護保養工作、安全監測工作的正常進行，結合BIM技術對大壩變形監測與維護的工作進行有關的分析和探討，構建水利工程中的大壩變形監測模型，提高監測效率，有效確保水利大壩工程的質量，促進我國水利工程的順利發展。