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摘 要：随着水资源开发与利用的快速发展，大坝安全问题日益突出。从观测仪器、分析预报方法等方面，阐述了大坝安全监控的国内外研究和发展现状，并针对未来大坝安全监控研究的发展特点，对未来的发展趋势进行了预测。
关键词：大坝；安全监控；发展状况
0 引言
大坝是调控水资源时空分布、优化水资源配置的重要工程措施， 因为大坝的安全极其重要，故其安全监控也受到了高度的关注和重视。大坝安全监控始于1891年德国的埃施巴赫重力坝位移观测，随后美国、澳大利亚等国先后开展了大坝变形、扬压力、温度、应力、应变和渗流等原型观测，这些原型观测检验了设计，为改进坝工理论提供了指导。大坝安全监控是人们了解大坝运行状态和安全状况的有效手段和方法，它的目的主要是了解大坝安全状况和发展态势并为采取缺陷处理措施提供指导，是一个包括由获取各种环境、水文、结构、安全信息到经过识别、计算、判断等步骤，最终给出一个大坝安全程度并采取相对应处理措施的全过程。
1 大坝安全监控内容
大坝安全监控研究的主要内容可分为以下几个方面：大坝安全监控仪器和技术方法的研究；获取各种信息资料并进行误差处理和分析，给出综合安全评判与决策以控制大坝安全运行；校核计算参数的准确性和计算方法的实用性；利用大坝安全监测资料进行正、反分析，及时评价大坝和坝基的工作性态，对在建或拟建大坝提出反馈意见，以达到检验和优化设计、指导施工的目的；为科学研究提供现场资料，检验各种理论、校正各种模型和参数，协助找出各种观测量的变化规律和进行各种变化的物理成因分析；大坝安全监控智能系统的开发和研究等。这些方面的研究相互联系，共同构成大坝安全监控理论与技术的框架体系。
2 大坝安全监控现状
中国从20世纪50年代以来，修建了大量大坝，是世界坝工大国，而我国大坝安全监控亦开始于上世纪50年代，现如今大坝安全监控不断融合新理论、新技术和新方法，已发展成为一门新兴的技术学科和工程专业，主要表现在：1）从原型观测发展为安全监测到现在的安全监控，研究领域和监测对象进一步扩大；2）大量程、高精度、智能化、无线化的观测仪器不断被应用，自动化监测系统发展日趋成熟，监测手段更加先进；3）安全监测数据在线实时监控和处理技术得到应用，监控分析的数学模型中统计模型、确定性模型和混合模型等传统模型不断被改进，时间序列、灰色理论、模糊数学、神经网络等多种新方法被引入大坝安全监测资料分析。
大坝安全监控的主要项目有：变形、渗流、压力、应力应变、水力学及环境量等。其中，变形和渗流监控直观可靠，可基本反映在各种荷载作用下的大坝安全性态，因而成为最为重要的监测项目。
2.1 变形监控仪器
目前大坝变形监测自动化实现了运行变量的数据采集、传输，数据管理，在线分析，综合成图，成果预警的计算机控制网络化，并向一体化、自动化、数字化、智能化方向发展。变形位移监控主要包括水平位移监测和垂直位移监测。水平位移监测方法有视准线法、引张线法、激光准直法、正、倒垂线法和前方交会法等。垂直位移监测方法主要有几何水准法和流体静力水准法，后者已实现自动化观测，并解决了两容器之间高差较大情况下的测量。典型项目观测，如大坝两岸边坡稳定性观测、靠近大坝的上下游岸坡的滑坡监测等，除上述有关方法外，还有近景摄影测量方法，以及采用测量机器人进行周期观测或持续性自动遥测。大坝三维位移监测的方法主要有极坐标法、距离交会法和GPS法。
2.2 变形监控分析和预报方法
大坝的变形监测、分析与预报是一个涉及多学科的边缘课题，其方法正确或合适与否，直接影响到对建筑物安全进行判定的正确性和可靠性，其涉及到的理论和方法有回归分析法、时间序列分析法、频谱分析法、卡尔曼滤波法、有限元法、人工神经网络法、小波分析法及系统论方法等统计模型、确定性模型及其混合模型在大坝安全资料分析中得到了广泛应用。
3 大坝安全监控技术展望
传统的大坝安全监测都是以人工监测为主，通过人工测量的方法来判定坝体的稳定程度，对监测人员的经验和操作水平要求很高，并且增加了产生粗差的概率，使得监测结果准确性不高。目前大坝安全监测技术已由传统监测技术转向多学科相融合的自动化监测技术，自动化、数字化、专家评判结构一体化和效益化是大坝安全监测发展的必然方向，展望未来安全监控将呈现以下发展趋势：
（1）监测设计优化。以最小的监测工作量解决大坝安全监测中需要解决的技术问题，在保证安全的前提下，以最少的投入获得最大的效果或以相同的投入建立更为完善的监测体系，充分发挥安全监测的作用。
（2）研究新的监测技术新方法并发展智能传感器， 如大坝CT 技术、分布式光纤温度及应力应变监测、光纤光栅传感技术、数字摄影测量技术等，同时将传感器与微型计算机集成在一起的装置，使其具有感知本能外，还具有认知能力，以实现数据监控即时、精准和智能化。
（3）群坝信息系统集成管理。统一管理流域系统或附近地区的多座大坝，实行统一管理、远程操控、监测数据采集、分析评价和网络报送等，提高共同调度和系统风险识别的工作效率。
4 结语
大坝所具有的潜在安全问题既是一个复杂的技术问题，也是一个日益突出的公共安全问题，无论哪种原因引起的大坝安全隐患，在大坝正常运行过程中，只要加强安全监控，及时发现问题并解决问题，都可以有效地保障大坝安全运行。因此，在将来大坝安全监控的重要性将更加突出，监控技术也将随着新技术的不断涌现而更加先进、系统和智能化。■
参考文献
[1] 张正禄，张松林，黄全义.大坝安全监测、分析与预报的发展综述[J].大坝与安全，2002.5.
[2] 杨杰，吴中如.大坝安全监控的国内外研究现状与发展[J]. 西安理工大学学报，2002.18.
[3] 陈文燕，朱林，王文韬.大坝安全监测的现状与发展趋势[J].电力环境保护，2009.12.
[4] 吴中如.水工建筑物安全监控理论及其应用[M].北京：高等教育出版社，2003.
关键词：大坝；安全监控；发展状况
0 引言
大坝是调控水资源时空分布、优化水资源配置的重要工程措施， 因为大坝的安全极其重要，故其安全监控也受到了高度的关注和重视。大坝安全监控始于1891年德国的埃施巴赫重力坝位移观测，随后美国、澳大利亚等国先后开展了大坝变形、扬压力、温度、应力、应变和渗流等原型观测，这些原型观测检验了设计，为改进坝工理论提供了指导。大坝安全监控是人们了解大坝运行状态和安全状况的有效手段和方法，它的目的主要是了解大坝安全状况和发展态势并为采取缺陷处理措施提供指导，是一个包括由获取各种环境、水文、结构、安全信息到经过识别、计算、判断等步骤，最终给出一个大坝安全程度并采取相对应处理措施的全过程。
1 大坝安全监控内容
大坝安全监控研究的主要内容可分为以下几个方面：大坝安全监控仪器和技术方法的研究；获取各种信息资料并进行误差处理和分析，给出综合安全评判与决策以控制大坝安全运行；校核计算参数的准确性和计算方法的实用性；利用大坝安全监测资料进行正、反分析，及时评价大坝和坝基的工作性态，对在建或拟建大坝提出反馈意见，以达到检验和优化设计、指导施工的目的；为科学研究提供现场资料，检验各种理论、校正各种模型和参数，协助找出各种观测量的变化规律和进行各种变化的物理成因分析；大坝安全监控智能系统的开发和研究等。这些方面的研究相互联系，共同构成大坝安全监控理论与技术的框架体系。
2 大坝安全监控现状
中国从20世纪50年代以来，修建了大量大坝，是世界坝工大国，而我国大坝安全监控亦开始于上世纪50年代，现如今大坝安全监控不断融合新理论、新技术和新方法，已发展成为一门新兴的技术学科和工程专业，主要表现在：1）从原型观测发展为安全监测到现在的安全监控，研究领域和监测对象进一步扩大；2）大量程、高精度、智能化、无线化的观测仪器不断被应用，自动化监测系统发展日趋成熟，监测手段更加先进；3）安全监测数据在线实时监控和处理技术得到应用，监控分析的数学模型中统计模型、确定性模型和混合模型等传统模型不断被改进，时间序列、灰色理论、模糊数学、神经网络等多种新方法被引入大坝安全监测资料分析。
大坝安全监控的主要项目有：变形、渗流、压力、应力应变、水力学及环境量等。其中，变形和渗流监控直观可靠，可基本反映在各种荷载作用下的大坝安全性态，因而成为最为重要的监测项目。
2.1 变形监控仪器
目前大坝变形监测自动化实现了运行变量的数据采集、传输，数据管理，在线分析，综合成图，成果预警的计算机控制网络化，并向一体化、自动化、数字化、智能化方向发展。变形位移监控主要包括水平位移监测和垂直位移监测。水平位移监测方法有视准线法、引张线法、激光准直法、正、倒垂线法和前方交会法等。垂直位移监测方法主要有几何水准法和流体静力水准法，后者已实现自动化观测，并解决了两容器之间高差较大情况下的测量。典型项目观测，如大坝两岸边坡稳定性观测、靠近大坝的上下游岸坡的滑坡监测等，除上述有关方法外，还有近景摄影测量方法，以及采用测量机器人进行周期观测或持续性自动遥测。大坝三维位移监测的方法主要有极坐标法、距离交会法和GPS法。
2.2 变形监控分析和预报方法
大坝的变形监测、分析与预报是一个涉及多学科的边缘课题，其方法正确或合适与否，直接影响到对建筑物安全进行判定的正确性和可靠性，其涉及到的理论和方法有回归分析法、时间序列分析法、频谱分析法、卡尔曼滤波法、有限元法、人工神经网络法、小波分析法及系统论方法等统计模型、确定性模型及其混合模型在大坝安全资料分析中得到了广泛应用。
3 大坝安全监控技术展望
传统的大坝安全监测都是以人工监测为主，通过人工测量的方法来判定坝体的稳定程度，对监测人员的经验和操作水平要求很高，并且增加了产生粗差的概率，使得监测结果准确性不高。目前大坝安全监测技术已由传统监测技术转向多学科相融合的自动化监测技术，自动化、数字化、专家评判结构一体化和效益化是大坝安全监测发展的必然方向，展望未来安全监控将呈现以下发展趋势：
（1）监测设计优化。以最小的监测工作量解决大坝安全监测中需要解决的技术问题，在保证安全的前提下，以最少的投入获得最大的效果或以相同的投入建立更为完善的监测体系，充分发挥安全监测的作用。
（2）研究新的监测技术新方法并发展智能传感器， 如大坝CT 技术、分布式光纤温度及应力应变监测、光纤光栅传感技术、数字摄影测量技术等，同时将传感器与微型计算机集成在一起的装置，使其具有感知本能外，还具有认知能力，以实现数据监控即时、精准和智能化。
（3）群坝信息系统集成管理。统一管理流域系统或附近地区的多座大坝，实行统一管理、远程操控、监测数据采集、分析评价和网络报送等，提高共同调度和系统风险识别的工作效率。
4 结语
大坝所具有的潜在安全问题既是一个复杂的技术问题，也是一个日益突出的公共安全问题，无论哪种原因引起的大坝安全隐患，在大坝正常运行过程中，只要加强安全监控，及时发现问题并解决问题，都可以有效地保障大坝安全运行。因此，在将来大坝安全监控的重要性将更加突出，监控技术也将随着新技术的不断涌现而更加先进、系统和智能化。■
参考文献
[1] 张正禄，张松林，黄全义.大坝安全监测、分析与预报的发展综述[J].大坝与安全，2002.5.
[2] 杨杰，吴中如.大坝安全监控的国内外研究现状与发展[J]. 西安理工大学学报，2002.18.
[3] 陈文燕，朱林，王文韬.大坝安全监测的现状与发展趋势[J].电力环境保护，2009.12.
[4] 吴中如.水工建筑物安全监控理论及其应用[M].北京：高等教育出版社，2003.