大坝及工程安全监测技术的发展win7课件上课讲义

概述

大坝监测设计

大坝监测仪器及设备大坝监测自动化系统监测资料分析方法施工期安全监测运行期资料分析提纲国网电力科学研究院南京南瑞集团公司水利水电技术分公司彭虹大坝及工程安全监测技术的发展

NARI

目录1前言2发展经历3新技术、新方法、新观点4展望NARI

改革开放以来的短短几十年间，我国水利水电建设取得了巨大的成就。水利水电工程建设的数量和规模举世瞩目。我国已跻身世界水电建设大国之列。水利水电建设事业的发展促进了水电站/水库大坝运行管理技术的发展。为了确保水利水电工程的高效能、高可靠安全运行，大坝的安全监测及其自动化已成为必备项目。1前言NARI经过三十年的努力，我国大坝安全监测仪器及自动化设备的产品由当初的大量进口到已具备相当规模的出口能力。我国大坝安全监测及其自动化已达到国际先进水平，某些方面甚至处于国际领先地位。1前言2.1初创阶段1980年1月，四川龚咀水电站，大坝安全监测自动化采集装置。1983年3月，湖北葛洲坝水电站，BNZ-1型内部参数自动测量和数据处理系统。

1986年3月，湖南东江水电站，改进的大坝安全监测自动化系统。1989年12月，辽宁参窝水库，软硬件齐全的DAMS-1型自动化大坝安全监测系统。NARI2发展历程-I2.1初创阶段

遥测仪器研制——自动化监测的基础变形监测仪器：如SRZ型电容式垂线坐标仪、SRY型引张线仪；渗流监测仪器：GYY型电感式扬压力计、GSL型管口渗流量仪、YL型量水堰渗流量仪等。

自动化采集装置研制——非标准量采集技术电容式仪器信号长距离传输技术；差阻式仪器信号长距离传输技术，采用五芯测法，克服了长电缆电阻对测值的影响。NARI2发展历程-I九十年代是我国大坝安全监测自动化快速发展的时期。大坝管理单位对自动化监测的需求。大坝安全主管部门对监测自动化事业的支持和推动。NARI2发展历程-II2.2发展阶段我国自动化采集装置经历了一个从集中式、混合式到分布式的发展过程。南瑞DAMS智能分布式系统南京水文所的DG系统西安联能的LN系统美国Geomation公司的2300系统Sinco公司的IDA系统NARI2发展历程-II监测仪器拓展变形监测仪器：步进电机式仪器、大气激光及真空激光准直系统，电感变压器式和电容式静力水准仪；渗流监测仪器：量水堰仪等。国外的振弦式渗压计。监测管理和分析软件大坝安全监测管理系统；资料分析模型方法。统计模型、确定性模型和混合模型；引进了一些新的模型方法；探讨了监控指标的理论和方法，研制了龙羊峡大坝安全监测专家系统。NARI2发展历程-II进入二十一世纪，大坝安全监测自动化已臻成熟，国产自动化系统在国内水电工程中普遍采用。逐步向供水、交通、土木工程等其他领域和海外拓展。NARI2发展历程-III2.3

提高和拓展阶段NARI2.3.1完善仪器系列2.3.2自动化采集系统2.3.3安全管理软件2.3.4土石坝监测自动化2.3.5引供水综合自动化2.3.6区域性大坝安全

监控管理系统2.3.7规章和标准2.3.8其他领域的应用2.3.9海外市场2发展历程-III2.3.1完善仪器系列

长达1630m的真空管道激光准直系统；高精度CCD光电式坐标仪；高稳定性电感式坐标仪；无浮托引张线准直系统；遥测横梁式沉降仪和其他遥测土石坝仪器设备；锚杆应力计、锚索测力计；全系列振弦式仪器，以及各种类型的耐高压高精度仪器等。NARI2发展历程-IIINARI2发展历程-III电容式单向引张线仪NARI2发展历程-III电容式双向垂线坐标仪NARI2发展历程-III电感式双向垂线坐标仪NARI2发展历程-III电位器式位移计、埋入式位移计和表面安装位移计NARI2发展历程-III伺服加速度计测斜仪NARI2发展历程-III

伺服加速度计点式测斜仪NARI2发展历程-III管道真空激光准直系统NARI2发展历程-III串连杆垂直固定式测斜仪差阻式多点位移计NARI2发展历程-III电位器式三向测缝计安装示意图NARI2发展历程-III

电容式静力准仪NARI2发展历程-III

钢弦式高精度水位计NARI2发展历程-III

容积式流量计NARI2发展历程-III

电容式量水堰仪NARI2发展历程-III容积式流量计安装示意图NARI2发展历程-III

量水堰渗漏量仪安装示意图

NARI2发展历程-III钢弦式精密水位计量水堰安装示意图NARI2发展历程-III差阻式渗压计及其在基岩和土体中埋设示意图NARI2发展历程-III

钢弦式渗压计及其埋设方法示意图NARI2发展历程-III差阻式应变计钢弦式应变计NARI2发展历程-III应变计组的安装埋设NARI2发展历程-III钢筋计及其连接方法示意图NARI2发展历程-III锚杆应力计及其安装示意图NARI2发展历程-III锚索测力计及其安装示意图NARI2发展历程-III差阻式测缝计及其安装示意图NARI2发展历程-III钢弦式介质土压力计钢弦式界面土压力计2.3.2自动化采集系统

自动化采集装置向模块化、智能化发展；现场总线实现多样化，除通用的RS-485外，还开展了CANBus和LonWorks的应用研究；自动化监测系统的现场网络可通过网关转换为TCP/IP协议接入高速网；

采用不同的通信介质，加速了自动化监测系统的信息流通，配合高速光纤网络实现了远距离大坝安全监控。NARI2发展历程-III2.3.3安全管理软件

在线监控；

离线综合分析；

综合评估；

决策支持系统。NARI2发展历程-III2.3.4土石坝监测自动化

土石坝安全监测自动化起步滞后于混凝土坝；

土石坝自动监测仪器设备已陆续完善；土石坝监测自动化程度和水平已同混凝土坝。NARI2发展历程-III2.3.5引供水综合自动化

引供水工程线状、绵长，工程建筑物类型众多，建筑物的安全监测不可或缺；引供水工程的监测站点高度分散；

自动化监测系统需采用各种方式组网；

大坝安全监测自动化系统已能为引供水工程提供完整的解决方案。NARI2发展历程-III2.3.6区域性大坝安全监控管理系统

以区域性（流域性）规模为管理单元的模式正在逐步形成。；DSIMS-4区域性大坝安全监测网络管理系统，提供了扩充性很强的系统构架，解决了流域多个大坝工程的集成难题。；DSIMS-4已成功应用于多个区域性（流域性）管理公司。NARI2发展历程-III2.3.7规章和标准

1989年10月，能源部、水利部《混凝土大坝安全监测技术规范》SDJ336-89；1994年8月，水利部《土石坝安全检测技术规范》SL60-94；

2001年6月，水利部《大坝安全自动监测系统设备基本技术条件》SL268-2001；2002年9月，国家电力公司《水电厂大坝安全监测自动化系统实用化验收细则（试行）》；

2005年2月，中国电力企业联合会《大坝安全监测自动化技术规范》DL/T5211-2005。NARI2发展历程-III2.3.8其他领域的应用大坝安全自动化监测系统，具有超越一般工业测控自动化系统的诸多特性；适用于桥梁、隧道和地铁，以及各种类型的土木工程。；大坝自动化监测系统已成功地拓展到其他工程领域。NARI2发展历程-III2.3.9海外市场

中亚五国（乌兹别克、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、土库曼斯坦、哈萨克斯坦）；

东南亚四国（马来西亚、老挝、巴基斯坦、柬埔寨）；

西南亚约旦和非洲刚果等；我国的大坝安全监测自动化系统已达到国际先进水平。NARI2

发展历程-IIINARI3.施工期资料分析3.1监测仪器3.6风险分析3.7仿真分析3.8三维可视化3.9一体化、智能化3.2采集系统3.3施工期资料分析3.4模型方法3.5决策支持系统3新技术、新方法、新观点3.1监测仪器改进仪器抗恶劣环境的能力、增强长期稳定性和可靠性；加强专项研究工作，以适应高混凝土坝、高土石坝对监测仪器设备的特别需求；研制新型仪器系统，满足工程的各种需求。NARI3新技术、新方法、新观点3.2采集系统研究数据采集装置的小型化、智能化；研究多种现场总线、多种通信介质的适用条件；研究ZigBee无线现场网络在大坝安全监测中应用的可行性；根据不同的工程需求，构建各种组网方式，并分析其可靠性、安全性和经济性。NARI3新技术、新方法、新观点3.3施工期资料分析施工期工程建筑物经历着一个动态演变过程，它决定了建筑物的初始状态，并影响今后长期运行。揭示施工期建筑物的实际状态、作用因素及其影响机理和影响程度；施工期安全监测资料分析难度大，技术要求高；提高施工期资料的应用水平，充分发掘其对确保工程安全、施工质量和进度、改进设计的实用价值；

加强施工期和首次蓄水期安全监测资料分析及安全评估工作。NARI3新技术、新方法、新观点3.4模型方法

开展了多种监测分析和评估模型方法的研究；应加强对这些方法适应性和局限性的研究；对这些模型方法做比较、筛选、组合，构建实用的模型；

纳入大坝安全管理系统，以供实际应用。NARI3新技术、新方法、新观点3.5决策支持系统大坝安全监测的目的就是获得监测资料，并使之产生最大经济效益和社会效益；辅助决策支持系统是一个很好的分析评估工具；辅助决策系统在大坝安全管理和安全评估中得到了一些应用，但远不充分；建议相关单位给予重视，以期为企业和社会做出更大的贡献。NARI3新技术、新方法、新观点3.6风险分析大坝风险的理念是，不仅关心大坝安全，同时也关心大坝溃决对下游的影响；

现代工程安全的理念正在逐步向工程风险的理念转化；

在分析工程安全的同时，亦应研究风险管理的监控方法、监控模型、监控指标；应用分析技术、风险决策技术使工程效益最大、风险最低，同时要设置多种紧急预案，做到有备无患。NARI3新技术、新方法、新观点3.7仿真分析混凝土坝的施工期和运行期积累了非常丰富的实际资料，但传统的安全评估方法都难以利用，使得安全评估结果不能反映坝的真实状态。为了全面反映混凝土坝的真实应力状态，拟探索采用基于全坝全过程有限元仿真计算的安全评估方法，在反分析基础上，完全模拟坝的施工和运行过程，计算坝的应力状态和安全系数，实现数字化大坝的安全管理和评估。NARI3新技术、新方法、新观点3.8三维可视化在大坝安全管理中，无论是进行离线分析、安全评估或决策支持，三维可视化都是很有用的工具。借助于三维可