大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展

大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展2023/12/27大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展

NARI目錄1前言2發(fā)展經(jīng)歷3新技術(shù)、新方法、新觀點4展望大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展NARI

改革開放以來的短短幾十年間，我國水利水電建設(shè)取得了巨大的成就。水利水電工程建設(shè)的數(shù)量和規(guī)模舉世矚目。我國已躋身世界水電建設(shè)大國之列。水利水電建設(shè)事業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了水電站/水庫大壩運行管理技術(shù)的發(fā)展。為了確保水利水電工程的高效能、高可靠安全運行，大壩的安全監(jiān)測及其自動化已成為必備項目。1前言大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展NARI經(jīng)過三十年的努力，我國大壩安全監(jiān)測儀器及自動化設(shè)備的產(chǎn)品由當(dāng)初的大量進(jìn)口到已具備相當(dāng)規(guī)模的出口能力。我國大壩安全監(jiān)測及其自動化已達(dá)到國際先進(jìn)水平，某些方面甚至處于國際領(lǐng)先地位。1前言大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展NARI八十年代九十年代當(dāng)前年代大壩安全監(jiān)測發(fā)展的三個階段2發(fā)展歷程大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展2.1初創(chuàng)階段1980年1月，四川龔咀水電站，大壩安全監(jiān)測自動化采集裝置。1983年3月，湖北葛洲壩水電站，BNZ-1型內(nèi)部參數(shù)自動測量和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。1986年3月，湖南東江水電站，改進(jìn)的大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)。1989年12月，遼寧參窩水庫，軟硬件齊全的DAMS-1型自動化大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)。NARI2發(fā)展歷程-I2.1初創(chuàng)階段大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展

遙測儀器研制——自動化監(jiān)測的基礎(chǔ)變形監(jiān)測儀器：如SRZ型電容式垂線坐標(biāo)儀、SRY型引張線儀；滲流監(jiān)測儀器：GYY型電感式揚壓力計、GSL型管口滲流量儀、YL型量水堰滲流量儀等。

自動化采集裝置研制——非標(biāo)準(zhǔn)量采集技術(shù)電容式儀器信號長距離傳輸技術(shù)；差阻式儀器信號長距離傳輸技術(shù)，采用五芯測法，克服了長電纜電阻對測值的影響。NARI2發(fā)展歷程-I大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展九十年代是我國大壩安全監(jiān)測自動化快速發(fā)展的時期。大壩管理單位對自動化監(jiān)測的需求。大壩安全主管部門對監(jiān)測自動化事業(yè)的支持和推動。NARI2發(fā)展歷程-II2.2發(fā)展階段大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展我國自動化采集裝置經(jīng)歷了一個從集中式、混合式到分布式的發(fā)展過程。南瑞DAMS智能分布式系統(tǒng)南京水文所的DG系統(tǒng)西安聯(lián)能的LN系統(tǒng)美國Geomation公司的2300系統(tǒng)Sinco公司的IDA系統(tǒng)NARI2發(fā)展歷程-II大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展監(jiān)測儀器拓展變形監(jiān)測儀器：步進(jìn)電機(jī)式儀器、大氣激光及真空激光準(zhǔn)直系統(tǒng)，電感變壓器式和電容式靜力水準(zhǔn)儀；滲流監(jiān)測儀器：量水堰儀等。國外的振弦式滲壓計。監(jiān)測管理和分析軟件大壩安全監(jiān)測管理系統(tǒng)；資料分析模型方法。統(tǒng)計模型、確定性模型和混合模型；引進(jìn)了一些新的模型方法；探討了監(jiān)控指標(biāo)的理論和方法，研制了龍羊峽大壩安全監(jiān)測專家系統(tǒng)。NARI2發(fā)展歷程-II大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入二十一世紀(jì)，大壩安全監(jiān)測自動化已臻成熟，國產(chǎn)自動化系統(tǒng)在國內(nèi)水電工程中普遍采用。逐步向供水、交通、土木工程等其他領(lǐng)域和海外拓展。NARI2發(fā)展歷程-III2.3提高和拓展階段大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展NARI2.3.1完善儀器系列2.3.2自動化采集系統(tǒng)2.3.3安全管理軟件2.3.4土石壩監(jiān)測自動化2.3.5引供水綜合自動化2.3.6區(qū)域性大壩安全監(jiān)控管理系統(tǒng)2.3.7規(guī)章和標(biāo)準(zhǔn)2.3.8其他領(lǐng)域的應(yīng)用2.3.9海外市場2發(fā)展歷程-III大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展2.3.1完善儀器系列

長達(dá)1630m的真空管道激光準(zhǔn)直系統(tǒng)；高精度CCD光電式坐標(biāo)儀；高穩(wěn)定性電感式坐標(biāo)儀；無浮托引張線準(zhǔn)直系統(tǒng)；遙測橫梁式沉降儀和其他遙測土石壩儀器設(shè)備；錨桿應(yīng)力計、錨索測力計；全系列振弦式儀器，以及各種類型的耐高壓高精度儀器等。NARI2發(fā)展歷程-III大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展2.3.2自動化采集系統(tǒng)

自動化采集裝置向模塊化、智能化發(fā)展；現(xiàn)場總線實現(xiàn)多樣化，除通用的RS-485外，還開展了CANBus和LonWorks的應(yīng)用研究；自動化監(jiān)測系統(tǒng)的現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)可通過網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換為TCP/IP協(xié)議接入高速網(wǎng)；采用不同的通信介質(zhì)，加速了自動化監(jiān)測系統(tǒng)的信息流通，配合高速光纖網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了遠(yuǎn)距離大壩安全監(jiān)控。NARI2發(fā)展歷程-III大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展2.3.3安全管理軟件

在線監(jiān)控；離線綜合分析；綜合評估；決策支持系統(tǒng)。NARI2發(fā)展歷程-III大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展2.3.4土石壩監(jiān)測自動化

土石壩安全監(jiān)測自動化起步滯后于混凝土壩；土石壩自動監(jiān)測儀器設(shè)備已陸續(xù)完善；土石壩監(jiān)測自動化程度和水平已同混凝土壩。NARI2發(fā)展歷程-III大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展2.3.5引供水綜合自動化

引供水工程線狀、綿長，工程建筑物類型眾多，建筑物的安全監(jiān)測不可或缺；引供水工程的監(jiān)測站點高度分散；自動化監(jiān)測系統(tǒng)需采用各種方式組網(wǎng)；大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)已能為引供水工程提供完整的解決方案。NARI2發(fā)展歷程-III大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展2.3.6區(qū)域性大壩安全監(jiān)控管理系統(tǒng)

以區(qū)域性（流域性）規(guī)模為管理單元的模式正在逐步形成。；DSIMS-4區(qū)域性大壩安全監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)，提供了擴(kuò)充性很強(qiáng)的系統(tǒng)構(gòu)架，解決了流域多個大壩工程的集成難題。；DSIMS-4已成功應(yīng)用于多個區(qū)域性（流域性）管理公司。NARI2發(fā)展歷程-III大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展2.3.7規(guī)章和標(biāo)準(zhǔn)

1989年10月，能源部、水利部《混凝土大壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》SDJ336-89；1994年8月，水利部《土石壩安全檢測技術(shù)規(guī)范》SL60-94；2001年6月，水利部《大壩安全自動監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)備基本技術(shù)條件》SL268-2001；2002年9月，國家電力公司《水電廠大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)實用化驗收細(xì)則（試行）》；2005年2月，中國電力企業(yè)聯(lián)合會《大壩安全監(jiān)測自動化技術(shù)規(guī)范》DL/T5211-2005。NARI2發(fā)展歷程-III大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展2.3.8其他領(lǐng)域的應(yīng)用大壩安全自動化監(jiān)測系統(tǒng)，具有超越一般工業(yè)測控自動化系統(tǒng)的諸多特性；適用于橋梁、隧道和地鐵，以及各種類型的土木工程。；大壩自動化監(jiān)測系統(tǒng)已成功地拓展到其他工程領(lǐng)域。NARI2發(fā)展歷程-III大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展2.3.9海外市場

中亞五國（烏茲別克、吉爾吉斯斯坦、塔吉克斯坦、土庫曼斯坦、哈薩克斯坦）；

東南亞四國（馬來西亞、老撾、巴基斯坦、柬埔寨）；

西南亞約旦和非洲剛果等；我國的大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)已達(dá)到國際先進(jìn)水平。NARI2

發(fā)展歷程-III大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展NARI3.施工期資料分析3.1監(jiān)測儀器3.6風(fēng)險分析3.7仿真分析3.8三維可視化3.9一體化、智能化3.2采集系統(tǒng)3.3施工期資料分析3.4模型方法3.5決策支持系統(tǒng)3新技術(shù)、新方法、新觀點大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展3.1監(jiān)測儀器改進(jìn)儀器抗惡劣環(huán)境的能力、增強(qiáng)長期穩(wěn)定性和可靠性；加強(qiáng)專項研究工作，以適應(yīng)高混凝土壩、高土石壩對監(jiān)測儀器設(shè)備的特別需求；研制新型儀器系統(tǒng)，滿足工程的各種需求。NARI3新技術(shù)、新方法、新觀點大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展3.2采集系統(tǒng)研究數(shù)據(jù)采集裝置的小型化、智能化；研究多種現(xiàn)場總線、多種通信介質(zhì)的適用條件；研究ZigBee無線現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)在大壩安全監(jiān)測中應(yīng)用的可行性；根據(jù)不同的工程需求，構(gòu)建各種組網(wǎng)方式，并分析其可靠性、安全性和經(jīng)濟(jì)性。NARI3新技術(shù)、新方法、新觀點大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展3.3施工期資料分析施工期工程建筑物經(jīng)歷著一個動態(tài)演變過程，它決定了建筑物的初始狀態(tài)，并影響今后長期運行。揭示施工期建筑物的實際狀態(tài)、作用因素及其影響機(jī)理和影響程度；施工期安全監(jiān)測資料分析難度大，技術(shù)要求高；提高施工期資料的應(yīng)用水平，充分發(fā)掘其對確保工程安全、施工質(zhì)量和進(jìn)度、改進(jìn)設(shè)計的實用價值；加強(qiáng)施工期和首次蓄水期安全監(jiān)測資料分析及安全評估工作。NARI3新技術(shù)、新方法、新觀點大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展3.4模型方法

開展了多種監(jiān)測分析和評估模型方法的研究；應(yīng)加強(qiáng)對這些方法適應(yīng)性和局限性的研究；對這些模型方法做比較、篩選、組合，構(gòu)建實用的模型；納入大壩安全管理系統(tǒng)，以供實際應(yīng)用。NARI3新技術(shù)、新方法、新觀點大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展3.5決策支持系統(tǒng)大壩安全監(jiān)測的目的就是獲得監(jiān)測資料，并使之產(chǎn)生最大經(jīng)濟(jì)效益和社會效益；輔助決策支持系統(tǒng)是一個很好的分析評估工具；輔助決策系統(tǒng)在大壩安全管理和安全評估中得到了一些應(yīng)用，但遠(yuǎn)不充分；建議相關(guān)單位給予重視，以期為企業(yè)和社會做出更大的貢獻(xiàn)。NARI3新技術(shù)、新方法、新觀點大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展3.6風(fēng)險分析大壩風(fēng)險的理念是，不僅關(guān)心大壩安全，同時也關(guān)心大壩潰決對下游的影響；現(xiàn)代工程安全的理念正在逐步向工程風(fēng)險的理念轉(zhuǎn)化；在分析工程安全的同時，亦應(yīng)研究風(fēng)險管理的監(jiān)控方法、監(jiān)控模型、監(jiān)控指標(biāo)；應(yīng)用分析技術(shù)、風(fēng)險決策技術(shù)使工程效益最大、風(fēng)險最低，同時要設(shè)置多種緊急預(yù)案，做到有備無患。NARI3新技術(shù)、新方法、新觀點大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展3.7仿真分析混凝土壩的施工期和運行期積累了非常豐富的實際資料，但傳統(tǒng)的安全評估方法都難以利用，使得安全評估結(jié)果不能反映壩的真實狀態(tài)。為了全面反映混凝土壩的真實應(yīng)力狀態(tài)，擬探索采用基于全壩全過程有限元仿真計算的安全評估方法，在反分析基礎(chǔ)上，完全模擬壩的施工和運行過程，計算壩的應(yīng)力狀態(tài)和安全系數(shù)，實現(xiàn)數(shù)字化大壩的安全管理和評估。NARI3新技術(shù)、新方法、新觀點大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展3.8三維可視化在大壩安全管理中，無論是進(jìn)行離線分析、安全評估或決策支持，三維可視化都是很有用的工具。借助于三維可視化，可直觀、形象地展示分析、評估和決策的成果，有助于提高大壩安全管理的效能。因此，三維可視化功能應(yīng)當(dāng)成為現(xiàn)代大壩安全管理系統(tǒng)的重要組成部分。NARI3新技術(shù)、新方法、新觀點大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展3.9一體化、智能化水電站/水庫的壩、水、電（即大壩、水情水調(diào)、水電廠）是三位一體；水電站/水庫將可望朝著企業(yè)管理的一體化、智能化方向發(fā)展；有必要探索企業(yè)一體化的自動化系統(tǒng)總體架構(gòu)，探索大壩安全監(jiān)測自動化硬軟件系統(tǒng)的智能化。NARI3新技術(shù)、新方法、新觀點大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展我國大壩安全監(jiān)測事業(yè)經(jīng)過短短三十年的不懈努力，開創(chuàng)了嶄新的局面，結(jié)出了豐碩的成果。大壩安全監(jiān)測由過去低水平的人工觀測到今天高效能的自動化監(jiān)測、網(wǎng)絡(luò)化管理。我國已跨入大壩安全監(jiān)測自動化先進(jìn)國家的行列。NARI4展望大壩及工程安全監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展高精度、高可靠性、高穩(wěn)定性和智能化的儀器系統(tǒng)；功能強(qiáng)大、性能優(yōu)良、穩(wěn)定健壯、小型化