一．大坝监测技术的发展过历程

我国大坝变形监测技术经历了1950年的人工，1970年的传感器、激光和全站仪自动监测，再延续到后来1990年的GPS。传统的手工技术周期长，数据误差大，监测一次需要耗费大量的人力物力，已经完全不能满足现代化大坝变形测量的形态。另外，单点的测量技术只能片面反映一个点，不能全面直观反映大坝整体变形情况，也逐渐被替代。伴随着科技技术的进步，21世纪以来，大坝监测涌现出大量的新技术应用在大坝监测中。

大坝变形监测是根据大坝变形的客观形态分为内、外两种测量方式。在内部常规的检测方法有正倒垂线，内部埋设压力盒渗压计等,通过仪器数据的变化，监测大坝的应变和渗透能力，分析大坝安全系数。在大坝外部对重点部位，通过先进的科技技术获取不同时间不同位置的位移数据，监测分析对比。

我国1980年前的变形监测主要是采用水准仪、全站仪对观测点测定坐标、高程等重要指数的传统测量技术。主要有单向三角高程测量、导线测量、三边测量以及边角测量等形式，优点是可以应用在不同的大坝中，形式灵活，利用整体监测网评定结果和精度。缺点是作业量大、周期长、监测点也受地理条件影响，很多时候由于环境的影响不能实现全天连续监测。 

二．常规大坝变形监测技术

水库大坝的变形监测数据是综合评定大坝的重点内容。从大坝变形监测技术整体研究来看，主要有水平位移和垂直位移监测方式。大坝变形监测常规采用垂线、引张线、视准线、激光准直以及测量等。测量采用经纬仪、测距仪、全站仪、水准仪等测量仪器；观测工作有变形控制网测量、交会测量、水准测量等。

2.1 大坝水平位移监测

大坝水平位移监测技术一般使用的经纬仪三角或者视准测量方式，实际大坝工程监测中会结合大坝整体变形情况，根据监测精度的要求设定检测方式。

2.1.1 平面变形控制网监测

在对大坝水平位移测量时，一般采用平面变形控制网控制位移基点的稳定性，在控制网系统中设置足量的稳定基点，反复多次观测基点的数据变化，保障整个水平位移的基点准确。该控制网在测量中也存在一些常规监测问题，以下针对测量过程中遇到的几个问题做了详细的说明。

1、边长系统误差问题，该控制网通常会存在边长系统误差问题，为了解决这个误差就需要系统复测。实际观察发现，虽然控制网的单次边长观测精度很高，如果常数的不稳定也会导致复测无效，所以复测前首先要尽可能使用同一种仪器测距，还要检定同一仪器的常数是否准确；第二需要校核基准边，建议在下游找到稳定基岩，建立基准表。

2、保证边长数据高精度，为了保证边长的数据精度，就要求对系统改平高程差，一般采用建立三角高程网平差后，高程改平边长。具体步骤是先用水准联测多个网点作为高程起始值；接着再利用网点间的垂直角设立三角高程网；最后改平，保证边长的精度值。测量过程中尽量保证第一次高程的精度，就可以在后期减少测量三角高程的次数。

2.1.2交会测量水平位移

水平位移观测的方法主要是交会以及小角度测量。交会方法主要有多种角度、三边等方式，它们各有所长，像角度交会只能进行公式直接计算精度估算，仅有2个观测值不能进行多余观测，更不能对实际精度评价；三边交会可以施行多余观测，数量为1，还可以通过一定条件可以简单地评价观测精度；小角度方法的基点坐标会发生变动，有的在中间观测点，因此每期观测的基点坐标都应做好记录，为以后计算位移值做好充分的准备。

2.2 大坝垂直位移监测

垂直位移监测网包括基准点和工作基点，一般利用人工光学电子水准仪观测，记录每期观测时采用的水准基点的高程，然后通过公式计算，再根据计算结果综合评定大坝。目前使用的水准仪每公里水准测量往返高差不超过+0.5mm，在实际操作中，每次观测的精度是依据往返不符数据和环线闭合差的超限情况来判定的，也可以照此方法利用多次观测不符数据计算单次的偶然误差，所有测段的偶然误差也可以通过多期多测评定出偶然误差。

1、垂直位移监测系统

首先在坝顶上游侧设置数个垂直位移监测点，用来监测垂直位移变化。下面通过一个实

例（如下图1）某个水坝工程来说明具体监测应用。

图1  坝顶垂直位移监测系统

监测点设定：基准点需要设定在变形区以外稳定区域，控制点一般安装强制归心装置，且使用整体二等精密高程控制深埋水或者基岩点。工作点至少在一个观测期是不允许变的，它是高程与坐标的传输点，也需要安装强制归心装置，它的精密程度同基准点要求一样，但是需要加密保证垂直监测的需要。沉降点是直接设定在坝体或坝基上，主要作用是反映变形状态的部位，它的设定不仅要固定，而且对美观和整体结构也都提出了具体的需求，同时还不能破坏大坝整体的专业布点要求。

测量方法:使用水准仪开始测量，如图1中由基点3开始，经过各个监测点，直至基点4形成一条完整的基准路线。

测试站点设置: 从基点3到沉1、沉79到基点4之间分别设置4、2个站点，沉1到沉79之间各设置1个站点，整条水坝的站点有84站,总长约1.6km。

监测周期: 固定每月1次，日期设定在当月的10日左右。

精度控制: 按每次往返测量，精度完全依照国家监测标准严格执行，误差不超过+0.5mm。

成果计算：对于监测成果要实时检查和校核，监测过程中对于不符合要求的及时重测。用测站测值进行符合水准路线闭合差的计算；不超限时，按测站数进行调整分配，得到每个站调整后的高差；再用新的高差值推算本次每个测点的高程；最后计算出每个测点的位移情况，根据结果综合评定。

三．大坝变形监测技术的应用

3.1监测技术在土石坝中的应用

因土石坝是一种综合管路，大坝的变形有更多的表现形式，一般是因内部的形状改变导致外部的裂缝、海水现象、岸坡位移等等，工作人员要根据大坝表面变形的现象判定是垂直位移还是水平位移监测。垂直位移可以采用精密或静力水准方式；水平位移监测可以通过横向与纵向综合监测，横向和纵向分别是垂直、平行于坝轴线，采用的方法是三角交会或小角度基点测量法。

3.2监测技术在混泥土坝中的应用

对于混凝土大坝的变形监测项目主要表现在坝体变形裂缝、坝基变形、滑坡或高边坡位移等，在测量中根据实际情况综合分析，以便做到精准监测。 对于坝体坝基以及滑坡现象一般采用水平监测，重力坝或支墩坝采用引张线水平测量，短坝尽量使用视准线；对于这些大坝变形的垂直监测，利用精密水准或流动静力监测位移。

四．结束语

随着环境的不断变化，年限的增长，大坝变形监测技术逐渐被重视起来，不管是从施工期的内部监测，到还是运营期的外部监测，越来越受到相关部门的重视。大坝监测技术也已经突破手动、传统、误差大、间断、传统的限制，向自动、精准、实时、智能为基础的先进技术领域蓬勃发展。总之，为了推动我国大坝安全的检查工作，我院总结了目前主要大坝变形监测的技术与应用，并对一些技术问题客观的给予指导意见，工作人员要想切实有效的保障大坝安全，就需要准确搜集测坝体状态信息，精准分析大坝运行状态。总之，希望我国的大坝安全监测工作稳定运行。

参考文献：

[1] 万永波.长河坝水电站大坝沉降监测技术[J].《四川水力发电》,

2016:61-63,82共4页.