第1章　绪　论

1.1　大坝安全监控的意义及其定义

当前我国已建大坝9.8万余座，其中，高度15m以上的大坝约1.9万余座，但这些工程大多建于20世纪50—70年代，普遍存在防洪标准低、工程质量差等安全隐患，加上管理维护不善、工程老化等不利因素的影响，造成大量病险工程。与此同时，随着西部大开发和“西电东送”工程的大力开展，突破现行规范适用范围的高坝大库越来越多。这些大坝一旦发生破坏，后果难以估计。因此，对大坝及坝基进行安全监控具有重大的意义。

大坝需要安全，大坝需要监控。法国的马尔帕赛（Malpasset）拱坝由于不重视大坝安全监测，从而导致大坝失事。该坝最大坝高66.5m，没有埋设任何内部观测仪器。1959年12月2日9时，管理人员进行了外观检查认为大坝一切正常，但是就在管理人员离开半小时后突然垮坝，死伤400多人，损失6800万美元。事后调查分析认为，事故的酝酿和发展已有相当长时间，因为没有监测仪器，以致未能察觉。这一事件给人们非常深刻的教训。安徽省淮河流域佛子岭连拱坝，最大坝高75.9m，河海大学（吴中如等，2000）利用1984年以前的变形监测资料，反演了坝体和坝基的实际物理力学参数，进而进行结构计算和数学模型分析，拟定了关键坝垛13号垛的坝顶水平位移的位移监控指标为5.29mm，并提出低温高水位控制运行水位为122.00m。1993年11月下旬，佛子岭水库水位上升至125.60m，又遇强寒流影响，13号坝垛坝顶水平位移达到5.81mm，超过监控指标5.29mm，其他坝垛坝顶水平位移也超过历史最大值20%～54%；坝基沉陷也超过历史最大值；运行单位及时上报原电力工业部，立即降低库水位至122.00m运行，避免了不利运行工况对坝体结构的危害和可能导致的运行事故。

大坝安全监控系指通过仪器观测和巡视检查对大坝坝体、坝基、坝肩、近坝区库坡及坝周围环境所做的测量和观察。然后基于观测资料正分析、反演分析和反馈分析，对大坝的安全状态进行评判和控制。大坝安全监控（吴中如，2003）是一门综合性很强的学科，其包含正分析、反演分析和反馈分析等重要组成部分。其中，正分析的主要任务是由实测资料建立数学监控模型（如统计模型、确定性模型、混合模型等）；应用这些模型监控大坝将来的运行状态，同时对模型中的各个分量（特别是时效分量）进行物理解释，借以分析大坝的工作性态。仿效系统辨识理论，将正分析的成果作为依据，通过相应的理论分析，借以反求大坝和地基的材料参数、本构模型、计算荷载、几何尺寸、边界初始条件等，则称之为反演分析。反馈分析是综合应用正分析与反演分析的成果，并通过相应的理论分析，从中寻找某些规律和信息，及时反馈到设计、施工和运行中去，达到优化设计、施工和运行的目的，并补充和完善现行水工设计和施工规范。

随着计算技术的快速发展，大坝安全监控信息化、数值化、智能化逐渐得到重视。信息管理系统、信息分析系统、辅助决策支持系统甚至综合评价专家系统逐渐在实际大坝工程中得到推广应用。