维普资讯 http://www.cqvip.com ２００８年第４期 （第３６卷） 黑龙江水利科技 Ｎｏ．４．２００８ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ （Ｔｏｄａｌ Ｎｏ．３６） 文章编号：１００７—７５９６（２００８）０４—００８４—０１ 水库大坝安全监测新技术 王学明 （黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨１５００８０） 摘 要：随着社会的发展，工程技术的进步，大坝安全监测技术的水平已有很大的提高，由原来的设备人工观测为主，发展到现在的 仪器自动化监测为主，文章介绍目前国内外比较先进的分布式光纤传感器监测技术和高精度ＧＰＳ监测技术。 关键词：水库大坝；安全监测；光纤传感；ＧＰｓ系统 中图分类号：ＴＶ６９７ 文献标识码：Ａ １ 分布式光纤传感器检测技术 １．１技术处理 分布式光纤传感器系统由激光光源、传感光缆和检测单 元组成。其机理激光脉冲沿光纤传播时，光纤中的每１点均 向后散射一小部分光，其中有１种拉曼光，包括１个比光源波 长长的光，称斯托克斯（Ｓｔｏｋｅｓ）光，和１个比光源波长短的 光，称为反斯托克斯（Ａｎｔｉ—Ｓｔｏｋｅｓ）光。其中（Ｓｔｏｋｅｓ）光与温度 无关，反斯托克斯（Ａｎｔｉ—Ｓｔｏｋｅｓ）光强度与温度对光纤的影响 成比例，利用Ａｎｔｉ—Ｓｔｏｋｅｓ与Ｓｔｏｋｅｓ的比值可以实现对沿光纤 温度场的分布式测量。 １．２技术特点 １）长距离连续分布式量测，可以量测该范围内任一点的 温度。 ２）灵敏度高，测量精度高。 ３）光缆是绝缘材料，抗电磁干扰如雷击能力强。 ４）光缆由石英玻璃纤维组成，使用寿命长达３０ａ。光纤 既是传感器，也是发送与接受信息的载体，费用低。 图１ 图２ １．３国内外研究与应用现状 １）国外日本Ｎｅｕｂｒｅｘ公司、加拿大ＩＳＩＳ研究所、瑞士Ｓｍ— ａｎｔｅｃｈ公司、英国Ｓｅｎｓｏｒｎｅｔ公司等研制开发智能分布式光纤 监测系统，并在桥梁、建筑、大坝、管道等应用。 ［收稿日期］２００８—０６—２８ ［作者简介］王学明（１９６８一），男，吉林辽源人，高级工程师。 ・ ．——８４・－・—— ２）国内长科院、经贸委大坝检察中心、武汉大学、南京大 学、哈尔滨工业大学等均开展应用研究，已有用于三峡等工 程的报道。 ２高精度ＧＰＳ监测系统 ２．１系统的组成 高度精ＧＰＳ大坝监测系统由坝端的ＧＰＳ基准站、坝面多 个ＧＰＳ监测站和中心控制站组成的大坝变形安全监测系统。 ２．２系统的特点 １）精度高，ＧＰＳ接收机精度３ｍｍ＋０．５ｐｐｍ １＂１１１８（水平）， ６ｍｍ＋０．５ｐｐｍｍ ｒｍｓ（垂直），通过专业化的ＧＰＳ数据精密处 理软件可提高精度，满足大坝变形监测的要求。 ２）具有全天侯、实时连续监测，能实现“无人值守”，弥补 传统监测手段的不足。 ３）适于野外工作环境，不受外界条件干扰，在雾天、雨天 或泄洪条件下仍可以连续监测，具有全防水、抗震荡等优点， 解决恶劣环境条件下变形监测的关键问题。 ４）基准点和监测点之间不需水平向通视，各监测点可实 现同步监测等优点，可采用有线、无线电台、无线ＧＳＭ手机等 多种通讯方式，解决各种地形条件下大坝变形监测的难题。 ５）该系统兼容性好，可以与倾斜仪、气象仪和全站仪等 设备完全对接，构成１个立体、多传感器、内部和外部结合的 大坝安全监测网络系统。 ２．３系统的应用 １）大坝监测：ＧＰＳ监测系统用于美国钻石谷湖大坝（Ｄｉａ— ｍｏｎｄ Ｖａｌｌｅｙ Ｌａｋｅ）、意大利卡尔波尼亚水坝（Ｃａｒｂｏｎｉａ Ｄａｍ）、 瑞士Ｓｗｉｓｓ Ｐｈｏｔｏ Ｇｒｏｕｐ ＡＧ的３个主要水坝、中国三峡、小浪 底等。 ２）桥梁监测：ＧＰＳ监测系统用于香港青马大桥、汀九大 桥和汲水门大桥、中国江阴长江公路大桥、苏通长江公路大 桥、美国阳光高架公路桥（Ｓｋｙｗａｙ Ｂｒｉｄｅｇｅ）ＧＰＳ监测系统被希 腊雅典国家天文台应用于地壳形变监测。 ３）滑坡监测：意大利科尔泰诺瓦城的滑坡监测、ＧＤＴｅｓｔ 滑坡监测、南非卡尔高德金矿的斜坡监测。 ４）地震监测：中国国家地震局、台湾中央研究院、意大利 国家地质学与火山学研究所等等进行地壳运动和地震监测 等。 参考文献： ［１］水利部，电力工业部．Ｓｉｔｆ０—９４土石坝安全监测技术规范［Ｓ］． 北京：水利电力出版社，１９９４． ［２］ 王士军．水库大坝安全自动化监测技术［Ｍ］．北京：水利部大 坝安全管理中心，２００６． ［３］王仁钟，等．土石坝安全培训讲义［Ｍ］．北京：水利部大坝安全 管理中心，２００３．