大坝安全监测
— 设计、施工与资料分析
(1,2课 )
主讲教师：张爱军
联系方式
Name：张爱军
Tel,87082956
E-mail,Zaj@nwsuaf.edu.cn
课时安排
? 课程的名称：大坝安全监测
? 包括的主要内容：
?原理与设计
?施工 —— 仪器埋设、系统建立
?观测与数据分析
? 课时：总 20学时。其中原理设计部分为
重点。
第 1章 概论
§ 1 国内外挡水大坝简介
? 总体情况
? 全球超过 15m的水坝有近 5.0万座
? 中国水坝数量居世界第一，大于 15m的挡水
坝有 2.5万多座，总挡水坝有 8.5万座（ 2003
年统计资料）；美国第二,8700多座；日本
第三，然后依次是印度、韩国、西班牙等。
? 发达国家的水电开发率极高，有的高达 90％
以上，接近饱和；而发展中国家一般在 10％
左右，中国水电资源开发为百分之十几。
? 几座国内外著名挡水坝简介
?最高的混凝土 重力坝 是瑞士的大狄克
逊大坝，高 285米
?最高的 土石坝 是位于塔吉克斯坦，阿
姆河支流瓦赫什河上的罗贡坝，坝高
335米
?最大的水电站排名如下表：
国名 电站名称 所在河流 最大水头 （ m） 装机容量（万 kw） 年发电量(亿 kw.h)
中国 三峡 长江 113 1820 847
巴西、
巴拉圭 伊泰普 巴拉那河 126 1260 710
美国 大古力 哥伦比亚河 108 1083 203
委内
瑞拉 古里 卡罗尼河 146 1030 510
巴西 图库鲁伊 托坎廷斯河 68 800 324
俄罗斯 萨扬舒申斯克 叶尼塞河 220 640 237
俄罗斯 克拉斯诺雅尔 斯克 叶尼塞河 100.5 600 204
加拿大 拉格兰德二级 拉格兰德河 142 533 358
加拿大 丘吉尔瀑布 丘吉尔河 322 523 345
世界上最大的水电站排名表
长江三峡
装机 1820万 kWh,库容
393亿 m3，坝长 2309m，
水库长 600km,重力坝。
葛洲坝
重力坝
二滩水电站
双曲拱坝
黄河小浪底水库
斜 心 墙 堆 石 坝,坝高：
154m,库容,126.5亿 m3
左岸泄洪
糯扎渡水电站
在建的最高的土石心
墙坝, 坝高,261.5 m
公
伯
峡
水
电
站
面
板
堆
石
坝
清江水布亚水电站
江西布津水电站
北京十三陵抽水蓄能电站上池
湖北天荒坪抽水蓄能电站上池
沥青混凝土面层施工
伊泰普水电站（巴西、巴拉圭）
空腹重力坝，库容,290亿 m3，装机：
1260万 kw，最大坝高 196m。
胡 佛 水 库
（ 美国 ）
大古力
（美国）
罗克岛水电站
（美国）
§ 2 挡水坝安全的重要性
? 大坝安全已经成为社会、国防和生态安全的重
中之重 —— 水利工程师的责任，水利工程的风险
?国防安全
?二次大战中，英国空军轰炸德国莫纳、埃
德尔重力坝（炸毁）和索尔普土石坝（炸
损），造成鲁尔工业区瘫痪
?朝鲜战争美国轰炸朝鲜水电站，影响其后
勤供应
? 台湾威胁轰炸三峡工程
? 生态安全
? 土耳其拟实施的“安纳托里亚”工程，将使
幼发拉底河底河水入伊拉克减少 80％，叙利
亚减少 40％，引发了激烈的国际争端,——
对两国沙漠生态和经济的影响
? 汪恕诚部长在 2004年 4月 8日水利学会大会上
作“大坝与生态”学术报告，指出大坝带来
的 8大生态问题：移民、泥沙、水质、大气、
生物、景观文物、地质灾害、溃坝。
? 阿斯旺水库对下游生态的影响等等
—— 大坝建设不当或出现事故会引起严重的
生态问题
?,溃坝”灾难
? 我国共有 3482 座水库垮坝。七十年代平均每年垮
200 多座，其中 1973 年高达 554 座。以后每年
平均也有 20 多座垮坝。
? 1975.8河南省板桥、石漫滩两座大型水库，漫坝失
事，造成 2.6 万余人死亡，受灾人口 1100万人，冲
走牲畜 30万头，猪 72万头，火车车厢 1180节,58座
小型水库冲毁,40座桥梁毁掉；
? 1993.8.27晚 22时青海省沟后水库因大量漏水溃坝，
下游 300 余人被夺去生命
? 2004.1.21 14:30，新疆八一水库发生管涌，坝被拉
开 60多米的口子，最大下泄水流量 500m3/s。
? 国外也一样,法国马而巴塞双曲拱坝,1959.12.2突
然溃决,45分钟使一兵营 500多名士兵丧生,一城镇
变为废墟
正常蓄水位
死水位
水流方向
冲毁缺口
坝顶
公
路
沟
后
水
库
剖
面
与
冲
毁
决
口
示
意
图
1975年驻马店水库溃坝
洪河板桥水库
石漫滩水库
汝河
驻马店
宿鸭湖水库
§ 3 如何保护水坝安全？
? 军事保护？
如西班牙的士兵
这样守卫大坝？
? 不修大坝？
拆除大坝？
? 正确的方法应该是：
高标准 设计,高质量 施工,更重要的是
—— 科学、严格的管理！！！
? 如何科学管理？如何严格管理？
? 大坝许多地方是隐蔽工程
? 大坝的细微变化，绝大多数肉眼是发现不了
的
? 结论：设置 大坝安全监测 系统，按时科学观测，
并用科学的方法进行资料分析，及时发现问题，
及时处理。
? 这就是学习与开设本课的目的和意义。
§ 4 大坝安全监测系统的作用、内容
和基本组成
? 作用
大坝安全监测是通过仪器观测和人工的现场
检查监视，对大坝坝体、坝肩、近坝区岸坡及
坝周围环境所作的测量及观察，通过合理的计
算和分析对工程的工作状态进行评估，对工程
未来性态进行预报，以确保工程的安全，并兼
顾有改进工程设计、提高施工技术、进行科学
研究等作用。
安全监测除了及时掌握建筑物的工作状态，
确保期安全外，其还有诊断、预测、法律、研
究等方面的作用。
（ 1）诊断的需要：包括验证设计参数、改
进设计；对施工技术进行评估和改进；对不安
全迹象和险情的诊断并采取措施进行加固等。
（ 2）预测的需要：运用长期积累的观测资
料掌握变化规律，对建筑物的未来状态做出及
时有效的预报。
（ 3）法律的需要：对由于工程事故而引起
的责任和赔偿问题，观测资料有助于确定原因
和责任，以便法庭作出公正判决。
（ 3）研究的需要：观测是建筑物工作形态
的真实反映，可为未来设计提供定量信息等。
一、仪器监测
1,变形监测
2,渗流监测
3,应力监测
4,水文、气象监测
5,水力学监测
二、安全检查
1,现场巡视检查
2,现场监视
—— 不同坝型测不同的项目, 详见教材表 1.1,表 1.2
?监测项目主要包括
? 监测系统的基本构成
? 一个监测系统主要由现场的监测仪器、导
线、采集测控单元，通讯装置、计算机及其
相应的监测软件等构成。
? 下图为监测系统的基本结构图。
本课学习的内容
坝 体坝 体
? 大坝安全监测实施过程
? 设计阶段
初步设计阶段：方案、测点主要仪器 /概算
招标设计阶段：优化、配套工程、预算
施工设计阶段：技术要求、详图、监控技术指标
? 施工阶段
仪器埋设、系统建设、验收、调试与试运行
? 日常观测，数据采集阶段
现场检查（现场检测、现场巡查）、仪器监测
? 资料分析
? 反馈
§ 5 有关规范与专家
? 有关规章与规范
? 国务院第 77号令，水库大坝安全管理条例，
1991
? 水利部，土石坝安全监测技术规范 SL10-94
? 国家经委，混凝土坝安全监测技术规范，
DL/T5178-2003
? 水利部，土石坝安全监测资料整编规范，
SL169-96
? 大坝安全自动化监测系统设备基本技术条件,
SL268-2001
? 水文情报预报规范, SL250-2000
? 水文自动测报系统规范, SL61-94
? 水文自动测报系统设备基本技术条件, SL/T
102-1995
? 水文测报装置遥测雨量计, GB 11931-89
? 水文测报装置遥测水位计, GB 11930-89
? 有关专家 吴中如院士（工程院），河海
大学
?张启岳教授级高级工程师，南科院
大坝安全监测仪器研发与施工技术
1939年出生，江苏宜兴人。
现任水力发电工程学会大
坝监测委员会委员、大坝
资料分析与信息处理分委
副主任委员。长期从事大
坝安全监测、反馈分析、
综合评价等方面的研究。
? 关于教材有关问题
?选定的教材是一本面向设计人员的专
著，对于从事该方面设计很有帮助。
但不是学生教材，细节上讲的不细，
许多方面需要仔细听讲和领会。
?讲授内容比教材内容增加了很多，如：
仪器埋设、观测和资料整理等，学习
中注意记笔记。
Any questions？
— 设计、施工与资料分析
(1,2课 )
主讲教师：张爱军
联系方式
Name：张爱军
Tel,87082956
E-mail,Zaj@nwsuaf.edu.cn
课时安排
? 课程的名称：大坝安全监测
? 包括的主要内容：
?原理与设计
?施工 —— 仪器埋设、系统建立
?观测与数据分析
? 课时：总 20学时。其中原理设计部分为
重点。
第 1章 概论
§ 1 国内外挡水大坝简介
? 总体情况
? 全球超过 15m的水坝有近 5.0万座
? 中国水坝数量居世界第一，大于 15m的挡水
坝有 2.5万多座，总挡水坝有 8.5万座（ 2003
年统计资料）；美国第二,8700多座；日本
第三，然后依次是印度、韩国、西班牙等。
? 发达国家的水电开发率极高，有的高达 90％
以上，接近饱和；而发展中国家一般在 10％
左右，中国水电资源开发为百分之十几。
? 几座国内外著名挡水坝简介
?最高的混凝土 重力坝 是瑞士的大狄克
逊大坝，高 285米
?最高的 土石坝 是位于塔吉克斯坦，阿
姆河支流瓦赫什河上的罗贡坝，坝高
335米
?最大的水电站排名如下表：
国名 电站名称 所在河流 最大水头 （ m） 装机容量（万 kw） 年发电量(亿 kw.h)
中国 三峡 长江 113 1820 847
巴西、
巴拉圭 伊泰普 巴拉那河 126 1260 710
美国 大古力 哥伦比亚河 108 1083 203
委内
瑞拉 古里 卡罗尼河 146 1030 510
巴西 图库鲁伊 托坎廷斯河 68 800 324
俄罗斯 萨扬舒申斯克 叶尼塞河 220 640 237
俄罗斯 克拉斯诺雅尔 斯克 叶尼塞河 100.5 600 204
加拿大 拉格兰德二级 拉格兰德河 142 533 358
加拿大 丘吉尔瀑布 丘吉尔河 322 523 345
世界上最大的水电站排名表
长江三峡
装机 1820万 kWh,库容
393亿 m3，坝长 2309m，
水库长 600km,重力坝。
葛洲坝
重力坝
二滩水电站
双曲拱坝
黄河小浪底水库
斜 心 墙 堆 石 坝,坝高：
154m,库容,126.5亿 m3
左岸泄洪
糯扎渡水电站
在建的最高的土石心
墙坝, 坝高,261.5 m
公
伯
峡
水
电
站
面
板
堆
石
坝
清江水布亚水电站
江西布津水电站
北京十三陵抽水蓄能电站上池
湖北天荒坪抽水蓄能电站上池
沥青混凝土面层施工
伊泰普水电站（巴西、巴拉圭）
空腹重力坝，库容,290亿 m3，装机：
1260万 kw，最大坝高 196m。
胡 佛 水 库
（ 美国 ）
大古力
（美国）
罗克岛水电站
（美国）
§ 2 挡水坝安全的重要性
? 大坝安全已经成为社会、国防和生态安全的重
中之重 —— 水利工程师的责任，水利工程的风险
?国防安全
?二次大战中，英国空军轰炸德国莫纳、埃
德尔重力坝（炸毁）和索尔普土石坝（炸
损），造成鲁尔工业区瘫痪
?朝鲜战争美国轰炸朝鲜水电站，影响其后
勤供应
? 台湾威胁轰炸三峡工程
? 生态安全
? 土耳其拟实施的“安纳托里亚”工程，将使
幼发拉底河底河水入伊拉克减少 80％，叙利
亚减少 40％，引发了激烈的国际争端,——
对两国沙漠生态和经济的影响
? 汪恕诚部长在 2004年 4月 8日水利学会大会上
作“大坝与生态”学术报告，指出大坝带来
的 8大生态问题：移民、泥沙、水质、大气、
生物、景观文物、地质灾害、溃坝。
? 阿斯旺水库对下游生态的影响等等
—— 大坝建设不当或出现事故会引起严重的
生态问题
?,溃坝”灾难
? 我国共有 3482 座水库垮坝。七十年代平均每年垮
200 多座，其中 1973 年高达 554 座。以后每年
平均也有 20 多座垮坝。
? 1975.8河南省板桥、石漫滩两座大型水库，漫坝失
事，造成 2.6 万余人死亡，受灾人口 1100万人，冲
走牲畜 30万头，猪 72万头，火车车厢 1180节,58座
小型水库冲毁,40座桥梁毁掉；
? 1993.8.27晚 22时青海省沟后水库因大量漏水溃坝，
下游 300 余人被夺去生命
? 2004.1.21 14:30，新疆八一水库发生管涌，坝被拉
开 60多米的口子，最大下泄水流量 500m3/s。
? 国外也一样,法国马而巴塞双曲拱坝,1959.12.2突
然溃决,45分钟使一兵营 500多名士兵丧生,一城镇
变为废墟
正常蓄水位
死水位
水流方向
冲毁缺口
坝顶
公
路
沟
后
水
库
剖
面
与
冲
毁
决
口
示
意
图
1975年驻马店水库溃坝
洪河板桥水库
石漫滩水库
汝河
驻马店
宿鸭湖水库
§ 3 如何保护水坝安全？
? 军事保护？
如西班牙的士兵
这样守卫大坝？
? 不修大坝？
拆除大坝？
? 正确的方法应该是：
高标准 设计,高质量 施工,更重要的是
—— 科学、严格的管理！！！
? 如何科学管理？如何严格管理？
? 大坝许多地方是隐蔽工程
? 大坝的细微变化，绝大多数肉眼是发现不了
的
? 结论：设置 大坝安全监测 系统，按时科学观测，
并用科学的方法进行资料分析，及时发现问题，
及时处理。
? 这就是学习与开设本课的目的和意义。
§ 4 大坝安全监测系统的作用、内容
和基本组成
? 作用
大坝安全监测是通过仪器观测和人工的现场
检查监视，对大坝坝体、坝肩、近坝区岸坡及
坝周围环境所作的测量及观察，通过合理的计
算和分析对工程的工作状态进行评估，对工程
未来性态进行预报，以确保工程的安全，并兼
顾有改进工程设计、提高施工技术、进行科学
研究等作用。
安全监测除了及时掌握建筑物的工作状态，
确保期安全外，其还有诊断、预测、法律、研
究等方面的作用。
（ 1）诊断的需要：包括验证设计参数、改
进设计；对施工技术进行评估和改进；对不安
全迹象和险情的诊断并采取措施进行加固等。
（ 2）预测的需要：运用长期积累的观测资
料掌握变化规律，对建筑物的未来状态做出及
时有效的预报。
（ 3）法律的需要：对由于工程事故而引起
的责任和赔偿问题，观测资料有助于确定原因
和责任，以便法庭作出公正判决。
（ 3）研究的需要：观测是建筑物工作形态
的真实反映，可为未来设计提供定量信息等。
一、仪器监测
1,变形监测
2,渗流监测
3,应力监测
4,水文、气象监测
5,水力学监测
二、安全检查
1,现场巡视检查
2,现场监视
—— 不同坝型测不同的项目, 详见教材表 1.1,表 1.2
?监测项目主要包括
? 监测系统的基本构成
? 一个监测系统主要由现场的监测仪器、导
线、采集测控单元，通讯装置、计算机及其
相应的监测软件等构成。
? 下图为监测系统的基本结构图。
本课学习的内容
坝 体坝 体
? 大坝安全监测实施过程
? 设计阶段
初步设计阶段：方案、测点主要仪器 /概算
招标设计阶段：优化、配套工程、预算
施工设计阶段：技术要求、详图、监控技术指标
? 施工阶段
仪器埋设、系统建设、验收、调试与试运行
? 日常观测，数据采集阶段
现场检查（现场检测、现场巡查）、仪器监测
? 资料分析
? 反馈
§ 5 有关规范与专家
? 有关规章与规范
? 国务院第 77号令，水库大坝安全管理条例，
1991
? 水利部，土石坝安全监测技术规范 SL10-94
? 国家经委，混凝土坝安全监测技术规范，
DL/T5178-2003
? 水利部，土石坝安全监测资料整编规范，
SL169-96
? 大坝安全自动化监测系统设备基本技术条件,
SL268-2001
? 水文情报预报规范, SL250-2000
? 水文自动测报系统规范, SL61-94
? 水文自动测报系统设备基本技术条件, SL/T
102-1995
? 水文测报装置遥测雨量计, GB 11931-89
? 水文测报装置遥测水位计, GB 11930-89
? 有关专家 吴中如院士（工程院），河海
大学
?张启岳教授级高级工程师，南科院
大坝安全监测仪器研发与施工技术
1939年出生，江苏宜兴人。
现任水力发电工程学会大
坝监测委员会委员、大坝
资料分析与信息处理分委
副主任委员。长期从事大
坝安全监测、反馈分析、
综合评价等方面的研究。
? 关于教材有关问题
?选定的教材是一本面向设计人员的专
著，对于从事该方面设计很有帮助。
但不是学生教材，细节上讲的不细，
许多方面需要仔细听讲和领会。
?讲授内容比教材内容增加了很多，如：
仪器埋设、观测和资料整理等，学习
中注意记笔记。
Any questions？
