大壩變形監(jiān)測自動化技術(shù)的最新發(fā)展
劉智敏
（桂林工學(xué)院土木工程系）
（桂林工學(xué)院土木工程系）
【摘 要】近年來，隨著大型大壩建筑的增多和電子計算機技術(shù)、激光技術(shù)、空間技術(shù)等高新科技的應(yīng)用，有力地促進(jìn)了大壩技術(shù)的發(fā)展。本文介紹了當(dāng)前大壩變形監(jiān)測自動化技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r，在幾何學(xué)、物理力學(xué)、計算機仿真學(xué)等多學(xué)科、多領(lǐng)域的融合、滲透下，提出了大壩變形監(jiān)測向一體化、自動化、數(shù)字化、智能化發(fā)展的方向。
【關(guān)鍵詞】大壩變形監(jiān)測一體化自動化數(shù)字化智能化
1 前言
我國的大壩變形監(jiān)測自50年代開始，到80年代末已實現(xiàn)了自動化遙測。90年代后，大壩安全監(jiān)測技術(shù)飛速發(fā)展，許多老壩完成了自動化監(jiān)測系統(tǒng)的更新改造，有的新建大壩也設(shè)計了功能更全的高水平監(jiān)測系統(tǒng)。其發(fā)展過程見表1。目前，大壩變形監(jiān)測自動化已實現(xiàn)了運行變量的數(shù)據(jù)采集與傳輸、數(shù)據(jù)管理、在線分析、綜合成圖、成果預(yù)警的計算機控制網(wǎng)絡(luò)化，并在向一體化、自動化、數(shù)字化、智能化方向發(fā)展。
【關(guān)鍵詞】大壩變形監(jiān)測一體化自動化數(shù)字化智能化
1 前言
我國的大壩變形監(jiān)測自50年代開始，到80年代末已實現(xiàn)了自動化遙測。90年代后，大壩安全監(jiān)測技術(shù)飛速發(fā)展，許多老壩完成了自動化監(jiān)測系統(tǒng)的更新改造，有的新建大壩也設(shè)計了功能更全的高水平監(jiān)測系統(tǒng)。其發(fā)展過程見表1。目前，大壩變形監(jiān)測自動化已實現(xiàn)了運行變量的數(shù)據(jù)采集與傳輸、數(shù)據(jù)管理、在線分析、綜合成圖、成果預(yù)警的計算機控制網(wǎng)絡(luò)化，并在向一體化、自動化、數(shù)字化、智能化方向發(fā)展。
2 大壩變形監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展
2.1 硬件技術(shù)
2.1.1國內(nèi)大壩變形監(jiān)測技術(shù)
近十年來年，隨著我國大型水壩的增多，對大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)不斷提出新任務(wù)、新課題和新要求。同時，電子計算機技術(shù)、激光技術(shù)、空間技術(shù)等新科技的發(fā)展與應(yīng)用，也有力地促進(jìn)了大壩觀測技術(shù)的發(fā)展。
測量自動化的初級實現(xiàn)，是近十幾年發(fā)展起來的傳感器。它根據(jù)自動控制原理，把被觀測的幾何量（長度、角度）轉(zhuǎn)換成電量，再與一些必要的測量電路、附件裝置相配合，組成自動測量裝置，從而推動了連續(xù)觀測方法的興起，傳感器也成了自動化觀測必不可缺的重要部件。從外部觀測的靜力水準(zhǔn)、正倒錘、激光準(zhǔn)直，到內(nèi)部觀測的滲壓計、沉降計、測斜儀、土體應(yīng)變計、上壓計，其自動化遙測都建立在傳感器的基礎(chǔ)上。由于用途不同，傳感器有機械式、光敏式、電式（又分為電壓式、電容式、電感式）等幾種形式，精度也各不相同。目前運用最多的是電式和磁式傳感器。例如：廣西大化大壩監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用的變形遙測儀器均為差動電容感應(yīng)式，精度為±0.1～0.2mm，結(jié)構(gòu)簡單，可在高濕度環(huán)境下長期可靠地工作[1]；新豐江大壩變形監(jiān)測設(shè)備采用的是地震研究所研制的EMD—S型遙測垂線儀和EMD—T型引張線遙測儀，是用磁場差動法測量位移的二維傳感器，它獨到的電路和結(jié)構(gòu)設(shè)計，使儀器具有良好的線性度、極小的橫向位移影響。且抗磁、防雷、耐潮，有極好的長期穩(wěn)定性和可靠性[2]。
激光技術(shù)和GPS的使用，提高了探測的靈敏度，減少了作業(yè)的條件限制，克服了一定的外界干擾。激光用水準(zhǔn)儀，減少了讀數(shù)和照準(zhǔn)誤差，提高了精度。試驗表明，當(dāng)視線長度為50m時，測站高差中誤差約為±0.02mm。而真主管道波帶板激光準(zhǔn)直儀可進(jìn)行三維測量，能在惡劣環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)，相對精度達(dá)10-7左右。已在太平哨、豐滿、葛洲壩等電站使用，并實現(xiàn)了自動化觀測。隨著GPS衛(wèi)星定位技術(shù)的日趨成熟，隔河巖大壩率先在國內(nèi)將GPS應(yīng)用于大壩變形監(jiān)測上（網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1）。值得一提的是，在1998年8月大壩蓄水至150年一遇的校核洪水水位期間，GPS監(jiān)測系統(tǒng)一直安全可靠。抗干擾能力強，監(jiān)測精度高，1小時觀測資料解算的點位水平精度優(yōu)于1mm，垂直精度優(yōu)于1.5mm：6小時GPS觀測資料解算的點位水平精度優(yōu)于0.5mm，垂直精度優(yōu)于1mm。數(shù)據(jù)處理分析及時，反應(yīng)時間小于15分鐘，能夠快速反映大壩在超高蓄水下的三維變形。不僅確保了大壩的安全，也成功地實現(xiàn)了洪水錯峰。為防洪減災(zāi)起到重大作用。實踐證明，由于具有“全天侯、實時、自動化監(jiān)測”等優(yōu)點。GPS可用于大壩的動態(tài)實時位移監(jiān)測。振動頻率測試和安全運營報答系統(tǒng)。為了繼續(xù)提高精度。擴大量程，不僅要求硬件的改進(jìn)更新，還需要軟件解算功能進(jìn)一步優(yōu)化，對于專業(yè)技術(shù)人員來說，大有用武之地。
2.1 硬件技術(shù)
2.1.1國內(nèi)大壩變形監(jiān)測技術(shù)
近十年來年，隨著我國大型水壩的增多，對大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)不斷提出新任務(wù)、新課題和新要求。同時，電子計算機技術(shù)、激光技術(shù)、空間技術(shù)等新科技的發(fā)展與應(yīng)用，也有力地促進(jìn)了大壩觀測技術(shù)的發(fā)展。
測量自動化的初級實現(xiàn)，是近十幾年發(fā)展起來的傳感器。它根據(jù)自動控制原理，把被觀測的幾何量（長度、角度）轉(zhuǎn)換成電量，再與一些必要的測量電路、附件裝置相配合，組成自動測量裝置，從而推動了連續(xù)觀測方法的興起，傳感器也成了自動化觀測必不可缺的重要部件。從外部觀測的靜力水準(zhǔn)、正倒錘、激光準(zhǔn)直，到內(nèi)部觀測的滲壓計、沉降計、測斜儀、土體應(yīng)變計、上壓計，其自動化遙測都建立在傳感器的基礎(chǔ)上。由于用途不同，傳感器有機械式、光敏式、電式（又分為電壓式、電容式、電感式）等幾種形式，精度也各不相同。目前運用最多的是電式和磁式傳感器。例如：廣西大化大壩監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用的變形遙測儀器均為差動電容感應(yīng)式，精度為±0.1～0.2mm，結(jié)構(gòu)簡單，可在高濕度環(huán)境下長期可靠地工作[1]；新豐江大壩變形監(jiān)測設(shè)備采用的是地震研究所研制的EMD—S型遙測垂線儀和EMD—T型引張線遙測儀，是用磁場差動法測量位移的二維傳感器，它獨到的電路和結(jié)構(gòu)設(shè)計，使儀器具有良好的線性度、極小的橫向位移影響。且抗磁、防雷、耐潮，有極好的長期穩(wěn)定性和可靠性[2]。
激光技術(shù)和GPS的使用，提高了探測的靈敏度，減少了作業(yè)的條件限制，克服了一定的外界干擾。激光用水準(zhǔn)儀，減少了讀數(shù)和照準(zhǔn)誤差，提高了精度。試驗表明，當(dāng)視線長度為50m時，測站高差中誤差約為±0.02mm。而真主管道波帶板激光準(zhǔn)直儀可進(jìn)行三維測量，能在惡劣環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)，相對精度達(dá)10-7左右。已在太平哨、豐滿、葛洲壩等電站使用，并實現(xiàn)了自動化觀測。隨著GPS衛(wèi)星定位技術(shù)的日趨成熟，隔河巖大壩率先在國內(nèi)將GPS應(yīng)用于大壩變形監(jiān)測上（網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1）。值得一提的是，在1998年8月大壩蓄水至150年一遇的校核洪水水位期間，GPS監(jiān)測系統(tǒng)一直安全可靠。抗干擾能力強，監(jiān)測精度高，1小時觀測資料解算的點位水平精度優(yōu)于1mm，垂直精度優(yōu)于1.5mm：6小時GPS觀測資料解算的點位水平精度優(yōu)于0.5mm，垂直精度優(yōu)于1mm。數(shù)據(jù)處理分析及時，反應(yīng)時間小于15分鐘，能夠快速反映大壩在超高蓄水下的三維變形。不僅確保了大壩的安全，也成功地實現(xiàn)了洪水錯峰。為防洪減災(zāi)起到重大作用。實踐證明，由于具有“全天侯、實時、自動化監(jiān)測”等優(yōu)點。GPS可用于大壩的動態(tài)實時位移監(jiān)測。振動頻率測試和安全運營報答系統(tǒng)。為了繼續(xù)提高精度。擴大量程，不僅要求硬件的改進(jìn)更新，還需要軟件解算功能進(jìn)一步優(yōu)化，對于專業(yè)技術(shù)人員來說，大有用武之地。
其他大壩變形監(jiān)測儀器在測程精度、性能及自動化水平上也有了很大提高。表2（4）為武漢地震研究所研制的部分儀器。
2.1.2國外大壩變形監(jiān)測新技術(shù)
這里評介凡項值得在我國推廣的國外監(jiān)測新技術(shù)[5]：
CT技術(shù)（Computerized Tomography意譯為“計算機層析成像”）這是在不破壞物體結(jié)構(gòu)的前提下，根據(jù)在物體周邊所獲取的某種物理量（如波速、Ｘ線光強）的一維投影數(shù)據(jù)，運用一定的數(shù)學(xué)方法，通過計算機處理，重建物體特定層面上的二維圖像以及依據(jù)一系列上述二維圖像而構(gòu)成三維圖像的一門技術(shù)（其組成結(jié)構(gòu)見圖2）。該技術(shù)系美國科學(xué)家Hounsfield于1971年所研制，率先用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。近十多年，該技術(shù)已發(fā)展應(yīng)用到工業(yè)、地球物理、大壩監(jiān)測等諸多領(lǐng)域。意大利、日本將其應(yīng)用于大壩性態(tài)診斷，有效地進(jìn)行了大壩安全檢查及工程處理效果驗證。由于大壩CT技術(shù)能夠定量地反映出大壩內(nèi)部材料性質(zhì)的分布情況和缺陷部位，得出三維結(jié)構(gòu)圖，所以應(yīng)用其以掌握壩址地質(zhì)構(gòu)造，推測斷層破碎帶分布，隧道開挖前后巖層松弛的范圍和程度等。筆者認(rèn)為：CT技術(shù)在壩體的選址、施工和運營期間可以發(fā)揮重大作用，既減少了儀器設(shè)備的復(fù)雜性，又提高了大壩的安全度，同時對于大壩的內(nèi)部性態(tài)檢測、缺陷搜索和老化評判都將成為重要依據(jù)。對于大壩數(shù)量居世界第一的中國，發(fā)展大壩CT技術(shù)會有更廣闊的大地。
這里評介凡項值得在我國推廣的國外監(jiān)測新技術(shù)[5]：
CT技術(shù)（Computerized Tomography意譯為“計算機層析成像”）這是在不破壞物體結(jié)構(gòu)的前提下，根據(jù)在物體周邊所獲取的某種物理量（如波速、Ｘ線光強）的一維投影數(shù)據(jù)，運用一定的數(shù)學(xué)方法，通過計算機處理，重建物體特定層面上的二維圖像以及依據(jù)一系列上述二維圖像而構(gòu)成三維圖像的一門技術(shù)（其組成結(jié)構(gòu)見圖2）。該技術(shù)系美國科學(xué)家Hounsfield于1971年所研制，率先用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。近十多年，該技術(shù)已發(fā)展應(yīng)用到工業(yè)、地球物理、大壩監(jiān)測等諸多領(lǐng)域。意大利、日本將其應(yīng)用于大壩性態(tài)診斷，有效地進(jìn)行了大壩安全檢查及工程處理效果驗證。由于大壩CT技術(shù)能夠定量地反映出大壩內(nèi)部材料性質(zhì)的分布情況和缺陷部位，得出三維結(jié)構(gòu)圖，所以應(yīng)用其以掌握壩址地質(zhì)構(gòu)造，推測斷層破碎帶分布，隧道開挖前后巖層松弛的范圍和程度等。筆者認(rèn)為：CT技術(shù)在壩體的選址、施工和運營期間可以發(fā)揮重大作用，既減少了儀器設(shè)備的復(fù)雜性，又提高了大壩的安全度，同時對于大壩的內(nèi)部性態(tài)檢測、缺陷搜索和老化評判都將成為重要依據(jù)。對于大壩數(shù)量居世界第一的中國，發(fā)展大壩CT技術(shù)會有更廣闊的大地。
滲流熱監(jiān)測技術(shù) 根據(jù)低溫和大量滲漏存在著聯(lián)系，溫度測值和抽水試驗所得到的滲透系數(shù)問有很好的負(fù)線性相關(guān)系數(shù)，可以認(rèn)為溫度分布圖像可幫助發(fā)現(xiàn)滲漏較嚴(yán)重部位，即有效實現(xiàn)滲流異常報答。滲流熱監(jiān)測于1965年由Jeseph.H·Birman發(fā)明。報告指出：溫度測頭可放置在結(jié)構(gòu)物或地下一定深度只受氣溫年變化影響而下受氣溫短期變化影響處，精度達(dá)±0．1℃。這項技術(shù)在美國、前蘇聯(lián)、瑞典等國己成功應(yīng)用。由于溫度監(jiān)測費用不大，且目前壩體監(jiān)測中大多安置了測溫計，可以數(shù)據(jù)共享。根據(jù)能量守恒方程、質(zhì)量守恒方程、滲流運動方程及初始條件；邊界條件，推導(dǎo)出有關(guān)計算公式，設(shè)計數(shù)據(jù)計算方法及程序后，就可以把溫度測得的數(shù)據(jù)代人，得出定量描述壩及地基中的熱流和滲流場。模擬計算表明，當(dāng)心墻滲透系數(shù)小于（2～6）×10-7m/s時，壩溫變化幾乎是常數(shù)。當(dāng)超過上值時；可通過分析溫度變化較準(zhǔn)確地估計其滲透性。要在我國大壩監(jiān)測中推廣該法，關(guān)鍵在于根據(jù)具體壩況設(shè)計出合理的計算公式和數(shù)據(jù)處理程序軟件。
光纖傳感技術(shù) 光導(dǎo)纖維是以不同折射率的石英玻璃包層及石英玻璃細(xì)芯組合而成的一種新型纖維。它使光線的傳播以全反射的形式進(jìn)行，能將光和圖像曲折傳遞到所需要的任意空間。具有通信容量大，速度快，抗電磁干擾等優(yōu)點。以激光作載波，光導(dǎo)纖維作傳輸路徑來感應(yīng)、傳輸各種信息。凡是電子儀器能測量的物理量（如位移、壓力、流量、液面、溫度等）它幾乎都能測量，其靈敏度，對位移達(dá)10-3cm，對溫度達(dá)0.01℃。在美國、德國、加拿大、奧地利。日本等國已應(yīng)用于裂縫、應(yīng)力、應(yīng)變、振動等觀測。
該技術(shù)具有以下幾個優(yōu)點：①將傳感和數(shù)據(jù)通道集為一體、便于組成遙測系統(tǒng)，實現(xiàn)在線分布式檢測；②測量對象廣泛，適于各種物理量的觀測；③體積小、重量輕、非電連接、無機械活動件，不影響埋設(shè)點物性；④靈敏度高，可遠(yuǎn)距測量；⑤耐水性、電絕緣好、耐腐蝕，抗電磁干擾；③頻帶寬，有利于超高速測量。所以，適用于壩體的裂縫、應(yīng)力變、水平。垂直位移等測量，可用于監(jiān)測關(guān)鍵部位的壩體形變。尤其可以替代高雷區(qū)、強磁場區(qū)或潮濕地帶的電子儀器。
2.2 計算機軟件技術(shù)
為了實現(xiàn)大壩變形監(jiān)測系統(tǒng)的一體化。自動化，數(shù)據(jù)采集后，運用了多種數(shù)值計算方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和在線分析。近幾年來，為了進(jìn)一步切合實際而提出對合理模型進(jìn)行變形監(jiān)測分析的學(xué)術(shù)交流日益活躍：有的將分形分布隨機過程應(yīng)用于三維數(shù)據(jù)內(nèi)插，對復(fù)雜的不規(guī)則地形、地貌進(jìn)行定量描述：有的用曲線擬合法對變形沉陷監(jiān)測進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，檢驗其可靠性；有的以多級灰關(guān)聯(lián)評估大壩實測性態(tài)：有的將力學(xué)模型引人大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，用三維粘彈塑性理論擬定二級監(jiān)控指標(biāo)；有的針對大壩結(jié)構(gòu)和地質(zhì)條件復(fù)雜，荷載種類多，將專家系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，成功地應(yīng)用于混凝上面板支墩壩的疑點物理成因分析，等等。
特別要提及的是：美籍華人科學(xué)家石耿華的非連續(xù)形變分析法（DDA法，英譯為Discontinuous Deformation Analysis）。傳統(tǒng)的有限無法是假設(shè)介質(zhì)為連續(xù)的，這與危險建筑物實際狀況有較大出入。基于其安全性研究難以實現(xiàn)，于是石氏提出了DDA法。該法可以計算模型中具有多條斷裂的情況，以重積分解決復(fù)雜模型受力后的形變計算。但因該法計算過于繁復(fù)，模型中斷裂的設(shè)置又不能一次成功，計算方案需要不斷修改，故難以在實際應(yīng)用中推廣。幾年后，我國留日博士后陳光齊配制的TDDA（Tool Of DDA），以數(shù)值計算方法，利用逐次迭代，不斷調(diào)整模型，使其計算結(jié)果與觀測數(shù)據(jù)達(dá)到基本相符時迭代計算終止的方法，解決了這個難題（6）。這一方法和計算機的配合，就能利用觀測數(shù)據(jù)的控制，以不斷調(diào)整模型中斷裂設(shè)置和受力狀態(tài)，使所探測的模型受力狀況得以展示，將它用于大壩監(jiān)測上，是對壩況安全性研究的一大進(jìn)步。將數(shù)據(jù)分析編制為計算機軟件，建立數(shù)據(jù)庫與多媒體系統(tǒng)，其總體結(jié)構(gòu)見圖3。進(jìn)一步加強大壩安全評估專家系統(tǒng)的開發(fā)、研究，這也正是為實現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)的一體兒，自動化所急待解決的課題。
3 多學(xué)科的融合
欲實現(xiàn)大壩變形監(jiān)測的一體化、自動化、數(shù)字化和智能化，須有多學(xué)科的融合和滲透。變形監(jiān)惻的硬件技術(shù)的發(fā)展與精密儀器學(xué)、電子傳感技術(shù)、通訊技術(shù)相聯(lián)系，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的自動化和實時連續(xù)性，并向科傻型發(fā)展。而軟件的變形分析，從獲取幾何信息發(fā)展到運用物理（力學(xué)）信息進(jìn)行解釋，并結(jié)合了其它交叉學(xué)科（見圖4），全面考慮外界相關(guān)因素，擴充大壩安全評估專家系統(tǒng)的知識庫和方法庫，進(jìn)行壩況研究和安全預(yù)測。
光纖傳感技術(shù) 光導(dǎo)纖維是以不同折射率的石英玻璃包層及石英玻璃細(xì)芯組合而成的一種新型纖維。它使光線的傳播以全反射的形式進(jìn)行，能將光和圖像曲折傳遞到所需要的任意空間。具有通信容量大，速度快，抗電磁干擾等優(yōu)點。以激光作載波，光導(dǎo)纖維作傳輸路徑來感應(yīng)、傳輸各種信息。凡是電子儀器能測量的物理量（如位移、壓力、流量、液面、溫度等）它幾乎都能測量，其靈敏度，對位移達(dá)10-3cm，對溫度達(dá)0.01℃。在美國、德國、加拿大、奧地利。日本等國已應(yīng)用于裂縫、應(yīng)力、應(yīng)變、振動等觀測。
該技術(shù)具有以下幾個優(yōu)點：①將傳感和數(shù)據(jù)通道集為一體、便于組成遙測系統(tǒng)，實現(xiàn)在線分布式檢測；②測量對象廣泛，適于各種物理量的觀測；③體積小、重量輕、非電連接、無機械活動件，不影響埋設(shè)點物性；④靈敏度高，可遠(yuǎn)距測量；⑤耐水性、電絕緣好、耐腐蝕，抗電磁干擾；③頻帶寬，有利于超高速測量。所以，適用于壩體的裂縫、應(yīng)力變、水平。垂直位移等測量，可用于監(jiān)測關(guān)鍵部位的壩體形變。尤其可以替代高雷區(qū)、強磁場區(qū)或潮濕地帶的電子儀器。
2.2 計算機軟件技術(shù)
為了實現(xiàn)大壩變形監(jiān)測系統(tǒng)的一體化。自動化，數(shù)據(jù)采集后，運用了多種數(shù)值計算方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和在線分析。近幾年來，為了進(jìn)一步切合實際而提出對合理模型進(jìn)行變形監(jiān)測分析的學(xué)術(shù)交流日益活躍：有的將分形分布隨機過程應(yīng)用于三維數(shù)據(jù)內(nèi)插，對復(fù)雜的不規(guī)則地形、地貌進(jìn)行定量描述：有的用曲線擬合法對變形沉陷監(jiān)測進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，檢驗其可靠性；有的以多級灰關(guān)聯(lián)評估大壩實測性態(tài)：有的將力學(xué)模型引人大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，用三維粘彈塑性理論擬定二級監(jiān)控指標(biāo)；有的針對大壩結(jié)構(gòu)和地質(zhì)條件復(fù)雜，荷載種類多，將專家系統(tǒng)與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，成功地應(yīng)用于混凝上面板支墩壩的疑點物理成因分析，等等。
特別要提及的是：美籍華人科學(xué)家石耿華的非連續(xù)形變分析法（DDA法，英譯為Discontinuous Deformation Analysis）。傳統(tǒng)的有限無法是假設(shè)介質(zhì)為連續(xù)的，這與危險建筑物實際狀況有較大出入。基于其安全性研究難以實現(xiàn)，于是石氏提出了DDA法。該法可以計算模型中具有多條斷裂的情況，以重積分解決復(fù)雜模型受力后的形變計算。但因該法計算過于繁復(fù)，模型中斷裂的設(shè)置又不能一次成功，計算方案需要不斷修改，故難以在實際應(yīng)用中推廣。幾年后，我國留日博士后陳光齊配制的TDDA（Tool Of DDA），以數(shù)值計算方法，利用逐次迭代，不斷調(diào)整模型，使其計算結(jié)果與觀測數(shù)據(jù)達(dá)到基本相符時迭代計算終止的方法，解決了這個難題（6）。這一方法和計算機的配合，就能利用觀測數(shù)據(jù)的控制，以不斷調(diào)整模型中斷裂設(shè)置和受力狀態(tài)，使所探測的模型受力狀況得以展示，將它用于大壩監(jiān)測上，是對壩況安全性研究的一大進(jìn)步。將數(shù)據(jù)分析編制為計算機軟件，建立數(shù)據(jù)庫與多媒體系統(tǒng)，其總體結(jié)構(gòu)見圖3。進(jìn)一步加強大壩安全評估專家系統(tǒng)的開發(fā)、研究，這也正是為實現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)的一體兒，自動化所急待解決的課題。
3 多學(xué)科的融合
欲實現(xiàn)大壩變形監(jiān)測的一體化、自動化、數(shù)字化和智能化，須有多學(xué)科的融合和滲透。變形監(jiān)惻的硬件技術(shù)的發(fā)展與精密儀器學(xué)、電子傳感技術(shù)、通訊技術(shù)相聯(lián)系，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的自動化和實時連續(xù)性，并向科傻型發(fā)展。而軟件的變形分析，從獲取幾何信息發(fā)展到運用物理（力學(xué)）信息進(jìn)行解釋，并結(jié)合了其它交叉學(xué)科（見圖4），全面考慮外界相關(guān)因素，擴充大壩安全評估專家系統(tǒng)的知識庫和方法庫，進(jìn)行壩況研究和安全預(yù)測。
4 結(jié)語
目前，大壩監(jiān)測在國內(nèi)外己快速發(fā)展，這里指出幾點應(yīng)值得注意：
1）由于多學(xué)科綜合分析以提高安全度，可能造成儀器增多、數(shù)據(jù)量增大、使數(shù)據(jù)分析加大工作量，延時預(yù)測結(jié)果，可能導(dǎo)致不良后果。所以及時處理數(shù)據(jù)是關(guān)鍵，并且選擇有效的測試儀器。新舊更換，控制數(shù)據(jù)量。
2）自動化設(shè)備的有效利用，一方面對自動化觀測數(shù)據(jù)定期通過人工比測檢核，以防設(shè)備失常；另方面對埋設(shè)壩體中或安置于廊道內(nèi)的設(shè)備定期維護(hù)、檢修，確保儀器的可靠。
3）一體化的安全評判，需要繼續(xù)在監(jiān)控模型，報警指標(biāo)，評估規(guī)程等技術(shù)問題上進(jìn)行攻關(guān)，同時，編制為應(yīng)用軟件，盡早投入使用，創(chuàng)造價值。
筆者認(rèn)為，大壩變形監(jiān)測的發(fā)展趨勢，是內(nèi)外業(yè)一體化。自動化、數(shù)字化、智能化，將多媒體系統(tǒng)和模擬仿真技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)測系統(tǒng)，在壩體破壞剛開始或?qū)⒁_始時實現(xiàn)大壩的安全預(yù)警功能。也就是說，在收集了前期的壩體觀測數(shù)據(jù)后，從物理力學(xué)角度運用多學(xué)科相關(guān)知識分析，輸入模擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行壩體受力后下一時期的三維變形結(jié)果預(yù)測；再不斷地用后期收集的實測數(shù)據(jù)進(jìn)行回代。對比其可靠性，并加以修正。這樣，仿真技術(shù)成果趨于實際，并先于實際得出安全評判，以確保壩體安全運營，若發(fā)生故障可以及早補救。
參考文獻(xiàn)：
[1] 劉觀標(biāo)、王志遠(yuǎn)、羅昌.大化大壩監(jiān)測系統(tǒng)更新改造及自動化系統(tǒng)設(shè)計.大壩觀測與土工測試.1998（12）
[2] 陳德福、杜向明、楊文元等新豐江大壩的變形監(jiān)測及其更新改造設(shè)想.地殼形變與地震.1998（9）增刊
[3] 柳太康、徐紹銓.GPS技術(shù)在隔河巖水庫大壩外觀變形監(jiān)測中的應(yīng)用.地殼形變與地震.1998（9）
[4] 蘭迎春、陳晉黃龍帶大壩變形監(jiān)測自動化系統(tǒng)地殼形變與地震.1996（4）增刊
[5] 李珍照.國外大壩監(jiān)測幾項新技術(shù).大壩觀測與土工測試.1997（2）
[6] 吳翼麟.精密工程測量領(lǐng)域的拓展地殼形變與地震.1998（9）增刊
[7] 趙斌、吳中如、顧沖時等.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在大壩安全評判專家系統(tǒng)中的應(yīng)用.大壩觀測與土工測試.1998（4）
目前，大壩監(jiān)測在國內(nèi)外己快速發(fā)展，這里指出幾點應(yīng)值得注意：
1）由于多學(xué)科綜合分析以提高安全度，可能造成儀器增多、數(shù)據(jù)量增大、使數(shù)據(jù)分析加大工作量，延時預(yù)測結(jié)果，可能導(dǎo)致不良后果。所以及時處理數(shù)據(jù)是關(guān)鍵，并且選擇有效的測試儀器。新舊更換，控制數(shù)據(jù)量。
2）自動化設(shè)備的有效利用，一方面對自動化觀測數(shù)據(jù)定期通過人工比測檢核，以防設(shè)備失常；另方面對埋設(shè)壩體中或安置于廊道內(nèi)的設(shè)備定期維護(hù)、檢修，確保儀器的可靠。
3）一體化的安全評判，需要繼續(xù)在監(jiān)控模型，報警指標(biāo)，評估規(guī)程等技術(shù)問題上進(jìn)行攻關(guān)，同時，編制為應(yīng)用軟件，盡早投入使用，創(chuàng)造價值。
筆者認(rèn)為，大壩變形監(jiān)測的發(fā)展趨勢，是內(nèi)外業(yè)一體化。自動化、數(shù)字化、智能化，將多媒體系統(tǒng)和模擬仿真技術(shù)應(yīng)用于監(jiān)測系統(tǒng)，在壩體破壞剛開始或?qū)⒁_始時實現(xiàn)大壩的安全預(yù)警功能。也就是說，在收集了前期的壩體觀測數(shù)據(jù)后，從物理力學(xué)角度運用多學(xué)科相關(guān)知識分析，輸入模擬仿真系統(tǒng)進(jìn)行壩體受力后下一時期的三維變形結(jié)果預(yù)測；再不斷地用后期收集的實測數(shù)據(jù)進(jìn)行回代。對比其可靠性，并加以修正。這樣，仿真技術(shù)成果趨于實際，并先于實際得出安全評判，以確保壩體安全運營，若發(fā)生故障可以及早補救。
參考文獻(xiàn)：
[1] 劉觀標(biāo)、王志遠(yuǎn)、羅昌.大化大壩監(jiān)測系統(tǒng)更新改造及自動化系統(tǒng)設(shè)計.大壩觀測與土工測試.1998（12）
[2] 陳德福、杜向明、楊文元等新豐江大壩的變形監(jiān)測及其更新改造設(shè)想.地殼形變與地震.1998（9）增刊
[3] 柳太康、徐紹銓.GPS技術(shù)在隔河巖水庫大壩外觀變形監(jiān)測中的應(yīng)用.地殼形變與地震.1998（9）
[4] 蘭迎春、陳晉黃龍帶大壩變形監(jiān)測自動化系統(tǒng)地殼形變與地震.1996（4）增刊
[5] 李珍照.國外大壩監(jiān)測幾項新技術(shù).大壩觀測與土工測試.1997（2）
[6] 吳翼麟.精密工程測量領(lǐng)域的拓展地殼形變與地震.1998（9）增刊
[7] 趙斌、吳中如、顧沖時等.神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在大壩安全評判專家系統(tǒng)中的應(yīng)用.大壩觀測與土工測試.1998（4）
