水利工程中土石坝安全监测与风险评估技术研究

引言：

土石坝结构本身具有散粒体材料特性，加之长期受自然环境、工程自身及人为因素的综合影响，极易出现变形超标、渗流异常、边坡失稳等安全隐患，甚至引发溃坝等灾难性事故。因此，本文聚焦土石坝安全监测技术创新、风险评估方法优化及二者的协同应用，旨在通过梳理现有技术瓶颈，探索监测数据驱动的动态风险评估路径，为土石坝全生命周期安全保障提供科学支撑。

1. 水利工程中土石坝安全监测与风险评估的价值

1.1 保障工程安全运行

通过对坝体变形、渗流情况、应力应变等核心指标进行实时监测，能够迅速发觉坝体裂缝、管涌、边坡失稳等早期隐患点，为工程维护提供精准依据，防止小隐患逐渐累积引发如溃坝等灾难性事故。风险评估借助系统分析手段，考虑自然环境、工程自身及人为因素可能产生的风险，基于监测数据预估潜在危险发展趋势，预先制定针对性的防控措施，长期监测数据还可验证工程设计合理与否及施工质量高低，呈现出坝体在洪水、地震等复杂工况下的实际响应情况，为优化运行调度提供科学依据，以此保证土石坝于全生命周期中稳定运行，充分发挥其防洪、灌溉、供水等核心作用。

1.2 降低生命与财产损失风险

以持续监测坝体变形、渗流量等数据为手段，结合风险测评模型，可精准察觉溃坝、洪水漫顶等高危场景的潜在概率，为及早预警提供科学支撑。通过这些数据，管理方可制定详细的疏散预案，在危险降临前及时转移下游居住人员，最大程度地减少人员伤亡数量。

风险评估可对溃坝可能造成的农田淹没、工厂停摆、基础设施受损等经济损失予以量化，促使针对性防护措施实施，如对薄弱的坝段实施防渗加固作业、修整坝体坡度等，从根本上降低灾害出现后的重建费用，切实减少突发事故引发的大规模财产损失，为下游地区群众生命安全和社会财产的稳定筑牢坚实保障 [1]。

1.3 优化工程运维与管理效率

通过系统监测能够获得坝体变形、渗流等各项数据，结合风险评估所做的隐患等级界定，帮助管理方准确锁定高风险地段，例如：坝基的软弱区域或是防渗的薄弱段落，进而实现人力与物力资源的合理调配，避免资源盲目投放。经过长期监测积累的数据，其分析结果可清晰揭示坝体材料劣化和结构老化规律，为制订大修与加固计划提供依据，延长工程服役时段，风险评估结果可推动运维策略动态调整。例如：根据汛期风险等级增强监测频率，在低风险阶段对巡检的周期进行优化，既保障安全又减少不必要的运维开支，赋予工程管理流程更强的针对性与高效性。

2. 加强土石坝安全监测与风险评估技术在水利工程中的应用措施

2.1 构建数据融合分析平台

打破数据壁垒，全面整合多源信息，包括实时监测产生的数据、静态基础数据、动态环境数据等。以西藏某水利工程为例，其在施工时采用统一的数据标准与格式，并通过组建覆盖土石坝全生命周期的数据库，从而实现数据完整连贯的要求。同时，还采用大数据挖掘、人工智能等技术手段，构建智能化分析模型体系：利用机器学习算法针对历史数据实施训练，识别坝体异常状态的特征模式，达成对变形速率急剧增加、渗流量异常等险情的自动预警；配合有限元数值模拟方法，将监测数据与坝体力学行为建立起关联，对内部结构变化进行反演，增强风险评估精准度。

此外，平台应当具备可视化展示与协同分析功能，凭借三维建模直观展示坝体状况，助力管理部门、监测团队、科研机构实时实现数据及分析结果的共享，为决策提供动态依据，也应预留接口以适应技术升级，兼容新型监测设备的接入以及算法的优化升级，保障平台长期满足土石坝安全管理要求，切实实现从数据收集到风险预估、决策辅助的全流程智能运作 [2]。

2.2 完善管理机制与标准体系

应结合行业发展的现状以及工程实际需求，对《土石坝安全监测技术规范》《水利工程风险评估导则》等核心文件作出修订并进一步细化，规定不同坝高、坝型及运行期限的土石坝在监测项目的设置要求、数据精度的合理阈值、风险评估的周期要求等方面的具体要求，同时使风险等级划分标准统一，促使技术应用依规实施。

在此基础上，构建常态化管理程序，督促水利工程管理单位把安全监测纳入日常运维台账中，按期提交包含数据走势分析、风险点识别的评估报告，对评估识别出的高风险隐患，采用“清单化治理措施”，规定整改责任主体、完成时限以及验收标准，形成“监测－评估－整改－复查”的闭环式管理闭环。

2.3 建立监测－评估－应急联动机制

打通监测系统与风险评估平台的数据互通通道，自动将实时收集的坝体变形、渗流量、库水位等监测数据导入评估模型，系统依据预设算法对风险等级进行动态更新，当渗流量超过阈值 10% ，触发三级预警，同步将变形速率、浸润线位置等数据传输至评估模块，即刻生成包含风险点位置及演变趋势的评估报告。

通过这一情况，设计分级响应的实施流程：若出现三级预警，系统自动安排无人机实施加密巡查，然后将检查清单推送至运维团队；当出现二级预警，开启专家磋商机制，基于评估反馈制定临时调度安排；一旦发布一级预警，直接触发应急指挥部响应，与下游乡镇联动实施疏散预案，立即调用抢险物资封堵渗漏点。

结论：

综上所述，本文围绕水利工程中土石坝安全监测与风险评估技术展开系统研究，明确了土石坝在水利工程中的核心地位及其安全保障的重要性。未来，应进一步结合多源数据融合、智能算法等前沿技术，推动土石坝安全监测与风险评估技术向更精准、高效的方向发展，为水利工程的安全稳定运行提供更坚实的科学保障。

参考文献：

[1] 黄彦军 . 水利工程施工技术的应用与优化研究 [J]. 中文科技期刊数据库 ( 全文版 ) 工程技术 ,2025(2):090-093

[2] 杨静安 . 水利工程中智能监测技术的应用与安全风险预警研究 [J]. 中文科技期刊数据库 ( 文摘版 ) 工程技术 ,2025(2):095-098

作者简介：姓名：李生才；性别：男；出生年月：1983.09 ；籍贯：青海省海东市；民族：藏；最高学历：本科；目前职称：高级工程师；研究方向：水利水电工程。