蘇懷智，河海大學(xué)二級(jí)教授，博士生導(dǎo)師（水工結(jié)構(gòu)工程），中國青年科技獎(jiǎng)、國家有突出貢獻(xiàn)中青年專家等榮譽(yù)獲得者，國家“ 萬人計(jì)劃” 科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才、國家“ 百千萬人才工程”等入選者，享受國務(wù)院政府特殊津貼。長期致力于大壩、堤防、水閘等涉水工程安全防控與提能延壽領(lǐng)域的研究與工程實(shí)踐，在精敏感知涉水工程隱患病變、精細(xì)預(yù)估工程服役性態(tài)、精準(zhǔn)防范工程災(zāi)變風(fēng)險(xiǎn)等方面取得了重要?jiǎng)?chuàng)新性成果，先后獲國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)1 項(xiàng)、國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)3 項(xiàng)、中國專利優(yōu)秀獎(jiǎng)2 項(xiàng)以及部省級(jí)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)15 項(xiàng)。發(fā)表論文300 余篇、獲授權(quán)國內(nèi)外發(fā)明專利100余項(xiàng)。

我國作為壩工大國，有著悠久的筑壩歷史，尤其是新中國成立以來，建成各類水庫大壩工程9.5 萬余座，為我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和民生安全做出了巨大貢獻(xiàn)。但這些工程絕大多數(shù)修建于20 世紀(jì)六七十年代，由于人們對筑壩材料性能、結(jié)構(gòu)機(jī)理、施工控制等存在一個(gè)不斷深化的認(rèn)識(shí)過程，加之工程維護(hù)管理方面的缺失，不少已運(yùn)行多年的水庫大壩工程處于帶病狀態(tài)。經(jīng)過近年來高強(qiáng)度、大范圍病險(xiǎn)工程除險(xiǎn)加固的實(shí)施，我國水庫大壩工程的安全狀況得到了極大的改觀和提升。但不容忽視的是，由于大批水庫大壩工程服役時(shí)間已超50 年，加之近年來極端氣候頻繁出現(xiàn)，工程安全壓力依然很大。與此同時(shí)，百米級(jí)、兩百米級(jí)及以上高壩大庫工程的不斷建設(shè)，給工程安全保障帶來了更大的挑戰(zhàn)，提出了更高的要求。

大量研究和工程案例均表明，水庫大壩失事絕大部分并非突然發(fā)生，大多經(jīng)歷量變到質(zhì)變的過程，及時(shí)對安全監(jiān)測資料進(jìn)行處理與分析，可以發(fā)現(xiàn)很多安全隱患，從而避免災(zāi)難性事故的發(fā)生。充分利用大壩安全原型監(jiān)測資料，結(jié)合物模和數(shù)模試驗(yàn)，構(gòu)建大壩安全監(jiān)控模型，反演大壩材料特性參數(shù)和結(jié)構(gòu)安全度，擬定大壩安全預(yù)測預(yù)警指標(biāo)，從而實(shí)時(shí)評估和診斷大壩的安全狀況，合理饋控大壩的運(yùn)行模式，也已成為保障大壩安全長效服役、實(shí)現(xiàn)科學(xué)防災(zāi)減災(zāi)的重要手段。

某水庫溢流壩段安全狀況的綜合評估

某水庫大壩主要由主壩、左右岸副壩、溢洪道、水電站廠房壩段及左右岸灌溉輸水洞（管）等建筑物組成。工程等別為Ⅰ等工程，主要建筑物為1 級(jí)，地震設(shè)防烈度為Ⅶ度。樞紐總長為7180m，最大壩高為41.5m。主壩為瀝青混凝土心墻土石壩，壩頂長度為1676m；左、右岸副壩為黏土心墻土石壩；溢流壩段為混凝土重力壩，共分為12 個(gè)壩段。該溢流壩段坐落于大壩右岸的白土山臺(tái)地上，其方位角為SE144.20°，溢流堰控制線方向?yàn)镹E54.20°，位于右副壩軸線下游10m，溢洪道全長約900m，由進(jìn)水渠、控制段、泄槽段、消力池及出水渠五部分組成，主要監(jiān)測內(nèi)容有表面水平位移與垂直位移、基礎(chǔ)揚(yáng)壓力、繞壩滲流、鋼筋應(yīng)力、混凝土應(yīng)變等。充分依據(jù)其各類監(jiān)測資料，進(jìn)行溢流壩段安全狀況的綜合評估。

溢流壩段壩頂激光準(zhǔn)直測點(diǎn)布置圖

溢流壩段2# 閘墩底部揚(yáng)壓力監(jiān)測儀器布置圖

主壩與溢流壩段繞壩滲流監(jiān)測儀器布置圖

溢流壩段10# 閘墩鋼筋計(jì)和應(yīng)變計(jì)監(jiān)測儀器布置圖

評估指標(biāo)正態(tài)云模型

溢流壩段整體安全狀況隸屬度過程線

由壩體-壩基-環(huán)境組成的開放、復(fù)雜水庫大壩系統(tǒng)，在荷載因素和環(huán)境因素等的多重耦合作用下，其服役性態(tài)表現(xiàn)出較強(qiáng)的非線性動(dòng)力學(xué)特征，各因素間的相關(guān)性錯(cuò)綜復(fù)雜，主次關(guān)系時(shí)變不定，運(yùn)行過程中呈現(xiàn)出自組織、協(xié)同化和突變、分形、混沌等特征和表征規(guī)律?；诖髩伟踩捅O(jiān)測數(shù)據(jù)，融合現(xiàn)場與室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù)、數(shù)值仿真計(jì)算成果等多源信息，從中學(xué)習(xí)歸納系統(tǒng)規(guī)律，擬合預(yù)測大壩系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為，多尺度遞階推理診斷其驅(qū)動(dòng)成因，已成為目前水庫大壩安全監(jiān)控和預(yù)警領(lǐng)域中的前沿基礎(chǔ)性研究熱點(diǎn)之一，對提高水庫大壩安全管理水平、降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)等具有重大現(xiàn)實(shí)意義。

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監(jiān)測數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的水庫大壩安全狀況診斷理論與方法

蘇懷智 著

北京 : 科學(xué)出版社, 2025. 10

ISBN 978-7-03-082971-9

在充分參考國內(nèi)外大量文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，《監(jiān)測數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的水庫大壩安全狀況診斷理論與方法》總結(jié)了作者多年來在監(jiān)測數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下水庫大壩安全狀況診斷方面的研究成果。全書共7 章。

• 第1 章為緒論，對本書主要研究對象的國內(nèi)外研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述；

• 第2 章論述了水庫大壩安全原型監(jiān)測數(shù)據(jù)的降噪方法，介紹了監(jiān)測數(shù)據(jù)保真技術(shù)，為診斷水庫大壩的安全狀況提供可靠的數(shù)據(jù)資源；

• 第3 章論述了水庫大壩安全監(jiān)測數(shù)據(jù)多元特征的辨識(shí)模型與方法，深入剖析和辨識(shí)水庫大壩變形、滲流、應(yīng)力應(yīng)變等效應(yīng)量的多元變化特征；

• 第4 章針對水庫大壩安全單測點(diǎn)預(yù)測和多測點(diǎn)聯(lián)合預(yù)測，論述了其性態(tài)變化的預(yù)測模型與方法，用以了解水庫大壩結(jié)構(gòu)性態(tài)的發(fā)展趨勢；

• 第5 章剖析了水庫大壩壩體、壩基物理力學(xué)參數(shù)變化特征，闡述了其優(yōu)化反演原理，論述了反演所需資源優(yōu)選、參數(shù)動(dòng)態(tài)反演、參數(shù)演化模型及其實(shí)時(shí)校正等的實(shí)現(xiàn)方法；

• 第6章聚焦水庫大壩結(jié)構(gòu)安全單測點(diǎn)警戒閾值和多測點(diǎn)警戒域的擬定問題，論述了其基本原理、實(shí)現(xiàn)方法；

• 第7 章論述了綜合應(yīng)用變形、滲流、應(yīng)力等原型監(jiān)測數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)水庫大壩安全狀況評估的模式與方法，以整體把握水庫大壩的安全狀況和辨識(shí)其潛在風(fēng)險(xiǎn)。

本書的很多研究工作獲得了國家自然科學(xué)基金（52239009、51979093、51579083、51179066、50809025）、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目課題（2019YFC1510801、2018YFC0407101）以及水資源高效利用與工程安全國家工程研究中心開放研究基金（GJGCZX-JJ-202428）等的資助。

本文摘編自《監(jiān)測數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)下的水庫大壩安全狀況診斷理論與方法》（蘇懷智著. 北京 : 科學(xué)出版社, 2025. 10）一書“前言”“第1章 緒論”，有刪減修改，標(biāo)題為編者所加。

ISBN 978-7-03-082971-9

責(zé)任編輯：惠 雪 郝 聰 曾佳佳

充分利用水庫大壩變形、滲流、應(yīng)力應(yīng)變等監(jiān)測數(shù)據(jù)，借助壩工知識(shí)與數(shù)學(xué)、力學(xué)等的結(jié)合，進(jìn)行水庫大壩安全狀況的快速診斷，是及時(shí)發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)隱患、保障工程服役安全的重要手段。本書系統(tǒng)介紹了作者和團(tuán)隊(duì)近年來在該方面取得的研究成果，主要內(nèi)容包括水庫大壩安全原型監(jiān)測數(shù)據(jù)降噪方法、水庫大壩安全監(jiān)測數(shù)據(jù)多元特征辨識(shí)模型與方法、水庫大壩結(jié)構(gòu)性態(tài)變化預(yù)測模型與方法、水庫大壩材料性能演化反演分析方法、水庫大壩結(jié)構(gòu)安全警戒閾值擬定方法、水庫大壩安全狀況評估模式與方法，以及實(shí)際工程案例的剖析和驗(yàn)證，對水庫大壩的安全狀況監(jiān)測、評價(jià)、預(yù)警等具有重要的參考價(jià)值。

（本文編輯：劉四旦）

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