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摘 要：自然界的变形危害现象很普遍，如地震、滑坡、地表沉陷、溃坝、桥梁和建筑物垮塌等等。当变形量不超过限定值时，建筑物是安全的，但如果超出了允许值，就有可能引发灾害，严重地危害人类的生命财产安全。
关键词：水工建筑物；变形；地震；地表沉陷
1 变形观测的任务
变形是自然界普遍存在的现象，它是指变形体在各种荷载作用下，其形状、大小及位置在时间域和空间域中发生变化。所谓变形观测，就是利用测量仪器与专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作。其任务是在确定各种荷载和外力作用下，变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。自然界的变形危害现象很普遍，如地震、滑坡、地表沉陷、溃坝、桥梁和建筑物垮塌等等。由于许多自然灾害的发生都与变形有着密切的关系，所以变形监测研究成为有关学者给予高度关注的问题。由于各类建筑物一旦出现安全事故，将给人民的生命财产造成损失，而水工建筑物的变形观测则会改变水流方向和水深变化，严重影响着船舶的航行安全。“水工建筑物”是指在静水或动水中为开发、利用和保护水资源，减免水害而修建的承受水作用的建筑物。主要有：挡水建筑物，如拦水坝、水闸、各种堤和海塘；泄水建筑物，如各种溢流坝、岸边溢洪道、泄水隧洞、分洪闸；进水建筑物，如进水闸、深式进水口、泵站；输水建筑物，如引水隧洞、渡槽、输水管道、渠道；河道整治建筑物，如丁坝、顺坝、潜坝、护岸、导流堤、锁坝。
要预防这些水工建筑物因严重变形发生灾害就必须对建筑物的变形进行监测，总结出变形发生的规律和原因，对于可控制的变形，力求控制变形发展的方向；对于不可控制的变形，则预测变形的大小，分析变形给建筑物造成的影响，以采取措施减小可能发生的灾害造成的影响。
2 建筑物的变形监测的分类
2.1 工业与民用建筑：主要包括基础的沉降观测与建筑物本身的变形观测。
2.2 地下工程：主要包括隧道、深基坑等。
2.3 水工建筑物：主要为各种大坝。对于土石坝，重点是观测其水平位移，垂直位移、渗透以及裂缝；混凝土大坝重点观测水平位移、垂直位移和伸缩缝的变形。科学、准确、及时地分析和预报工程及工程建筑物的变形状况，对工程建筑物的施工和运营管理极为重要。在变形监测中，变形数据具有信息众多和周期长等特点，传统的管理系统与处理方式己经不能满足研究的需要。因此，需要建立一个适应于不同类型的、不同时空的、不同性质的多源、多维监测数据的采集、存储、综合分析与表达的建筑物变形监测分析系统，而常規的建筑物变形监测系统是无法满足上述要求的。
3 水工建筑物的特点
地形、地质、水文、气象等自然因素对工程选址，建筑物选型、设计、施工，枢纽布置和工程投资等影响很大，特别是水文和地质条件更为突出。水文条件直接关系到水工建筑物的规模和工程效益。
水和建筑物的相互作用是水工建筑物工作条件复杂化的基本因素，也是水工建筑物有别于一般土木结构的重要特点。
在江河中兴建水利工程，需要妥善解决施工导流、截流和施工期渡汛。通常工期紧迫，技术难度大，降雨、冰冻、高温等气候条件都对土方工程和混凝土工程施工有不同程度的影响。大体积混凝土温度控制、复杂地基的处理以及地下工程、水下工程等的施工技术都较复杂。水利工程的建筑材料一般数量较大，交通运输比较困难，特别是在深山峡谷地区更为突出。
目前建筑物变形监测，由传统的单一监测手段向点、线、面立体交叉的空间模式发展。但传统的全站仪、精密水准测量仍然是高精度变形信息获取的主要方法。
建筑物变形监测技术主要有下几个方面：
a.测量机器人，也称是全自动跟踪全站仪。它为建筑物变形的自动监测提供了一个很好的技术手段，实现了一定范围内的无人职守、全天候、全方位的自动监测。使用这种技术可以达到亚mm级精度。
b.摄影测量技术。利用摄影测量的方法进行建筑物变形监测，通过内业量测和数据处理得到变形体的2维或者是3维坐标，比较不同时刻相同目标点的位移情况。
c.全球定位系统GPS的应用是测量技术的一项革命性变革。在建筑物变形监测方面，应用GPS测量不仅具有精度高、速度快、操作便捷等特点，而且利用GPS和计算机技术、数据通讯技术及数据处理与分析技术进行集成，可实现从数据采集、传输、管理到变形分析及预报的自动化，达到远程网络实时监控的目的。前GPS用于变形监测测量平面位置精度可达1-2mm，高程精度可达2-3mm。
d.合成孔径雷达干涉测量。合成孔径雷达干涉测量，是一种新型的极具潜力的空间对地观测技术。
e.三维激光扫描技术。它是二十世纪九十年代中期激光应用研究的又一项重大突破。通过高精度，高密集对监测对象进行立体空间面状扫描，获取监测体的整体数据，通过定期或周期对监测体的扫描数据对比分析，做出对检测对象的正确评估。
4 松花江上水工建筑物变形观测的仪器
目前，采用GPS与水准仪相结合的方法，对坝体所留固定点进行平面坐标和高程变化进行监测。对于精度要求较高的建筑物，采用二等水准测量的方法进行垂直位移的观测。
5 沉降观测点的精度要求和观测方法
结束语
水工建筑物变形观测是水工建筑物竣工验收中的一项重要内容，也是营运过程中的一项重要工作，特别对于重点浅滩地段及航电枢纽工程，必须进行长期的变形观测。由于水电工程的规模越来越大，例如：松花江上的航电枢纽工程等，随之而来的是地形、地质条件却越来越复杂，一些经过长期运行的工程已有老化趋势，尤其是长期受水流冲刷的丁、锁坝，经常出现坝体缺失，将造成河流演变加剧，航道发生变化严重影响船舶正常航行，因此加强水电工程的安全监测工作是一项十分重要的任务。
关键词：水工建筑物；变形；地震；地表沉陷
1 变形观测的任务
变形是自然界普遍存在的现象，它是指变形体在各种荷载作用下，其形状、大小及位置在时间域和空间域中发生变化。所谓变形观测，就是利用测量仪器与专用仪器和方法对变形体的变形现象进行监视观测的工作。其任务是在确定各种荷载和外力作用下，变形体的形状、大小及位置变化的空间状态和时间特征。自然界的变形危害现象很普遍，如地震、滑坡、地表沉陷、溃坝、桥梁和建筑物垮塌等等。由于许多自然灾害的发生都与变形有着密切的关系，所以变形监测研究成为有关学者给予高度关注的问题。由于各类建筑物一旦出现安全事故，将给人民的生命财产造成损失，而水工建筑物的变形观测则会改变水流方向和水深变化，严重影响着船舶的航行安全。“水工建筑物”是指在静水或动水中为开发、利用和保护水资源，减免水害而修建的承受水作用的建筑物。主要有：挡水建筑物，如拦水坝、水闸、各种堤和海塘；泄水建筑物，如各种溢流坝、岸边溢洪道、泄水隧洞、分洪闸；进水建筑物，如进水闸、深式进水口、泵站；输水建筑物，如引水隧洞、渡槽、输水管道、渠道；河道整治建筑物，如丁坝、顺坝、潜坝、护岸、导流堤、锁坝。
要预防这些水工建筑物因严重变形发生灾害就必须对建筑物的变形进行监测，总结出变形发生的规律和原因，对于可控制的变形，力求控制变形发展的方向；对于不可控制的变形，则预测变形的大小，分析变形给建筑物造成的影响，以采取措施减小可能发生的灾害造成的影响。
2 建筑物的变形监测的分类
2.1 工业与民用建筑：主要包括基础的沉降观测与建筑物本身的变形观测。
2.2 地下工程：主要包括隧道、深基坑等。
2.3 水工建筑物：主要为各种大坝。对于土石坝，重点是观测其水平位移，垂直位移、渗透以及裂缝；混凝土大坝重点观测水平位移、垂直位移和伸缩缝的变形。科学、准确、及时地分析和预报工程及工程建筑物的变形状况，对工程建筑物的施工和运营管理极为重要。在变形监测中，变形数据具有信息众多和周期长等特点，传统的管理系统与处理方式己经不能满足研究的需要。因此，需要建立一个适应于不同类型的、不同时空的、不同性质的多源、多维监测数据的采集、存储、综合分析与表达的建筑物变形监测分析系统，而常規的建筑物变形监测系统是无法满足上述要求的。
3 水工建筑物的特点
地形、地质、水文、气象等自然因素对工程选址，建筑物选型、设计、施工，枢纽布置和工程投资等影响很大，特别是水文和地质条件更为突出。水文条件直接关系到水工建筑物的规模和工程效益。
水和建筑物的相互作用是水工建筑物工作条件复杂化的基本因素，也是水工建筑物有别于一般土木结构的重要特点。
在江河中兴建水利工程，需要妥善解决施工导流、截流和施工期渡汛。通常工期紧迫，技术难度大，降雨、冰冻、高温等气候条件都对土方工程和混凝土工程施工有不同程度的影响。大体积混凝土温度控制、复杂地基的处理以及地下工程、水下工程等的施工技术都较复杂。水利工程的建筑材料一般数量较大，交通运输比较困难，特别是在深山峡谷地区更为突出。
目前建筑物变形监测，由传统的单一监测手段向点、线、面立体交叉的空间模式发展。但传统的全站仪、精密水准测量仍然是高精度变形信息获取的主要方法。
建筑物变形监测技术主要有下几个方面：
a.测量机器人，也称是全自动跟踪全站仪。它为建筑物变形的自动监测提供了一个很好的技术手段，实现了一定范围内的无人职守、全天候、全方位的自动监测。使用这种技术可以达到亚mm级精度。
b.摄影测量技术。利用摄影测量的方法进行建筑物变形监测，通过内业量测和数据处理得到变形体的2维或者是3维坐标，比较不同时刻相同目标点的位移情况。
c.全球定位系统GPS的应用是测量技术的一项革命性变革。在建筑物变形监测方面，应用GPS测量不仅具有精度高、速度快、操作便捷等特点，而且利用GPS和计算机技术、数据通讯技术及数据处理与分析技术进行集成，可实现从数据采集、传输、管理到变形分析及预报的自动化，达到远程网络实时监控的目的。前GPS用于变形监测测量平面位置精度可达1-2mm，高程精度可达2-3mm。
d.合成孔径雷达干涉测量。合成孔径雷达干涉测量，是一种新型的极具潜力的空间对地观测技术。
e.三维激光扫描技术。它是二十世纪九十年代中期激光应用研究的又一项重大突破。通过高精度，高密集对监测对象进行立体空间面状扫描，获取监测体的整体数据，通过定期或周期对监测体的扫描数据对比分析，做出对检测对象的正确评估。
4 松花江上水工建筑物变形观测的仪器
目前，采用GPS与水准仪相结合的方法，对坝体所留固定点进行平面坐标和高程变化进行监测。对于精度要求较高的建筑物，采用二等水准测量的方法进行垂直位移的观测。
5 沉降观测点的精度要求和观测方法
结束语
水工建筑物变形观测是水工建筑物竣工验收中的一项重要内容，也是营运过程中的一项重要工作，特别对于重点浅滩地段及航电枢纽工程，必须进行长期的变形观测。由于水电工程的规模越来越大，例如：松花江上的航电枢纽工程等，随之而来的是地形、地质条件却越来越复杂，一些经过长期运行的工程已有老化趋势，尤其是长期受水流冲刷的丁、锁坝，经常出现坝体缺失，将造成河流演变加剧，航道发生变化严重影响船舶正常航行，因此加强水电工程的安全监测工作是一项十分重要的任务。