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水工程病变机理与安全保障分析方法研究
摘要：大量病险工程的存在和特大型水工程的不断建设，以及以人为本、和谐社会的工程开发营运理念的不断深入，国家和社会对涉及公共安全的水工程安全保障工作提出了更高的要求。为了确保我国水资源开发的安全高效，提高我国水工程安全管理水平，需要转变工程安全理念，强调坝工领域与其它学科的交叉融合，大力开展水工程病变机理分析和安全保障技术的自主创新研究。文中在对水工程安全研究现状和发展趋势进行评述的基础上，提出了水工程病变机理与安全保障分析中亟待解决的热点问题，并对这些热点问题进行了探讨。
关键词：水工程，病变机理，安全保障

我国是举世闻名的治水大国，现有堤坝8.5万余座以及众多水闸、船闸，为我国的经济建设和社会安定发挥着举足轻重的作用。但这些工程大多建于上世纪50～70年代，普遍存在防洪标准低、工程质量差等安全隐患，加上管理维护不善、工程老化等不利因素的影响，造成大量病险工程。上述情况的存在严重制约工程效益的正常发挥，而且已成为我国防洪工程体系的薄弱环节，严重影响下游生命财产、基础设施和生态环境的安全，制约当地社会经济的可持续发展[1]。与此同时，随着西部大开发和西电东输的大力开展，突破现行规范适用范围的高坝大库越来越多，以期从根本上彻底解决我国的水患问题，最大限度地变水患为水利，造福中华民族[2]。但是，这些重大水利水电工程大多具有“三高一强”的特点，即高坝、高地应力、高水头及强震区，同时地形和地质条件也十分复杂。因此，保障这些重大水利水电工程的安全具有极大难度，重大科技难题多，技术含量高。虽然通过“七五”以来一系列科技攻关和自然科学基金的资助，已经在重大水利水电工程的研究方面取得引人瞩目的进展，但关于重大水利水电工程的失效模式、机理，安全度分析和评估方面的研究不够系统和深入，缺乏基本理论和科学方法[3]。
另外，随着我国社会经济的快速发展和以人为本、和谐社会的工程开发理念的不断深入，国家和社会对水工程的安全工作提出了更高的要求，确保水工程安全施工、营运已列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要》公共安全重点领域中优先主题“重大自然灾害监测与防御”。
总的来说，尽管我国水工程建设在数量、型式、规模、修筑技术与经验等方面堪称世界一流，但在工程病变机理分析与安全保障等大坝管理技术相对滞后，管理水平与建设水平很不相称，难以满足我国经济社会的可持续发展与构建和谐社会的要求。因此，瞄准国外先进技术和研究现状，以大量病险工程及特大型水工程为依托，开展水工程病变机理分析和安全保障技术的自主创新研究，对确保我
国水资源开发的安全、有效降低病险水库大坝风险、加强应对突发事件的能力、增强灾害防控能力、提高我国大坝安全管理水平、实现工程安全理念转变均具有十分重大的意义。
1 水工程安全研究进展
从国际水工程学科的发展来看，受到社会、经济发展水平的影响，发达国家的水利水电开发程度已经达到很高的水平，例如日本、瑞士、法国、西班牙、挪威、意大利、美国、加拿大等发达国家的

水电开发程度均超过70％，法国、瑞士更达到95%以上，因此，大规模的水利水电建设已很少见，研究重点已转移到大坝的寿命预测、水利水电工程与环境、生态的协调、溃坝的风险预测与评估等领域[4~5]。健康监测和缺陷病变检测开始充分利用计算机处理手段和GPS全球定位、光纤感知、CT探测等高新技术。借助弹塑性力学、断裂力学、损伤力学、极限分析、能量理论等现代力学理论，对水工程结构体与地质体病变机理和健康状态进行分析和诠释。吸纳了混沌、小波分析、神经网络等现代数学方法从水工程复杂现象中寻找规律，构建工程健康预警模型。充分利用有限元、边界元、离散元、无单元法、DDA等现代数值分析理论和方法开展各种水工程结构的分析和水工程病变的模拟。新的高性能水工材料也不断涌现，越来越强调水工程病变的修复和整治。在水工程安全保障技术领域中，建立了以风险分析技术为基础的工程安全评价方法，形成了风险管理的基本框架；进行了包括大坝溃决的危险、公众在大坝溃决事件中的反应、人和建筑物在溃坝洪水中的稳定性、生命损失和应急预案等问题的研究；对大坝溃决和洪水演进进行了实验室和现场试验研究。总之，水工程安全现已涉及到水利水电工程、岩土工程、建筑材料、计算机应用、可视化仿真、环境工程、仪器学、控制论等较广阔的科学领域，它们之间的融合使得该学科已成为一门紧密结合水利水电工程实践、交叉性很强的综合应用基础性研究学科[6]。
我国在水工程建设数量、型式丰富程度、高坝大库建设、修筑技术与经验方面堪称世界一流，但过去多限于从设计、施工质量的单一层面上去寻求水工程结构的安全性，在水工程管理技术上、特别是水工程病变机理与安全保障技术方面相对滞后，与水工程建设水平不相适应[7]。和国际先进的水工程管理理念的接轨方面，目前还处于水工程风险管理的初级阶段[8~9]。虽然通过国际交流和国家各类基金项目的资助，引进了大坝风险技术，大坝风险概念与风险管理理念也正在被更多的人所接受，但是风险分析方法和技术中的很多难题尚未解决，风险标准尚未制定，风险管理机制尚未建立。在水工程安全监测方面，目前多采用传统的振弦式、差阻式仪器以及垂线、引张线等进行水工程结构物的内外部工作性态监测，埋设费用和观测成本高，测量精度以及实时性都有一定限制[10]；各种水工程安全监控信息管理系统多处于资料整编和简单分析阶段，能够进行工程实时健康诊断与病变自适应预警的综合分析系统或专家系统的研制才刚刚起步。在水工程结构性态和病变机理分析与模拟的理论与数值方法的研究方面，我国的理论研究紧跟国际相关学科领域研究的前沿，在非线性断裂力学、岩土、混凝土损伤力学、强度理论、非局部化模型等开展了大量研究，取得了比较丰富的研究成果；也很快引进并发展了无单元法、扩展有限元法、离散元法、DDA、数值流形等数值方法，为上述问题的分析提供了新的手段。高新技术的应用方面，如光纤传感、4S监测等高新监测技术在我国才刚刚开始该方面的试验和理论探讨工作，离工程实际应用还有一定距离[11]；智能材料和智能结构的研究亦处于起步阶段；基于并行计算的大规模结构分析技术研究日益受到重视；虚拟现实等图象技术的应用也开始了研究。总体上说，我国的水工程安全研究工作拥有极好的工程背景、强劲的国家需求、渐强的资金投入，已经取得了长足的进展，但与国际上先进的水工程安全理念、技术相比，仍然存在着明显的差距和问题：在考虑安全、经济与环境相协调方面，有明显差距；自己研制的监测检测、试验设备及技术，精度低、创新少；基础理论及分析方法方面，跟踪性研究居多，缺少大的突破。
2 水工程安全研究发展趋势
如图1所示，从大量病险工程和特大型水工程安全问题出发，转变水工程安全理念，通过多学科理论、方法和技术交叉融合，在基本理论与分析方法、监测、检测、试验手段以及新材料、新工艺等方面，开展水工程病变机理分析和安全保障技术的自主创新研究，突破我国现行大坝安全保障体系的技术瓶颈，将有力促进我国水工程监控与水工程安全技术的进步，从而为实现我国水工程安全监控、管理水平与世界先进水平接轨奠定坚实的科学技术基础。

图1 水工程安全研究的新趋势
2.1 水工程安全目标的转变 由于水文、工程地质、设计施工以及老化等原因，部分水工程存在不安全因素，还有不少病险工程。与此同时，随着西部大开发和西电东送的大力开展，我国将修建多座特大型水工程。这些工程的特点是：投资巨大、技术复杂、环境影响严重、袭击破坏几率增大和维修、养护、加固难度大。因而过去只限于从设计、施工质量的单一层面上去寻求工程的安全性已不能满足不断发展的水利事业的需求。国内外专家逐步开始强调对工程结构物的灾害和可接受的危险水平进行评估，在对水工程病变机理与安全保障技术的研究上，追求工程结构物的可检性（Exsaminability）、可修性（Repairability）、可换性（Replaceability）、可强性（Retrofittability）、可控性（Controllability）及可持续性（Sustainability）的综合目标。
2.2 基本理论与分析方法的研究 针对混凝土工程问题的研究，非线性断裂力学成为目前混凝土断裂力学研究的热点；研究混凝土的动力损伤断裂问题已经成为混凝土破坏理论乃至断裂力学的一个前沿；基于细观力学对混凝土内部强度破坏机理的研究，利用分形理论等研究混凝土的破坏面特征及其对宏观性能的影响成为理论研究的前沿课题；把混凝土作为由不同粒径骨料和砂浆基体组成的不均匀随机分布的复合材料，采用力学理论对这类复合材料的试件进行结构分析，研究其承受荷载后的破坏机理，即基于所谓“数字混凝土”概念的研究。
针对土石工程问题的研究，通过微观与宏观的有机结合有可能使土体力学特性（如强度和本构关系）的研究走上新的台阶；在非饱和土力学理论研究方面，我国学者在非饱和土理论方面做了大量的研究，取得了显著成就，但非饱和土理论毕竟较年轻，许多规律有待进一步揭示；灾害环境和多场耦合环境下节理岩体及其工程的变形破坏机理、安全性分析、预测与控制措施优化等方面研究日益成为研究人员关注的问题。高应力、强渗透压、高地震烈度条件下节理岩体的工程力学特性、变形特征与分区方法，节理岩体锚固理论等已成为研究的前沿问题。
在数值分析方法方面，将有限元分析方法与水工程原型观测成果的分析相结合，通过对工程仿真分析成果的不断校正和改进，可大大加深对工程结构物真实工作性态的了解；除传统的有限元方法不断改进以外，边界元方法、有限边界元法、各种无单元法、各种广义或扩展有限元方法、基于差分的快速拉格朗日分析，离散元法、DDA、数值流形等新的数值方法不断涌现，促进了水工结构工程学科的发展；并行计算、网格计算等高性能计算方法的研究已经开始进入水工程实际应用，大规模科学计算正在成为水工结构分析的一个学科增长点。
2.3 新材料的研究 水工程材料的研究一方面是材料的高性能化，一方面是新型经济材料的开发，另外，日益重视环保材料的开发和利用。特别表现在：混凝土结构耐久性问题的研究和解决；CSG等新型经济型材料的研究；能模仿生命系统，同时具有感知和激励双重功能的智能材料研究，如具有2种或2种以上功能的智能混凝土材料，用自修复手段提高复合材料的结构整体性能和安全可靠性研究等；生态混凝土等新型环境友好材料的研究也已开始起步。
2.4 测试、监测、试验新技术的研究 高新技术不断渗入到水工结构的测试、监测、试验等领域，促进了相关技术的发展。如纳米传感器（Nanosensor）等微观诊断新技术；综合应用4S监测技术〔地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、全球卫星定位系统（GPS）和专家系统（ES）〕对水工程进行安全监测是一种新的尝试；光纤测量技术在水工程结构的温度、应力应变、渗流等的监测和测试中得到应用，但在光纤多元化、神经网络化以及数字智能化方面还需要深入研究；X射线CT扫描在探测岩石和混凝土细观破裂过程方面成为一个热点课题，目前在实时监测、加荷条件多样化、裂纹演化规律性、裂纹宽度的定量测量、岩石裂纹三维图像重建、损伤演化与损伤变量分析、CT成果应用研究等方面取得一系列进展。但是，仍然有一些基本的科学问题需要深入研究；在远程监控及分析评价方面，智能化和网络化以及集中化管理流域群水工程是一个急待加强的研究课题；如何通过结构仿真，结合监测资料分析和原位检测信息，分析局部损伤和大坝整体安全的关系，及时发现不安全因素，确保水工程安全，是水工程安全领域长期关注的热点，特别在信息后分析和评判与预警理论方法等方面有许多关键理论和技术亟待突破。
2.5 交叉领域的研究 紧密结合水利水电工程的实际，促进与材料、信息技术、生态学的学科交叉，发展新的研究生长点。如与力学交叉，在本构理论方面，开展多尺度研究，揭示变形机理；与工程地质交叉，采用先进技术，在参数原位测试方面有所突破；与结构工程学科交叉，研究土体与结构系统的相互作用规律；与管理交叉，研究水工程的风险管理问题；与环境科学交叉，研究工程病害修复等。特别随着我国水工程老化和病险问题的日益突出，工程病变修复的研究已引起了广泛关注：一是创造新的修复方法，这与机械、电子、材料、化工等学科是紧密相联的，随着这些学科的发展和生产水平的提高，将会出现新的方法，利用这些学科的新成就是创造新修复方法和新工艺的重要一环；另一方面是提出相关的设计方法和设计理论，这要在现有理论的基础上，创造合乎新修复方法机理的计算分析理论。
3 亟待解决的热点问题
针对我国病险水工程日益增多和巨型水工程加快建设的现状，实现结构生命早期保障它原有的“活力”，结构生命中期通过保健而增强“活力”，结构生命后期通过医治加强“活力”的目标，需要从单目标、确定性研究方法向多目标、确定性与不确定性综合研究方法的转变，依据多学科的交叉，开展水工程病变机理与安全保障方面的新理论、新方法、新材料和新技术的系统研究，特别需要在水工程病变机理与模拟、水工程健康监测与诊断、病变预警与修复、水工程使用寿命与退役评估、水工程综合管理与安全保障等方面取得重大突破。
3.1 水工程全生命过程病变机理与模拟 裂缝、渗漏溶蚀、冻融、温度疲劳和日照碳化以及材料影响（如碱集料反应）等破坏因素的作用或联合交替作用，降低了水工程的强度、稳定性和耐久性，导致了水工程的健康劣化，严重影响水工程的健康水平和使用寿命。因而，对水工程病变机理进行深入研究需要重点攻克下列几个关键技术。
（1）水工程病变识别与模拟技术研究。以坝、堤为对象，研发结构病变损伤检测和监测仿真系统物理模型，采用现代空间信息技术，建立水工程病变的监测和检测信息融合模型与空间信息提取模型，研究水工程病变的识别技术；将先进的数值分析方法与水工程原型观测成果的分析相结合，通过对工程仿真分析成果的不断校正和改进，进行病变的识别和定位，从而加深对工程结构物真实工作性态的了解。
（2）水工程病变机理分析理论与方法研究。从复杂性和非线性理论出发，应用细观力学、非线性断裂力学等理论和方法研究水工程结构的破坏机理，包括水工程结构的损伤本构关系研究；多因素组合作用下水工程发生病变损伤和劣化的力学机理研究；病害缺陷、损伤和发展演变的转异特征和宏观效应研究；在结构层次上研究结构局部劣化和整体安全之间的关系，提出水工程病变的容度。
（3）水工程病变风险分析研究。采用风险作为水工程安全的衡量标准，可以很好地反映工程安全与工程失事、损失之间的关系，在把握不确定性影响的同时，可以从总体上评价水工程病变的严重程度及病变的主要组成因素。为此，深入研究风险辨识、风险率量化和风险损失评估、风险对策、风险决策等技术，在此基础上，加强影响水工程安全的变量、事件的辨识研究，定量分析方法的转变研究，以及系统可靠度综合分析方法的研究等。
3.2 水工程健康监测、诊断与病变预警 随着我国水利基础设施全面建设和十大水电基地开发，水工程的健康问题将流域化、区域化。建立水工程健康诊断和病变预警的统一量化标准，在线诊断和评估工程的健康与安全状态，实时进行工程病变预警，可以为工程运行维护提供科学依据，避免盲目使用有限的工程技术改造和补强加固资金，这直接影响到整个流域乃至整个经济区域的安全和发展。
（1）水工程健康检测与监测高新技术研究。通过水工程安全监测和隐患探测新技术研究，开发具有自主知识产权的智能检测和监测传感器与网络感知系统。具体包括：非接触式和接触式无损检测、侵蚀检测、光纤等永久传感元件等技术研究和诸如纳米传感器等微观诊断新技术研究；研究多源数据的集成融合方法，构建水工程健康多元信息的决策融合算法和客观模型；综合应用地理信息系统（GIS）、遥感（RS）、全球卫星定位系统（GPS）和专家系统（ES）等，开发具有自主知识产权的水工程健康网络感智系统。
（2）水工程健康诊断的理论、方法研究。建立水工程健康转异诊断模型和健康性态的不确定性分析与评估模型等数字结构性态分析模型，以及健康性态的综合诊断和评估理论与方法研究。具体包括提出一套适用不同坝型的健康转异诊断模型和判别标准；进一步深入研究反分析理论和方法，构建切合实际的运行模式和反馈设计理论；研究工程结构及其工作环境的复杂性和不确定性对结构响应的灵敏性，以及复杂结构体系在不完善条件下的状态反演方法，全面深入地研究工程在使用年限内工作特性的变化；将工程体、地质体与周围环境视为一个大系统，应用系统工程的理论和方法，构建水工程健康诊断的体系；在此基础上，科学构建水工程健康等级和诊断标准，并研究结构整体状态识别与健康评估的理论和方法。
（3）水工程远程健康诊断和灾变预警系统研究。主要包括工程灾变预警指标体系研究；工程安全监控和预警多源数据集成融合研究；工程灾变预警自适应模型、多指标综合预警模型、时变预警模型（预警物理量时变规律模型、预警物理量速度变化模型、预警物理量加速度变化模型）等研究；预警阈值及等级划分标准研究；应用4S（GPS、GIS、RS、ES）技术研发工程群安全监控和预警系统。
3.3 水工程病变修复及风险管理 我国兴建的大量水工程已经进入成熟老化期，受到水力和环境的长期作用，很多水工程需要进行加固和修补，需要发展新的加固、修补材料和技术。过去我国长期将水工程病变修复工作的重点放在工程措施的研究上，而忽视了病变修复的科学决策。为此，需要强调工程风险管理的理念，从工程措施与风险决策两个方面对水工程病变修复与除险加固技术开展研究。
（1）水工程修复技术研究。包括混凝土修补材料与技术、工程加固理论与方法、水泥基智能诊断材料与水工混凝土结构病害自修补技术研究等。着重开展新型混凝土的研究，提高混凝土的高耐久性、低热特性、高抗裂性、高防渗性能、高防冲刷性能、高抗侵蚀性能等；同时，开展新材料的仿真模拟试验，发展水工混凝土的检测、评估、修复新技术；开发新型的止水、表面防护材料；推广土工合成材料的应用。
（2）水工程病变修复决策技术研究。为了加强水工程病变修复与除险加固决策的科学性、可行性和有效性，需要开展病变修复与除险加固优先级综合指标体系、方案优化技术以及效果定量评价技术的研究。具体包括：开展病变修复与除险加固排序决策技术研究，提出考虑工程风险要素及病变修复与除险加固排序的群决策方法、病变严重程度判定方法；通过对典型病险工程病变修复与除险加固案例分析，寻找修复技术、修复方案与病险类型及其严重性规律，提出相适应的修复方法；研究修复措施与工程风险关联程度、考虑具有针对性的修复加固措施和减少失事后果的措施，提出基于风险的病变修复与工程除险加固方案优化方法和效果定量评价指标和方法；研究病变修复与除险加固效果评价参数体系，提出病变修复与除险加固效果定性评价方法和量化技术。
3.4 水工程使用寿命与退役理论 水工程结构如地球上的一切生物一样，均存在“生老病死”的生命周期。确定水工程的使用寿命或生存寿命不仅是一般的工程科学技术问题，还涉及到众多的社会政治经济等问题。因此，对水工程使用寿命与生存寿命（即退役评估）的研究是国内外水工程安全领域的难点和热点。水工程使用寿命与退役的评估，应遵循工程效益、工程安全和生态环境和谐统一原则，体现“以人为本”的理念。为此，需要以工程效益、工程安全和生态环境为原则，开展水工程使用寿命与退役评估理论与方法的研究。
（1）水工程使用寿命评估理论、方法研究。应用室内试验和原位监测的资料，从细观和宏观研究水工程结构老化机理和规律，重点研究工程结构裂缝的产生和失稳机理；水工程在冻融作用下细观结构变化，水泥石溶蚀的过程及其对结构的影响；研究水工程结构在多因素作用下组合老化机理；在组合老化机理的试验成果基础上，研究水工程结构失效的时变模型；在对水工程结构材料渗透溶蚀特性、抗裂性、耐久性等进行系统研究的基础上，建立多因素协同作用下水工程耐久性、劣化理论、长期性能预测及评价方法；研究按服务年限要求合理设计工程、准确评估工程的使用寿命的新方法。
（2）水工程使用寿命评估的风险分析方法研究。从荷载、结构以及环境等方面，应用时变效应理论，分析水工程风险因子的时变特性，探究水工程风险与使用寿命之间的关系，提出基于时变效应理论的水工程使用寿命评估方法；融汇原位监测、现场检测、老化机理等成果，研究风险分析与评估的结构体系和方法，构建工程使用寿命风险分析模型以及风险等级及其相应指标值。
（3）水工程降等与退役评估理论和技术研究。由于水工程降等与退役是一项政策性和技术性均很强的工作，涉及降等与报废标准、对生态环境的影响、生态修复、善后处理等方方面面问题，但相关的技术和配套法规目前仍处于研究之中，不少仍处于空白状态。为此，需开展如下研究工作：水工程降等与退役标准研究，水工程报废（拆坝）对生态环境影响和报废后的环境生态修复对策研究，降等与报废水库善后处理标准研究等；在此基础上，建立水工程退役的前评估、后评估方法和理论体系，研究水工程的拆除方法和技术。
3.5 水工程综合管理与安全保障 该部分是“工程安全管理”向“工程风险管理”理念转换过程中必须解决的一些关键技术。传统的水库大坝安全评价的方法是以评价工程是否安全为目的，以安全系数是否满足现有规范为标准，在过去几十年中起了十分重要的作用。经济社会的发展对大坝安全提出了更高的要求，风险和风险管理的理念已经被社会接受。为此，需在对国外水工程风险评价方法充分调研的基础上，结合我国现行水工程安全管理体系，引入风险的概念，建立一套完善的水工程综合管理和安全保障体系。
（1）失事模式、概率研究及后果评价体系研究：集成融合概率和可靠度理论，研究水工程失事模式和失事路径识别技术、不同失事模式下的概率计算方法，探究失事概率计算中的不确定性以及流域群水工程失事概率相关性等研究；应用统计概率以及模糊数学等理论，综合评价水工程失事造成的生命、经济损失和对环境的影响；在此基础上，研究工程失事生命损失预测统计模型和概率模型，提出失事对社会、生态、环境影响的评估方法；并深入研究各类影响因素权重确定方法，据此提出失事后果综合评估方法。
（2）水工程风险控制非工程措施研究。水工程风险管理的目的是把水工程风险控制在社会和公众可以接受的范围内。控制水工程风险的措施有多种，除采取工程措施进行加固除险外，还可以采取一些非工程措施来降低水工程风险。尤其是采取诸如按照有效的应急预案进行应急处置、科学的应急调度等非工程措施同样是降低和控制工程风险的有效途径。尤其是现阶段，我国高风险的病险水工程超过3万座，如何采取工程和非工程相结合的除险方法，是当前迫切需要解决的重大问题。特别需要基于对水工程突发灾变事件发生的原因、发展的趋势、以及当前形势等的分析，建立一套应急反应及配套措施体系，提出发生突发灾变事件时的应急预案，最大限度减少人员伤亡和财产损失。
（3）水工程应急调度技术研究。实践经验表明，水库大坝发生险情或遇到紧急情况后，水库水位及相应蓄水量是决定溃坝风险大小的关键因素。通过合理的水库应急调度，控制或及时降低水库运行水位是避免溃坝灾难的有效途径。水库应急调度是一个高度集成的技术过程，牵涉到水文学、水力学、工程结构、工程管理等多方面的技术问题。在水库大坝安全受到重大威胁时，应急调度包括应急泄洪程序的启动、确保大坝安全的水位控制方案确定与实施、泄洪过程中的具体调度措施和确保工程周边地区综合安全等各个方面，整个过程中存在许多不确定性因素和技术问题。需要在考虑应急泄洪程序、水位控制方案、泄洪过程具体调度措施等因素基础上，开展水库应急调度模式及优化技术、水库群联合应急调度模式研究和应急调度决策支持系统研究。
4 结论
随着我国经济社会的高速发展，水工程工程安全日益重要，但我国在水工程安全监控及管理技术上相对滞后，管理水平与建设水平很不相称，难以满足我国经济社会的可持续发展与构建和谐社会的要求。大量病险工程的存在和特大型水工程的不断修建，也迫切需要以工程安全为中心，突出关注水工程的健康和安全预警，及时发现工程异常或安全隐患，建立系统的安全保障体系；另一方面，强调隐患的合理修复和综合整治。从国内外水工程安全理念、技术等发展趋势来看，上述目标的实现，特别需要从水工程病变机理与模拟、水工程健康监测与诊断、病变预警与修复、水工程使用寿命与退役评估、水工程综合管理与安全保障等5个方面开展自主创新研究。实践证明，这些问题的解决，涉及到水利水电工程、岩土工程、建筑材料、信息工程、环境工程、仪器学、控制论等较广阔的科学领域，需要采取多学科交叉融合的思想和手段。
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Review on theories and technologies in analyzing serious troubles mechanism and ensuring safety of hydraulic engineerings
Abstract: There are many unsafe hydraulic engineerings in China. Huge hydraulic engineerings are built at present or in the future. Harmonious ideal is an important aim on developing and working of these hydraulic engineerings. As public works of nation and society, safety of hydraulic engineerings need to be assured all the time. Based on above aim, conventional safety ideal need to be changed. The theories and methods need to be integrated and crossed between dam field and other subjects. Firstly, this paper reviews the study actuality and development trend of hydraulic engineerings safety. The hot problems solved urgently are proposed and studied.
Keywords: hydraulic engineerings; serious troubles mechanism; safety guarantee; review

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