使用观测仪器和设备，定期对水工建筑物和地基上布设的测点进行高程测量，据以分析水工建筑物铅直方向的状态变化，求得垂直位移量。土坝由于坝体固结和地基受压缩而发生向下的位移，垂直位移即为位移在垂直方向的分量，常称为沉陷或沉降。混凝土建筑物由于受水压力、温度等作用以及地基压缩、回弹变形的影响而发生变形，对坝体某一质点产生的位移，其垂直方向的分量即为垂直位移。异常的、不均匀的垂直位移有可能是坝体或地基破坏或某种事故的前兆。观测分析垂直位移对判断水工建筑物是否安全和评价其设计施工质量具有重要的意义。

常用的垂直位移观测方法有精密水准法和液体静力水准法。两种方法都是根据起测基点的高程来测定观测标点高程变化的。

精密水准法 需布设水准基点、起测基点和垂直位移标点，见图1。水准基点设置在库区水压和建筑物影响范围之外，根据不同的地质情况选用水准标石、地表岩石标或深埋钢管标，也可采用一种可消除温度对管标影响的双金属管标。起测基点一般设置在坝顶、廊道及坝基的两端山坡基岩或原状土上，作为垂直位移观测的起点或终点。垂直位移标点是埋设在坝体或地基一定部位上的测点，最好和水平位移标点相结合。

垂直位移标点的布置方式因坝型不同而有所区别。土石坝在最大坝高处、合龙段、坝内有泄水底孔处及坝基地形和地质变化较大处等控制部位选择观测横断面，横断面间距为30～100米，每一观测横断面上的垂直位移测点不少于四个，布置在上游坝坡正常水位以上、坝顶和下游坝坡等处。混凝土重力坝的垂直位移测点通常是在坝基和坝顶，沿平行坝轴线的直线，每坝段布设1～2个测点，必要时也可在廊道内布设。重点坝段应在坝顶或横向廊道上下游各布置1～2个测点，以便观测坝体转动角。混凝土拱坝在坝顶上每隔40～50米布置一个测点，至少在拱冠、拱肩及拱座各布置一个测点。拱坝的下游面、坝基及拱座基岩面也要进行适当布置。

图1 垂直位移测点布置示意图

观测仪器一般用威尔特N3水准仪，蔡司Ni004水准仪或中国的SD-65视准仪。对混凝土坝的观测精度要求：由水准基点引测、校测起测基点的往返闭合差不得大于±0.36毫米；由起测基点测量标点高程的往返，闭合差不大于±0.72毫米。土石坝观测精度要求：由水准点校测起测基点，其往返闭合差不大于±0.72毫米；由起测基点观测垂直位移标点其往返闭合差不大于±1.4毫米。n为测站数。精密水准法适用于混凝土坝和大型水库的土石坝垂直位移观测，中小型水库的土石坝可用普通水准测量方法施测。

液体静力水准法 在测点安装水管仪，水管仪之间用水管相连，见图2。水管仪水面始终保持和起测基点的水箱水面一致，通过水管仪内的测针或水位传感器测量水面位置的相对变化，求得垂直位移的大小。水管仪有座式和悬挂式两种。还有一种双液式沉降计可连接自动沉降绘图仪。液体静力水准法便于实现集中遥测和自动化，但是尚存在受测点部位气压和温度影响以及管内液体可能生霉变质等影响。

图2 液体静力水准法示意图

土石坝内部垂直位移观测见固结观测。