随着国家对于水利工程除险加固及病害整治的重视，堤坝隐患的诊断已经越来越迫切的需要出现更好的技术。在此背景之下，本文依托国家自然科学基金项目“基于三维波电场耦合全息成像的堤坝隐患诊断技术研究”，试图利用反射波这一特定波形对于堤坝隐患进行成像分析。分别就各向同性及横观各向同性两种介质类型对于堤坝隐患诊断技术进行研究：在各向同性的情况下，基于波速成像的原理开发出波速成像程序，通过建立数值计算模型来验证成像程序的准确性，并对其进行误差分析；在横观各向同性情况下，利用反射波程序对于堤坝隐患进行正演模拟研究。本文的主要工作如下：（1）对于堤坝的隐患进行类型和成因分析，主要包括坝基隐患及坝体隐患，分析了含渗漏通道、含不密实区域两种类型。通过对于土介质和土石复合介质两种堤坝介质类型来对于堤坝的波动传播特性进行了研究。结合工程实际，基于均质和心墙两种坝型提出了堤坝隐患的概化模型；（2）根据惠更斯原理、斯奈尔定律、费马原理、互易原理及Radon变换，改进后的最短路径射线追踪算法等正演理论，结合最小二乘正交分解法求解线性方程组的反演理论，利用反射波建立了各向同性介质堤坝隐患诊断的正、反演理论计算模型，并给出了程序编制及实现的具体过程；（3）利用所编程序对于均质和心墙两种坝型在（不含隐患、含渗漏通道、含不密实区域）三种条件下进行数值模型计算，分析反演图像与理论模型的差异，通过均质坝与心墙坝的对比、同种坝型内部不同隐患的对比、剖面与立面之间的对比、走时差异的对比，来对正、反演模型的可行性及可靠性进行验证；（4）利用反射波基于射线追踪原理及各向异性的波动理论对于横观各向同性介质堤坝隐患进行正演分析，对于各向异性介质的弹性波动方程，横观各向同性介质的Thomsen参数表征进行分析。结合各向异性特征，利用非线性反演和联合反演两种方法对于横观各向同性介质下的反演进行分析；（5）利用基于横观各向同性介质下的反射波成像技术建立理论模型进行计算，分别从同种波形在不同入射角度情况下、不同波形在同种入射角对于堤坝（均质坝、心墙坝）隐患进行了正演分析。