论如何提高大坝安全监测在大坝安全管理中的作用

论如何提高大坝安全监测在大坝安全管理中的作用

李江波

湖南五凌电力科技有限公司 湖南长沙 410000

摘要：随着水利工程的普遍发展，大坝数量的增多，这也使大坝安全问题越来越突出。大坝安全监测有校核设计、改进施工和评价大坝安全状况的作用，且重在评价大坝安全。本文作者对影响大坝安全的因素进行了分析并对如何提高安全监测在大坝安全管理中的作用进行探讨。

关键词：大坝安全监测；大坝安全管理

0、引言

大坝安全监测是通过仪器观测和巡视检查对水利水电工程主体结构、地基基础、两岸边坡、相关设施以及周围环境所作的测量及观察；“监测”既包括对建筑物固定测点按一定频次进行的仪器观测，也包括对建筑物外表及内部大范围对象的定期或不定期的直观检查和仪器探查。

1、大坝安全监测的重要意义 1.1 评估运行安全 　　在大坝运行期间，监测和安全相辅相成，是安全评估的基础。实际作业中，会对大坝的坝顶、周岸、坝底及设施进行监测，获得相关测量数据，形成完整的资料信息。管理人员利用这些信息，可以开展渗流分析、稳定性分析、运行安全分析，以保证大坝正常运行。 1.2 提高综合效益 　　借助于先进的技术手段，参考已有的测量数据，可对大坝结构、运行状态进行模拟、计算、分析，从而掌握观测量的变化规律，明确裂纹等质量问题的形成原因，并制定合理的修复加固方案。如此，能延长大坝的使用寿命，提高工程的综合效益。 1.3 推动理论发展 　　大坝历经规划、设计、施工、验收等环节，是一个复杂性、系统性的工程，尤其是坝基结构复杂、工作环境恶劣，荷载、参数、模型计算时存在误差，难以和实际情况完全吻合。利用监测数据信息，可以反馈于设计、施工等环节，为类似在建工程、待建工程提供参考经验。

2、影响大坝安全的因素      影响大坝安全的因素很多，据国际大坝会议“关于水坝和水库恶化”小组委员会记录的1100座大坝失事实例，从1950年至1975年大坝失事的概率和成因分析中得出大坝失事的频率和成因分别为：30%是由于设计洪水位偏低和泄洪设备失灵引起洪水漫顶而失事；27%是由于地质条件复杂，基础失稳和意外结构事故；20%是由于地下渗漏引起扬压力过高、渗流量增大、渗透坡降过大引起；11%是由于大坝老化、建筑材料变质(开裂、侵蚀和风化)以及施工质量等原因；12%是不同的特有原因所致。通过上面的数值可以作如下分析：大坝失事的原因很多、涉及范围也很广，但大致可以分成3类。第一类是由设计、施工和自然因素引起，它没有一个从量变到质变的过程，而是一旦大坝建成就已确定了的，如设计洪水位偏低、混凝土标号过低、未考虑地震荷载等；第二类是在运行、管理过程中逐步形成的，有一个从量变到质变的发展过程，如冲刷、浸蚀、混凝土的老化、金属结构的锈蚀等；第三类是上述两种混合情况，即设计、施工中的不完善在运行中得不到改正，或者说随着时间的推移和运行管理的不力使设计、施工中的隐患发展为破坏。就目前而言，大坝安全监测主要是针对后两种情况。下面将从设计、施工、运行维护3个阶段来讨论，着重强调目前大坝安全监测容易忽视的一些方面。 2.1设计阶段    众所周知，在设计阶段，坝址的确定决定了地形、地质、地震发生频率及水文条件等；枢纽的总体布置、坝型及结构、材料选择和分区、水文资料的收集及洪水演算、地质勘探等都将影响大坝的安全。1980年6月19日，乌江渡水库泄洪水雾引起开关站出线相间短路跳闸、引出线烧断、工地停电，类似情况1980年6月23日在黄龙滩、1986年9月3日在白山等也曾发生。以上事故的发生引起工地停电和泄洪闸门不能开启的严重后果，均是由于整体布置不合理，对泄洪水雾飘移危害认识不够所致。喀什一级大坝位于高地震烈度区，粘土斜墙坝的抗震性能差，而设计又将防渗膜放在斜墙下游侧，形成潜在的最薄弱滑裂面，因而在1985年大地震时，迎水面滑落库中，其原因是坝体结构设计不合理。综上所述，大坝的许多安全隐患是由设计阶段留下的，特别是水文计算及地质勘探和处理两个方面，如纪村坝基红层问题，前期勘探工作不够是重要原因之一。 2.2施工阶段     施工阶段能否贯彻设计意图、确保施工质量，特别是有效解决施工中发现的新问题是确保大坝安全的关键因素之一，如混凝土坝的温控措施、土石坝的碾压及防渗排水结构的施工、有关泄洪建筑物的机电安装等都将直接影响大坝的安全。喀什一级大坝在1982年施工中，其坝体及防渗墙都未进行碾压，致使密实度降低，在强震时容易液化和沉陷，这也是1985年地震时引起大坝整体破坏原因之一。 2.3运行管理     运行管理涉及水库调度、大坝及附属机电设施检查、监测手段及资料分析方法、大坝安全状况评价等，其中每一环节都事关大坝的安全。佛子岭大坝1969年发生的漫顶事故，其重要原因就是因为盲目追求灌溉效益，汛期不适当地抬高运行水位所致；陈村大坝出现的105 m高程水平裂缝与大坝长期遭遇高温低水位运行工况有关［3］；佛子岭、磨子潭和沟后水库等在泄洪闸门开启的关键时刻都出现了电源中断这一严重问题，说明了备用电源及汛前检查有关泄洪设备(施)的重要性，更不用说对大坝进行全面的巡视检查、仪器监测和及时的资料分析了。这里还要强调的一点就是联合调度问题，在梯级水库调度中这一点显得特别重要，如石漫滩水库溃坝与上游的元门水库溃坝是密不可分的。

3、如何提高大坝安全监测在大坝安全管理中的作用

3.1稳步推进大坝安全监测系统自动化建设

        科技的飞速发展使得监测系统自动化也成为了现在主流的监测方式，单纯依靠人工会产生太多的误差。具体落实方面，应注意下面这些：①监测自动化的成本不低，不适合大面积的开展，应先选择几个地方，慢慢进行试验；②虽然自动监测和人工监测相比较有很多的优点，但是我们也不能一味的相信机器，机器也有出现故障的时候；③监测系统自动化看起来简单，面对不同的地区也会产生难以实现的问题，在研究的过程中要充分考虑地域因素和不可抗力因素。

3.2提高大坝安全监测数据可靠性

        （1）对监测项目或测点进行合理优化。大坝安全监测系统价值很高，但是对某些大坝来说安全监测设计时会考虑适当多设测点，在运行期可以对冗余测点及某些无法修复的内观测点进行测点评价，报上级部门批准后进行封存停测，这样能减少很大一部分安全监测工作强度，而且这样经过优化后得到的数据也更加的具有代表性。

        （2）做好监测设施保护。

监测设施一般是放置于露天环境中，很容易遭到人为的破坏，进而影响我们获取数据和进行后续的工作。首先要做好公共宣传工作，通过当地的政府和有关部门来加大宣传力度和公信力，可以通过设立相关宣传栏、走进居民家中进行实地访谈等措施来提高居民保护监测设施的意识并且对于破坏监测设施的行为进行相应处罚。

        监测仪器设备大都比较贵重。监测人员不仅要学会如何正确使用相关仪器，还要知道如何进行保管，监测设备如果出现质量问题会对我们获取数据产生很多阻碍，对于监测仪器要建立严格的保护制度。首先应该创建一个适合机器本身工作的外部环境，找到可靠的人员进行保护，要不定时的对所监管的机器进行抽查、维护，出现问题可以及时的解决，使得监测设备一直保持正常，以备不时之需。

        （3）保持监测人员相对稳定，及时进行数据计算整理。监测人员频繁调动，对于监测设施维护、监测数据计算及分析都会产生不利影响。要保证监测数据可靠完整，在每一次的监测结束之后及时计算整理，这样出现问题也可以及时的解决。

 3.3强化监测资料的分析

        （1）在以前的监测工程中，有很大一部分是人为因素的影响，使用了自动化系统之后，我们得到的监测数据以及分析的结果都比以往更加的真实、有用。虽然我们拥有了自动化的监测设备，但是对于后期的分析工作却不能仅仅进行粗糙的分析，要用俯瞰的角度去看待问题，进行分析，除此之外加大与各大高校、研究所之间的交流与合作，运用不同的方法进行分析，最后再进行综合的分析和比对，才能得出合理的分析结果。

        （2）在监测数据管理系统中可以建立监测报表自动生成模板来提高监测报表制作效率及数值的准确性。

4、结束语

总之，大坝安全监测就是利用科学手段，确保大坝长期、稳定、安全的运行，实现效益的最大化。

参考文献：

   [1]李雷.我国水库大坝安全监测和管理[J].大坝观测与土工测试，2013，（6），8—10.

 [2]王金花.水库大坝安全监測鉴定评价标准与除险加固工程技术及洪灾风险预控实用手册[M].宁夏大地音像出版社，2014.