大坝安全监控理论与应用绪论

大坝安全监控理论与应用

郑东健教授博士生导师Tel：83786581——大坝安全监控理论与应用——绪论

大坝安全监测必要性大坝安全监控的“大坝”常具有“水库”、“水利枢纽”、“拦河坝”等综合性含义。大坝安全监测--各种水工建筑物的安全监测。监测的必要性：

设计、施工、运行复杂，失事后果严重隐患病害和老化，掌握水工建筑物健康状态和有效寿命反馈设计、施工和运行防灾减灾——大坝安全监控理论与应用——水工建筑物堤防沟渠、渡槽水电站涵洞、水闸大坝（含灰坝、尾矿坝）船闸、航道码头水井、基坑高边坡地下洞室——大坝安全监控理论与应用——大坝的寿命可分为运行初期、正常运行期和老化期三个阶段。大坝运行初期和老化期，最容易出现问题。许多隐患在施工期落下，运行期管理不当和环境变化常是诱因。大坝失事概率坝龄运行初期正常运行期老化期大坝各龄期失事概率示意——大坝安全监控理论与应用——1954－2003年历年溃坝数量统计

70年代各省市自治区溃坝数占相应区域50年中溃坝数比例——大坝安全监控理论与应用——96座大、中型水电站大坝的主要缺陷和隐患——大坝安全监控理论与应用——206座土石坝事故原因占事故总数百分比

1000座病险水库事故类型分布

——大坝安全监控理论与应用——教训1975年河南板桥、石漫滩两座大型水库、两座中型水库和58座小型水库垮坝，致使29个县市1100万亩农田遭受毁灭性灾害，冲毁铁路102km，直接经济损失100亿元，死亡人数达9万人。这次垮坝堪称是世界最大垮坝惨剧；1963年海河大水，5座中型水库垮坝，死亡达1000多人；1993年青海沟后小(一)型水库垮坝，死亡320余人。

——大坝安全监控理论与应用——1864年，英国戴尔戴克水库在蓄水中发生裂缝垮坝，死亡250人，800所房屋被毁。1889年，美国约翰斯敦水库洪水漫顶垮坝，死亡4000－10000人。1959年，西班牙佛台特拉水库发生沉陷垮坝，死亡144人。1959年，法国玛尔帕塞水库因地质问题发生垮坝，死亡421人。1960年，巴西奥罗斯水库在施工期间被洪水冲垮，死亡1000人。1961年，苏联巴比亚水库洪水漫顶垮坝，死亡145人。1963年，意大利瓦伊昂拱坝水库失事，死亡2600人。1967年，印度柯依那水库诱发地震，坝体震裂，死亡180人。1979年，印度曼朱二号水库垮坝，死亡5000－10000人。

教训——大坝安全监控理论与应用————大坝安全监控理论与应用——国内外水工程安全教训薄拱坝坝高60m，底宽6.26m,顶宽1.5m，修建在片麻岩上。1959年12月2日，当水库接近满库时45分钟内坝体突然崩溃。500名士兵丧生，下游10km一城镇变成废墟。1、法国马尔帕赛双曲拱坝下朝左岸视图右岸残留坝体国内外水工程安全教训——大坝安全监控理论与应用——右岸残留坝体右岸残留坝体国内外水工程安全教训——大坝安全监控理论与应用——国内外水工程安全教训失事原因：基础——大坝安全监控理论与应用——2、意大利瓦依昂水库滑坡国内外水工程安全教训坝高267m，是当时世界上最高的双曲拱坝。库区蓄水后，山体突然以高达25－30m/s的速度下滑，近2亿方土石迅速淤满水库，掀起高过坝顶100余米的涌浪，冲毁下游3km处的村镇，造成3000人死亡，水库变为石库。——大坝安全监控理论与应用——国内外水工程安全教训水库变为石库——大坝安全监控理论与应用——国内外水工程安全教训3、青海沟后大坝失事大坝长265m，上游坡1∶1.6，下游坡1∶1.5，下游坡设有两道马道。面板厚30～60cm，面板纵缝间距：河床部位14m，两岸7m，高程3255m处设一道水平缝，单层钢筋设于面板中部，配筋率0.35%～0.5%。坝顶有5m高的混凝土防浪墙。1989年9月完工，10月下闸蓄水，历时四年多。1992年9月底通过竣工验收。——大坝安全监控理论与应用——青海沟后大坝失事国内外水工程安全教训——大坝安全监控理论与应用——失事过程与原因分析

1993年8月27日，库水位升高至3277.40m(超过了已沉陷的防浪墙)。13时，值班人员见到库水漏进防浪墙和面板顶部的裂缝以及水平缝。下游坡多处漏水，下游坡台阶上能听到坝内有喷气声和水跌落声。20∶30，村民见到下游坡3260m和3240m马道之间涌水像自来水。21时值班人员在值班室听到闷雷般巨响，出门看到坝上喷水，土石翻滚，水雾中见到石块相碰的火花。22时，溃坝口门底部高程达到3250m。溃坝总水量为268万m3。最大流量3267m3。23∶40，溃坝洪水到达恰卜恰镇，死亡300多人。由于大量砂砾随水流冲失，混凝土面板悬臂临空、随之折断被水冲走，溃坝流量进一步扩大，这一过程像漫顶溃坝一样。大坝溃决后溃口形状为倒梯形，上口宽139m，下口宽61m，下口底高为3232.33m，有9块宽14m的面板折断。

国内外水工程安全教训——大坝安全监控理论与应用——溃坝的主要原因:

面板顶端与防浪墙底板接缝橡胶止水片因质量低劣而破坏，严重漏水，使防浪墙底板与砂卵石间产生接触冲刷以及坝体砂卵石产生管涌，导致防浪墙沉陷倾倒，库水漫过防浪墙冲刷坝体。

其他原因有：

(1)监测资料分析不及时充分分析，疏于管理。大坝出现异常现象时，未能开闸放水，以减轻事故破坏。失事前早已发现大坝下游面(坡脚以上)有渗水，防浪墙沉陷严重，而未能采取有效的处理措施。(2)坝体填筑时分区不清，分层明显，排水达不到自由排水。国内外水工程安全教训——大坝安全监控理论与应用——国内外水工程安全教训4、奥斯丁重力坝失事美国宾夕法尼亚州奥斯丁重力坝失事——大坝安全监控理论与应用——国内外水嗽工程安全策教训——大坝安款全监控正理论与丽应用——5、吉布温森大坝漫和顶国内外水担工程安全爹教训——大坝安呢全监控盈理论与寻应用——6、梅山绸连拱坝坝滥肩破裂196冲2年右气岸大量勿漏水，体大坝三斑天内向府左岸倾爹斜57荡.2m洁m,向姻下游位蛮移9.秃4mm蛇，右岸驴各坝垛锈出现大仗量裂缝烦。国内外气水工程诉安全教食训——大坝安井全监控扭理论与俘应用——国内外逼水工程雨安全教钥训7、滑呼坡（1）零198救9年湾1吊月1快0日般在中国怎云南漫侄湾水电愤站大坝耐坝肩开疫挖过程圾中发生东的滑坡狸，耗资饼近亿元羽治理，围15王0万浴kW至的水津电站推仗迟发电辟近一年咽，损失吃巨大。（2）建天生桥稳二级电新站闸首对滑坡——大坝安咱全监控秒理论与希应用——8、河南果75.8童洪水1975命年8月8麦日在一飘场特大暴芳雨中包摆括板桥水让库、石漫叫滩水库在刻内的两座塑大型水库丹、两座中本型水库、棋数十座小智型水库和愉两个滞洪常区在短短员数小时内完相继垮坝苏溃决使紫河南驻马钥店地区猝叙然间沟壑疲横溢、顿当成泽国廉数以万计芽的人失去学了生命。打捞到的卧尸体10镜万多具，降后续因缺旷粮、感染犬、传染引伯起的死亡骑14万，理共24万紧多人死亡累。（据奋说在di计scov援ery中博为“10威top抗tec现hnol们ogic倒alc海atas材trop雁hei僻nth土ewo刮rld”锁）。管理责任阴缺位、应殃急预警缺围失引起灾俗害扩大。国内外水台工程安全壶教训——大坝安跌全监控绩理论与洗应用——国内外水疫工程安全就教训9、俄客罗斯萨敬扬.舒次申斯克毒水电站裹事故水电站大游坝为圆柱乏形的混凝它土重力拱趟坝，坝高仆242m块，坝顶长准1074埋m，坝顶爹宽25m困。2009辜年8月1按7日，俄捷罗斯水力辜发电开放薄式股份公育司以聂泊指罗日尼命钱名的萨扬炒舒中斯克选水电站分浅公司由于识水力机组兆有设计缺筝陷、设备铁使用和维岸护不当及筐调度管理誓不善等多涂方面因素停，发生了抢世界水电利史上罕见绩的重大事接故，造成谱75人死奸亡，13锈人受伤，锅电站10君台机组全堂部损坏或计损毁，部东分厂房结眼构被摧毁追等重大损贯失。事故直接君起因:水力发锐电机组锋多次穿适越不建烘议运行耕区，导致产生嫂交变的附苹加荷载，股使水力发霞电机组的貌固定节点祥，连同水状轮机顶盖数发生和发查展了疲劳浅损伤，引发彩螺栓破隆坏，导黄致水轮颜机顶盖稳和水力狱发电机夜组引水签通道的跌密封被荣撕裂。虏最终水炉淹厂房再。——大坝安禽全监控扁理论与方应用——除机组均设备和锋运行调统度原因匀外，至酸少还包虏括：（刃1）没默有振动嫌监测;即（2）过定期检迅查，仅范采用目弃测，关竿键部位葵没有采华用无损唯检测方负法;（盾3）管怨理措施历不到位把，无危未险性综沫合防护乌和应急墙措施国内外描水工程拨安全教共训尾矿坝失辱事2000没年1月3碗0日，罗拴马尼亚Bai煤aM曾are钉尾矿坝龄失事，100妹,00唱0m3含氰化物驾和重金属证的水涌入铺下游河道裂，造成下促游生态灾垒难，20食0万人的座饮用水严续重污染。意大利勤sta乔ve尾挂矿坝１剑９８５咳年的溃峰坝导致厅了近３砌００人侄死亡和拣巨大的避财产损挥失。2吉000累年广西廉南丹尾浑矿库垮究塌，造蚁成20瞒多人死坏亡；2言006馆年陕西槽镇安某械黄金尾即矿坝溃扩坝，造骆成17朋人死芬亡。2008扔年9月8曲日山西襄恩汾尾矿坝哭溃坝，鹊事故遇难评人数达2营59人。——大坝安挂全监控递理论与权应用——贵州盘部县电厂摧”1灰暮坝发生父泄漏。串约30尤米高的轿灰坝的壮底部盖谎板被冲朋开，在御巨大的谋压力下斥，灰坝最内所囤哗积的灰伤渣直接米排入拖摔长江中炼，整个偷过程持赔续了4录个多小精时，据洁有关专盒家估计介约有3怨0万吨萄左右的油灰渣废器水直接唱排入了拖长密江，给多拖长江胀、北盘鹿江水质另造成了宜污染。2008下年牙买加创King灶ston扩煤电厂以32.4训平方米的啦灰坝溃决枯，冲毁1骗.62平格方公里区究域，造成霜生态灾难毅，12户监人家被毁壁。灰坝失事国内外水硬工程安全寇教训——大坝安扯全监控脸理论与新应用——工程失事泻的主要原庄因客观技术肆条件限制变（勘测、稼设计、施怖工）施工阶抵段遗留赢的隐患运行管如理制度、不梳利工况、蛙检查和监斩测工程老化环境变允化、材北料和结蜡构——大坝安悟全监控侵理论与袖应用——监测应挺用典型盏实例株树桥混央凝土面板跳堆石坝最大坝脆高78词m，198务6年动字工兴建漠，19怒90年僚11月俊建成并洽首次蓄华水水库降投人运糕行后不朋久，大典坝即出献现严重列渗漏。掘渗漏量荒每年汛拜期随水余库水位功增高而牲增加，况而非汛套期只轻工微减少便，且渗义漏量有貌逐年增续加的趋不势。1999肿年11月文放空水库恳检查,损灶坏情况如碎下：周边丧缝、竖缝买止水损坏要，混凝土仿面板塌陷纹，混凝土垮面板裂缝光，垫层不鼻均匀沉陷是,混凝土璃面板脱空庙，垫层料牵细粒流失协。——大坝安送全监控敌理论与昨应用——三板溪混撕凝土面板撞堆石坝监测应用巴典型实例200陈2年开趋工，2特006折年1月割7日下咱闸蓄水辰，6月弓库水位尘上升至涌429税m（坝钉前最大班水深约唤100企m），踪蝶200疑6年1阻2月主爷、副坝驱防浪墙陵及坝顶图结构施构工完成锻。期间糖最大渗注漏量2束7.2说L/s紧，大坝别工作性桥态正常门。200较7年6漏月，水醒库水位出再次蓄恒水，库拣水位快辩速上涨宵过程中狠，相继劲出现渗蛋漏量和壶幕后坝溪基部分窝渗透压电力突增芽，总渗命漏量最燃大达3晨03L招/s，炭部分监她测仪器叮测值异拳常或失暗效。2优008羊年1月粥10日留，库水爪位降至粥426浮.25环m（死勺水位4比25）农，检查疮发现1幕2块面畜板一二魄期施工矩缝部位徒多处局牢部破损畜，外侧抖钢筋向择外弯曲葬，破损顽最大宽鬼度4m比，最大际深度达兴40c犁m。水毛平施工青缝挤压稼破损！原因：肠河谷形愿状和面聋板结构丝式（引起压应力集毕中），念沉降不叶均匀，册水位上套升速度帐过快。——大坝安全欣监控理论鼠与应用——198猪1年8提月，龙羊峡遇15岗0年特脂大洪水殃，依靠纪围堰混亩凝土心随墙48刊支观测连仪器，材决定加较高围堰疤4m抗懂洪。198沈5年6沿月，长秘江三峡盈新滩，驶监测预峰警，大常滑坡2舒000跑万方，安全撤梳离，无尘一伤亡。洪门、南细水、大洪俭河3座水好电厂，确经监测牛分析和哗补强加唤固，提高汛前评水位，每太年增加电盘能570广0万kw长.h。1998卡年凤滩、呈五强溪斧、柘溪三座水警库在防剥洪关键摧时刻，波经监测干分析预少测，多秃拦蓄洪渡峰洪量此27亿捡方，相繁当于洞认庭湖高销水位时燥1m库执容。柘林水库，吉经实时幼监测下究，超过秧历史最趁高水位绘1.3其2m运限行，为泼保证京赵九高速配公路和伞京九铁艰路安全点，起到般关键作球用。监测应用切典型实例——大坝安全租监控理论别与应用——对策和监设控技术水电站躬水工程辱：大坝、格进（引其）水建沙筑物、购厂房、箭边坡（浸含库区唉）、金虎属结构锐、相关卡交通桥主梁等大坝安宾全状态：施工期、割蓄水期、防运行期大轧坝结构的蔽运行状况安全：以设计平规范、鸡安全评缝价导则掌、安全龙评价细般则以及陡国家和阅行业规台范为依春据。安全等级电力部门访：险坝、指病坝、正喇常坝—扔“水电站梢大坝安全断检查实施落细则”水利部拨：一类宪坝、二板类坝、躁三类坝掠—“水高库大坝辟安全评夏价导则来”——大坝安全赚监控理论异与应用——正常状膨态指大坝斤（或监过测的对岭象）达刊到设计劈燕要求的乐功能，胜不存在缓影响正庸常使用拥的缺陷倾，且各死主要监冻测量的否变化处号于正常罚情况下稍的状态过。异常状咬态指大坝徐（或监汇测的对威象）的再某项功必能已不爹能完全器满足设稿计要求绝，或主推要监测锻量出现济某些异谋常，因创而影响索正常使主用的状旬态。险情状霜态指大坝（巾或监测的较对象）出挠现危及安嗽全的严重雨缺陷，或扭环境中某阻些危及安繁全的因素郊正在加剧深，或主要停监测量出允现较大异情常，若按钞设计条件娘继续运行吧将出现大屋事故的状挺态。对策和闹监控技弹术——大坝安手全监控昂理论与辨应用——对策和监小控技术充分掌大握：水工建煎筑工程宰建设和跨运行中绳发生的聪各种可尘能危害效、事故基础：工程付特征信渴息监控内容乳：应力、变州形、渗流途、动力特矮性、水流弱特性方法：（1）途工程类理比已发渐生危害惩事件或敞事故的添经验；（2）全综合运饺用自然增科学、执技术科丈学和管狭理科学猛等方面爆的有关转知识，沾识别和悔预测建招设、运菠行活动干中存在恨的不安赵全因素删，并采壁取有效阿的控制性措施防富止危害超、事故钱发生。——大坝安柄全监控承理论与蠢应用——课程参考肤文献:吴中如宗水工建筑愤物安全监助控理论及愈其应用赵志仁次大坝安全靠监测的原见理与应用水利水竿电工程仆质量质叶量检测刺人员从滩业资格洒考核培花训系列武教材》循（测量塑与监测蓝类监乖测篇）李珍照碎大坝连安全监狱测岩土工程烫监测手册水工建筑盲物观测工泛作手册顾冲时各大坝与坝慨基安全监童控理论和桌方法及其饼应用混凝土障坝安全粗监测技论术规范迷DLT丧517馋8-2婆003土石坝暂安全监叙测技术挨规范S池L60特-94水工建辱筑物强绢震动安替全监测女技术规绘范（电字力报批吊稿）观测数据阿的分析与偶处理9、静夜四翅无邻，荒款居旧业贫摘。。4月-2躺34月-样23Frid双ay,粉Apri构l28悬,20箭2310、雨中黄缠叶树，灯紫下白头人献。。09:2扇3:0809:2认3:0809:立234/28府/202故39:滚23:0读8AM11、以我汗独沈久怒，愧君焰相见频扑。。4月-2佣309:2铸3:0809:孝23Apr-显2328-A镰pr-2减312、故人江也海别，几析度隔山川抱。。09:纺23:滋0809:粘23:蛛0809:2言3Frid决ay,瓦Apri录l28士,20陆2313、乍见洒翻疑梦圾，相悲希各问年择。。4月-2押34月-2胡309:柳23:蜓0809:冤23:予08Apr育il惭28,躁20型2314、他乡生绪白发，旧统国见青山打。。28四费月20利239:23正:08含上午09:黄23:匀084月-贿2315、比不了梢得就不比南，得不到睛的就不要义。。。四月叉239:2忘3上柏午4月-秧2309:2精3Apri超l28扫,20逮2316、行动出袭成果，工脆作出财富拒。。202阀3/4链/28色9:筋23:唯0809:酒23:每0828A瞧pril谢202春317、做前饰，能够硬环视四吊周；做卫时，你虾只能或帝者最好双沿着以裁脚为起熄点的射裤线向前萌。。9:2楼3:0疫8上萍午9:2隐3上曲午09:禽23:两084月-2印39、没有笔失败，神只有暂净时停止峡成功！贝。4月-2捷34月-2杆3Fri北day画,A好pri悠l2核8,朽202咏310、很多丑事情努灶力了未抹必有结链果，但驰是不努捏力却什递么改变岁也没有冠。。09:2慕3:0809:截23:金0809:晶234/2咐8/2夜023炭9:建23:牙08熔AM11、成功来就是日怒复一日当那一点笑点小小劫努力的掘积累。邀。4月-断2309:傻23:污0809:伴23Apr-影2328-链Apr刃-2312、世间成泰事，不求紫其绝对圆搅满，留一轨份不足，卖可得无限增完美。。09:2编3:0909:2当3:0909:2扯3Fri捏day酸,A偿pri稳l2票8,蜜202缸313、不知迷香积寺煮，数里私入云峰悉。。4月-2敏34月-2签309:父23:因0909:让23:败09Apr嫁il幻玉28,气20筑2314、意志坚青强的人能乞把世界放触在手中像绵泥块一样停任意揉捏雨。28四泊月20虎239:2穿3:0躲9上辜午09:2政3:094月-2滔315、楚塞农三湘接湖，荆门女九派通鉴。。。四月2掩39:2辽3上明午4月-是2309:2秋3Apr怜il宿28,片20胁2316、少年率十五二狭十时，软步行夺冷得胡马蛛骑。。202亮3/4竿/28寨9:滩23:敢0909:2罪3:0928签Apr宵il耗202叉317、空山越新雨后裂，天气形晚来秋药。。9:23哄:09园上午9:2拣3