大坝安全监测的内涵及扩展2

大坝安全监测的内涵及扩展摘要：从分析影响大坝安全的各种因素入手，在时空两个方面拓宽了大坝安全监测的概念，即大坝安全监测应在时空上将影响大坝安全的因素考虑在内。在此基础上，提出：(1)大坝安全监测要有明显的针对性；(2)重视对溃坝的分析；(3)大坝安全监测应和设计及大坝安全定检结合起来，以方便资料分析和相互校核；(4)加强对大坝安全监测(包括监测系统)，特别是自动化系统的效益评估，要求大坝安全监测系统成为水库运行调度的依据，真正为提高水库效益服务；(5)通过网络技术，实现大坝安全监测的网络化，以方便经验交流，提高监测技术。关键词：大坝安全监测；时空；运行管理；网络众所周知，大坝是一种特殊建筑物，其特殊性主要表现在如下3个方面：①投资及效益的巨大和失事后造成灾难的严重性；②结构、边界条件及运行环境的复杂性；③设计、施工、运行维护的经验性、不确定性和涉及内容的广泛性。以上特殊性说明了要准确了解大坝工作性态，只能通过大坝安全监测来实现，同时也说明了大坝安全监测的重要性。事实上，大坝安全监测已受到人们的广泛重视，我国已先后颁布了差阻式仪器标准及监测仪器系列型谱、《水电站大坝安全检查实施细则》、《混凝大坝安全监测技术规范》、《水库大坝安全管理条例》、《土石坝安全监测技术规范》等，同时，国际大坝会议也多次讨论过大坝安全问题［1］。大坝安全监测是人们了解大坝运行性态和安全状况的有效手段。随着科学技术的发展、管理水平的提高及人们观念的转变，大坝安全监测的内涵也进一步加深。为此，笔者从分析影响大坝安全的因素入手，对大坝安全监测的若干问题进行探讨。1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。1.1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］。1.2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。1.3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105m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。锻2语大坝希安全各监测测的目推的和悬意义员众所乞周知终，大屯坝安庆全监女测有膏校核凤设计心、改础进施零工和涛评价辟大坝辽安全匪状况友的作矿用，铲且重练在评锻价大顷坝安补全。肝笔者置认为桶，大违坝安教全监拘测的糕浅层它意义缝是为询了人园们准约确掌任握大完坝性蜻态；杂深层只意义雪则是贱为了就更好圈地发机挥工悉程效难益、荒节约流工程烟投资意。大妈坝安姥全监添测不铁仅是柜为了泳被监即测坝昆的安买全评佣估，袋还要视有利置于其堤他大售坝包顾括待坡建坝固的安趁全评扮估。聚3印大坝拳安全抵监测帜的新协内涵障通过厘以上报分析酿可知习，影易响大泡坝安桥全的首因素蜡很多浆(障坝址骂选择葬、枢获纽布陈置、价坝体蠢结构身、材佳料特虑性、放水库玩调度抚等际)端、时擦间跨凶度大抬(援从设博计施湖工到好运行弟管理恨)欢；大锄坝安渗全监使测的捏目的效是为减了在元确保恳工程案安全师的前盯提下圣，更男好地扑发挥训工程络效益攻。随今着科低技的拼发展袜、人比们观祥念的狐变化膊，实氏现大规坝安费全监顾测的君手段氏和目盘的都解有了阔一定委程度岔的变骄化，虽笔者房认为墓可从强如下凝几方吴面进慰行理拌解。旋3.柜1紫监测乳范围屡和内镜容甜规范戚［认4危］［肃5冠］规损定催“爱大坝鉴安全蹈监测绝范围狡，包抚括坝袖体、赤坝基悼、坝盟肩，擦以及柴对大阀坝安烘全有殿重大担影响波的近界坝区咽岸坡紫和其影它与主大坝典安全载有直护接关尿系的秤建筑谣物和颠设备陕”岭。众厅所周福知，痕瓦依堤昂未(V棍a便jo红nt炒)式拱坝算就是巧由于戚库区悼发生朗大滑创坡引拌起了穿溃坝尤；党19棕61盐年思3倦月底6精日，搜我国巴柘溪笨水电秧厂首棉次蓄尖水时傲，在捉大坝廊上游伶右岸营1.嘴55某k顷m勺处也位曾发凤生大龟滑坡壶；佐顺齐尔评拱坝事19辛78弓年却12脂月份圣发现时拱冠熄向上续游移行动的姐原因淋就是饶因为压离坝逃1.轻5南km昏的地盾方在耕比坝翻低仪32撒0污m眉处开杂挖了早一条窜排放得地下英水的瓶隧洞欠所致迈。可革见，慎关系珠大坝闭安全扔的因多素存料在的彼范围素大，猴包括寿的内罪容多叛，如倍泄洪适设备瑞及电藏源的贪可靠榴性、爹梯级症水库渐的运园行及疏大坝收安全良状况黑、下绳游冲健刷及追上游根淤积版、周鸡边范含围内页大的徐施工明特别荒是地愉下施努工爆再破等妈。强大坝谊安全鞠监测议的范滨围应选根据摄坝址虑、枢棋纽布号置、纹坝高疤、库尾容、便投资敲及失侵事后彻果等难进行逃确定铜，根音据具界体情棚况由沈坝体丧、坝呀基推棉广到派库区铸及梯竹级水涉库大辣坝，麦大坝低安全歼监测计的时熄间应扮从设去计时哄开始钟直至框运行害管理确，大券坝安亦全监逮测的能内容拜不仅仇是坝驱体结坛构及吉地质优状况耍，还兄应包领括辅颗助机招电设劈备及膝泄洪或消能衣建筑赴物等龄。瞎3.辰2朱大坝绑安全江监测樱的针买对性臭大坝控安全稼监测清是针扩对具绍体大醋坝的狗具体颜时期斯作出予的，闭一定才要有奴鲜明愧的针勉对性腹。厕(1穷)排时间弄上的例针对载性。吃由于企大坝窜施工卵期、料初次之蓄水添期和昼大坝像老化智期是钻大坝后安全紧容易删出现车问题辜的时辫期，耗因此佛在前呈一个汁阶段神监测费的重乔点应狮是设姜计参占数的洲复核晓和施且工质防量的捷检验雅，而峰后者镜则应佛是针辽对材母料老抽化［绪7拔］和狸设计发复核阿进行杆。课大坝咐的破千坏机保理研至究至但今还可是一膛个薄盲弱环金节，青关键两是原蛾型破书坏试赏验作勿不了讲，因昏此，龙加强舰对溃口坝的常分析求是非苹常有朴必要谜的。便这就东要求总大坝捞安全寄监测灭系统湿在关趋键时峰候能剥发挥裁作用矩，能届得到与关键伞数据死；被(2夫)抽空间认结构浊上的范针对尊性。嫩针对躲具体这的坝愤址、棕坝型舅和结横构有拨针对迅性地椒加强宽监测巷，如容针对饥面板遵堆石巡坝面嫂板与谊趾板恒之间枝的防鲜渗、安碾压鹿混凝沙土坝芝的层略间结文构、候高强梳震地售区均保质土课坝的吊液化田、薄提拱坝侄坝肩并的稳馅定、竭破碎绪地基傍及深严覆盖长层上共筑坝凑的基逗础处博理及沾防渗漏、多犹泥沙罪河流扁的泥肿沙淤俱积、换库岸崭高边住坡的砍稳定捞等。售由于烤总体堤布置盈不合杨理，墙泄洪备水雾气有可驶能引盆起跳叠闸等蚁问题脱，应坝注意锹对雾瞒化的剑监测滚和汛魔期对惧备用检电源始的检盛查等胁。再财者，暴大坝泡监测办应和污大坝饼设计系、施辛工和容运行柿管理岁互相掏补充裁，特庸别是蜜在设地计中响运用灶新结阴构、礼新方抬法、叛新材滑料，瞒施工拼时发链现新们的地螺质构冠造和共地质太条件龄。运直行遇室到不究利工壮况时贝，大歇坝安抵全监脏测理透应成丽为检丈验设绞计、众施工佳及运颈行效桌果的微必要突手段路，从船而为层采取止必要疑的工袄程措协施以拾确保竭大坝勉安全吓创造腥条件迹。挽3.优3分监测悠手段是和方香法租大坝控安全弟监测田包括阔巡视脏检查升和仪盟器监矩测［饮4垒］，融笔者夏认为钩巡视烈检查堆和仪浅器监糊测是泄分不战开的悲。前眼者也稠要尽榜可能假的利忽用当尚今的甩先进民仪器虾和技帮术对自大坝隐特别港是隐傲患进直行检搞查，引以便纳作到孤早发务现早杏处理呈，如薪土石走坝的指洞穴梢、暗绵缝、牌软弱篮夹层峡等很分难通默过简处单的回人工始检查乡发现贞，因至此，成必须户借用轨高密礼度电毫阻率邮法、搁中间衫梯度沙法、吼瞬态泥面波宽法等遥进行之检查命［顽6嫩］，而从而塞完成巴对其楚定位炸及严泳重程杨度的孝判定坛。人堆工巡熔查和冰仪器丝监测扔分不淋开的奖另一撤条原拘因是锈由于被大坝争的特货殊性跨和目删前仪鸡器监声测的旬水平匀所决导定的梳。大猎坝边摘界条饮件和邻工作贷环境绿较为悟复杂丘，同歪时，榆由于销材料闲的非议线性执(今特别彩是土狮石坝弦)威，从摇而使样监测渐的难补度增裤大；技另一脑方面谁，目第前仪樱器监翼测还条只能仁作到泉“抽点锁(避小范滩围脂)适监测约”使，如派测缝去计只兰能发勉现通胀过测山点的冠裂糠(何接坝)拼缝开仪度的桶变化子，而洲不能煎发现刘测点满以外赢裂潮(车接息)烂缝开摩度的责变化谊；变台形祥(水渗流鞠)领测点龄监测除到的院是坝哭体辛(论基开)司综合俯反应座，因深而难哲以进音行具步体情昆况的朵原因帮分析显。正乡是由像于上味述原帜因，随监测舞手段死和方到法必启须多洪样化顺，即颂将各决种监商测手温段和竟方法控［拼4零］［茫5勺］结榜合起扑来，钉将定肾性和领定量瞎监测续结合罪起来伶，如隔将传会统的渠变形嫂、渗搅流、奥应力厘应变柔及温霸度监录测同计面波宏法、议彩色丘电视凯、超醒声波帜、堂CT柜、水郑质分皇析等观结合枕起来产。随顶着科掌技水距平的傍发展颗，一屠种真轰正的访“资分布炊式测倡量系献统晌”—冠—挎光纤爷测量夹系统兴即将烛面世形，水皱科院英、国崖电公揉司成右都院岛等单咬位已际对此题作了亲大量朗的研轻究，尤也曾态在三饰峡作扯过试糟验。晕该系淡统将烦光纤胳既作著为传息感部奥件，槐又作玻为信困号传疏输部上件埋完设于蜻坝体似中，谈使每物一根送光纤犁成为千大坝桶的神该经，谁感受法大坝邀性态键的变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