大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用緒論

會(huì)計(jì)學(xué)1大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用緒論水工建筑物堤防溝渠、渡槽水電站涵洞、水閘大壩（含灰壩、尾礦壩）船閘、航道碼頭水井、基坑高邊坡地下洞室——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第1頁(yè)/共35頁(yè)大壩的壽命可分為運(yùn)行初期、正常運(yùn)行期和老化期三個(gè)階段。大壩運(yùn)行初期和老化期，最容易出現(xiàn)問(wèn)題。許多隱患在施工期落下，運(yùn)行期管理不當(dāng)和環(huán)境變化常是誘因。大壩失事概率壩齡運(yùn)行初期正常運(yùn)行期老化期

大壩各齡期失事概率示意——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第2頁(yè)/共35頁(yè)1954－2003年歷年潰壩數(shù)量統(tǒng)計(jì)

70年代各省市自治區(qū)潰壩數(shù)占相應(yīng)區(qū)域50年中潰壩數(shù)比例——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第3頁(yè)/共35頁(yè)96座大、中型水電站大壩的主要缺陷和隱患——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第4頁(yè)/共35頁(yè)206座土石壩事故原因占事故總數(shù)百分比

1000座病險(xiǎn)水庫(kù)事故類(lèi)型分布

——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第5頁(yè)/共35頁(yè)教訓(xùn)1975年河南板橋、石漫灘兩座大型水庫(kù)、兩座中型水庫(kù)和58座小型水庫(kù)垮壩，致使29個(gè)縣市1100萬(wàn)畝農(nóng)田遭受毀滅性災(zāi)害，沖毀鐵路102km，直接經(jīng)濟(jì)損失100億元，死亡人數(shù)達(dá)9萬(wàn)人。這次垮壩堪稱(chēng)是世界最大垮壩慘劇；1963年海河大水，5座中型水庫(kù)垮壩，死亡達(dá)1000多人；1993年青海溝后小(一)型水庫(kù)垮壩，死亡320余人。

——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第6頁(yè)/共35頁(yè)1864年，英國(guó)戴爾戴克水庫(kù)在蓄水中發(fā)生裂縫垮壩，死亡250人，800所房屋被毀。1889年，美國(guó)約翰斯敦水庫(kù)洪水漫頂垮壩，死亡4000－10000人。1959年，西班牙佛臺(tái)特拉水庫(kù)發(fā)生沉陷垮壩，死亡144人。1959年，法國(guó)瑪爾帕塞水庫(kù)因地質(zhì)問(wèn)題發(fā)生垮壩，死亡421人。1960年，巴西奧羅斯水庫(kù)在施工期間被洪水沖垮，死亡1000人。1961年，蘇聯(lián)巴比亞水庫(kù)洪水漫頂垮壩，死亡145人。1963年，意大利瓦伊昂拱壩水庫(kù)失事，死亡2600人。1967年，印度柯依那水庫(kù)誘發(fā)地震，壩體震裂，死亡180人。1979年，印度曼朱二號(hào)水庫(kù)垮壩，死亡5000－10000人。

教訓(xùn)——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第7頁(yè)/共35頁(yè)——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——國(guó)內(nèi)外水工程安全教訓(xùn)薄拱壩壩高60m，底寬6.26m,頂寬1.5m，修建在片麻巖上。1959年12月2日，當(dāng)水庫(kù)接近滿(mǎn)庫(kù)時(shí)45分鐘內(nèi)壩體突然崩潰。500名士兵喪生，下游10km一城鎮(zhèn)變成廢墟。1、法國(guó)馬爾帕賽雙曲拱第8頁(yè)/共35頁(yè)壩下朝左岸視圖右岸殘留壩體國(guó)內(nèi)外水工程安全教訓(xùn)——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第9頁(yè)/共35頁(yè)右岸殘留壩體右岸殘留壩體國(guó)內(nèi)外水工程安全教訓(xùn)——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第10頁(yè)/共35頁(yè)國(guó)內(nèi)外水工程安全教訓(xùn)失事原因：基礎(chǔ)——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第11頁(yè)/共35頁(yè)2、意大利瓦依昂水庫(kù)滑坡國(guó)內(nèi)外水工程安全教訓(xùn)壩高267m，是當(dāng)時(shí)世界上最高的雙曲拱壩。庫(kù)區(qū)蓄水后，山體突然以高達(dá)25－30m/s的速度下滑，近2億方土石迅速淤滿(mǎn)水庫(kù)，掀起高過(guò)壩頂100余米的涌浪，沖毀下游3km處的村鎮(zhèn)，造成3000人死亡，水庫(kù)變?yōu)槭瘞?kù)?！髩伟踩O(jiān)控理論與應(yīng)用——第12頁(yè)/共35頁(yè)國(guó)內(nèi)外水工程安全教訓(xùn)水庫(kù)變?yōu)槭瘞?kù)——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第13頁(yè)/共35頁(yè)國(guó)內(nèi)外水工程安全教訓(xùn)3、青海溝后大壩失事

大壩長(zhǎng)265m，上游坡1∶1.6，下游坡1∶1.5，下游坡設(shè)有兩道馬道。面板厚30～60cm，面板縱縫間距：河床部位14m，兩岸7m，高程3255m處設(shè)一道水平縫，單層鋼筋設(shè)于面板中部，配筋率0.35%～0.5%。壩頂有5m高的混凝土防浪墻。

1989年9月完工，10月下閘蓄水，歷時(shí)四年多。1992年9月底通過(guò)竣工驗(yàn)收。——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第14頁(yè)/共35頁(yè)青海溝后大壩失事國(guó)內(nèi)外水工程安全教訓(xùn)——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第15頁(yè)/共35頁(yè)失事過(guò)程與原因分析

1993年8月27日，庫(kù)水位升高至3277.40m(超過(guò)了已沉陷的防浪墻)。13時(shí)，值班人員見(jiàn)到庫(kù)水漏進(jìn)防浪墻和面板頂部的裂縫以及水平縫。下游坡多處漏水，下游坡臺(tái)階上能聽(tīng)到壩內(nèi)有噴氣聲和水跌落聲。20∶30，村民見(jiàn)到下游坡3260m和3240m馬道之間涌水像自來(lái)水。21時(shí)值班人員在值班室聽(tīng)到悶雷般巨響，出門(mén)看到壩上噴水，土石翻滾，水霧中見(jiàn)到石塊相碰的火花。22時(shí)，潰壩口門(mén)底部高程達(dá)到3250m。潰壩總水量為268萬(wàn)m3。最大流量3267m3。23∶40，潰壩洪水到達(dá)恰卜恰鎮(zhèn)，死亡300多人。由于大量砂礫隨水流沖失，混凝土面板懸臂臨空、隨之折斷被水沖走，潰壩流量進(jìn)一步擴(kuò)大，這一過(guò)程像漫頂潰壩一樣。大壩潰決后潰口形狀為倒梯形，上口寬139m，下口寬61m，下口底高為3232.33m，有9塊寬14m的面板折斷。

國(guó)內(nèi)外水工程安全教訓(xùn)——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第16頁(yè)/共35頁(yè)潰壩的主要原因:

面板頂端與防浪墻底板接縫橡膠止水片因質(zhì)量低劣而破壞，嚴(yán)重漏水，使防浪墻底板與砂卵石間產(chǎn)生接觸沖刷以及壩體砂卵石產(chǎn)生管涌，導(dǎo)致防浪墻沉陷傾倒，庫(kù)水漫過(guò)防浪墻沖刷壩體。

其他原因有：

(1)監(jiān)測(cè)資料分析不及時(shí)充分分析，疏于管理。大壩出現(xiàn)異常現(xiàn)象時(shí)，未能開(kāi)閘放水，以減輕事故破壞。失事前早已發(fā)現(xiàn)大壩下游面(坡腳以上)有滲水，防浪墻沉陷嚴(yán)重，而未能采取有效的處理措施。

(2)壩體填筑時(shí)分區(qū)不清，分層明顯，排水達(dá)不到自由排水。國(guó)內(nèi)外水工程安全教訓(xùn)——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第17頁(yè)/共35頁(yè)國(guó)內(nèi)外水工程安全教訓(xùn)4、奧斯丁重力壩失事美國(guó)賓夕法尼亞州奧斯丁重力壩失事——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第18頁(yè)/共35頁(yè)國(guó)內(nèi)外水工程安全教訓(xùn)——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第19頁(yè)/共35頁(yè)5、吉布森大壩漫頂

國(guó)內(nèi)外水工程安全教訓(xùn)——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第20頁(yè)/共35頁(yè)6、梅山連拱壩壩肩破裂

1962年右岸大量漏水，大壩三天內(nèi)向左岸傾斜57.2mm,向下游位移9.4mm，右岸各壩垛出現(xiàn)大量裂縫。國(guó)內(nèi)外水工程安全教訓(xùn)——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第21頁(yè)/共35頁(yè)國(guó)內(nèi)外水工程安全教訓(xùn)7、滑坡（1）1989年1月10日在中國(guó)云南漫灣水電站大壩壩肩開(kāi)挖過(guò)程中發(fā)生的滑坡，耗資近億元治理，150萬(wàn)kW的水電站推遲發(fā)電近一年，損失巨大。（2）天生橋二級(jí)電站閘首滑坡——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第22頁(yè)/共35頁(yè)8、河南75.8洪水

1975年8月8日在一場(chǎng)特大暴雨中包括板橋水庫(kù)、石漫灘水庫(kù)在內(nèi)的兩座大型水庫(kù)、兩座中型水庫(kù)、數(shù)十座小型水庫(kù)和兩個(gè)滯洪區(qū)在短短數(shù)小時(shí)內(nèi)相繼垮壩潰決使河南駐馬店地區(qū)猝然間溝壑橫溢、頓成澤國(guó)數(shù)以萬(wàn)計(jì)的人失去了生命。

打撈到的尸體10萬(wàn)多具，后續(xù)因缺糧、感染、傳染引起的死亡14萬(wàn)，共24萬(wàn)多人死亡。（據(jù)說(shuō)在discovery中為“10toptechnologicalcatastropheintheworld”）。管理責(zé)任缺位、應(yīng)急預(yù)警缺失引起災(zāi)害擴(kuò)大。國(guó)內(nèi)外水工程安全教訓(xùn)——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第23頁(yè)/共35頁(yè)國(guó)內(nèi)外水工程安全教訓(xùn)9、俄羅斯薩揚(yáng).舒申斯克水電站事故水電站大壩為圓柱形的混凝土重力拱壩，壩高242m，壩頂長(zhǎng)1074m，壩頂寬25m。2009年8月17日，俄羅斯水力發(fā)電開(kāi)放式股份公司以聶泊羅日尼命名的薩揚(yáng)舒中斯克水電站分公司由于水力機(jī)組有設(shè)計(jì)缺陷、設(shè)備使用和維護(hù)不當(dāng)及調(diào)度管理不善等多方面因素，發(fā)生了世界水電史上罕見(jiàn)的重大事故，造成75人死亡，13人受傷，電站10臺(tái)機(jī)組全部損壞或損毀，部分廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)被摧毀等重大損失。事故直接起因:水力發(fā)電機(jī)組多次穿越不建議運(yùn)行區(qū)，導(dǎo)致產(chǎn)生交變的附加荷載，使水力發(fā)電機(jī)組的固定節(jié)點(diǎn)，連同水輪機(jī)頂蓋發(fā)生和發(fā)展了疲勞損傷，引發(fā)螺栓破壞，導(dǎo)致水輪機(jī)頂蓋和水力發(fā)電機(jī)組引水通道的密封被撕裂。最終水淹廠(chǎng)房?！髩伟踩O(jiān)控理論與應(yīng)用——

除機(jī)組設(shè)備和運(yùn)行調(diào)度原因外，至少還包括：（1）沒(méi)有振動(dòng)監(jiān)測(cè);（2）定期檢查，僅采用目測(cè)，關(guān)鍵部位沒(méi)有采用無(wú)損檢測(cè)方法;（3）管理措施不到位，無(wú)危險(xiǎn)性綜合防護(hù)和應(yīng)急措施第24頁(yè)/共35頁(yè)國(guó)內(nèi)外水工程安全教訓(xùn)尾礦壩失事2000年1月30日，羅馬尼亞BaiaMare尾礦壩失事，100,000m3

含氰化物和重金屬的水涌入下游河道，造成下游生態(tài)災(zāi)難，200萬(wàn)人的飲用水嚴(yán)重污染。意大利stave尾礦壩１９８５年的潰壩導(dǎo)致了近３００人死亡和巨大的財(cái)產(chǎn)損失。2000年廣西南丹尾礦庫(kù)垮塌，造成20多人死亡；2006年陜西鎮(zhèn)安某黃金尾礦壩潰壩，造成17人死亡。2008年9月8日山西襄汾尾礦壩潰壩，事故遇難人數(shù)達(dá)259人?！髩伟踩O(jiān)控理論與應(yīng)用——第25頁(yè)/共35頁(yè)

貴州盤(pán)縣電廠(chǎng)”1灰壩發(fā)生泄漏。約30米高的灰壩的底部蓋板被沖開(kāi)，在巨大的壓力下，灰壩內(nèi)所囤積的灰渣直接排入拖長(zhǎng)江中，整個(gè)過(guò)程持續(xù)了4個(gè)多小時(shí)，據(jù)有關(guān)專(zhuān)家估計(jì)約有30萬(wàn)噸左右的灰渣廢水直接排入了拖長(zhǎng)江，給拖長(zhǎng)江、北盤(pán)江水質(zhì)造成了污染。

2008年牙買(mǎi)加Kingston煤電廠(chǎng)32.4平方米的灰壩潰決，沖毀1.62平方公里區(qū)域，造成生態(tài)災(zāi)難，12戶(hù)人家被毀。灰壩失事國(guó)內(nèi)外水工程安全教訓(xùn)——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第26頁(yè)/共35頁(yè)工程失事的主要原因客觀(guān)技術(shù)條件限制（勘測(cè)、設(shè)計(jì)、施工）施工階段遺留的隱患運(yùn)行管理制度、不利工況、檢查和監(jiān)測(cè)工程老化環(huán)境變化、材料和結(jié)構(gòu)——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第27頁(yè)/共35頁(yè)監(jiān)測(cè)應(yīng)用典型實(shí)例株樹(shù)橋混凝土面板堆石壩

最大壩高78m，1986年動(dòng)工興建，1990年11月建成并首次蓄水水庫(kù)投人運(yùn)行后不久，大壩即出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏。滲漏量每年汛期隨水庫(kù)水位增高而增加，而非汛期只輕微減少，且滲漏量有逐年增加的趨勢(shì)。1999年11月放空水庫(kù)檢查,損壞情況如下：周邊縫、豎縫止水損壞，混凝土面板塌陷，混凝土面板裂縫，墊層不均勻沉陷,混凝土面板脫空，墊層料細(xì)粒流失?！髩伟踩O(jiān)控理論與應(yīng)用——第28頁(yè)/共35頁(yè)三板溪混凝土面板堆石壩監(jiān)測(cè)應(yīng)用典型實(shí)例2002年開(kāi)工，2006年1月7日下閘蓄水，6月庫(kù)水位上升至429m（壩前最大水深約100m），2006年12月主、副壩防浪墻及壩頂結(jié)構(gòu)施工完成。期間最大滲漏量27.2L/s，大壩工作性態(tài)正常。2007年6月，水庫(kù)水位再次蓄水，庫(kù)水位快速上漲過(guò)程中，相繼出現(xiàn)滲漏量和幕后壩基部分滲透壓力突增，總滲漏量最大達(dá)303L/s，部分監(jiān)測(cè)儀器測(cè)值異常或失效。2008年1月10日，庫(kù)水位降至426.25m（死水位425），檢查發(fā)現(xiàn)12塊面板一二期施工縫部位多處局部破損，外側(cè)鋼筋向外彎曲，破損最大寬度4m，最大深度達(dá)40cm。水平施工縫擠壓破損！原因：河谷形狀和面板結(jié)構(gòu)（引起應(yīng)力集中），沉降不均勻，水位上升速度過(guò)快。——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第29頁(yè)/共35頁(yè)1981年8月，龍羊峽遇150年特大洪水，依靠圍堰混凝土心墻48支觀(guān)測(cè)儀器，決定加高圍堰4m抗洪。1985年6月，長(zhǎng)江三峽新灘，監(jiān)測(cè)預(yù)警，大滑坡2000萬(wàn)方，安全撤離，無(wú)一傷亡。洪門(mén)、南水、大洪河3座水電廠(chǎng)，經(jīng)監(jiān)測(cè)分析和補(bǔ)強(qiáng)加固，提高汛前水位，每年增加電能5700萬(wàn)kw.h。1998年鳳灘、五強(qiáng)溪、柘溪三座水庫(kù)在防洪關(guān)鍵時(shí)刻，經(jīng)監(jiān)測(cè)分析預(yù)測(cè)，多攔蓄洪峰洪量27億方，相當(dāng)于洞庭湖高水位時(shí)1m庫(kù)容。柘林水庫(kù)，經(jīng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)下，超過(guò)歷史最高水位1.32m運(yùn)行，為保證京九高速公路和京九鐵路安全，起到關(guān)鍵作用。監(jiān)測(cè)應(yīng)用典型實(shí)例——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第30頁(yè)/共35頁(yè)對(duì)策和監(jiān)控技術(shù)水電站水工程：

大壩、進(jìn)（引）水建筑物、廠(chǎng)房、邊坡（含庫(kù)區(qū)）、金屬結(jié)構(gòu)、相關(guān)交通橋梁等大壩安全狀態(tài)：

施工期、蓄水期、運(yùn)行期大壩結(jié)構(gòu)的運(yùn)行狀況安全：

以設(shè)計(jì)規(guī)范、安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則、安全評(píng)價(jià)細(xì)則以及國(guó)家和行業(yè)規(guī)范為依據(jù)。安全等級(jí)

電力部門(mén)：險(xiǎn)壩、病壩、正常壩—

“水電站大壩安全檢查實(shí)施細(xì)則”水利部：一類(lèi)壩、二類(lèi)壩、三類(lèi)壩—“水庫(kù)大壩安全評(píng)價(jià)導(dǎo)則”——大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用——第31頁(yè)/共35頁(yè)正常狀態(tài)

指大壩（或監(jiān)測(cè)的對(duì)象）達(dá)到設(shè)計(jì)要求的功能，不存在影響正常使用的缺陷，且各主要監(jiān)測(cè)量的變化處于正常情況下的狀態(tài)。異