大壩安全監(jiān)測的內涵及擴展2

大壩安全監(jiān)測的內涵及擴展摘要：從分析影響大壩安全的各種因素入手，在時空兩個方面拓寬了大壩安全監(jiān)測的概念，即大壩安全監(jiān)測應在時空上將影響大壩安全的因素考慮在內。在此基礎上，提出：(1)大壩安全監(jiān)測要有明顯的針對性；(2)重視對潰壩的分析；(3)大壩安全監(jiān)測應和設計及大壩安全定檢結合起來，以方便資料分析和相互校核；(4)加強對大壩安全監(jiān)測(包括監(jiān)測系統(tǒng))，特別是自動化系統(tǒng)的效益評估，要求大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)成為水庫運行調度的依據(jù)，真正為提高水庫效益服務；(5)通過網(wǎng)絡技術，實現(xiàn)大壩安全監(jiān)測的網(wǎng)絡化，以方便經(jīng)驗交流，提高監(jiān)測技術。關鍵詞：大壩安全監(jiān)測；時空；運行管理；網(wǎng)絡眾所周知，大壩是一種特殊建筑物，其特殊性主要表現(xiàn)在如下3個方面：①投資及效益的巨大和失事后造成災難的嚴重性；②結構、邊界條件及運行環(huán)境的復雜性；③設計、施工、運行維護的經(jīng)驗性、不確定性和涉及內容的廣泛性。以上特殊性說明了要準確了解大壩工作性態(tài)，只能通過大壩安全監(jiān)測來實現(xiàn)，同時也說明了大壩安全監(jiān)測的重要性。事實上，大壩安全監(jiān)測已受到人們的廣泛重視，我國已先后頒布了差阻式儀器標準及監(jiān)測儀器系列型譜、《水電站大壩安全檢查實施細則》、《混凝大壩安全監(jiān)測技術規(guī)范》、《水庫大壩安全管理條例》、《土石壩安全監(jiān)測技術規(guī)范》等，同時，國際大壩會議也多次討論過大壩安全問題［1］。大壩安全監(jiān)測是人們了解大壩運行性態(tài)和安全狀況的有效手段。隨著科學技術的發(fā)展、管理水平的提高及人們觀念的轉變，大壩安全監(jiān)測的內涵也進一步加深。為此，筆者從分析影響大壩安全的因素入手，對大壩安全監(jiān)測的若干問題進行探討。1影響大壩安全的因素影響大壩安全的因素很多，據(jù)國際大壩會議“關于水壩和水庫惡化”小組委員會記錄的1100座大壩失事實例，從1950年至1975年大壩失事的概率和成因分析中得出大壩失事的頻率和成因分別為：30%是由于設計洪水位偏低和泄洪設備失靈引起洪水漫頂而失事；27%是由于地質條件復雜，基礎失穩(wěn)和意外結構事故；20%是由于地下滲漏引起揚壓力過高、滲流量增大、滲透坡降過大引起；11%是由于大壩老化、建筑材料變質(開裂、侵蝕和風化)以及施工質量等原因；12%是不同的特有原因所致。通過上面的數(shù)值可以作如下分析：大壩失事的原因很多、涉及范圍也很廣，但大致可以分成3類。第一類是由設計、施工和自然因素引起，它沒有一個從量變到質變的過程，而是一旦大壩建成就已確定了的，如設計洪水位偏低、混凝土標號過低、未考慮地震荷載等；第二類是在運行、管理過程中逐步形成的，有一個從量變到質變的發(fā)展過程，如沖刷、浸蝕、混凝土的老化、金屬結構的銹蝕等；第三類是上述兩種混合情況，即設計、施工中的不完善在運行中得不到改正，或者說隨著時間的推移和運行管理的不力使設計、施工中的隱患發(fā)展為破壞。就目前而言，大壩安全監(jiān)測主要是針對后兩種情況。下面將從設計、施工、運行維護3個階段來討論，著重強調目前大壩安全監(jiān)測容易忽視的一些方面。1.1設計階段眾所周知，在設計階段，壩址的確定決定了地形、地質、地震發(fā)生頻率及水文條件等；樞紐的總體布置、壩型及結構、材料選擇和分區(qū)、水文資料的收集及洪水演算、地質勘探等都將影響大壩的安全。1980年6月19日，烏江渡水庫泄洪水霧引起開關站出線相間短路跳閘、引出線燒斷、工地停電，類似情況1980年6月23日在黃龍灘、1986年9月3日在白山等也曾發(fā)生。以上事故的發(fā)生引起工地停電和泄洪閘門不能開啟的嚴重后果，均是由于整體布置不合理，對泄洪水霧飄移危害認識不夠所致?？κ惨患壌髩挝挥诟叩卣鹆叶葏^(qū)，粘土斜墻壩的抗震性能差，而設計又將防滲膜放在斜墻下游側，形成潛在的最薄弱滑裂面，因而在1985年大地震時，迎水面滑落庫中，其原因是壩體結構設計不合理。綜上所述，大壩的許多安全隱患是由設計階段留下的，特別是水文計算及地質勘探和處理兩個方面，如紀村壩基紅層問題，前期勘探工作不夠是重要原因之一［2］。1.2施工階段施工階段能否貫徹設計意圖、確保施工質量，特別是有效解決施工中發(fā)現(xiàn)的新問題是確保大壩安全的關鍵因素之一，如混凝土壩的溫控措施、土石壩的碾壓及防滲排水結構的施工、有關泄洪建筑物的機電安裝等都將直接影響大壩的安全?？κ惨患壌髩卧?982年施工中，其壩體及防滲墻都未進行碾壓，致使密實度降低，在強震時容易液化和沉陷，這也是1985年地震時引起大壩整體破壞原因之一。1.3運行管理運行管理涉及水庫調度、大壩及附屬機電設施檢查、監(jiān)測手段及資料分析方法、大壩安全狀況評價等，其中每一環(huán)節(jié)都事關大壩的安全。。佛子嶺大壩1969年發(fā)生的漫頂事故，其重要原因就是因為盲目追求灌溉效益，汛期不適當?shù)靥Ц哌\行水位所致；陳村大壩出現(xiàn)的105m高程水平裂縫與大壩長期遭遇高溫低水位運行工況有關［3］；佛子嶺、磨子潭和溝后水庫等在泄洪閘門開啟的關鍵時刻都出現(xiàn)了電源中斷這一嚴重問題，說明了備用電源及汛前檢查有關泄洪設備(施)的重要性，更不用說對大壩進行全面的巡視檢查、儀器監(jiān)測和及時的資料分析了。這里還要強調的一點就是聯(lián)合調度問題，在梯級水庫調度中這一點顯得特別重要，如石漫灘水庫潰壩與上游的元門水庫潰壩是密不可分的。鍛2語大壩希安全各監(jiān)測測的目推的和懸意義員眾所乞周知終，大屯壩安慶全監(jiān)女測有膏校核鳳設計心、改礎進施零工和濤評價辟大壩遼安全匪狀況友的作礦用，鏟且重練在評鍛價大頃壩安補全。肝筆者置認為桶，大違壩安教全監(jiān)拘測的糕淺層它意義縫是為詢了人園們準約確掌任握大完壩性蜻態(tài)；雜深層只意義雪則是賤為了就更好圈地發(fā)機揮工悉程效難益、荒節(jié)約流工程煙投資意。大媽壩安姥全監(jiān)添測不鐵僅是柜為了泳被監(jiān)即測壩昆的安買全評傭估，袋還要視有利置于其堤他大售壩包顧括待坡建壩固的安趁全評扮估。聚3印大壩拳安全抵監(jiān)測幟的新協(xié)內涵障通過厘以上報分析釀可知習，影易響大泡壩安橋全的首因素蠟很多漿(障壩址罵選擇葬、樞獲紐布陳置、價壩體蠢結構身、材佳料特慮性、放水庫玩調度撫等際)端、時擦間跨兇度大抬(援從設博計施湖工到好運行弟管理恨)歡；大鋤壩安滲全監(jiān)使測的捏目的效是為減了在元確保懇工程案安全師的前盯提下圣，更男好地撲發(fā)揮訓工程絡效益攻。隨今著科低技的拼發(fā)展襪、人比們觀祥念的狐變化膊，實氏現(xiàn)大規(guī)壩安費全監(jiān)顧測的君手段氏和目盤的都解有了闊一定委程度岔的變驕化，雖筆者房認為墓可從強如下凝幾方吳面進慰行理拌解。旋3.柜1紫監(jiān)測乳范圍屢和內鏡容甜規(guī)范戚［認4危］［肅5冠］規(guī)損定催“愛大壩鑒安全蹈監(jiān)測絕范圍狡，包撫括壩袖體、赤壩基悼、壩盟肩，擦以及柴對大閥壩安烘全有殿重大擔影響波的近界壩區(qū)咽岸坡紫和其影它與主大壩典安全載有直護接關尿系的秤建筑謠物和顛設備陜”嶺。眾廳所周福知，痕瓦依堤昂未(V棍a便jo紅nt炒)式拱壩算就是巧由于戚庫區(qū)悼發(fā)生朗大滑創(chuàng)坡引拌起了穿潰壩尤；黨19棕61鹽年思3倦月底6精日，搜我國巴柘溪笨水電秧廠首棉次蓄尖水時傲，在捉大壩廊上游伶右岸營1.嘴55某k頃m勺處也位曾發(fā)鳳生大龜滑坡壺；佐順齊爾評拱壩事19辛78弓年卻12脂月份圣發(fā)現(xiàn)時拱冠熄向上續(xù)游移行動的姐原因淋就是饒因為壓離壩逃1.輕5南km昏的地盾方在耕比壩翻低儀32撒0污m眉處開雜挖了早一條竄排放得地下英水的瓶隧洞欠所致邁?？筛镆?，慎關系珠大壩閉安全扔的因多素存料在的彼范圍素大，猴包括壽的內罪容多叛，如倍泄洪適設備瑞及電藏源的貪可靠榴性、爹梯級癥水庫漸的運園行及疏大壩收安全良狀況黑、下繩游沖健刷及追上游根淤積版、周雞邊范含圍內頁大的徐施工明特別荒是地愉下施努工爆再破等媽。強大壩誼安全鞠監(jiān)測議的范濱圍應選根據(jù)攝壩址慮、樞棋紐布號置、紋壩高疤、庫尾容、便投資敲及失侵事后徹果等難進行逃確定銅，根音據(jù)具界體情棚況由沈壩體喪、壩呀基推棉廣到派庫區(qū)鑄及梯竹級水涉庫大辣壩，麥大壩低安全殲監(jiān)測計的時熄間應扮從設去計時哄開始鐘直至框運行害管理確，大券壩安亦全監(jiān)逮測的能內容拜不僅仇是壩驅體結壇構及吉地質優(yōu)狀況耍，還兄應包領括輔顆助機招電設劈備及膝泄洪或消能衣建筑赴物等齡。瞎3.辰2朱大壩綁安全江監(jiān)測櫻的針買對性臭大壩控安全稼監(jiān)測清是針擴對具紹體大醋壩的狗具體顏時期斯作出予的，閉一定才要有奴鮮明愧的針勉對性腹。廁(1窮)排時間弄上的例針對載性。吃由于企大壩竄施工卵期、料初次之蓄水添期和晝大壩像老化智期是鉆大壩后安全緊容易刪出現(xiàn)車問題辜的時辮期，耗因此佛在前呈一個汁階段神監(jiān)測費的重喬點應獅是設姜計參占數(shù)的洲復核曉和施且工質防量的捷檢驗雅，而峰后者鏡則應佛是針遼對材母料老抽化［緒7拔］和貍設計發(fā)復核阿進行桿。課大壩咐的破千壞機保理研至究至但今還可是一膛個薄盲弱環(huán)金節(jié)，青關鍵兩是原蛾型破書壞試賞驗作勿不了講，因昏此，龍加強艦對潰口壩的常分析求是非蘋常有樸必要謎的。便這就東要求總大壩撈安全寄監(jiān)測滅系統(tǒng)濕在關趨鍵時峰候能剝發(fā)揮裁作用矩，能屆得到與關鍵傘數(shù)據(jù)死；被(2夫)抽空間認結構濁上的范針對尊性。嫩針對躲具體這的壩憤址、棕壩型舅和結橫構有撥針對迅性地椒加強寬監(jiān)測巷，如容針對饑面板遵堆石巡壩面嫂板與誼趾板恒之間枝的防鮮滲、安碾壓鹿混凝沙土壩芝的層略間結文構、候高強梳震地售區(qū)均保質土課壩的吊液化田、薄提拱壩侄壩肩并的穩(wěn)餡定、竭破碎緒地基傍及深嚴覆蓋長層上共筑壩湊的基逗礎處博理及沾防滲漏、多猶泥沙罪河流扁的泥腫沙淤俱積、換庫岸嶄高邊住坡的砍穩(wěn)定撈等。售由于烤總體堤布置盈不合楊理，墻泄洪備水霧氣有可駛能引盆起跳疊閘等蟻問題脫，應壩注意鍬對霧瞞化的劍監(jiān)測滾和汛魔期對懼備用檢電源始的檢盛查等脅。再財者，暴大壩泡監(jiān)測辦應和污大壩餅設計系、施辛工和容運行柿管理歲互相掏補充裁，特庸別是蜜在設地計中響運用灶新結陰構、禮新方抬法、叛新材滑料，瞞施工拼時發(fā)鏈現(xiàn)新們的地螺質構冠造和共地質太條件齡。運直行遇室到不究利工壯況時貝，大歇壩安抵全監(jiān)臟測理透應成麗為檢丈驗設絞計、眾施工佳及運頸行效桌果的微必要突手段路，從船而為層采取止必要疑的工襖程措?yún)f(xié)施以拾確保竭大壩勉安全嚇創(chuàng)造腥條件跡。挽3.優(yōu)3分監(jiān)測悠手段是和方香法租大壩控安全弟監(jiān)測田包括闊巡視臟檢查升和儀盟器監(jiān)矩測［飲4壘］，融筆者夏認為鉤巡視烈檢查堆和儀淺器監(jiān)糊測是泄分不戰(zhàn)開的悲。前眼者也稠要盡榜可能假的利忽用當尚今的甩先進民儀器蝦和技幫術對自大壩隱特別港是隱傲患進直行檢搞查，引以便納作到孤早發(fā)務現(xiàn)早杏處理呈，如薪土石走壩的指洞穴梢、暗綿縫、牌軟弱籃夾層峽等很分難通默過簡處單的回人工始檢查鄉(xiāng)發(fā)現(xiàn)貞，因至此，成必須戶借用軌高密禮度電毫阻率郵法、擱中間衫梯度沙法、吼瞬態(tài)泥面波寬法等遙進行之檢查命［頑6嫩］，而從而塞完成巴對其楚定位炸及嚴泳重程楊度的孝判定壇。人堆工巡熔查和冰儀器絲監(jiān)測扔分不淋開的獎另一撤條原拘因是銹由于被大壩爭的特貨殊性跨和目刪前儀雞器監(jiān)聲測的旬水平勻所決導定的梳。大獵壩邊摘界條飲件和鄰工作貸環(huán)境綠較為悟復雜丘，同歪時，榆由于銷材料閑的非議線性執(zhí)(今特別彩是土獅石壩弦)威，從搖而使樣監(jiān)測漸的難補度增褲大；技另一腦方面誰，目第前儀櫻器監(jiān)翼測還條只能仁作到泉“抽點鎖(避小范灘圍脂)適監(jiān)測約”使，如派測縫去計只蘭能發(fā)勉現(xiàn)通脹過測山點的冠裂糠(何接壩)拼縫開儀度的桶變化子，而洲不能煎發(fā)現(xiàn)劉測點滿以外贏裂潮(車接息)爛縫開摩度的責變化誼；變臺形祥(水滲流鞠)領測點齡監(jiān)測除到的院是壩哭體辛(論基開)司綜合俯反應座，因深而難哲以進音行具步體情昆況的朵原因幫分析顯。正鄉(xiāng)是由像于上味述原幟因，隨監(jiān)測舞手段死和方到法必啟須多洪樣化順，即頌將各決種監(jiān)商測手溫段和竟方法控［拼4零］［茫5勺］結榜合起撲來，釘將定腎性和領定量瞎監(jiān)測續(xù)結合罪起來伶，如隔將傳會統(tǒng)的渠變形嫂、滲攪流、奧應力厘應變柔及溫霸度監(jiān)錄測同計面波宏法、議彩色丘電視凱、超醒聲波幟、堂CT柜、水鄭質分皇析等觀結合枕起來產。隨頂著科掌技水距平的傍發(fā)展顆，一屠種真轟正的訪“資分布炊式測倡量系獻統(tǒng)晌”—冠—挎光纖爺測量夾系統(tǒng)興即將燭面世形，水皺科院英、國崖電公揉司成右都院島等單咬位已際對此題作了親大量朗的研輕究，尤也曾態(tài)在三飾峽作扯過試糟驗。暈該系淡統(tǒng)將煩光纖胳既作著為傳息感部奧件，槐又作玻為信困號傳疏輸部上件埋完設于蜻壩體似中，談使每物一根送光纖犁成為千大壩桶的神該經(jīng)，誰感受法大壩邀性態(tài)鍵的變佛化并護具體咬定位靈，從緩而使狐監(jiān)測掙走向要立體予和全旺方位坦。鬼目前糊，自挑動化遙系統(tǒng)襪還存只在費粗用高掠、可讀靠性脆難以刃保證薦、監(jiān)馳測項娃目不占全、燦安裝播調試奶困難參、實鈔時化造程度油低等終問題震，筆興者認伯為一聽種費泛用低目、安睡裝調堡試簡盲單、暢易維顧護、機可以顯進行他大范陽圍監(jiān)貍測、疲實時絞性高盤的系戶統(tǒng)才麗是發(fā)穗展方任向。賊同時棕，監(jiān)旱測方披法、蓋監(jiān)測旬量的消變化刺(馬如由腦標量政到矢渾量、四由數(shù)詞值分盤析到陸圖象泡分析偏)感必將小導致犧分析稀方法喪的變揀化。日3.顛4奮大壩洋安全震監(jiān)測困的網(wǎng)碰絡化昆、智釘能化戴、效孟益化塊在過餡去的炎許多焦年中拘，人渠們總惡是將俘觀測藝資料縣交由呢專職煙單位寸去分殃析，社這樣塔做要慈花費宴大量食的時鑒間，攪不利秤于及樣時有沉效地宮掌握享大壩開性態(tài)懇和進門行最樣優(yōu)的劈運行早調度沉。同味時，度一般尊單位暮的資倚料分的析總萌是在負建立棚數(shù)學糞模型律(顏特別嬸是統(tǒng)朱計模阻型巷)迎的基艙礎上驢，缺上乏與交具體午大壩剪的聯(lián)絡系及坦與設春計標雪準貫(謎穩(wěn)定汪、強攜度梁)擇的比注較，乒也不搜利于淡監(jiān)測仆技術聞的提餐高。怨近期勻，一程些單旺位在因專家鈴系統(tǒng)邀、人印工智柄能及降決策即支持赴系統(tǒng)袋開發(fā)眨中，票直接貿將監(jiān)沉測資壺料踏(畢如庫肯水位買、溫聲度、柴應力關、揚涉壓力撿等竟)串與設續(xù)計標路準損(撲穩(wěn)定牙、強蟻度遣)屋對照牙起來劃用于系壩體換強度烏及穩(wěn)病定校辯核是錦一種長很好閘的思譽路。曲但是法，目濁前的徒大壩筆安全翅監(jiān)測丈自動鞭化水貌平多詠數(shù)還膚停留溝在部稠分監(jiān)娃測項同目數(shù)用據(jù)的河自動妄采集嘩上，式難以的滿足謙實際遭需要舒。事媽實上捏單憑獵監(jiān)控味指標盡來判朱別大蹤壩安載全是寨不完樹善的快，因夜為目搞前的悶監(jiān)控謎指標墾主要帆依靠搖經(jīng)驗得和理皆論計填算確臥定。嫂前者妖人為河因素濕大，百后者割由于氧計算臥理論嶺、數(shù)珍學模喂型和服邊界疊條件佳的假夾定，舌誤差隙也較濤大，善實際否應用脆也值毫得商墓榷。娃如對魄于土舉石壩開，當儀上游欄庫水粒位驟辛降時偶測壓撫管水訊位不翠會超碌過監(jiān)勉控指仍標，黑但此惑時上鋒游壩捕體有諷可能帆失穩(wěn)鞋。我棍國自脾19惹87效年開缺始的柴水電寸站大湯壩安示全定薦期檢輩查各(榴鑒定跳)漆，是途對大誠壩結碧構性盈態(tài)和樣安全惕狀況旨的全館面檢因查和董評價琴，已拾得到浴廣大子科技張人員歸認可差，實止踐證覽明是黑有效界的?？舅团质歉挀?jù)設詞計復碗核、豎壩基貪隱患竄、壩儀體穩(wěn)粉定、條泄洪鈔消能柳、庫帽區(qū)淤司積及烤近壩符庫岸羊滑坡誕等方栗面對改大壩孟安全吸進行雕評價廉。因鑒此，涌大壩揮安全宋評估錦軟件御應與安大壩羅安全廟定檢參內容逆相適勇應，刪應用揭專家爺系統(tǒng)維和決止策支捆持系管統(tǒng)將清大壩杰安全叛定檢陪的成懼功經(jīng)和驗和河監(jiān)測塌資料家分析會的有暖效方業(yè)法結見合起管來，鹽在此癥基礎離上實同現(xiàn)與歇大壩諸監(jiān)測捐數(shù)據(jù)子采集猴系統(tǒng)繳、閘界門監(jiān)蓄控系女統(tǒng)、鞏水庫午自動目調度敢系統(tǒng)色、水侵雨情州測報群系統(tǒng)耍的有胖機結譯合，轎將大后壩安誤全作變?yōu)榧s弄束條興件，徑效益嫌的最服大化逝作為底目標鍋函數(shù)聽才能瘡適應違用戶東和時奶代的烘需要賭。撒最近互，國寬家防缸總在根建立掏全國恰防汛撇決策品支持飛系統(tǒng)周中將別大壩梅安全瑞監(jiān)測故(董工情成監(jiān)測戒)含作為誦整個基系統(tǒng)許的一毀個部思分，萍從而顛突出礎水庫乓運行秘以效炕益為仰中心碌，大扭壩安溝全是錯約束鴿條件假的觀址點。凝另一反方面志，在附大壩亦失事敵或事兩故中壇，洪開水漫蝴頂占振了相贊當大位的比腥例。漫試想柔：如劉果大饞壩某屠些性命態(tài)異匙?；蛩亻l門豬起閉繩機損壩壞，悔而又胳不知航近期厚洪水敏情況毯，如專何在禍洪水鬧到來鳥時確弄保大寫壩安碰全飛?旁同時蒸，運底行也恢會影拍響大酸壩安普全，書如陳輝村大秋壩探10與5黃m滲高程胃裂縫筆的出歸現(xiàn)及吧發(fā)展取與不危正確孫的運亂行方犯式有鐵關；驕碧口應大壩卸19鋤95攔年也推因泥駛沙淤曠積在并較短哀的時須間內藍將排坦沙洞羞口淤糕堵，仔威脅肥了電攜站安籌全。斜故為可充分畝發(fā)揮付水庫怨效益絡，確腳保大森壩安疼全，虎必須烏盡可派能將嗎流域您水情籠、梯并級水張庫調夕度情搶況及歌洪水繡預報抓、大隆壩安忘全監(jiān)蔥測和傭本水毛庫運雨行調獻度結腰合起掩來。其另一他方面半，目雅前自捕動監(jiān)爆測系謀統(tǒng)的注數(shù)據(jù)駕采集魂軟件粥均有否巡測撒和選襖測功芳能，迷為適踐應憂“恐無人要值班焦，少粒人值齡守漆”環(huán)的要請求，威設置掌自動悟進行歉巡測桐、在破線診巖斷、君自動榴報警繩是對符系統(tǒng)治的必傅然要璃求。樓由于啟許多秋測值災超差逢均由癢于自粉動化哪系統(tǒng)仇本身定引起況，故品筆者陰建議址在數(shù)景據(jù)采呀集軟鼓件中奧應增紅如下膚功能殿：即傾當