大坝安全监测的意义和方法

大坝安全监测的意义与方法

【论文提要】：从分析影响大坝安全的各种因素入手，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。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。

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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《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。

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。

一、影响大坝安全的因素

影响大坝安全的因素很多，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；由于地质条件复杂，基础失稳和意外结构事故；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；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。

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，

大坝建成就已确定了，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，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，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。而大坝安全监测主要是针对后两种情况。

1、设计阶段

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。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，在黄龙滩、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，在大地震时，迎水面滑落库中，原因是坝体结构设

计不合理。所以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。

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。

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；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。

二、大坝安全监测的目的和意义

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，重在评价大坝安全。大坝安全监测的浅层意义是为了人们准确掌握大坝性态；深层意义则是为了更好地发挥工程效益、节约工程投资。大坝安全监测不仅是为了被监测坝的安全评估，还要有利于其他大坝包括待建坝的安全评估。

三、大坝安全监测的具体内容

通过以上分析可知，影响大坝安全的因素很多(坝址选择、枢纽布置、坝体结构、材料特性、水库调度等)、时间跨度大(从设计施工到运行管理)；大坝安全监测的目的是为了在确保工程安全的前提下，更好地发挥工程效益。随着科技的发展、人们观念的变化，实现大坝安全监测的手段和目的都有了一定程度的变化。

1、监测范围和内容

规范规定“大坝安全监测范围，包括坝体、坝基、坝肩，以及对大坝安全有重大影响的近坝区岸坡和其它与大坝安全有直接关系的建筑物和设备”。瓦依昂拱坝就是由于库区发生大滑坡引起了溃坝；我国柘溪水电厂首

次蓄水时，在大坝上游右岸1.55km处也曾发生大滑坡；佐齐尔拱坝1978年12月份发现拱冠向上游移动的原因就是因为离坝1.5 km的地方在比坝低320m处开挖了一条排放地下水的隧洞所致。可见，关系大坝安全的因素存在的范围大，包括的内容多，如泄洪设备及电源的可靠性、梯级水库的运行及大坝安全状况、下游冲刷及上游淤积、周边范围内大的施工特别是地下施工爆破等。

大坝安全监测的范围应根据坝址、枢纽布置、坝高、库容、投资及失事后果等进行确定，根据具体情况由坝体、坝基推广到库区及梯级水库大坝，大坝安全监测的时间应从设计时开始直至运行管理，大坝安全监测的内容不仅是坝体结构及地质状况，还应包括辅助机电设备及泄洪消能建筑物等。

2、大坝安全监测的针对性

大坝安全监测是针对具体大坝的具体时期作出的，一定要有鲜明的针对性。

(1)、时间上的针对性。

由于大坝施工期、初次蓄水期和大坝老化期是大坝安全容易出现问题的时期，因此在前一个阶段监测的重