渗流监测课程论文

渗流监测

1.渗流监测概述

渗流监测是大坝安全监测的重要组成部分，大坝渗流是一个三维问题，影响因素比较复杂，边界条件难以确定，致使根据设计计算或实验采用的防渗导渗措施不可能很完善。水库大坝渗流监测系统在大坝整体安全中占有重要地位。

2.渗流监测的意义

水库大坝的安危，不仅影响工程效益的发挥，而且直接威胁下游人民的生命财产，一旦失事，将产生无法估量的损失和影响。因此，水工建筑物的安全运行，灾病的防治在国内外都受到极大重视，水库大坝安全一直是水库工程管理的重点问题之一。大坝安全监测是大坝安全管理的一项重要内容，很多水利工程建设和管理部门结合现代监测理论和先进技术，对水工建筑物的安全监测课题进行了进一步的研究和探讨。如长江三峡、引淮入海等工程均开展和逐步完成了整体式监测系统的研究。在监测技术方面引入了网络化自动监测等现代测量技术。安全监测资料是水库大坝当前及历史运行状态的记录和反映，因此，对大坝安全监测资料进行分析是评价大坝安全状态的最直接有效的手段之一。坝体、坝基渗漏量过大会使库水严重损失，降低水库效益，甚至出现坝坡失稳、坝体和坝基发生渗流破坏等危及大坝安全的严重后果。因此，对水库大坝进行渗流监测，对充分发挥水库工程效益、防灾减灾，有重大的社会经济效益。

3.大坝渗流监测的内容与方法

大坝渗流监测系土石坝在上下游水位差作用下产生的渗流场的监测，包括坝体渗流压观测、坝基渗流压力观测、绕坝渗流观测和渗流量观测。坝体渗流压力观测包括观测断面上的压力分布和浸润线位置的确定；坝基渗流压力观测包括坝基天然岩土层、人工防渗和排水设施等关键部位渗流压力分布情况的观测；绕坝渗流观测包括两岸坝端及部分山体、土石坝与岸坡或混凝土建筑物接触面，以及防渗齿墙或灌浆帷幕与坝体或两岸接合部等关键部位；渗流量的观测包括渗漏水的流量以及水质观测。水质观测中包括渗漏水的温度、透明度观测和化学成分分析。在通过布设监测设施获取上述观测资料的基础上对观测资料进行分析，分析的方法通常有比较法、作图法、特征值统计法、数学模型法。

渗流监测不仅能了解水库的渗漏损失，更重要的是它能有效地监视土石坝的安全情况，判识土石坝的工作状态，存在异常的部位及其对安全的影响程度与变化趋势等。如果渗流量随时间发生了较大的变化，则意味着渗流场内可能已产生局部的渗透破坏现象，就应及时找出其原因并采取必要的补救措施。大坝总渗流量通常由3部分组成：1）通过坝体的渗流量；2）通过坝基的渗流量；3）通过两岸绕渗或两岸地下水补给的渗流量。为了监测各部分的渗透稳定性，应尽量做到分区观测。大坝渗流量的大小除直接受上下游水位变化的影响，还与大坝断面轮廓、坝体和坝基土渗透系数大小以及防渗排水设施等因素有关。此外，由于土体固结、坝前淤积或坝基产生渗透变形而导致

渗流出口土体被冲刷，由于温度变化而会改变水的黏滞性和影响基岩裂隙的张开度等，以上这些因素均会对渗漏量产生影响。渗流安全评价离不开渗流安全监测资料，渗流异常情况的检查报告或记录，重大渗流事故及其处理情况等基本资料。渗流安全评价主要有现场检查法、监测资料分析法、计算分析（模型试验）与经验类比法及专题研究论证法。渗流安全评价应首选监测资料分析方法，并将其分析结果与规范、设计或试验给定的允许值（如各种允许比降、扬压力、渗压系数等）相比较，判断大坝渗流的安危程度。

4.渗流观测的主要设备与分析方法

目前，国内外在大坝渗流研究方面主要是通过在坝身和坝基适当部位，有计划地设置一些测压管或渗压计，以及在其下游适当部位设置观测渗流量的量水堰，对大坝渗流情况进行观测，根据对观测资料的统计分析，及时了解坝身、坝基和运行状况，存在的问题和坝坡的稳定性。为有效地根据土石坝的原型观测资料来分析坝体和坝基中存在的渗流问题，国内一些大坝安全研究人员结合渗流理论和工程实际，考虑水位、降雨量、坝基排水以及时效等因素对渗流的影响，建立了土石坝坝体和坝基测压管以及通过大坝渗流量等观测资料的统计分析模型和方法，经对大量工程的实际应用，取得了令人满意的效果。渗流安全是水库大坝尤其是土石坝的重要安全问题之一。由于通过选择若干重点断面，布置相应的点式监测仪器获取的信息非常有限，无法对集中渗漏进行有效监控。近年发展起来的分布式光纤渗流热监测技术作为一种全新的渗流监测技术，克服了点式布置测量点有限和成

本高的缺点，可以通过实时测量空间温度场的分布来实现在空间上连续地测量地温从而实现间接获得土石坝的渗流场分布，从而大大提高了发现水工建筑物及其基础集中渗流通道的概率，而且费用较低。该技术可以作为传统的渗流监测方法的重要补充，并可以发展成为一种大坝、堤防及其他工程渗流安全的早期预警系统。

5.小结

目前，我国部分水库的安全状况有了根本性的改善，但水库大坝安全是一个长期的动态过程，水库大坝的安全问题仍然长期存在。安全监测资料是反映水库大坝当前运行状态的记录和反映，因此，安全监测在水库大坝安全评价和安全管理中具有不可替代的作用。我国将要在2~3a时间内基本完成大中型和重点小型病险水库的除险加固任务，这就需要进一步加强水库大坝安全监测，安全评价及安全管理方面的新技术、新方法的研究及应用，全面提高水库大坝安全水平。