大坝安全监测的内涵
摘要:大坝作为一种特殊建筑物,有3个方面的特殊性:①投资与效益巨大,但失事后造成灾难的严重;②结构、边界条件及运行环境的复杂;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。
关键词:大坝安全监测溃坝洪水水工建筑物泄水建筑物坝基渗漏
0 引言
大坝作为一种特殊建筑物,有3个方面的特殊性:①投资与效益巨大,但失事后造成灾难的严重;②结构、边界条件及运行环境的复杂;③设计、施工、运行维护的经验、不确定和涉及内容的广泛。
以上说明了要实时准确了解大坝工作性态,只有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。
随着科学技术的发展、管理水平的提高及人们观念的转变,大坝安全监测是人们了解大坝运行性态和安全状况的有效手段,已受到人们的广泛重视,我国早已颁布了《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。
1 观察
大坝安全监测是通过仪器观测和巡视检查对水利水电工程主体结构、地基基础、两岸边坡、相关设施以及周围环境所作的测量及观察;“监测”既包括对建筑物固定测点按一定频次进行的仪器观
测,也包括对建筑物外表及内部大范围对象的定期或不定期的直观检查和仪器探查。
1.1 通过观测仪器和设备,以及时取得反映大坝和基岩性态变化以及环境对大坝作用的各种数据的观测和资料处理等工作。
其目的是分析估计大坝的安全程度,以便及时采取措施,设法保证大坝安全运行。
由于大坝的工作条件十分复杂,大坝和地基的实际工作状态难以用计算或模型试验准确预测,设计中带有一定经验性,施工时也可能存在某些缺陷,在长期运行之后,由于水流侵蚀和冻融风化作用,使筑坝材料和基岩特性不断恶化。
因此,在初期蓄水和长期运行中,大坝都存在着发生事故的可能性。
大坝一旦出现异常状态,必须及时发现和处理,不然必将导致严重后果。
大坝失事不仅要损失全部工程效益,而且溃坝洪水将使下游人民生命财产遭受毁灭性损失。
大坝安全监测是水库工程管理工作中最重要的一项工作。
实例:友谊水库位于河北省张家口市尚义县和内蒙古自治区兴和县交界处的永定河支流东洋河上游,控制流域面积2250km2。
总库容1.16亿m3。
友谊水库拦河坝为均质土坝。
是一座以灌溉为主,兼顾防洪等综合利用的大(ⅱ)型水利枢纽工程,工程等级为ⅱ级。
工程地质条件友谊水库坝址拦河坝址主要地层岩性为太古界迁西群花山岗片麻岩及辉长岩脉侵入体,河床及温滩第四系全新统地层。
拦河坝左坝肩上部土厚7～8.5m。
下部为弱风化花岗片麻岩。
局部为强分化岩。
局部节理裂隙发育。
1974年投入运行到现在已经30多年。
1998年1月10号11:50张家口市的张北、尚义一带发生
ml6.2级强烈地震,经日常检测友谊水库大坝出现裂缝,坝坡干砌石凸起或下沉。
部分管水位上升或下降。
大坝渗漏增大。
大坝水平,和垂直位移量增大。
通过仪器和设备缝合分析了大坝垂直和水平位移、裂缝、浸润线、渗流量、土压力、渗流观测等。
2000年完成水库大坝安全鉴定,将水库大坝定为三类坝,为使水库达到2000年一遇,2002年开始进行以扩建溢洪道为的水库除险加固工程。
提高了防汛标准。
发挥更大的社会效益。
有效的防止发生溃坝洪灾。
2 大坝失事的原因
2.1 由于大坝失事原因是多方面的,其表现形式和可能发生的
部位因各坝具体条件而异。
因此,在大坝安全监测系统的设计中,应根据坝型、坝体结构和地质条件等,选定观测项目,布设观测仪器,提出设计说明书和设计图纸。
设计中考虑埋设或安装仪器的范围包括坝体、坝基及有关的各种主要水工建筑物和大坝附近的不稳定岸坡。
2.2 土坝、土石混合坝:失事的主要原因常是渗透破坏和坝坡失稳,表现为坝体渗漏、坝基渗漏、塌坑、管涌、流土、滑坡等现象。
主要观测项目有垂直和水平位移、裂缝、浸润线、渗流量、压力、孔隙水压力等(见闸坝变形观测、渗流观测)。
2.3 此外,对泄水建筑物应进行泄流观测和必要的水工建筑物
观测。
比如大坝位于地震多发区和附近有不稳定岸坡,还应进行必要的抗震、滑坡、崩岸等观测项目(见滑坡崩岸观测、水工建筑物抗震监测)。
3 分析结论
通过以上分析可知,大坝安全监测实际上是一种管理,包括信息采集、处理、结论的得出、措施的制定、信息的反馈,其根本目的是为了工程效益。
综合起来可以得出如下几点:
3.1 大坝安全监测范围空间上应包括梯级水库;时间上应从设
计开始。
大坝安全监测内容应包括与大坝安全有关的泄洪及机电设备;
3.2 大坝安全监测应与气象、水情、洪水预报及水库调度结合起来,使之成为水库运行调度决策支持系统的一部分,真正为工程
效益的最大化服务;
3.3 大坝安全监测应将大坝安全评估与设计标准、设计参数(如安全系数,可靠度指标)等指标结合起来,充分利用大坝安全定检的成功经验和方法,从而易于理解、掌握和应用;
3.4 大坝安全监测应充分利用科技进步,走向及时化、智能化、网络化。
4 小结
大坝安全监测目的就是利用一切手段,确保大坝以较少的投入
来保证长期、稳定、安全的运行,实现效益的最大化。
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,且重在评价大坝安全。
大坝安全监测的微观意义是为了人们准确掌握大坝性态;宏观意义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。