大坝渗流安全监测与监测资料分析讲义

2 大坝渗流安全监测
2.4 坝基渗流压力观测
2.4.2 观测布置 1）横断面布置：取决于地层结构、地质构造，
断面数一般不少于 3 个，应顺流线方向布置，或与 坝体渗流压力观测断面相重合。
2）观测孔布置：根据建基面轮廓、坝基地质 条件、防渗和排水型式，一般不少于3个。
3）观测点布置：一般在不同高程布置 1~2个。
4）造孔要干钻，反滤和分段止水要可靠。
2 大坝渗流安全监测
2.4 坝基渗流压力观测
2.4.1 观测目的及内容： 1）监控观测断面坝基的渗流安全变化。 2）了解防渗排水措施的工作效能。 3）掌握透水地基的渗压力大小及其分布。 4）监控穿坝建筑物渗流安全。 5）坝基范围包括天然岩土层，深入坝基
的防渗排水设施等。
分布，坝基渗流压力等势线分布，对比设计浸润线位置。
3 渗流监测资料整编分析
3.4 观测资料分析
3.4.2 渗流量资料分析
渗流量受温度影响，统一折算成10℃水温渗流量；潜流占 有较大比重且有观测的，推求潜流量。
1）过程线分析：各测点渗流量过程线，含上、下游水位和 降雨。确定并消除迟后时间，剔除差错数据。
1 前言
水库溃坝
历年溃坝：1954～2009年56年间全国共发生水库溃坝 3504座， 年均62.6座，其中小型3375座（占96%）
过程分布：溃坝高峰在大跃进、文革期间，最多1973年溃556座， 改革开放后快速减少，近年低位稳定
重大灾害：1975年河南板桥、石漫滩溃坝，1993年青海沟后溃 坝等，极大改变了大坝安全管理发展进程
2 大坝渗流安全监测
2.1 概述
2.1.2 渗流安全监测项目及要求

必设项目：1）巡视检查

2）渗流量观测

选设项目：① 坝体渗流压力

② 坝基渗流压力

③ 绕坝渗流观测
2 大坝渗流安全监测
2.1 概述
2.1.3 观测项目与观测频次
观测项目
建筑物级别
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
观测频次（次数/月） 施工期 初蓄期 运行期
题，主要考量绝对值大小、相对于来水和兴利的关 系、总体水资源状况等。
3 渗流监测资料整编分析
3.4 观测资料分析
3.4.3 渗流观测资料统计分析
对渗流压力p、渗流量q等因子可以通过 数理统计方法建立与相关因子（如水位h、降雨i、 时间t等）之间的统计学关系（统计模型），进而推 求两者之间的定量关系，用于对资料的分析解读和 预测预报，也是目前大坝监测资料分析中常用的一 种方法。p,q＝f(h)+f(i)+f(t)+c
2 大坝渗流安全监测
2.6 渗流量观测
2.6.4 渗流量观测布置原则
1）根据坝型和坝基地质条件、渗漏水出流和 汇集条件，及所采用的测量方法等确定。
2）对坝体、坝基、绕渗及导渗 （含减压井和 减压沟）的渗流量，应分区、分段进行测量。
3）对明流和潜流尽可能完全测量，有条件的 工程宜建截水墙或观测廊道。透水层深厚不能观测 是应在下游顺水流方向做地下水位观测。
+41.50 -8.00
28.53 27.46 22.74 18.37
0+375J2 坝基
18.67 0.50
0+375J3
18.74 0.50
0.50 4.00 42.73 14.20 0.50 3.00 39.66 12.20 0.50 1.50 33.94 11.20 0.50 0.50 42.57 24.20 0.50 39.87 21.20 87.8 0.50 33.94 15.20 87.8
3 渗流监测资料整编分析
3.1 简述 3.2 原始资料及考证资料 3.3 观测资料整编 3.4 渗流观测资料分析 3.5 渗流观测综合分析
3 渗流监测资料整编分析
3.1 简述
1）渗流监测是监控大坝安全运行的重要内容，通过资 料分析才能充分发挥监测作用。
2）通过监测资料分析，及时掌握工程安全状况，进行 一定的预测预报。
坝型坝高：土石坝占大坝总数的93%，坝高30m 以上的水库9191 座，15m以上2.63万
1 前言
突出问题
老化病害严重
工程标准低、质量差（先天不足） 维护不够、老化失修（后天失调）
病险水库较多
3万多座病险水库，占总数40% 老化、水毁、地震等不时新增
大坝风险居高
经济社会发展，水库影响增大 极端气候条件，突发事件影响
4）所有集水和量水设施应避免客水干扰。
2 大坝渗流安全监测
2.6 渗流量观测
2.6.5 量水堰的设置注意问题 1）量水堰应设在矩形断面排水沟的直线段，
槽底和侧墙不漏水； 2）堰板与侧墙和水流方向垂直，堰板平正，
堰口水平； 3）堰上水流为自由出流形式，不受其它
（杂物）干扰； 4）量水堰考证资料准确，存档备查。
渗流破坏：渗流作用下的孔隙介质结构的改变，又 称渗透变形 破坏形式：管涌、流土、冲刷 土的分类：管涌、流土、过渡型，Cu判断 破坏指标：渗透坡降J，J破坏、J允许 破坏判断：直观判断、分析比对
1 大坝渗流安全概要
1.3 大坝渗流安全与控制
安全：在设计条件下基础和结构不发生 渗流破坏，渗流对结构影响是有限和可接受的， 并将渗流量控制在可接受的范围内。 控制：“上堵下排”原则，上堵措施有防 渗体和防渗结构，下排措施有排水体和反滤保 护措施，通过这些措施将大坝渗流控制安全范 围。
2.2 巡视检查
2.2.1 巡视检查的重要性 巡视检查是对设备监测在空间和时间不足上
的补充，实践表明：很多渗流险情首先是巡视检查 发现的，国外经验：大坝安全管理中巡视检查工作 非常重要。
2 大坝渗流安全监测
2.2 巡视检查
2.2.2 巡视检查的重点

1）坝体：裂缝、兽洞、蚁穴等影响渗流安全
1 大坝渗流安全概要
1.1 渗流概念
大坝渗流危害

1）土石坝：破坏防渗与排水设施，造成坝基
坝体和结构渗流破坏，降低坝坡稳定性。

2）混凝土坝：扬压力降低坝体稳定性，两岸
地下水影响坝座和岩体稳定，对坝基和结构造成水化
学侵害。

3）此外：过大的渗漏损失减低工程效益。
1 大坝渗流安全概要
1.2 渗流破坏
2）监测记录考证整理：参数的转换，温度修 正，系列化。
主坝部分测压管考证表（举例）
测压管编号
平面位置 桩号 坝轴距
竖直位置（m）
管底 沉淀管 透水段 管口 高程 长度 长度 高程
管长
埋设时 间
(年.月)
备 注
0+375T1
-8.00
0+375T2 坝体
+17.50
0+375T3
+41.50
0+375J1
均质坝
斜墙坝
宽心墙坝
窄心墙坝
坝体渗流压力观测布置示意图
2 大坝渗流安全监测
2.3 坝体渗流压力观测
2.3.3 观测设备 1）设备有测压管、孔隙水压力计两类。 2）高坝、渗透系数小和压力变幅小的土层不
宜测压管，测压管管径不宜大，渗流急变区的花管段 不宜长、测点不宜少。
3）观测设备的考证资料要准确，孔口要防雨 水，数据采集设备要定期校验。
近期情况：2000-2009年共47座，年均4.7座，近几年是,07年7 座，08年1座，09年没有，10年已有8座
1 大坝渗流安全概要
1.1 渗流概念
渗流问题的重要性 在工程事故统计中，渗流原因所占份额
仅次于洪水漫顶，高达30～40% 。 因工程质量认识、运用条件变化、技术
要求提高，以及保障大坝运行安全和安全管理 的需要，对已建坝进行渗流安全评价非常重要。
2 大坝渗流安全监测
2.1 概述 2.2 巡视检查 2.3 坝体渗流压力观测 2.4 坝基渗流压力观测 2.5 绕坝渗流观测 2.6 渗流量观测
2 大坝渗流安全监测
相关技术标准：
《土石坝安全监测技术规范》（SL60-94） 《土石坝安全监测资料整编规程》（SL169-96） 《混凝土坝安全监测技术规范》（DL/T5178-2003） 《混凝土大坝安全监测技术规范(试行)》(SDJ336-89)
87.8 坝
轴 87.8 距
“-” 87.8 表
示
上 87.8 游，
“+” 87.8 表
示
下 87.8 游
3 渗流监测资料整编分析
3.3 观测资料整编
1）考证资料：观测设施布置（平剖面图）， 埋设安装位置与初始的读数，新的校验测试修正， 观测设施考证表。
2）整理编印：原始数据转换，温度等参数 修正。观测数据、过程线关系图等图表编制，刊印 成册。
2）特定过程线：特定库水位下渗流量过程线，画引流量过 程线。q＝Q/(H1-H2)
3）相关线：渗流量与库水位（或上下游水位差）相关线。 4）渗流压力分布：坝体横断面渗流压力（含浸润线位置） 分布，坝基渗流压力等势线分布，对比设计浸润线位置。
3 渗流监测资料整编分析
3.4 观测资料分析
此外，渗流量分析还有： 1）水质（透明度）变化分析等。 2）渗漏损失分析，渗漏损失是一个相对的问
2）布置：一般在结合面和外围布置 1~3 断 面，沿结合面和流线方向布置。
3）设备：一样的渗流压力观测设备。
2 大坝渗流安全监测
2.6 渗流量观测
2.6.1 重要性 渗流量是反映渗流场状态的另一大基本
要素，是反映渗流安全问题最直观、灵敏和综合的 因素，对防渗体工作状况反映最全面及时，很多工 程变化在渗流压力观测判断还不够明确时，渗流量 反映已相当明显。
3 渗流监测资料整编分析