大坝安全监测的内涵及扩展(doc8)(1)
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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。
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。
观察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,否则可能导致严重后果。
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。
沿革大坝安全监测工作始于20世纪初,当时的方法和设备都较差,加以坝工设计、施工水平也不高,大坝失事时有发生。
著名的有1928年美国的圣·弗朗西斯坝失事,1959年法国的马尔帕塞拱坝失事,1963年意大利的瓦依昂水库滑坡,都造成很大损失,引起社会震动,促使许多国家制定大坝安全监测法规,改进监测技术和监测仪器,使大坝监测工作得到很大发展。
70年代以来,由于电子技术和电子计算机的发展和应用,大坝安全监测系统实现了半自动化或自动化,美国、日本、西班牙、意大利、法国等都在其国内建立机构进行大坝安全监测资料的集中处理。
大坝安全监测的内涵及扩展
大坝安全监测是指对大型水利工程中的水库、水电站、堤防等
进行长期、系统、科学的监测和分析,及时发现、评估和预测其可
能存在的安全隐患和安全风险,并采取相应措施,以确保大坝安全
运行和民众生命财产安全。
大坝安全监测的内涵包括:一是物理监测,即对大坝的地质构造、渗流、变形、裂缝等进行监测;二是水文水资源监测,即对水
库水位、库容、溢洪道流量、径流量等进行监测;三是环境监测,
即对大坝周边环境进行监测,如水质、气象、地貌等;四是运营管
理监测,即对大坝运营和管理进行监测和评估;五是人工监测,即
对大坝巡查、检修、灌浆、加固等进行监测和管理。
在这些监测中,物理监测和水文水资源监测是最核心的两个方面,主要是为了发现
大坝在地震、洪水、滑坡等环境变化中可能面临的安全隐患。
随着科技的快速发展,大坝安全监测也不断得到拓展和完善。
一是无人机监测技术,无人机可以在大坝难以到达的地方进行巡视
和拍摄,对大坝的变形、裂缝等进行更为精准的监测。
二是遥感技术,通过卫星或飞机对大坝进行全方位的监测,可以实现实时监测
和预警,提高大坝安全性和安全运行效率。
三是数据分析技术,通
过对大量监测数据的收集和分析,可以对大坝的可靠性和安全状态
进行预测和评估,从而更好地制定安全管理计划和措施。
在实际应用中,大坝安全监测是非常重要的。
一旦发现大坝存
在安全隐患或风险,及时采取应对措施可以最大限度地避免事故发
生,保障生命财产安全,同时也可以提供安全运营经验和技术指导,为未来大型水利工程的建设提供有用的借鉴和参考。
大坝安全监测方案随着大坝建设的增多和大坝的生命周期的延长,对大坝的安全监测变得越来越重要。
大坝安全监测旨在及时掌握大坝建设及运行过程中的安全隐患,为采取相应的安全措施提供科学依据,以确保大坝的安全运行。
本文将就大坝安全监测的方案进行探讨。
一、大坝安全监测的目标二、大坝安全监测的内容1.结构监测:主要包括大坝的位移、应力、变形等结构参数的监测,用于评估大坝结构的稳定性和变形情况。
2.水文监测:主要监测大坝水位、流量、雨量等水文参数,用于掌握大坝周围水文环境的变化情况,并及时预警和处理可能的洪水、涌浪和渗透等水文灾害。
3.地质监测:主要监测大坝周围地下水位、地震活动、滑坡等地质参数,以及岩土体的稳定性和变形情况,用于评估大坝基础的可靠性和固结性。
4.温度监测:主要监测大坝结构和岩土体的温度变化情况,用于发现和识别可能影响大坝结构安全和稳定的热力问题。
5.应力监测:主要监测大坝结构和基础的应力情况,用于评估和预测大坝结构在外荷载作用下的变形和破坏情况。
6.环境监测:主要监测大坝周围的环境参数,如大气温度、湿度、风速等,用于掌握大坝周围环境的变化情况,发现可能对大坝造成影响的环境因素。
三、大坝安全监测的方法1.定点监测:在大坝重要部位设置监测点,使用传感器和仪器定期采集和记录关键参数数据,并进行分析和评估。
这种方法可以直接获得大坝结构和环境的详细信息。
2.遥感监测:利用遥感技术(如卫星遥感、无人机遥感)对大坝进行监测,可以获取大范围、全方位的数据,帮助发现和识别一些隐蔽的安全隐患。
3.无损监测:使用无损检测技术(如超声波、雷达等)对大坝进行监测,可以获得结构材料的物理和力学特性,帮助评估结构的安全性和稳定性。
四、大坝安全监测的步骤1.制定监测计划:根据大坝的特点和设计要求,制定大坝安全监测的计划,包括监测内容、监测方法、监测频率等。
2.设置监测点和安装传感器:根据监测计划的要求,在大坝重要部位设置监测点,并安装相应的传感器和仪器。
大坝安全监测的内涵及扩展研究摘要:大坝监测的目的分成两个大的方面,一方面是为了验证设计、指导施工、为科研提供必要的资料;另一方面,也可以说是更重要的方面,就是为了长期监视大坝的安全运行。
因此,一个成功的监测设计者不仅要能充分领会坝工设计和施工中的关键问题,还要能尽量估计出大坝在今后的运行中可能出现的问题,选择适宜的监测方法,恰到好处地布置相应的监测设备,以最少的费用投入,获得最大的实际效益。
同时还要兼顾到监测系统的灵活性和可扩充性,以备在运行期间根据需要加以改造和完善。
关键词:大坝安全监测水库一、大坝安全监测的含义、内容、目的1、安全监测的含义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。
2、大坝安全监测的内容大坝及工程安全监测的对象不仅仅是大坝本身,它只不过是一个代名词,监测的对象实际上包含整个水利枢纽及与其安全有关的周围地区。
具体的说,属于大坝安全监测的范围很宽,它包含了挡水建筑物、电站厂房、船闸、输水管道、硐室,还有库岸和高边坡等。
随着现代科技的进步,大坝的安全监测也逐步向自动化监测扩展。
我国大坝安全监测领域在仪器设备研制,监测技术和监测自动化方面均已接近和达到国际先进水平。
3、大坝安全监测的目的大坝安全监测的目的大致分为两层:浅层目的是为了人们准确掌握大坝的动态;深层目的则是为了更好地发挥工程效益、节约工程投资。
大坝安全监测是大坝工程中或不可缺的一个环节,此环节所承载的意义众所周知:这不仅是为了保证被监测坝的安全性,同样也会影响到其他大坝包含待建坝的安全性。
二、大坝安全监测的内涵及其扩展研究3.1监测范围和内容大坝安全监测的时间应从设计时开始直至运行管理都要包含;安全监测的范围应由坝址、坝高、库容、枢纽布置、投资及失事后果等因素来确定,根据具体情况由坝体、坝基推广到库区及梯级水库大坝决定。
大坝安全监测面试题1. 什么是大坝安全监测?答案:大坝安全监测是指通过一系列仪器和设备,对大坝的各个部位进行定期或连续的观测和检测,以获取大坝的工作状态、性能变化和潜在风险等方面的数据,从而评估大坝的安全性和稳定性。
2. 大坝安全监测的意义是什么?答案:大坝安全监测的意义在于及时发现大坝存在的安全隐患和问题,预测其发展趋势,为决策者提供科学依据,保障人民生命财产安全。
同时,安全监测还有助于评估大坝的性能、寿命和可靠性,为大坝的维修和更新提供数据支持。
3. 大坝安全监测的主要内容是什么?答案:大坝安全监测主要包括变形监测、渗流监测、应力应变监测、地震监测等方面。
变形监测主要是监测大坝的水平和垂直位移、倾斜和裂缝等;渗流监测主要是监测大坝的渗流量、渗透压和渗透水水质等;应力应变监测主要是监测大坝的应力、应变和温度等;地震监测主要是监测大坝在地震作用下的响应和稳定性。
4. 大坝安全监测的常用方法有哪些?答案:大坝安全监测的常用方法包括:仪器观测法、巡查法、巡视检查法、自动化监测法等。
其中,仪器观测法是通过安装各种传感器和观测仪器来自动获取大坝各个部位的实时数据;巡查法则是通过定期或不定期的人工巡查来发现大坝存在的问题;巡视检查法则是在巡查的基础上,对重点部位进行更为细致的检查;自动化监测法则是在前几种方法的基础上,利用计算机技术和网络通信技术实现数据的自动采集、传输和处理。
5. 大坝安全监测中需要注意哪些问题?答案:大坝安全监测中需要注意以下问题:(1)根据大坝的类型、规模和特点,选择合适的监测方法和仪器设备;(2)确保监测设备的精度和质量符合要求,同时进行定期校准和维护;(3)建立完善的数据采集、传输和处理系统,确保数据的准确性和及时性;(4)对获取的数据进行科学分析和评估,及时发现和处理存在的安全隐患;(5)定期进行巡查和检查,及时发现和处理大坝存在的问题;(6)加强人员培训和管理,提高监测工作的质量和效率。
水库大坝安全监测具体内容1、设计阶段在项目设计阶段,要着重考虑地质构造特点、结构稳定性、材料选取及相关参数实验等内容。
为了尽可能实现监测的科学化,在进行地质监测时,需要借助相关勘测仪器和优化后的计算方法,在进行结构稳定性评估时,要利用模型进行实验模拟,直观了解各个隐患发生的部位及程度,在此基础上,利用仪器设备对各个参数进行进一步的实验,对各个范畴的参数、性能做到最优化配套。
2、施工阶段在保证施工方式以及相关规范满足要求的前提下,对施工材料及各个结构部位的相应参数应该进行再一次检核。
在大体积混凝土施工中,必须对施工温度进行严格控制,在施工中,对于温度的变化要实行全过程控制,在防渗漏施工中,碾压工作必须经过严格的检测,保证密实度符合要求。
3、运营阶段将运行期间收集的资料建立相应的监控模型,对于初步掌握大坝的运行情况及发展态势具有重要作用。
由于数据反映的是大坝的外部特征,考虑到隐患部位不易发现的特点,必须通过借助探测仪器,进行具体监测。
监测的参数主要有:变形、渗压渗流、应力、温度、水文气象等数据。
例如白石水库在运行阶段大坝安全采用自动化监测和人工比测相结合的方法,监测的主要内容和方法如下:3.1、变形监测1)用真空激光准直系统,监测1#~30#坝段相对于0#、31#坝段的水平位移和垂直位移。
2)布设引张线系统和静力水准线系统监测坝基的水平位移和垂直位移。
3)三维倒垂线系统监测大坝绝对位移基准点测定。
4)精密水准网校核大坝倾斜及垂直位移,在坝顶和廊道内共设55个测点、.3.2、渗压渗流监测内容包括扬压力、渗流量和绕坝渗流:1)在纵向廊道和横向廊道内分别设35支和11支扬压力,计监测水的扬压力。
2)在横向廊道内设3个量水堰,在集水井内设3套水位测量仪来监测坝体渗流量。
3)增设13个绕坝渗流监测孔组成的监测系统监测绕坝渗流。
3.3、水库的其他监测设备应力计、温度计、和浮子式水位计,气象站还配置气温计、气压计、雨量计、风速计、风向仪、蒸发仪等遥测设备。
大坝安全监测大坝安全监测1.监测工作的目的大坝安全监测的目的和意义众所周知,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。
2.大坝监测工作的主要内容1)大坝区降雨强度和雨量监测;2)大坝浸润线及坝基渗压监测;3)大坝上下游水位监测;4)大坝坝体位移监测。
3. 监测内容、方法及仪器3.1 大坝区降雨强度和雨量监测采用智能”数字翻转式雨量计做为降雨量和和降雨强度的可靠测量。
3.2 大坝浸润线及坝基渗压监测为了解坝体和坝基的渗流压力,通过埋设渗压计来观测坝体的渗流压力分布情况和浸润线位置以及坝基渗流压力分布情况。
3.3 大坝上下游水位监测为了了解大坝上下游水位情况,分别设置振弦式通气水位计来观测大坝的上下游的水位。
3.4 大坝坝体位移监测大坝坝体地表位移监测是为了了解大坝地表水平变形和垂直变形情况。
监测仪器采用了全站仪自动极坐标测量系统,正是这一新技术下的内外业一体化的工程测量系统取代传统ME5000精密测距仪,可以实现无人值守及自动进行监测预报的系统。
3.5传感器可根据实际需求,在监测范围内安装各种传感器。
一般常用的有:渗压计、混凝土应变计、应力计、多点位移计、测缝计、水位计、钢筋计、倾角计、测力计、气压计、温度计、压力盒等。
4. 远程自动监测系统4.1 系统简介随着计算机技术和电测技术的发展,使得以电测传感器技术为基础的监测项目能实现全天候自动监测,如本项目中使用的各种传感器都可以实现自动监测。
同样,监测系统也具备人工观测条件,通过观测人员携带读数仪或笔记本电脑到各监测站读取数据,并可由人工输入计算机,进入相关数据库。
连续的自动监测可以记录下监测对象完整的数据变化过程,并且实时得到数据,借助于计算机网络系统,还可以将数据传送到网络覆盖范围内的任何需要这些数据的部门。
4.2 系统组成本系统由三部分组成:1)现场量测部分2)远程终端采集器3)管理中心数据处理部分4.3 系统网络结构水库大坝安全监测数据采集系统采用分层分布开放式结构,运行方式为分散控制方式,可命令各个现地监测单元按设定时间自动进行巡测、存储数据,并向安全监测中心报送数据。
大坝安全监测的内涵及扩展1. 前言大坝作为重要的水利工程设施,承载着巨大的水文压力和土石压力,存在一定的安全隐患。
为了确保大坝的安全运行,保护人们的生命和财产安全,大坝安全监测成为一项重要的任务。
本文将探讨大坝安全监测的内涵及其扩展,以加深人们对于大坝安全监测的理解和认识。
2. 大坝安全监测的内涵大坝安全监测是指对大坝工程运行过程中的水文、地质、结构等方面进行实时、连续、定点的监测和分析,及时发现和预防潜在的安全风险,保障大坝的安全运行。
2.1 水文监测水文监测是对大坝周边水文情况的监测,包括洪水情况、水位变化、降雨情况等。
通过水文监测,可以及时预测和预警大坝可能面临的水文风险,采取相应的应对措施,如合理调节蓄水位、开展泄洪等,以保障大坝的安全。
2.2 地质监测地质监测是对大坝及其周边地质情况的监测,包括地震、地表位移、地下水位等。
地质监测可以及时掌握地质环境变化,提前发现地质灾害的迹象,预测地震风险等,以保障大坝的稳定性和运行安全。
2.3 结构监测结构监测是对大坝本身结构及其变化的监测,包括坝体应力变化、裂缝发展等。
通过结构监测,可以及时发现和排查大坝结构存在的问题,采取相应的维修和加固措施,以防止大坝发生崩塌等严重安全事故。
2.4 建筑物监测建筑物监测是对大坝周边建筑物的监测,包括水电站、泵站等工程设施的安全运行情况。
通过建筑物监测,可以及时发现和解决建筑物存在的问题,确保大坝相关设施的正常运行和安全。
3. 大坝安全监测的扩展随着科技的发展和需求的增加,大坝安全监测正向着智能化、数据化方向发展,扩展了监测手段和方法。
3.1 变形监测系统利用高精度测量技术和数据传输技术,建立大坝变形监测系统,实时监测大坝的变形情况。
该系统可以通过无线传感器和数据采集终端,采集大坝的位移、倾斜、轴力等数据,通过数据分析和处理,判断大坝的变形情况,并提供预警信息,以便及时采取措施。
3.2 遥感监测利用遥感技术,通过卫星或无人机等遥感平台,对大坝及其周边地区进行定期高分辨率的遥感影像采集,并进行数据分析和处理。
大坝安全监测的内涵及扩展集团企业公司编码:(LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-大坝安全监测的内涵及扩展众所周知,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,我国已先后颁布了差阻式仪器标准及监测仪器系列型谱、《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[1]。
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。
1影响大坝安全的因素影响大坝安全的因素很多,据国际大坝会议“关于水坝和水库恶化”小组委员会记录的1100座大坝失事实例,从1950年至1975年大坝失事的概率和成因分析中得出大坝失事的频率和成因分别为:30%是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;27%是由于地质条件复杂,基础失稳和意外结构事故;20%是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;11%是由于大坝老化、建筑材料变质(开裂、侵蚀和风化)以及施工质量等原因;12%是不同的特有原因所致。
通过上面的数值可以作如下分析: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,它没有一个从量变到质变的过程,而是一旦大坝建成就已确定了的,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,有一个从量变到质变的发展过程,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,或者说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。
大坝安全监测的内涵及扩展摘要:从分析影响大坝安全的各种因素入手,在时空两个方面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。
在此基础上,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。
关键词:大坝安全监测;时空;运行管理;网络众所周知,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,我国已先后颁布了差阻式仪器标准及监测仪器系列型谱、《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[1]。
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。
1影响大坝安全的因素影响大坝安全的因素很多,据国际大坝会议“关于水坝和水库恶化”小组委员会记录的1 100座大坝失事实例,从1950年至1975年大坝失事的概率和成因分析中得出大坝失事的频率和成因分别为:30%是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;27%是由于地质条件复杂,基础失稳和意外结构事故;20%是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;11%是由于大坝老化、建筑材料变质(开裂、侵蚀和风化)以及施工质量等原因;12%是不同的特有原因所致。
通过上面的数值可以作如下分析: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,它没有一个从量变到质变的过程,而是一旦大坝建成就已确定了的,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,有一个从量变到质变的发展过程,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,或者说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。
就目前而言,大坝安全监测主要是针对后两种情况。
下面将从设计、施工、运行维护3个阶段来讨论,着重强调目前大坝安全监测容易忽视的一些方面。
1.1设计阶段众所周知,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。
1980年6月19日,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,类似情况1980年6月23日在黄龙滩、1986年9月3日在白山等也曾发生。
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,因而在1985年大地震时,迎水面滑落库中,其原因是坝体结构设计不合理。
综上所述,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,如纪村坝基红层问题,前期勘探工作不够是重要原因之一[2]。
1.2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。
喀什一级大坝在1982年施工中,其坝体及防渗墙都未进行碾压,致使密实度降低,在强震时容易液化和沉陷,这也是1985年地震时引起大坝整体破坏原因之一。
1.3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1969年发生的漫顶事故,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105 m高程水平裂缝与大坝长期遭遇高温低水位运行工况有关[3];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(施)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。
这里还要强调的一点就是联合调度问题,在梯级水库调度中这一点显得特别重要,如石漫滩水库溃坝与上游的元门水库溃坝是密不可分的。
2大坝安全监测的目的和意义众所周知,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。
笔者认为,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。
3大坝安全监测的新内涵通过以上分析可知,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,笔者认为可从如下几方面进行理解。
3.1监测范围和内容规范[4][5]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”。
众所周知,瓦依昂(Vajont)拱坝就是由于库区发生大滑坡引起了溃坝;1961年3月6日,我国柘溪水电厂首次蓄水时,在大坝上游右岸1.55 km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320 m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。
3.2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点应是设计参数的复核和施工质量的检验,而后者则应是针对材料老化[7]和设计复核进行。
大坝的破坏机理研究至今还是一个薄弱环节,关键是原型破坏试验作不了,因此,加强对溃坝的分析是非常有必要的。
这就要求大坝安全监测系统在关键时候能发挥作用,能得到关键数据;(2)空间结构上的针对性。
针对具体的坝址、坝型和结构有针对性地加强监测,如针对面板堆石坝面板与趾板之间的防渗、碾压混凝土坝的层间结构、高强震地区均质土坝的液化、薄拱坝坝肩的稳定、破碎地基及深覆盖层上筑坝的基础处理及防渗、多泥沙河流的泥沙淤积、库岸高边坡的稳定等。
由于总体布置不合理,泄洪水雾有可能引起跳闸等问题,应注意对雾化的监测和汛期对备用电源的检查等。
再者,大坝监测应和大坝设计、施工和运行管理互相补充,特别是在设计中运用新结构、新方法、新材料,施工时发现新的地质构造和地质条件。
运行遇到不利工况时,大坝安全监测理应成为检验设计、施工及运行效果的必要手段,从而为采取必要的工程措施以确保大坝安全创造条件。
3.3监测手段和方法大坝安全监测包括巡视检查和仪器监测[4],笔者认为巡视检查和仪器监测是分不开的。
前者也要尽可能的利用当今的先进仪器和技术对大坝特别是隐患进行检查,以便作到早发现早处理,如土石坝的洞穴、暗缝、软弱夹层等很难通过简单的人工检查发现,因此,必须借用高密度电阻率法、中间梯度法、瞬态面波法等进行检查[6],从而完成对其定位及严重程度的判定。
人工巡查和仪器监测分不开的另一条原因是由于大坝的特殊性和目前仪器监测的水平所决定的。
大坝边界条件和工作环境较为复杂,同时,由于材料的非线性(特别是土石坝),从而使监测的难度增大;另一方面,目前仪器监测还只能作到“点(小范围)监测”,如测缝计只能发现通过测点的裂(接)缝开度的变化,而不能发现测点以外裂(接)缝开度的变化;变形(渗流)测点监测到的是坝体(基)综合反应,因而难以进行具体情况的原因分析。
正是由于上述原因,监测手段和方法必须多样化,即将各种监测手段和方法[4][5]结合起来,将定性和定量监测结合起来,如将传统的变形、渗流、应力应变及温度监测同面波法、彩色电视、超声波、CT、水质分析等结合起来。
随着科技水平的发展,一种真正的“分布式测量系统”——光纤测量系统即将面世,水科院、国电公司成都院等单位已对此作了大量的研究,也曾在三峡作过试验。
该系统将光纤既作为传感部件,又作为信号传输部件埋设于坝体中,使每一根光纤成为大坝的神经,感受大坝性态的变化并具体定位,从而使监测走向立体和全方位。
目前,自动化系统还存在费用高、可靠性难以保证、监测项目不全、安装调试困难、实时化程度低等问题,笔者认为一种费用低、安装调试简单、易维护、可以进行大范围监测、实时性高的系统才是发展方向。
同时,监测方法、监测量的变化(如由标量到矢量、由数值分析到图象分析)必将导致分析方法的变化。
3.4大坝安全监测的网络化、智能化、效益化在过去的许多年中,人们总是将观测资料交由专职单位去分析,这样做要花费大量的时间,不利于及时有效地掌握大坝性态和进行最优的运行调度。
同时,一般单位的资料分析总是在建立数学模型(特别是统计模型)的基础上,缺乏与具体大坝的联系及与设计标准(稳定、强度)的比较,也不利于监测技术的提高。
近期,一些单位在专家系统、人工智能及决策支持系统开发中,直接将监测资料(如库水位、温度、应力、扬压力等)与设计标准(稳定、强度)对照起来用于坝体强度及稳定校核是一种很好的思路。