浅谈水电站大坝施工及安全监测分析

浅谈水电站大坝施工及安全监测分析

易伟

易伟中国水利水电第八工程局有限公司410007

（中国水利水电第八工程局科研设计院监测中心副主任，1987年至今一直从事大坝安全监测工作，主要工作项目，湖南东江水电站，湖南五强溪水电站，广西平班水电站，浙江西溪水库，云南溪洛渡水电站，邮编：410007）

摘要：随着水电事业和筑坝技术的不断发展，国内外大坝的发展趋势均具有坝高、库容大、施工强度大、难度大等特点。应运而生的就是怎样应用现代化的监测手段，来有效地监测各类大坝，掌握各类监测数据，确保大坝安全，因此安全监测技术的快速发展就显得尤为重要。本文主要探讨水电站大坝施工及安全监测。

关键词：水电站，大坝施工；安全监测

Hydropowerstationdamconstructionandsafetymonitoringanalysis

YiWei

ChinaWaterConservancyandHydropowerEngineeringBureaueighthcompanylimited410007

(ChinesewaterconservancyandHydropowerEngineeringBureaueighthresearchandDesignInstituteofMonitoringCenterDeputyDirector,1987hasbeenengagedinthedamsafetymonitoringwork,themainworkoftheproject,HunanDongjiangHydropowerStation,HunanWuqiangxiHydropowerStation,PingbanHydropowerStationinGuangxi,ZhejiangXixireservoir,YunnancreekhydroelectricstationinLosAngeles,zipcode:410007)

Abstract:withthedevelopmentofhydropoweranddamconstructiontechnologydevelopment,domesticandinternationaldevelopmenttrendofdamdamishigh,greatstoragecapacity,highconstructionintensity,difficultyisgreatwaitforacharacteristic.Emergeasthetimesrequireishowtoapplymodernmeansofmonitoring,toeffectivelymonitorthevarioustypesofdam,masterallkindsofmonitoringdata,toensurethesafetyofthedam,sothesafetymonitoringtechnology'srapiddevelopmentisparticularlyimportant.Thispapermainlydiscussestheconstructionandsafetymonitoringofhydropowerstationdam.

Keywords:hydropowerstation,damconstruction;safetymonitoring

近年来，我国水电事业高速发展，在大坝安全监测技术方面也积累了丰富的经验。监测仪器设备经历了一个很大的变革时期，目前电容式、电感式、差动电阻式、振弦式等监测仪器发展成熟，另外激光监测技术也在国内众多的水电站中开始应用。但现有的监测技术仍然存在着一定的不足，一般在耐久性、抗干扰能力、精度、埋设工艺等方面都存在或多或少的缺点。因此监测仪器为了适应未来发展的需求，应该具有埋设方便简单、耐久性、抗干扰能力强、精度高等特点。

1水电站大坝施工安全监测的重要意义

随着现代信息技术的发展，安全监测数据的采集整理分析工作也日趋向智能化方向发展，这样即能准确高效地计算出各类监测数据，又能快速地向各个相关部门上报监测成果，真正起到实时监控的作用。因此，大坝安全监测技术的发展主要包括：新的监测技术及相应仪器设备的应用和大坝安全监测自动化系统[1]。

大坝建造在复杂的水文地质和工程地质环境中，运行中的大坝不仅承受着巨大的水压力和温度等环境荷载，有时还会受到地震荷载的冲击，工作条件极为复杂。同时，由于材料性能、施工过程中造成的人为影响等因素，随着使用年限的增长，大坝也会出现不同程度的老化、病变和裂缝等问题。这些缺陷或隐患若不能及时被诊断发现并解决，将随时可能影响到大坝的安全运行，严重时还会造成灾难性事故。此外，随着时间流逝，一些早年布置了监测设备的大坝也出现了老化和安全问题。大坝安全监测问题已不容忽视，令人欣慰的是：近年来已得到国家的高度重视。

2当前的大坝施工安全现状

我国坝工建设发展较快，迄今已建8万余座，其中包括高、中、低坝，大部分质量较好，但也有一些质量较差的病坝或险坝，一些老坝年久失修，已开始老化。建坝后下游工农业发展，人口增加，供水发电效益显著，但由于种种原因，坝的溃决(特别是中小坝)时有发生，溃坝后果特别严重，主要反映在两个方面：巨大的防洪、供水、发电效益毁于一旦；对下游人民的生命财产及国民经济造成极大损失。这些中小型坝绝大部分工程规模较小，施工质量差，且管理不善[2]。

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，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，但大致可以分成三类。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、侵蚀、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、施工中的隐傲发展为破坏。就目前而言，大坝安全监测主要是针对后两种情况。

3水电站大坝施工的安全监测技术

目前，传统的安全监测技术已趋于完善，但新型监测技术的开发和应用仍较为滞后，一些新技术仍处于理论探讨和试验性的研究阶段，例如：①GPS监测技术在一机多天线等方面取得了快速进展，但其造价较高，很难被大部分业主所接受，有待开发降低其造价的新理论和新方法；②大坝CT技术在结构损伤检测、力学特性测试等几个方面取得了一些成果，但是其在波的传播和图像重构方面还较为原始，难以被大规模推广和应用；③光纤光栅技术在温度、渗流、裂缝监测等方面得到了一定的应用，但其多元化和智能化程度还不够高；④当前的土石坝变形监测自动化技术手段还很少，这也是监测技术中亟待研究解决的重大课题[3]。

我国的大坝安全监测技术虽然已经较为成熟，某些方面甚至已达到了国际先进水平，但是，在新的时代仍然面临着许多新的挑战。展望未来，希望能够看到的是一个完整的、满足大坝及工程安全监测需求的仪器系列，它们将是高精度、高可靠性、高稳定性和智能化的仪器系统；一个功能强大、性能优良、稳定可靠、小型化的自动化采集装置；一个可采用多总线、多介质构建各种规模的、稳定可靠、智能化的大坝安全监测自动化系统；一个具有区域性综合管理能力的大坝安全监控网络管理系统，它拥有完备的智能化在线监测、离线分析、安全评判、风险评估和决策支持系统，能及时、充分地挖掘大坝安全监测的有用信息，在确保大坝安全运行的基础上，充分发挥水电站/水库的最大经济效益和社会效益。

一个水电站从建设完工之日起，其安全调度管理工作的主要依据就是大坝安全监测数据，由此可见安全监测工作的重要性，它关系到一个水电站的安全与否，关系到下游千千万万人民的安全。随着现代科学技术的发展，现代化的安全监测技术与安全监测设备已成为安全监测工作发展的迫切需要，因此，未来现代化的安全监测技术必将取代传统的监测方法。由于很多现代化的监测技术才起步，研究实施工作也刚刚开始，这样就为广大的安全监测工作者提供了广阔的发展空间，相信这一天马上就会到来。

结论

大坝安全监测是对坝体的综合反映，也是衡量大坝运行状况是否正常的重要标志。变形监测技术在及早发现问题，防止大坝失事、减轻灾害损失等方面有着重要的意义。这就需要我们技术人员不断的总结经验，引进新的技术。

参考文献：

[1]程胜祥，帅永建，何领军.国际工程大坝安全监测自动化系统设计与施工[J].四川水力发电，2010，29(4)：98-101.

[2]周扬，刘顶明.大坝安全监测仪器应用问题探讨[J].水电自动化与大坝监测，2009，33(2)：41-44.

[3]储海宁，张德康.差阻式仪器的发展和应用[J].大坝与安全，2005，(5)：46-48.