水库大坝的安全检测

水库大坝的安全检测

周平

常州市建筑科学研究院股份有限公司常州市213000

摘要：为确保水库工程安全运行，专业人员在汛前、汛中、汛后对水库工程进行检查，观测人员定期观测。本文简要在阐述了水库工程检测的任务、基本要求、对象和方法等，对已有水库工程的长期安全运行管理具有一定的指导和借鉴作用。

关键词：水库工程；检查观测；运行管理

引言：江苏省现有水库大坝九百余座，在防洪、供水、灌溉、生态、旅游等方面发挥了重大作用。这些水库大部分修建于20世纪60年代，由于设计标准低、工程质量差等原因，水库大坝存在老化及安全隐患，由于近期借助国家水库除险加固机遇，大部分水库已进行除险加固，险情已基本消除，工程形象面貌及运行管理条件大有改观。但由于极端气候条件、水库运行条件的不确定性及工程老化等原因，水库大坝仍存在风险，如何保障水库大坝安全是水库管理关注的重点。

一、水库工程的安全检测

1、巡视检查

巡视检查是大坝安全监测的重要组成，贯穿于大坝安全监测全过程，巡视检查能全面地直观地对工程结构性态有快速、整体的初步诊断。绝大部分水库的隐患及险情是可以通过巡视检查发现的。巡视检查包括坝体、坝区、输水涵洞、溢洪道、白蚁活动、监测设施和供电、通信、交通等管理设施。巡视检查包括日常巡视检查、年度巡视检查和特别巡视检查。巡视检查应及时记录、整理归档，必要时应绘图、摄影。发现异常迹象应立即复查，分析原因并及时处置。日常巡视检查要求做好记录，年度巡视检查应提交检查报告，特别巡视检查应提交专门的检查报告。

2、监测项目

根据江苏省已建土坝的特点，大、中型水库监测项目包括上、下游水位、降雨量、坝体渗流压力、坝基渗流压力、渗流量、表面竖向位移和表面水平位移；重要小型水库（指坝高超过15ｍ，或库容大于500万ｍ³，或其下游有城镇、重要交通干线、学校和厂矿企业等设施的小型水库）监测项目包括上游水位、降雨量、坝体渗流压力和渗流量监测；一般小型水库监测项目包括上游水位、降雨量和渗流量监测。

（1）水位、雨量

上游水位是大坝工程的主要荷载，是影响大坝渗流及变形的关键参数，也是大坝安全监测规范要求的必测参数。每座水库应至少设一观测点，如果工程分布范围广，不同工程部位水位差别较大时，应在主要建筑物处均设库水位观测。下游（河道）水位是大坝运行的边界条件，与大坝的安全密切相关。大坝下游应设下游水位观测。降雨影响土坝的渗流压力、渗流量及坝体结构稳定。坝区应至少设置一处降水量观测点。

（2）渗流监测

渗流监测是土石坝安全监测的关键参数，约1/3土石坝的失事是因渗流破坏引起的，渗流监测包括坝体渗流监测、坝基渗流监测、绕坝渗流监测和渗流量监测。

①坝体渗流监测

江苏省水库大坝以均质土坝为主，坝体监测横断面不应少于3个监测断面，宜选在最大坝高处、地形地质条件复杂坝段、坝体与穿坝建筑物接触部位、渗流异常部位。每横断面监测部位不应少于3个，上游坝肩、下游排水体前缘应设渗流监测点，测点高程应在预计最低浸润线之下。对已采取防渗墙、灌浆等防渗措施的坝体，应在防渗体前后设测点，以监测防渗体的防渗效果。部分大坝在除险加固中对穿坝输水建设物拆除重建，应在输水建筑物及坝体基础部位加强渗流监测。

②坝基渗流监测

江苏省水库大坝坝基一般为砂壤土、中、细沙层和黏土层，坝基监测重点关注中、细沙层和出现险情的部位。坝基渗流压力监测横断面不宜少于3个。坝基渗流压力监测包括坝基土体、防渗体和排水设施等关键部位的渗流压力分布情况，可与坝体渗流监测断面结合布设。坝基若有防渗体，可在横断面之间防渗体前后增设测点。每个断面不宜少于3个测点，尤其在渗流出口附近。

③渗流量监测

渗流量监测是大坝渗流安全监测的综合参数，能反映大坝渗透总体性。对坝体、坝基、绕渗及导渗的渗流量，应分区、分段进行监测，对较长的大坝，也应分段集中测量。当下游有渗漏水出逸时，应在下游坝趾附近设导渗沟，在导渗沟出口或排水沟内设量水堰测其出逸流量。

二、水库工程检查的对象

1、土工建筑物

对土工建筑物的检查，应注意坝身有无裂缝、塌坑、滑坡及隆起现象；有无害虫及害兽活动；迎水坡有无风浪冲刷；背水坡有无散浸及集中渗漏；坝头岸坡有无绕渗；坝址有无流土管涌迹象；减压工程和排水导渗设施有无堵塞、破坏、失效及铺盖的防渗性是否良好等。

2、混凝土建筑物和圬工建筑物

对混凝土建筑物和圬工建筑物的检查，应针对不同的工程部位和容易发生的问题，注意有无裂缝、渗漏、剥蚀、冲刷、磨损、气蚀等现象；伸缩缝止水有无损坏、填充物有无流失；坝敦及基座岩体是否稳固；廊道是否漏水；灌浆帷幕有无损坏迹象，反滤排水设备的渗水有无骤增骤减及浑浊现象；塔架有无倾斜；坝头岸坡及坝址有无集中渗漏等。

3、金属结构

对金属结构的检查，应结合构件部位受外界因素影响条件，注意结构有无变形、裂纹、锈蚀、气蚀、油漆剥落、磨损、振动及焊缝开裂、铆钉或螺栓松动等现象。

4、闸门和启闭机

对闸门和启闭机的检查，除按金属结构的检查内容外，主要应注意闸门框架及面板有无变形，闸门有无歪扭，门槽是否堵塞，止水是否完整，有无老化及漏水现象，导轮是否锈蚀；启闭机运转是否灵活，有无不正常音响和振动，丝杠是否弯曲、磨损、锈蚀；钢丝绳有无锈蚀断丝、吊点结合是否牢固，受力是否均衡；机械转动部分润滑油是否充足以及机电安全保护设施是否完好等。

三、水库工程观测的基本要求

1、水库工程必须严格按照规定的测次和时间进行全面、系统和连续地观测，各种相互联系的观测项目应配合进行。

2、掌握特征测值和有代表性的测值，研究工程运用情况是否正常，了解工程重要部位和薄弱环节的变化情况。

3、保证观测成果的真实性和准确性。

4、对观测成果应及时进行整理分析，绘制图表，并做好观测资料的整编工作。如发现观测对象的变化不符合一般变化规律或有突变现象时，应进行复测，并根据复测结果分析原因，进行检查，研究处理。

四、水库工程安全检测的方法

江苏省经济发达，水库下游社会化、城镇化程度高，水库一旦失事，后果严重，有条件的大中型水库大坝应建立安全监测自动化系统。监测自动化系统应遵循“实用、可靠、先进、经济”等原则，并满足水库现代化管理需要。监测仪器应具有高可靠性与长期稳定性，其技术性能指标满足实际工程需求，能在恶劣环境下长期监测。测量采集装置性能稳定可靠、具有实时采集、通信功能和较强的防雷抗干扰能力。数据通信可选用光纤、双绞线，超短波和GPRS通信等方式，应根据实际需求在保证通信质量的前提下，选择实用经济、维护方便的通信方式。中央控制装置应配置监测计算机及外部设备及采集与分析软件，并配置可靠的专用电源、不间断电源和防雷接地设施。中央控制装置应具有自动控制、人工控制、监测数据自校和报警、系统自检和故障显示、监测数据管理功能、人工输入数据功能、自动供电功能、远程控制和组网功能。自动化系统的测点或监测站，应配备独立于自动测量监测仪器的人工测量设备，以备监测自动化设备故障时有连续测值，也可作为检验监测自动化设备的参照设备。

五、结语

水库工程的安全与否不但直接影响水库能否发挥其设计效益，而且关系到人民的生命财产安全，所以重视和加强水库工程的安全管理，使水库工程安全运行是刻不容缓的事。这就需要做一些检查观测来及时了解水库工程的运行状态，做到防患于未然，确保水库工程安全运行。