水利水电安全监测大全11篇

水利水电安全监测篇（1）

关键词：

大坝结构；水利水电工程；安全监测控制；安全监测仪器

1合理进行安全监测仪器控制

在进行大坝工程的安全监测时，必须借助于安全监测仪器来辅助完成，其设备的精准度和设备的分布位置等因素对采集大坝安全监测数据起着决定性作用。所以，严格执行大坝工程安全监测设备的控制工作，是保障大坝工程安全监测数据具备准确性和完整性的重要前提。在进行安全监测仪器控制工作时，要遵循科学、合理性的原则对仪器的布置工作进行优化，进而确保充分发挥出安全监测仪器采集与监测的功能，以便准确掌握关于大坝工程运行实际状态的信息反馈。在安全监测仪器布置过程中，需要选择合理的位置和科学规范的仪器类型才能使安全监测仪器充分发挥其本身的功能。

1.1合理选择仪器位置

目前，在我国水利水电工程的安全监测系统控制工作中，其监测设备具有一定的局限性，安全监测仪器未能将大坝工程的所有角落进行全方位覆盖，这不仅加大了成本的消耗，对监测质量也造成了不良影响[1]。因此，相关单位在进行安全监测时，应合理地对仪器的摆放位置进行选择，综合考虑监测面积和检测部位，认真分析大坝和水库的结构特点和受力特点，对其相应部位的检测等级进行严密的分析确定，再对结果进行反复验证，以确保结论的准确性。

1.2科学规范仪器类型

在大坝工程的安全监测系统中，安全监测仪器是其重要组成部分，而且仪器种类较多。目前，水利水电的管理单位并未对安全监测的相关仪器类型作出统一规定，因此，为提高大坝的安全监测工作的质量，要将设备类型统一化，对保证大坝工程安全监测数据的准确性有重要作用，不仅可以有效地对监测仪器的储藏信息进行分析，同时还统一了仪器之间的换算标准，降低了不同安全监测仪器造成的信息误差率、节约了人员作业的时间成本。另外，将安全监测仪器统一化的规定不仅为监测系统的维修、更替提供了便捷，同时还有效地降低了维护和升级大坝工程安全监测系统的投入经费，提升了工作效率。

2合理进行安全监测测量控制

大坝工程安全监测测量工作主要指设备进行数据的采集与人工进行大坝数据测量工作。水利水电单位应严格执行这2项工作，确保测量数据的完整性，针对大坝工程出现的问题进行及时的解决，为确保安全监测测量工作的质量，相关单位应做好以下两项工作。

2.1创建科学合理的测量工作体系

创建科学合理的安全监测测量体系，对提升水利水电单位日常安全监测测量的工作质量具有重要意义。该体系建立后，不仅可以确保安全监测设备在收集过程中能获取完整数据，还极大地提升了信息传输过程中的通畅性，促使体系对分析的过程更加深入，保障了在进行安全监测控制工作时，设备具有良好的稳定性与持久性，提升了大坝工程安全监测设备测量信息工作的质量。同时，水利水电管理单位应对设备信息相互转换的标准进行统一规定，按照国家相关规定的标准，对监测信息进行归纳、整理工作，以促进监测系统进行合理化及科学化的转变。

2.2提升监测技术人员的技术水平与职业素质

监测人员业务能力和技术水平的提升能够有效地保障大坝工程安全监测工作的质量。为确保更好地完成大坝安全监测控制工作，水利水电管理单位可通过组织小组学习或教授讲座的方式来对监测人员进行培养，树立良好的学习榜样，带动工作积极性，建立绩效工资制度，培养监测人员的职业素养，从而养成认真负责的工作态度，使业务能力和技术水平得到强化，进而提升大坝工程安全监测工作的质量。

3合理进行安全监测数据控制

水利水电单位的安全监测数据控制工作，主要内容是对上述的测量数据进行储存及对测量数据的应用，确保所测量的工程数据能够得到及时的整理、归类，从信息中所反馈出的大坝工程运行实时动态，能够确保大坝工程的安全稳定运行，进而更好地发挥出安全监测工作的性能。

3.1创建标准化数据库管理平台

创建标准化数据库管理平台，需要对大坝工程的安全监测测量数据类别进行归纳、整理，记录并统计大坝工程测量数据所反馈的运行状态的实际情况。大坝工程基础信息的日常记录主要包括大坝的静态信息、环境测量、安全监测信息、计算结果信息以及系统应用信息的统计工作，对此建立相对应的标准化数据库信息管理平台，系统主要设置有数据分析功能与数据采集功能，有助于准确掌握大坝工程的实时运行状态，减少传统操作的时间，有效提升了工作效率[2]。

3.2专业机构对监测资料进行评价分析

水利水电单位可结合安全监测数据科学地对大坝工程进行分析，同时可通过对大坝工程建立仿真模型辅助安全监测工作，可通过定期外聘专业性较强的检测机构对资料进行科学评价，并且利用大坝工程的安全监测数据信息和专业机构的评价对大坝模型工作进行完善。一方面，根据大坝模型发生的不同变化，充分利用对大坝工程安全监测的数据保障大坝工程的安全运行。另一方面，可根据大坝模型测量数据发生的具体变化，对其变化数据结果进行分析，掌握大坝工程运行状态变化的过程，有利于发现工程持续运行中存在的安全问题，从而更好地完成工程安全测量控制工作，为工程在日后实际运行中的使用性能和寿命打下坚实基础。

4结语

本文对大坝工程中提升安全监测控制质量的途径进行了详细阐述，主要通过对安全监测仪器位置进行合理分布、合理选择科学规范仪器的类型来做好安全监测仪器的控制工作，以确保监测仪器在运行过程中能够发挥最大作业功能。同时建立合理的安全监测测量工作体系，提升监测人员的技术水平与职业素质，从而更好地完成监测测量工作，进一步提升工程数据测量工作的质量。最后通过创建标准化的数据平台，聘请专业机构对监测资料进行分析，完善监测数据的控制工作，确保水利水电单位能够及时解决大坝工程运行中出现的问题，制定紧急的应对措施。

参考文献：

水利水电安全监测篇（2）

我国水电站大坝安全监测自动化建设正在持续进行，它与水电站大坝建设的关系非常密切。

1 水电站大坝安全监测自动化的意义

做好水电站大坝安全监测有非常重要的意义。它决定水电站大坝建设是否具有经济效益，如果水电站大坝建设出现安全问题，其经济效益就会降低；它决定水电站大坝建设是否具备社会效应，水电站大坝如果出现安全问题，波及的范围将非常广泛，其安全事故会带来人民生命财产安全的问题；它决定水电站大坝建设是否具备环保效率，建设水电站大坝的前提是不能破坏当地的环境，需让水电站建设具备环保效应。目前我国应用自动化的方式进行水电站大坝安全监测作业，它的自动化发展的现状决定水电站大坝安全监测的质量。为此，本次研究探讨了水电站大坝安全监测自动化的现状和展望问题，提出的发展趋势可作为水电站大坝安全监测自动化建设的目标。

2 水电站大坝安全监测自动化的现状

2.1 大坝监测内容的现状

目前我国除了巨型水电工程能实现全程安全监测以外，其它的工作只能在部分环节开展自动化安全监测。当前我国水电站大坝安全监测的重点如下：

变形监测。变形主要分为水平变形和垂直变形两种。以观测大坝的某一段为例，通常监测单位会在坝顶与坝后坡设转传感器，监测垂直变形；在内部设置传感器，监测水平变形和沉降变形。

渗流监测。渗流监测的重点为监测渗透压力和渗流量这两个参数。以监测一段大坝的渗流参数为例，监测单位通常每隔一个坝段便设置一个传感器，传感器能采集排水沟积水数据，中央控制系统可根据这类数据分析大坝渗流的情况。

应力监测。目前我国只有巨型的水电站才监测应力参数，中小型水电站已不再通过监测这类参数了解水电站大坝安全的情况。

2.2 大坝监测设备的现状

我国的水电站大坝应用自动化的设备进行安全监测，其中最主要的几项设备如下：

传感器。目前我国已经在水电站大坝安全监测中应用了智能传感器，这种传感器把数据收集和信息技术处理相接合，采集的数据可成为中央集成系统数据分析的依据。现在传感器可采集的数据范围为水平位移、垂直位移、扬压力和地下水位、渗流量、应力和应变等数据。

量测控制设备。它又被称为MCU，负责水电站大坝安全监测设备的工作流程，比如它可控制传感器、通信设备、存储设备、电源设备、辅助设备工作等设备的作业，使每个监测环节紧密联系，形成程序化的作业。MUC内设数据存储芯片、自带电源及蓄电设备、自设防雷装置。它兼容多种通信协议，能用无线和有线的方法传输数据；自设人工比测模块接口，可外接读数设备。

其它外接设备。其它外接设备包括打印、绘图设备、UPS设备等，它们能拓展水电站大坝安全监测系统的功能、优化监测系统的运行。

2.3 大坝监测系统的现状

硬件设备。水电站的中央处理器应用最先进的计算机主机，服务器的运行速度快，它能实现中央集成控制、分析海量数据、完成数据管理的功能。

软件系统。中央处理器的运作目前使用WINDOWS系列软件，该软件为一种系统平台标准。水电站大坝安全监测控制软件使用MCU自带的软件，数据管理系统应用OFFICE套装系列软件中的EXCEL软件，它与WINDOWS系统同为微软公司开发的软件，两种软件能相互兼容，这种数据库软件也是目前被应用得最广泛的软件。

通讯系统。水电站的安全监测系统对数据传输的稳定性要求较高，为了提高通讯质量，目前大坝应用光纤设备作通讯设备，通讯方式以有线数据传输为主，无线数据传输为辅，通讯协议应用IP/TCP协议，网络构成方式为稳定性较强的局域网络。

3 水电站大坝安全监测自动化的展望

3.1 监测范围的展望

目前，我国水电站大坝安全监测范围的问题为局限性的问题，即水电站大坝安全监测需要哪些数据，就监测哪些数据；出于成本的考量，可以放弃一些不重要的数据监测，仅监测重要的数据。这种安全监测方法会漏掉一些监测的细节，可能会埋下安全监测的隐患。未来，人们提出水电站大坝的建设要与监测紧密结合，这是指大坝在建设的时候，就要考虑到全程监测的问题，把安全监测纳入水电站大坝建设的体系。如果能实现这一构想，未来的水电站大坝就能采用以下的方法开展安全监测：全程化的安全监测，即突破目前局部监测的现状，实现全程监测；重点化的安全监测，即对部分重点位置采取精细化的监测措施；动态化的监测，即应用数据监测优化大坝建设，让安全监测数据为大坝建设提供科学依据。

3.2 监测设备的展望

监测系统的硬件设施未来会向以下几个方面发展：标准化的方式发展，监测设备需要大量的电气自动化产品，虽然在微软公司的提议下，目前电气自动化产品的接口已经标准化，但是电气设备的型号、性能、参数等指标还未实现全部统一化，未来，监测系统的硬件设施会向统一化的方向发展。数字化的方向发展，水电站大坝安全监测系统如果要全面实现集成化的监控，就必须应用数字化的设备。智能化的方向发展，未来监测设备能实现智能判断、智能控制，减少人力资源的干预。

3.3 监测系统的展望

目前人们提出了集成化、智能化、精细化监测系统的构想。以集成化来说，未来水电站大坝的中央处理系统能够集成所有设备的运作，实现监测作业的横向联系；集成数据采集、分析、存储的全面监测管理，实现数据通讯的纵向监测。未来，水电站大坝安全监测系统的作业几乎不再需要人力资源的干预。

4 结束语

目前我国水电站大坝安全监测自动化还未实现全面监测、全自动监测、精细化监测，其监测的结果还比较粗放，监测数据的利用范围还比较狭窄。本次研究对水电站大坝安全监测自动化现状进行分析，在此基础上提出了它未来发展的趋势，相关的部门可以以本次研究提出的发展趋势为目标，推动水电站大坝安全监测自动化的发展。

参考文献

[1]苟晓丽.施工期大坝安全监测自动化系统的实施技术探讨[J].水电自动化与大坝监测，2014（1）.

[2]张文飞.浅述水电站大坝安全监测现状及其自动化动态[J].广东科技，2013（10）.

[3]杨新利.浅谈自动化技术在水库大坝安全管理中的应用[J].陕西水利，2013（1）.

水利水电安全监测篇（3）

中图分类号：TV7 文献标识码： A 文章编号：

为了确保水电工程施工及后期运行的安全，务必进行严格的安全监测管理。水电施工安全监测管理包括对安全监测各个方案设计、实践措施、监测人员的管理。其中涉及安全监测点、安全监测仪器和设备、通过监测收集的数据和资料、资料分析和安全诊断、以及监测人员、巡查人员等。

由于包括安全监测的各个方面，因此，首先必须充分利用计算机网络技术，建立科学有效的信息管理系统，利用管理系统及时发现问题，解决问题，提高管理的准备度和工作效率。其次，应对相关的监测人员进行严格的管理，确保安全监测的准备有效进行，避免由于人为的失误造成的重大安全事故，确保整个水电施工和工程运行的安全。

一水电施工安全监测管理的内涵

水电施工安全监测管理是针对水电工程安全监测而进行的合理有效的管理。只有在科学严格的安全监测管理之下，才能确保整个水电施工中安全监测的有效性和准确性，最终才能确保水电施工的安全。水电施工安全监测管理主要包括以下几个方面的内涵：

1、对监测点的管理

水电施工安全监测的实施首先要选择合适的安全监测点，如建造水电站，必须在水电站挡水、泄水建筑物形成的水库以及引水系统、发电厂房等地选择合适的监测点。水电安全监测管理首先应对这些安全监测点进行合理管理。只有管理好监测点，才能确保监测数据的完整和有效，为数据分析和安全诊断提供依据。

2、对监测仪器设备的管理

在水电施工安全监测的实施过程中，相关的监测仪器和设备是必不可少的工具，而对仪器设备的管理也是安全监测管理中的重要步骤。例如，在建造水电站的过程中，渗流监测仪器、变形监测仪器、水流压力监测仪器、降雨量监测仪器等都是重要的安全监测工具，在安全监测管理中，必须对这些仪器进行合理的管理，才能确保仪器功能的正常和应用的有序。

3、对监测所得数据、资料的管理

对水电施工进行安全监测，必然会收集到相关的监测数据和资料，这些数据是进行工程安全性分析、安全诊断的基础和宝贵资料。水电施工安全监测管理，必须运用相关人员和技术对安全监测所得的数据和资料进行安全、有序、正确的保管，才能为日后的安全监测提供保证。

4、对监测系统的管理

水电施工的安全监测系统是为了更好有有效地进行工程的安全监测，往往利用计算机网络技术来控制。安全监测系统可以说是整个安全监测的枢纽，连接着水电施工安全监测的各个方面。因此，在安全监测的管理中，必须运用相应的网络管理系统，对安全监测系统进行科学的管理，确保安全监测系统的正常运行。

5、对监测人员的管理

在整个安全监测过程中，每个环节都必须依靠相关的监测人员（包括现场巡查人员）。没有安全监测人员或者安全监测人员无法按时到岗履行职责，则整个安全监测系统将处于瘫痪的状态。因此，强化对安全监测人员的管理是重中之重，是确保整个安全监测工作科学高效完成的根本所在。

二、水电施工安全监测管理的有效措施

水电施工安全监测管理包括建立科学的网络化信息管理系统、建立合理的安全监测人员管理机制以及制定科学有效的应急预案，各个方面相辅相成，确保着水电施工安全监测的科学有序高效进行。

1、建立网络化管理平台

首先，运用计算机网络平台，设计科学严谨的网络化管理系统软件，建立起全方位的管理平台。将水电施工安全监测点、安全监测仪器和设备、安全监测数据和资料、安全诊断资料和人员的资料和档案等均纳入到该系统中。并开发或购买相应的软件，快速准确地进行数据和资料的分类，并能根据安全监测所得数据，自动对数据进行计算好分析，得出安全诊断的结论；通过归纳整体，及时发现施工过程中面临的新情况新问题，及时显示施工实践中存在的安全隐患，从而确保水电施工安全监测的高效率运行。

2、建立合理的人员管理机制

安全监测人员是整个安全监测过程中的核心，关系着安全监测系统能否正常运行，关系着现场巡查的可信度，也关系着安全监测能否为水电施工提供可靠的依据和建议。因此，在水电施工的安全监测管理中，必须建立严格的科学合理的人员管理机制。该人员管理机制必须包括在安全监测实施过程中的每一个成员。对监测点的管理、对监测仪器的管理、对监测所得数据的管理、对监测分析和诊断的管理以及现场巡查人员的管理，每个阶段都包含了对监测人员的管理。

对安全监测人员的管理，首先应建立一套科学的管理体制，制定管理条件和规则，强化每个成员的职责以及每个成员的业务能力，做到各司其职，各尽其责。将每位监测人员的资料和职责建立在相应的网络平台上，保证每个成员准备高效地完成岗位工作，并能够及时将所完成任务的数据和资料输入计算机网络，确保安全监测的各个环节相互链接，确保水电施工安全监测的整体最大化，为水电施工提供良好的保证。

3、建立科学的应急预案

受地质、气候、水文、周边环境等因素的影响，水电施工在实践中面临着众多的突变情况，安全监测也相应地面临着众多的突发问题。这些突况可能未能通过安全监测进行诊断，甚至会给安全监测系统本身造成一定的损害。因此，在安全监测管理中，应该根据现实情况，预先构想可能出现的安全监测难题，并建立科学合理的应急预案，以避免重大的生命财产损失。

三水电施工安全监测管理的意义

水电施工安全监测管理在提高安全监测的准备率和施工的安全性方面，起着举足轻重的作用。合理运用计算机网络信息管理系统，对水电施工安全监测进行科学、合理、有效的管理，能够有效提高管理的效率，促进水电施工安全监测的精确度和快速、高效、合理地进行。

通过严格的安全监测管理，能够在实践应用中不断地提高管理技能，在各个环节积累相关的实践经验，能够不断优化管理系统，为未来的水电施工安全监测管理提供可靠的借鉴和完善的技术。而对监测人员和巡查人员严格而又科学合理的管理，更能够加强安全监测的有效进行，确保安全监测的准备无误。通过建立应急预案，对水电施工过程中出现的突发问题进行合理的处理，消除现实中存在的安全隐患

总之，科学的水电施工安全监测管理，既能够确保安全监测的科学有效进行，也能够确保水电工程施工的安全，确保水电工程建成后运行的安全，对整个水电工程的作用不可估量。

参考文献

[1]杨天秀，浅议水利水电工程项目人力资源管理[J]，水利经济，2005（04）.

[2]尹艳青，水利工程管理体制模式的研究[N]，北京工业大学硕士学位论文，2006.

水利水电安全监测篇（4）

1．引言

根据相关资料统计，我国水坝数量居世界第一位，总挡水坝8.5万座。由于工程质量、地质条件、气候因素和管理因素等各方面的原因，我国累计有三千多座水坝发生“溃坝”事故，造成了严重的生命财产损失和生态损失。水库大坝的安全关系着国计民生，大坝的安全监测刻不容缓。

水库大坝的安全监测是对大坝坝体、坝肩、近坝区岸坡和周围环境，通过仪器观测和人工现场检查监视，对其所做的测量、观察和评判，通过合理的数据计算和资料分析，对水库大坝工程的工作状态进行评估，对工程的未来状态进行合理的预测，以确保工程施工及以后运作的安全，并能够在以后相关的工程设计方案、施工技术和科学研究方面提供良好的借鉴，以确保我国工程技术和质量的逐步提高。

2.影响水库大坝安全的因素

2.1设计因素

水库大坝的安全监测系统设计在整个大坝安全监测中起着至关重要的作用，安全监测系统设计的好坏关系着整个安全监测程序是否合理和有效。科学合理的监测系统设计能更好地保证安全监测的科学有序进行，相反，不合理、非科学的监测系统设计将严重制约着安全监测的有效进行，且可能在大坝工程的后续运行中产生严重的安全隐患。

2.2地质因素

大坝区及周围环境的地形、地质、气象和水文等因素，对水库大坝的安全也存在着重要的影响。单一的地形、坚固的地质条件以及良好的气象和水文等都能更好地提高水库大坝的安全性，反之则大大影响水库大坝的安全。

2.3施工因素

在水库大坝的施工过程中，能否根据理论设计正确施工、能否保证施工的质量、能否及时合理地解决施工过程中出现的实际性问题，是影响水库大坝的不可忽视的重要因素，也是确保水库大坝安全性的重要环节。

2.4管理因素

水库大坝的运行管理包括水库调度、大坝及其机电设备的按期检验和监测、安全监测的方式方法、资料的深层分析、大坝安全的评判、存在安全隐患的解决措施等各个方面，每个方面都影响着大坝的安全。

3.水库大坝安全监测的实施措施

水库大坝的安全监测，首先应该设计科学的大坝安全监测网络系统，选择合适的测点定时定点对大坝坝体和周边地区进行监测，在洪涝季节，还应该加强人工的观察和巡查。对大坝安全监测进行科学的管理，及时对所测得的数据进行分析，及时发现大坝存在的安全隐患。

3.1大坝安全监测系统的设计

水库大坝的安全问题往往比较隐蔽，如果没有科学的监测系统和相关的仪器设备，有些细微隐变难以及时发现，因此，建立一个科学合理的大坝安全监测自动化网络系统，显得尤为重要。

大坝安全监测系统首先应该拥有相关的监测仪器和设备，利用仪器对大坝进行变形监测、渗流监测、应力监测和气象水文监测，同时，还应充分利用现代网络技术，利用大坝安全监测软件和计算机网络技术，将所监测到的相关数据及时自动化反馈到计算机平台上，为专家分析相关数据和资料提供方便。

3.2人工巡查

除了网络化的大坝安全监测系统之外，还应加强人工的现场巡视观察尤其在降雨强度大的季节，应有工作人员轮流值班在现场进行监视，对大坝坝体、坝肩、周边地质情况进行观测。并及时将观察得到的现场情况及时反馈给相关专家，以便及时分析，及时发现安全隐患，确保大坝的安全运行。

3.3严格科学的管理

在大坝安全监测的过程中，应该建立合理的安全监测管理系统。包括对测点的管理、仪器设备的管理、数据采集的管理、数据分析和安全诊断的管理、档案资料的管理以及对大坝人工巡视的管理。不仅要加强人员的管理，还应建立科学的网络管理系统。只有严格科学的管理，才能保证安全监测程序的有效进行，才能更好的保证大坝的安全。

3.4资料分析与安全诊断

首先应该将仪器设备所监测到的数据进行及时的整编，对数据进行计算、审查、报表和绘图，再根据数据和资料，进行大坝的表面沉降、深层沉降、裂缝和周边缝等变形分析，以及渗流压力、渗流量等渗流分析，利用大坝的安全分析评价系统，对大坝的安全性进行诊断，

4.水库大坝安全监测的意义

经过大坝安全监测仪器人工巡查监测，根据相关的数据和资料，诊断的大坝安全与否的结果，影响着水库大坝的施工安全、周边地区的生命财产安全和生态安全，也对以后的设计提供了很好的借鉴，能够改进相关的安全监测设计、施工技术以及对大坝安全性的诊断，能够确保水库大坝安全性能的全面提高。

4.1确保施工安全

水库大坝的安全监测是否合理到位，首先关系着水库大坝在施工过程中是否安全。科学、合理、有效的水库大坝安全监测，能够确保水库大坝施工整个过程的安全进行，能够确保水库大坝在施工过程中出现的实际性问题得到及时合理的解决，最终保障水库大坝的后期运行安全。

4.2确保生态安全

水库大坝的安全监测关系着水库大坝的安全运行，也关系着水库大坝周边和下游地区生态环境的安全。水库大坝的安全能够确保周边生态环境的良好运行，避免地震、洪水、泥石流等地质灾害的发生，避免大气气候的异常导致的气象灾害，避免景观文物的损毁，避免巨大的生态经济损失。

4.3改进设计方案

在水库大坝的安全监测过程中，通过总结实践中的经验，可以验证和完善水库大坝的设计参数，提高监测设计的科学有效性，并且能够在施工技术和安全分析诊断方面进行改进，从而完善大坝的安全监测。也能够在长期的实践和观察分析中，进一步预测大坝的未来状态，避免大坝存在重大的安全隐患。

5．结束语

水库大坝的安全监测应该根据具体的大坝地质情形、水文状况、周边环境等进行具体监测，利用安全监测仪器和设备对坝体、大坝结构等进行监测，在大坝施工期、蓄水期和开闸期、泄洪期等不同时间段都要进行科学合理的安全监测。在设计方案、工程施工、安全巡查、资料分析和安全诊断等各个方面都要进行合理有效的管理，确保整个水库大坝的安全，确保人民生命财产的安全和生态环境的安全。

参考文献

[1]漆爱捺．三峡电源电站地下厂房开挖施工技术[J]．水利水电快报，2005，26（15）：12-14.

[2]宋燕橄，李金河，李建川．溪洛渡水电站左岸地下厂房安全监测资料分析[J]．人民长江，2007，38（10）：　71-73.

水利水电安全监测篇（5）

1、水库信息化系统建设

1.1 概述

1.1.1 工程概况

良西水库位于江门市属下恩平市良西镇潭江支流良西河上游，坝址距恩城25约公里,水库集雨面积34.63平方公里，总库容3661万立方米，是一座以灌概为主．结合防洪，发电等综合利用的中型水库．该水库于1966年12月动工兴建，1969年3月基本建成并投入运行。水库正常蓄水位52.50米；根据《国家防洪标准》（GB50201---94），水库按50年一遇设计，100年一遇校核；设计洪水水位为54.77米，校核洪水水位为58.02米。水库枢纽现有建筑物包括：主坝一座、副坝六座、泄洪涵一座、输水建筑物三座及坝后电站。

1.1.2 大坝水文．水工观测系统

库区管理设施，水文观测方面，目前有水位、雨盆、出库流量等观测项目，观测设施简陋，人力观测，观测系列不完整，观测精度差。水工观测方面，水库的副坝均没有坝体变形观测设施。主坝于一九八三年观设置坝体水平位移及沉陷观测点共三排，现已有不同程度地设到破坏。

现经可行性研究，初步设计水文观测方面，水库区安装自计雨量计、自记水位计。水工观测设施，主坝重新安装测压管3排，,每排5孔，坝顶安装沉陷、位移观测点5点，下游坝脚安装量水堰一座，一副坝安装测压管2排，每排4孔，坝顶安装沉陷位移观测3点，下游坝脚安装量水堰一座，六副坝（主槽）分别安装测压管2排，每排4孔，坝顶安装沉陷、位移观测3点，下流坝脚安装量水堰一座，三、四副坝由于坝型矮小可不设观测设施。

1.1.3 建设依据标准

《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准》(山区、丘陵区部分)(SDJ12-78)；

《广东省水库大坝安全管理实施细则》；

《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范》（SL 169-96）；

《大坝安全监测自动化系统设备基本技术条件》（SL268-2001）；

《水文测报装置 遥测水位计》（GB/T 11830-1989）；

《水文测报装置 遥测雨量计》（GB/T 11831-1989）；

《广东省水利信息系统工程建设设计指导书》；

《水利工程基础信息代码编制规定》SL213-1998；

《水利水电工程通信设计技术规程》（DL/T 5080-1997）；

《电子设备雷击保护导则》（GB 7450-87）；

《工业电视系统工程设计规范》（GBJ115-87）；

《建筑与建筑群综合布线系统工程设计规范》（GB/T16571-1996）；

《水闸工程管理设计规范》（SL170-98）；

《不间断电源设备》（GB 7260-87）；

《网络技术标准》（IEEE 802.3）；

1.1.4 建设原则

遵循“技术先进、科学合理、安全可靠、经济实用、易于维护”的原则。

坚持“结构化、模块化、标准化”原则，做到结构合理、界面清晰、接口标准、集成先进。系统的建设应满足规范要求，并综合考虑工程的实际情况。监测监控点的布置，既要保证监测控的位置具有代表性，又要使测控在空间分布上具有连续性。根据工程等级、规模、结构型式、地形地质条件及地理环境确定具体的监控项目及其相应的监控设施。

1.1.5 建设内容

（1）计算机网络系统。计算机局域网，实现数据共享。建立水库自动化信息Web查询系统，使水库领导及工作人员能够及时查询到水库的实时监测监控信息。

（2）闸门自动控制系统。溢洪道单孔闸门的监控，现地监控单元与监控主机组成分层分布的监控系统。

（3）视频监视系统。视频监视点4个，其中：

①管理楼顶设置1套可变摄像机，用于监视管理所大楼外部及进出水库公路口处周围的情况。②主坝闸室内设置1套定焦摄像机，用于监视启闭机室内的设备运行情况。③主坝闸室楼顶设置1套可变摄像机，用于监视主坝及库区周围的情况、可实现360度监视。④闸门正面配载1套可变摄像机，用于监视闸门启闭机及监视溢洪道泄洪及周围的情况。

（4）大坝安全监测系统。选择3个典型断面，每个断面设置5个渗压测点，共有测点15个。

（5）水情测报系统。1个水位测站（旧输水涵闸处）、2个雨量测站（其中1个点位于办公楼附近、另一个雨量位于四坑电站处）。

1.2 计算机网络系统

良西水库自动化监控与管理系统是以计算机网络系统平台为基础，集成了闸门自动监控系统、视频监视系统、大坝安全监测系统及水情测报系统的综合自动化系统。

计算机网络系统采用100Mbps快速以太网络技术，TCP/IP网络协议，组成开放的计算机网络系统。主要设备包括2台工作站（兼主机）、1台以太网交换机、1套在线式UPS电源等设备，并且留有足够的网络接口以便管理所其它的计算机接入系统。

计算机局域网，实现数据共享。建立水库自动化信息Web查询系统，使水库领导及工作人员能够及时查询到水库的实时监测监控信息。

1.3 闸门自动控制系统

闸门计算机监控系统的监控范围包括闸门的现地控制和远方控制，监视各闸门的工作状态、启闭机等参数，监控配电系统并与管理所计算机网络系统进行信息交换。闸门计算机监控系统采用分层分布式的计算机监控系统，第一层集控层：中控室配置有2台工作站、1台交换机、1台打印机等；第二层现地控制层：在溢流闸启闭机房设一套LCU控制屏独立控制。

闸门就地LCU屏：用于溢洪道闸门的控制及其状态显示、采集，闸门就地控制单元包括手动控制和自动控制两部分；手动控制主要由控制开关，信号灯，开度仪等组成；自动控制由PLC、触摸显示屏等组成，通过以太网方式与集控层计算机网络连接；闸门现地控制单元应能有效地监测、控制启闭机系统。

LCU的数据采集和控制采用GE、Schneider、SIEMENS中相应档次的PLC，CPU集成以太网。

1.4 视频监视系统

视频图像监视系统由摄像机、硬盘录像机、传输线路、显示及控制等部分组成。视频图像系统主要用于监视溢洪道水闸泄流和运行状态、启闭室内的设备、进入水库的公路周围、水库库区设备运行的情况等，共由4台摄像系统组成。

1.5 大坝安全监测系统

1.5.1 渗压监测

建立大坝安全监测系统是保障大坝安全运行的一种重要措施，而大坝的监测成果可以用来验证设计，不断提高设计水平，促进施工质量，加快施工进度。

良西水库坝体渗流监测内容主要设有人工巡视和大坝浸润线（测压管）监测，测压管共设置3个横断面和5个纵断面，共计15孔测压管。

水利水电安全监测篇（6）

1、前言

沙坡头水利枢纽是国家实施西部大开发的一项标志性工程,也是宁夏自治区“十五”期间开工建设并建成发挥效益的一项重点水利工程,工程建成后为宁夏农业灌溉、电力供应、洪水控制及社会稳定等多方面起到了积极的推动作用。在工程稳定运行发挥效益的同时,作为水电站运行的水工管理者应该从如何实现电站安全运行的长治久安出发,不断摸索和完善水电站的运行管理方式。结合沙坡头水利枢纽水力发电厂自投运至今的水工管理经验,从大坝安全监测、水库调度、防洪防凌、水工建筑物维护四个主要管理职能浅析水工管理工作在水电厂的运用。

2、工程概况

沙坡头水利枢纽位于宁夏回族自治区中卫县境内,该工程是以灌溉、发电为主的综合利用工程,总库容0.26亿m3,总装机容量120.3MW,设计灌溉面积87.7万亩。工程属二等大（2）型工程,主要建筑物按3级建筑物设计,次要建筑物按4级设计。设计洪水标准为50年一遇,校核洪水标准为500年一遇,相应洪峰流量分别为6550m3/s、7480m3/s。并按2级建筑物下限洪水标准进行复核。正常蓄水位为1240.5m,汛期运行水位为1240.5m,死水位选择为1236.5m,校核洪水位为1240.8m。

3、大坝安全监测管理

3.1 大坝安全监测系统介绍

大坝安全监测是通过仪器观测和巡视检查对沙坡头大坝的主体结构、坝基基础、两岸边坡、相关设施以及周围环境所作的测量及观察。通过各种观测手段,以及时取得反映坝体、坝基和岸坡性态变化以及环境对大坝作用的各种数据,并通过对数据的整理、分析,形成立体、形象的图形资料、文字资料,以查找大坝的安全隐患并及时采取措施,保证大坝的安全运行。其目的在于:

(1)监视工程安全。通过安全监测可以及时获取坝体运行的第一手资料,评价沙坡头水利枢纽大坝的安全状况,实现对工程的在线、实时安全监控。

(2)服务工程效益。通过安全监测,可以及时了解和掌握枢纽大坝的工作性态、异常迹象,制定工程的运行计划和维护措施,为充分发挥工程经济效益提供技术服务。

(3)检验设计和施工。通过安全监测,可以认识枢纽工程监测效应量的变化规律,对基本理论、设计方法、计算参数等作出验证,对施工措施、材料性能、工程质量等作出验证。

3.2 大坝安全监测数据采集

3.2.1 自动化数据采集

参照《大坝安全监测自动化技术规范》,沙坡头水利枢纽的监测系统主要包括变形监测、渗流渗压监测、应力应变监测、环境量监测等。接入自动化系统的仪器共19类,合计安装埋设372支仪器,结合采集系统和数据管理系统形成沙坡头安全监测的管理网络。系统内的全部仪器均采用“自动控制方式”进行定时监测。目前各类仪器的测量频次设为1天/次,每日完成的数据采集量近500个。

3.2.2 人工数据采集

沙坡头水利枢纽大坝安全监测目前依靠人工进行数据采集的主要有四个部分:

(1)坝顶沉降量。通过定期的一等精密水准测量获得坝顶垂直沉降变化数据;

(2)坝基排水量。通过定期人工测量获得坝基渗漏排水量数据;

(3)坝基扬压力。通过人工观测灌浆廊道内的扬压力表获取坝基扬压力数据,并与自动化数据进行比对;

(4)人工仪表测量。对部分未接入自动化系统的仪器进行人工测量取值,并与自动化数据进行比对,复核数据准确性。

3.3 大坝安全监测数据分析

(1)日数据分析。检查当日监测数据,对比历史数据了解当日数据走势、规律,从而判断数据的真伪、仪器的完好。

(2)月数据分析。整理当月监测数据,进行统一计算,根据计算结果绘制变化过程图、变化柱状图,并对比历史数据,分析各个监测项目、监测部位的全月变化性态是否符合历史同期变化规律。

(3)监测数据采集、汇总、分析等一系列工作的成果最终是以《大坝安全监测报告》的形式呈现。《监测报告》是将分析结论通过文字、表格、图形等直观的表现手段对大坝的实时运行性态进行描述,阐述坝体各个部位的运动规律、坝体各类仪器的运行状况、坝体各种参数的异常表现,并提出坝体各类缺陷的维护建议。

4、水库调度管理

4.1 水库调度工作介绍

水库调度是枢纽大坝工程管理的主要环节之一。其内容包括:拟定水库调度方式、编制水库调度计划,参照水库每年库容情况与预计的天然来水情况,有计划地合理控制枢纽在各个时期的蓄水和放水过程。其意义在于:在确保大坝及主要建筑物安全、上下游沿岸建筑物安全、满足规定的综合利用要求的原则下,经济用水,充分发挥水电站的防洪、灌溉、发电、兴利的目的,最大限度满足枢纽运行指标。

4.2 水情测报工作

水情测报、水文预报工作是水库调度的数据收集整理阶段,也是基础工作。通过与上下游水文、气象部门的紧密联系,完成水调基础数据的采集工作,并实现了与梯级电站的信息互动,与电网调度中心的水情互通。

沙坡头水电厂水情测报的主要内容有:计算前日的水位、出入库流量发电量、单位耗水率、溢（泄）水量等数据,预测当日来水情况。并在每日9时前,将各类水情信息报送至电调、防汛办等水行政部门。同时,在每月1日前按规定表格填写本枢纽上月水库运行资料、下月水库运行计划报电调、防汛办。

4.3 水库调度工作

(1)根据水文气象预报和历史资料分析,编制下一年度水库调度运用计划,并报电调、各级防办。

(2)水调人员每月25日前,应制定出下月来水预计、发电量预测,并安排水库调度计划（含水量预报修正及水库运行方式）。

(3)每年1月,按规定表格填写本枢纽水库上年度水库运行资料报防办、电调及各级水行政主管部门。

(4)在遇特殊水情、较大洪水时,及时编制临时调度方案调整水库运行方式,保证大坝安全。

(5)在日常水库调度工作中逐步建立水库调度技术档案、不断积累水库运行资料,对水库调度方式不断完善和优化。

4.4 水库调度的防洪意义

水库调度工作对于确保水电站安全,充分发挥防洪、兴利、生态等综合效益,实现水资源的合理配置和可持续利用,促进经济社会可持续发展具有十分重要的意义。在遇上游发生洪水时,可以通过科学合理的调度采用滞洪、蓄洪等方法来存洪水、削减洪峰、改变天然洪水过程,以达到下游河道允许泄量及枢纽允许泄量的要求,从而保证下游群众、财产、农田的安全,保证枢纽本身安全。水库调度工作要正确权衡防洪与兴利的关系,当防洪与发电存在矛盾时,发电必须无条件服从防洪。

4.5 水库调度的发电意义

通过合理的水库调度,可以在保证工程安全的前提下,提高天然径流利用率,增大枢纽发电效率,确保电网安全运行。同时水库调度可以起到库容补偿、水文补偿的作用,在不增加任何外力的条件下,获得显著的经济效益。根据中外专家实际论证:中长期发电优化调度可增加发电量2.0%～5.5%,短期发电优化调度可增加发电量1.5%～5.0%。对于沙坡头水利枢纽这种日调节的径流式电站,意义尤其显著:

(1)遇较大洪水时,通过增大机组负荷预降库水位后持续保持高水位运行状态,不仅在洪峰到来前预留出了足够的拦洪库容,同时又提高了机组发电效益。

(2)通过精确的水文预报,合理安排机组检修时间。根据机组运行情况,将检修工作尽可能安排在上游来水较少的时间段内,有效避免了在上游来水充沛时段,枢纽因机组检修而导致过水能力降低,造成的不必要弃水。

(3)在上游来水超出枢纽发电过水能力时,利用多余来水开启排沙孔进行清淤拉沙等多种手段的水库调度方式,有效减少了弃水、提高了水资源利用率、增加了机组发电效益。

5、水工建筑物维护

5.1 水工建筑物维护工作介绍

水工建筑物受力情况复杂,同时受到各种自然因素、环境条件的影响,因此其工作状况随时都在变化,各种相互作用的力经常会出现重新组合、重新作用的现象,导致坝体、坝基的变形。为保证大坝、泄洪闸、主副厂房及各类辅助建筑物安全运行,必须对上述水工建筑物进行经常性的检查、维护。

5.2 水工建筑物巡视

水电站建筑物缺陷、变形普遍具有隐蔽性、渐变性,初期的表现并不是非常明显,只有随着时间的推移才会逐渐显露出来。但是对建筑物维护工作来说,最好的方式就是在初期将隐患消除,这就突出了“水工建筑物巡视工作”的重要性,水工巡视人员必须有高度的责任心,能够认真仔细,一丝不苟的对大坝的每个部位进行排查。

巡视工作必须严格按照规范规定的频次进行,必须做到“两无、两随、三固定”（无缺查部位、无漏查部位,随时巡视、随时记录,人员固定、仪器固定、频次固定）,任何情况下不得中断观测。在水库放空、水位骤变、最大水位、高温低温、地震暴雨等特殊环境条件下,还需增加巡视频次。

巡视结果建立巡视台账,及时更新已发现缺陷的变化情况,及时描述新发现缺陷的详细信息。便于在日后进行维护工作时,能够准确分析缺陷成因、准确定位缺陷部位、准确制定处理办法。

5.3 水工建筑物维护

水工建筑物维护工作的原则是“经常巡视、养重于修,小坏小修、随坏随修”,尽可能的避免严重损坏后的大修工作。同时根据维修性质、工程大小,水工建筑物维护工作又分为“日常维修”、“专项大修”和“抢修”。

5.3.1 日常维修

根据日常巡视工作检查发现的问题所进行的日常保养、局部修复。沙坡头水利枢纽存在的日常修复项目主要有:坝体裂缝处理、坝体渗漏水处理、厂房建筑修补等。

5.3.2 专项大修

投资大、工程量大、处理难度大、技术复杂的较大缺陷,经报上级主管部门批准后,委托专业施工单位进行的维护施工。专项大修期间,水工管理人员负有方案审批、施工管理、竣工验收等责任。

5.3.3 抢修

当建筑物、设施发生了影响枢纽电站安全运行的紧急故障时,紧急采取的维护、修复措施。

6、防汛、防凌

6.1 汛前工作

(1)编制“防汛（凌）预案”、“汛（凌）期水库调度运用计划”、“洪水预报警报系统”;

(2)汛前各类水工建筑物检查、泄水设施运行工况检查;

(3)防汛（凌）物资仓库建设;

(4)防汛组织机构建设。

6.2 汛中工作

(1)在上下游水文、气象部门的配合下,做好近期来水情况预测,编制水库调度方案,同时严格落实汛（凌）期水情值班工作;

(2)泄水建筑物巡视检查、泄水设备试运行;

(3)上下游库区凌汛巡视检查;

(4)根据汛（凌）情,及时编制《防汛（凌）简报》报送相关管理单位;

(5)遇超标准洪水,或特殊水情、沙情,依据实时水情、工程状况及防汛（凌）调度运用计划,编制《水库临时调度方案》控制洪水,及时向主管部门、上下游水行政部门汇报,并启动相对应的“预报警报系统”。

6.3 汛后工作

(1)编制《防汛（凌）工作总结》,总结防汛（凌）经验;

(2)汛（凌）期内的水务计算、统计（洪峰流量、泄洪水量、流凌状况、封河开河状况等）;

(3)对汛期内出现隐患的工程部位、设施及时消缺。

7、结语

水利水电安全监测篇（7）

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。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105m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1.55km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1.5km的地方在比坝低320m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。但是，目前的大坝安全监测自动化水平多数还停留在部分监测项目数据的自动采集上，难以满足实际需要。事实上单凭监控指标来判别大坝安全是不完善的，因为目前的监控指标主要依靠经验和理论计算确定。前者人为因素大，后者由于计算理论、数学模型和边界条件的假定，误差也较大，实际应用也值得商榷。如对于土石坝，当上游库水位骤降时测压管水位不会超过监控指标，但此时上游坝体有可能失稳。我国自1987年开始的水电站大坝安全定期检查(鉴定)，是对大坝结构性态和安全状况的全面检查和评价，已得到广大科技人员认可，实践证明是有效的。它就是根据设计复核、坝基隐患、坝体稳定、泄洪消能、库区淤积及近坝库岸滑坡等方面对大坝安全进行评价。因此，大坝安全评估软件应与大坝安全定检内容相适应，应用专家系统和决策支持系统将大坝安全定检的成功经验和监测资料分析的有效方法结合起来，在此基础上实现与大坝监测数据采集系统、闸门监控系统、水库自动调度系统、水雨情测报系统的有机结合，将大坝安全作为约束条件，效益的最大化作为目标函数才能适应用户和时代的需要。

最近，国家防总在建立全国防汛决策支持系统中将大坝安全监测(工情监测)作为整个系统的一个部分，从而突出水库运行以效益为中心，大坝安全是约束条件的观点。另一方面，在大坝失事或事故中，洪水漫顶占了相当大的比例。试想：如果大坝某些性态异常或闸门起闭机损坏，而又不知近期洪水情况，如何在洪水到来时确保大坝安全?同时，运行也会影响大坝安全，如陈村大坝105m高程裂缝的出现及发展与不正确的运行方式有关；碧口大坝1995年也因泥沙淤积在较短的时间内将排沙洞口淤堵，威胁了电站安全。故为充分发挥水库效益，确保大坝安全，必须尽可能将流域水情、梯级水库调度情况及洪水预报、大坝安全监测和本水库运行调度结合起来。

另一方面，目前自动监测系统的数据采集软件均有巡测和选测功能，为适应“无人值班，少人值守”的要求，设置自动进行巡测、在线诊断、自动报警是对系统的必然要求。由于许多测值超差均由于自动化系统本身引起，故笔者建议在数据采集软件中应增如下功能：即当某测值或其变化速率超过正常范围时，系统应立即对该测点进行多次重复测量或自动加密测次，以方便系统维护和资料分析。

随着信息化的推广，大坝安全监测应主动适应时代要求，走向网络化、智能化，采用网络数据库、INTERNET/INTRANET技术，建立全国的大坝安全监测信息网是时代的要求。

4结语

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：

(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；

(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)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；

(4)大坝安全监测应充分利用科技进步，走向即时化、智能化、网络化。

总之，大坝安全监测就是利用一切手段，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。

参考文献

［1］赵志仁.大坝安全监测的原理与应用［M］天津：天津科学技术出版社，1992

［2］邢林声.纪村混凝土坝基红层的恶化及其原因分析［J］.水利学报，1996，(9).

［3］邢林声，方榴声.陈村拱坝下游坝面105m高程附近水平裂缝的性态分析［J］.水力发电学报，1988，(4).

［4］SDJ33689，混凝土大坝安全监测技术规范［S］.

水利水电安全监测篇（8）

中图分类号： TV74 文献标识码： A

0引言

洞坪水利水电枢纽工程位于湖北省宣恩县忠建河下游中武当隔人堂峡谷。忠建河是清江中游右岸最大支流，全长120km，流域面积1656km2。坝址距忠建河与清江汇合口约11km，控制流域面积1420.5km2，多年平均径流量14.62亿m3。工程距上游宣恩县城42km，距恩施市84km。洞坪工程是一座以发电为主，兼有库区航运、交通、防洪、灌溉、水产养殖及旅游等综合效益的Ⅱ等大（2）型水利水电枢纽工程。电站共装机2台55MW水轮发电机组，总装机110MW，保证出力17.93MW,多年平均发电量3.22亿Kw·h，年利用小时2928h。工程枢纽主要由混凝土双曲拱坝及其坝身泄洪建筑物、坝后水垫塘消能建筑物、左岸发电引水隧洞、左岸地下发电厂房及开关站等组成。双曲拱坝、坝身泄洪建筑物和发电进水口岸2级建筑物设计，发电引水隧洞、地下厂房及变电站和水垫塘按3级建筑物设计。

1大坝安全管理制度

1.1大坝安全管理制度完善

建设大坝的目的是使其能够充分发挥效益，通过制定有效的大坝安全管理制度、标准、规程等，为实现依法管坝、科学监测、有效监控创造了条件，也为工程能够充分发挥经济和社会效益最大化提供了可靠保证。洞坪水电站自运行管理以来，制定了一系列大坝安全管理规章制度，并不断进行补充、修编、完善。建立健全了大坝安全管理机构，实行总经理负责制，副总经理分管大坝安全管理工作的管理体制，配备了具有较强专业素质的管理队伍。近年来，在电监会大坝安全监察中心和湖北能源集团的大力支持和关怀下，洞坪大坝安全管理思路更加明确、措施更加具体、效果更趋明显。

运行初期，在设计院的指导下，编制大坝安全管理“五规五制”；后来在开展整合型标准化建设过程中，按照《电力企业标准体系表编制导则》DL/T 485-1999、《洞坪公司企业标准化工作导则标准编写规定》要求对有关规程进行了进一步完善和修编，根据标准化文件汇编，包括水工建筑物运行维护和监测控制程序、水务管理规程、水工建筑物维护规程、金属结构运行和检修规程等重新修编纳入生产管理标准中。并对防汛岗位责任制、防汛安全检查制度、水工建筑物检查评级制度、报汛制度、大坝安全检查制度、水雨情测报制度、防汛物资管理制度、水调自动化系统运行管理制度等进行重新编写，使其符合标准化和现场实际。

1.2水工技术监督标准建立

近年来，为认真贯彻国家标准化、认证、计量和质量方面的法律、法规和方针政策，提高全体员工标准化、认证、计量和质量意识。公司在人力、财力、物力等方面为编写标准、开展技术监督工作创造良好条件。积极开展标准编制、宣传培训和贯彻实施，促进了技术监督工作，取得了良好效益。在水工技术监督上，按照《水电站水工技术监督导则》编制了洞坪水电厂水工技术监督标准，实现技术监督网络化管理，成立以总工程师为网长的技术监督管理机构，在水工建筑物的设计、建设和运行全过程中，以安全和质量为中心，依据国家有关法律法规和技术标准，采取监督、检查、预警等手段，对水工建筑物的有关重要参数、性能、指标进行控制，以保证其安全、可靠、经济、环保运行。

2大坝应急管理体系

为贯彻落实“安全第一、预防为主、综合治理”方针，规范洞坪水电公司应急管理工作，提高应对风险和防范事故能力，保证职工安全健康和公众生命安全，最大限度地减少财产损失、环境损害和社会影响，促进公司安全发展。按照电监委《电力企业综合应急预案编制导则》《电力企业专项应急预案编制导则》《电力企业现场处理方案编制导则》湖北省《生产安全事故应急预案管理办法》对综合应急预案进行修编，并组织专家评审、修订后报属地安全生产监督管理局备案。其中涉及水电站水工建筑物的有专项应急预案(自然灾害类) 的防汛、防强对流天气应急预案、防地质灾害应急预案和专项应急预案(事故灾难类)的垮坝应急预案、水淹厂房应急预案。同时，相关的现场处置方案也得到了修订。为了做好应对突发自然灾害的应急处置和救援工作，避免或最大程度地减轻灾害造成的损失，公司每年定期安排相关应急演练，有效的检验各应急预案的可操作性，提高各级人员的快速反应能力，保障员工生命和企业财产安全。为更好的开展安全管理提高有力保证。

3大坝安全管理

3.1防汛管理

防汛工作是大坝安全管理的一项重要工作内容，为积极做好防汛管理工作，确保防汛度汛安全，按照《中华人民共和国防洪法》1997主席令第88号，《大中型水电站水库调度规范》GB 17621-1998，洞坪水利水电枢纽工程可行性研究报告、水库调度规程、防汛抢险应急预案等编写了《洞坪电厂防汛管理办法》。成立了防汛领导小组、明确了各级岗位防汛职责。每年汛前（3月下旬）按照防汛主管部门的要求，及时上报审批年度防汛度汛方案和年度洪水调度方案。按照《水电厂防汛检查工作大纲》开展汛前、汛中、汛后检查，重点做好查制度、查思想、查落实、查物资，并召开防汛检查专题会议，形成防汛检查总结报告，做好防汛准备工作；汛期严格24小时值班、请假制度，及时、准时、准确收集、记录、报送水雨情、天气预报信息；严格执行泄洪操作指令、超标洪水防御方案和高水位安全监测方案等；汛后,主要开展防汛总结工作，检查水工建筑物(金属结构)汛期运行情况、做好年度详查和水工建筑物年度评级工作，并制定下一年度水工检修及技术改造计划等。

3.2安全管理

为落实国家能源局大坝安全监察中心对洞坪大坝的安全监督和管理，使大坝安全管理更趋规范化、制度化、标准化，洞坪水电公司积极按照《水电站大坝安全注册办法》电监安全（2005）24号，《水电站大坝安全定期检查办法》电监安全（2005）24号的要求，在大坝中心的精心指导下与2009年申报注册，2011年成功注册并获大坝安全注册甲级证书。大坝安全注册以来，定期开展年度详查、上报年度安全注册自查报告、年度详查报告填写年报表，按照《水电厂水工建筑物评级标准》积极做好水工建筑物评级工作。为大坝中心及时、准确掌握洞坪大坝运行工况提高一手资料。同时于2012年按照《水电站大坝运行安全信息报送办法》电监安全（2006）38号和《水电站大坝运行安全信息化建设规划》等文件要求完成大坝安全监测信息化建设工作，顺利实现大坝安全监测数据网络化报送，为提高大坝安全监测管控实现新的突破。

4大坝安全监测

大坝安全监测仪器设备是大坝运行状况，及时发现工程隐患的重要设施，是大坝运行管理的耳目。监测设施及系统是否正常、可靠、有效，是能否发挥其”耳目”作用的关键，同时，大坝安全监测准确、可靠的获取測值，为监测资料分析人员及时分析评判，了解大坝工作状态提供保证。

洞坪大坝安全监测分为外观监测和内观监测。为做好安全监测系统的设计、施工、运行，洞坪电站按照《水电站大坝安全监测工作管理办法》电监安全[2009]4号，《混凝土坝安全监测技术规范》DL/T5178-2003，《混凝土坝安全监测资料整编规程》DL/T5209-2005等有关规程，做好安全监测的运行管理工作、对监测仪器的增设、停测、封存、报废工作严格按照要求进行。在常规监测工作中，外观监测包括垂直位移监测和坝体水平位移监测，其中，坝体垂直位移观测工作严格执行《国家一、二水准测量规范》采用精密水准测量。水平位移观测采用南瑞集团开发的电容式垂线坐标仪进行观测。内观监测采用南京南瑞集团开发的大坝安全监测系统软件收集内观监测数据并进行整编分析。特殊工况下，大坝监测人员需加密观测和分析。

5水工建筑物巡检

大坝监测仪器仅能布设在大坝局部部位，进行监测也只是定期的，这就造成空间和时间的不连续，而大坝出现的缺陷并非发生在仪器监测部位，也不一定发生在定期监测的时间内，

为了及时发现水工建筑物外露的一切不正常现象并从中分析判断内部可能发生的问题和缺陷，进一步制定有效措施，清除缺陷、隐患和异常，改善外观与工程质量，使之安全与完善，必须进行观测与检查相结合的巡检工作方式；也是对监测的一种补充、夯实和融合，这样才能确保大坝安全管理工作的实效。

洞坪水电站根据《水电站大坝安全定期检查办法》电监安全﹝2005﹞24有关规定和水工建筑物运行维护控制程序、水工建筑物维护规程，明确了水工建筑物巡检的主要内容，将水工建筑物巡检分为经常性、定期性和特殊情况检查三种；经常性检查应对混凝土大坝及泄洪建筑物、水垫塘、高边坡等部位进行周期性检查，定期检查按水工建筑物结构的特殊性而定。特殊情况下的检查，是指在发生超标水位、地震、大暴雨、泄洪、水位骤变、巡检与观测中发现较大异常及事故情况下进行，包括对高大陡峭、水下及平常难以到达或看见的特殊部位，上级部门组织的专业性检查等。水工建筑物的巡检，分部位定时落实到专人负责，做好现场记录与描述，重要的应拍照或录像。记录内容有现象描述、数据记录，包括范围、位置、长短、深浅、渗流量等，及有关水位、温度、气象、巡检人员、日期的详细记载与说明。

6水工建筑物运行维护

洞坪大坝自运行以来，水工建筑物按设计规定的方式运行，未改变运行方式；水工建筑物的维修本着“经常养护、防重于修，修重于抢，随坏随修，修必修好，不等岁修、大修”的原则。以巡检资料及年计划制定月计划进行；通过细化维修项目，将水工建筑物的维修分为：日常维修、小修、大修和抢修。

日常维修是根据日常发现的及机组检修期间发现的局部缺损问题进行的日常保养和局部修补，保持建筑物的完整和正常运行；根据检查发现的工程问题编制维修计划，报批后进行维修；当建筑物发生较大损坏，修复工程量大，技术难度大，工期长，编制专门大修计划，报上级主管部室批准后列入年度预算中执行；对重大的改变或改造，要求提出专题报告，报请有关部门会同设计或有关科研单位审查批准，并报主管部门备案，方可实施；维修过程严格按照《水工建筑物维护规程》、《合同管理办法》和《发包工程安全管理规定》执行。

7结语

洞坪水电厂自运行以来，认真贯彻执行国家有关法律、法规及规章，从抓制度建设到逐步走上标准化管理，完善了一批大坝安全管理标准和技术标准，大坝安全管理职责更加明确。大坝安全监测、水工建筑物巡检、运行维护等工作定期开展，为洞坪水库大坝安全、经济运行创造了良好的条件。目前，洞坪水电厂采用“无人值守、少人值守”运行模式，特别是机组监控自动化系统改造完成和大坝安全监测信息化建设的完成，进一步提升了洞坪水电公司的管理水平。在以后的工作中，还需要进一步加强与大坝中心联系，及时了解监管政策和接收业务指导；面对日新月异的科学发展和技术创新，大坝安全监测设备也得到了长足发展，这也对大坝安全管理提出了新的挑战，今后还需加强对新技术、新工艺、新方法、新理论的学习研究，强化大坝安全监测人员的培训力度，提高作业人员的技术改造能力和水平，丰富大坝安全管理人员的经验，为更好、长足的开展大坝安全管理工作打下坚实的基础。

水利水电安全监测篇（9）

引言

半罗山煤矿305采区标高+70m至-80m，垂高150m，正常涌水2m3/h，排水系统还未完善，在-80m水平设置一个临时水仓，水仓容量150m3，采区涌水流至-80m临时水仓，通过一台DF12-50×5小型水泵抽至+70m主排水沟，水泵由QBZ2-80型启动器控制。目前，-80m水平无施工，无人观察水仓蓄水情况，矿井需派人抽水，浪费人工。针对这一情况，可利用监测监控系统KJ90-F8型分站2个接口控制水泵。一个接口接DY2-96K型全自动液位器，用于监测水仓水位情况；另一个接口QBZ2-80启动器远控1#、9#接线端，用于控制启动器的线圈吸合、断电，从而控制水泵的启动、停止。

1. 工作原理

1.1工作原理

远程控制装置主要由监控主机、系统线路、KJ90监控分站、控制线路、DY2-96K型全自动数字液位器、浮球和QBZ2-80型启动器等七部分组成。利用监测监控系统分站K3、K8通道接口的“断开”、“接通”命令，控制水泵的启动和停止。K8模拟通道接口接DY2-96K型全自动液位器，提取水仓水位数字信号，然后数字信号通过监测监控系统传送到监控主机，水仓水位以数字的形式（如：1m）显示在监控中心屏幕上；K3通道接口接启动器远控1#、9#接线柱，当水位高于0.8m以上时，调度值班室人员点击安全监控系统操作对应的分站“接通”，K3接口常开点闭合，KA1线圈得电，KA1-1常开点闭合，QBZ2-80启动器起动，水泵开始工作。当水位在0.2m时，操作对应的分站接口“断开”，断开K3接口，KA1线圈断电，KA1-1断开，启动器断电，水泵停止工作；另外在低水位调度人员忘记停止水泵时，因水位下降浮球下浮的拉力断开常闭点，启动器断电，水泵停止工作。

1.2电气原理

1.2电气原理

1.3接线安装

1.3接线安装

1.3.1 首先选择就近的有接口未使用KJ90型监测监控分站，控制装置前方线路利用矿井监测监控系统主线路，后方线路采用MHYVP-1×4型四芯煤矿专用监控电缆，在水泵附件采用2条两芯同型号监控电缆分别引至启动器远控接线柱1#、9#和液位传感器。一是作为控制水泵，二是接通液位传感器，把水位数字信号传输到监测监控系统。

1.3.2 要在启动器1#或9#线上人为的设置一个常闭接点，常闭接点的断开、闭合由浮球控制，避免抽水时调度值班人员忘记关闭或者在低水位时启动水泵，导致水泵烧损。

2. 操作方法

2.1启动水泵操作方法

2.2停止水泵操作方法

当水抽到低水位时，停止水泵的操作方法：点击安装分站号007（控制305采区）点击快速多控下方2和3点击取消手控点击控制执行。

3. 应用效果

井口安全监控中心悬挂有监测监控系统远程控制水泵操作流程图。当矿井监测监控系统监测到水仓蓄水在高水位时，需要启动水泵抽水时，井口调度值班人员及时启动水泵。当水仓蓄水在低水位时，一是调度值班人员及时停止水泵，二是上水仓浮球下浮，断开启动器控制回路，停止水泵。

3.1 优点

3.1.1 在地面调度室就可知道水仓蓄水情况。

3.1.2 随时可启动水泵抽水，无需派人工专门抽水。

3.1.3 安装投入资金少，只需购买数字液位传感器。

3.2缺点

水利水电安全监测篇（10）

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。但是,目前的大坝安全监测自动化水平多数还停留在部分监测项目数据的自动采集上,难以满足实际需要。事实上单凭监控指标来判别大坝安全是不完善的,因为目前的监控指标主要依靠经验和理论计算确定。前者人为因素大,后者由于计算理论、数学模型和边界条件的假定,误差也较大,实际应用也值得商榷。如对于土石坝,当上游库水位骤降时测压管水位不会超过监控指标,但此时上游坝体有可能失稳。我国自1987年开始的水电站大坝安全定期检查(鉴定),是对大坝结构性态和安全状况的全面检查和评价,已得到广大科技人员认可,实践证明是有效的。它就是根据设计复核、坝基隐患、坝体稳定、泄洪消能、库区淤积及近坝库岸滑坡等方面对大坝安全进行评价。因此,大坝安全评估软件应与大坝安全定检内容相适应,应用专家系统和决策支持系统将大坝安全定检的成功经验和监测资料分析的有效方法结合起来,在此基础上实现与大坝监测数据采集系统、闸门监控系统、水库自动调度系统、水雨情测报系统的有机结合,将大坝安全作为约束条件,效益的最大化作为目标函数才能适应用户和时代的需要。

  最近,国家防总在建立全国防汛决策支持系统中将大坝安全监测(工情监测)作为整个系统的一个部分,从而突出水库运行以效益为中心,大坝安全是约束条件的观点。另一方面,在大坝失事或事故中,洪水漫顶占了相当大的比例。试想:如果大坝某些性态异常或闸门起闭机损坏,而又不知近期洪水情况,如何在洪水到来时确保大坝安全?同时,运行也会影响大坝安全,如陈村大坝105 m高程裂缝的出现及发展与不正确的运行方式有关;碧口大坝1995年也因泥沙淤积在较短的时间内将排沙洞口淤堵,威胁了电站安全。故为充分发挥水库效益,确保大坝安全,必须尽可能将流域水情、梯级水库调度情况及洪水预报、大坝安全监测和本水库运行调度结合起来。

另一方面,目前自动监测系统的数据采集软件均有巡测和选测功能,为适应“无人值班,少人值守”的要求,设置自动进行巡测、在线诊断、自动报警是对系统的必然要求。由于许多测值超差均由于自动化系统本身引起,故笔者建议在数据采集软件中应增如下功能:即当某测值或其变化速率超过正常范围时,系统应立即对该测点进行多次重复测量或自动加密测次,以方便系统维护和资料分析。

/！/随着信息化的推广,大坝安全监测应主动适应时代要求,走向网络化、智能化,采用网络数据库、INTERNET/INTRANET技术,建立全国的大坝安全监测信息网是时代的要求。

4结语

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:

(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;

(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;

水利水电安全监测篇（11）

大坝是水库的主要水工建筑物,其类型按建筑材料可分为土石坝和混凝土坝2类。其中土石坝占水库总数的95%以上,由于土石坝是散粒体结构,坝体的分析具有一定难度。坝体渗流和坝基、坝体渗透压力等重要参数是进行大坝安全稳定性分析的基础信息,及时获取尤为重要[1-2]。大坝安全自动监测是保证大坝安全的重要措施,是坝工设计、建设和运行管理中必不可缺的工作。

1研究目标

调查统计结果表明,造成病险水库的主要原因之一,是大坝安全监测方法落后,人工监测不及时,监测数据不准确,不能及时发现坝体隐患,大坝长期带病超限运行,在遇暴雨洪水高水位运行时,容易引起坝体滑坡或垮坝事故。因此,有必要研究适合于水库工作环境的、能够长期稳定运行的新型总线结构自动采集技术,以解决分散式结构采集模式在水库实际应用中存在的问题。并结合当前世界先进的水库土石坝自动化监测设备,综合运用水利、计算机信息及通讯技术,结合实际土石坝工程,设计与开发土石坝自动化安全监测与分析评价预报系统,最终总结、研究水库大坝安全监测自动化系统解决方案。

2研究内容

针对水库实际工作发现的问题与需求,围绕研究目标,完成了如下研究。

2.1大坝外部变形监测技术

具体研究内容包括:坝体外部变形的测点布设、应用全站仪进行外部变形自动化监测、外部变形数据分析模型理论及通用程序模块的设计与开发等。

2.2总线式结构自动化观测技术

具体研究内容包括:profibus、modbus总线结构式智能化(大坝)渗流、浸润线监测技术研究,并根据水利工程特点设计全新的防雷系统等。

2.3大坝安全自动监测技术

具体研究内容包括:监测数据的自动采集、传输与入库、采集数据库的设计、数据库优化技术、数据异常报警技术等。

2.4水库大坝安全分析评价预报系统

具体研究内容包括:基于实时采集数据库、水库工情数据库、参数库的大坝安全分析评价预报系统软件设计开发的研究,系统通用性、可靠性、可移植性研究,大坝安全分析、评价与预报模型理论研究与通用程序模块的设计与开发等。

3解决问题

该项目的研究采用现场调查、理论研究与工程实践相结合的方式展开,研究过程中如下关键性问题的解决为项目研究的顺利完成奠定了基础。

3.1总线式结构自动化观测技术研究

通过理论研究,结合实际工程监测施工设计,应用现代电子理论方法对监测系统的系统结构、计算机监测软件、传感器等方面进行了优选研究,根据水库大坝环境和不同水库大坝参数的差别,先后选用了2种结构系统:①profibus总线结构式智能化(大坝)渗流监测系统;②modbus总线结构式智能化(大坝)渗流监测系统[3]。

实践证明,2种结构系统具有接线量小、线路短、结点少、故障率低等优点,彻底解决了大坝监测中存在的电源波动、干扰、潮湿、高温严寒和人为破坏等难题,为水库大坝监测提供了现代化的方法手段。

3.2系统防避雷技术研究

由于监测系统设备在坝面安装,无廊道屏蔽、系统分布范围大,导致土石坝安全自动监测系统易遭雷击。专业统计分析表明,有90%的雷害是由感应雷电流沿通讯电缆、电源电缆进入系统损毁设备[4],因此,研究工程防雷措施应同时从构建覆盖整套系统的屏蔽防护体系、切断雷电流传输通道、建造良好下泻通道最大限度输导雷电流等方面入手,具体工程措施包括:数据传输主干路采用光缆通讯;所有电缆采用镀锌钢管保护并地埋敷设,使系统设备和通讯线路完全置于全屏蔽法拉第笼的保护之下;合理利用测压管体系构建接地系统,使系统接地电阻在1 ω以下;所有设备采用单端接地方式,避免由于地电位差引入干扰;在各信号电缆、电源电缆两端加装浪涌识别防雷设备,切断雷电流传输通道;为整个系统加装避雷针,最大限度降低直击雷危害等。同时,研究设计了串联式浪涌识别电源防雷、串联式信号线避雷、分散式联合接地系统模式和电源稳压系统,有效避免了直击雷、感应雷和电压浪涌波动对系统的破坏和影响。

3.3水库大坝安全分析评价预报系统

为开发建立具有通用性、可移植性水库大坝安全分析评价预报系统,该研究将系统划分为数据采集子系统、数据管理信息子系统和分析评价预报子系统。对采集数据库的效率优化、监测数据动态维护管理、坝体变形安全分析模型理论、渗流安全分析模型理论进行了深入研究。建立集坝体裂缝分析、过程线分析、浸润线分析、位势分析、相关分析及坝体安全综合评价(包括坝体安全评价体系与评价准则的建立、模糊综合评价模型、灰色关联度评价模型与人工神经网络评价模型的开发)等功能的大坝安全分析评价预报系统。

4小结

通过对大坝安全监测自动化技术研究,目前已形成一套成熟稳定的开发建设模式,项目研究成果对水库大坝安全监测自动化建设与除险加固改造具有全面的指导作用。该成果的实施能够极大地提高水库大坝的安全监测水平,提高水库防洪和供蓄水能力,发挥水库的巨大作用。对水库流域的可持续发展具有重大促进作用和应用价值。此项成果具有重要的推广价值,目前该技术已在省内外多座水库应用,应用效果良好。

5参考文献

[1] 刘奇,高永超,何维民.论棋盘山水库大坝安全监测自动化系统技术研究[j].现代农业科技,2009(7):280,282.