鄧安祥

(黔西南州水土保持監(jiān)測分站，貴州 興義562400)

0 引 言

安全監(jiān)控指標(biāo)一個(gè)非常重要的部分，在實(shí)際操作中安全監(jiān)控指標(biāo)是大壩安全監(jiān)控的重要組成部分，在大壩的安全管理中是非常重要的一環(huán)，在大壩安全監(jiān)控理論中占有相當(dāng)重要的地位。在水利工程的長期使用過程中，要隨時(shí)對大壩進(jìn)行安全監(jiān)測，并及對進(jìn)行除險(xiǎn)分析，采取相應(yīng)措施，做到防患于未然。下面就圍繞著水壩的設(shè)計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)分析展開分析。

1 大壩設(shè)計(jì)存在的主要問題

在正常運(yùn)用條件下，庫水位為設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的穩(wěn)定滲流期，大壩下游壩坡的穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足規(guī)范要求。我國運(yùn)行年限較長的大壩普遍存在不同程度的滲漏問題。經(jīng)復(fù)核，在各種工況下，出口無保護(hù)，大壩浸潤線位置及出逸點(diǎn)偏高就易產(chǎn)生滲透破壞。主要原因有:

1)碾壓式土石壩填筑料不均勻，壓實(shí)度或密實(shí)度偏低;壩基和壩體防滲設(shè)計(jì)與處理標(biāo)準(zhǔn)偏低，特別是對谷底老河床位置的沖洪積覆蓋層未作徹底挖除，土石壩和部分重力壩清基不徹底，尚殘存中等透水的粉土及中細(xì)砂，壩基未開挖截水槽，因此壩基在老河床位置存在淺層滲漏問題;下游壩坡、壩腳或壩下游一定范圍出現(xiàn)集中滲漏;填筑土質(zhì)差，滲透系數(shù)不能滿足規(guī)范要求:

2)壩體裂縫造成壩體形成集中滲漏通道。大壩滲漏主要表現(xiàn)為:管涌、散浸、流土等，導(dǎo)致一定范圍沼澤化。

受技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件的影響，我國水壩迎水坡護(hù)坡質(zhì)量差，沖刷、坍塌嚴(yán)重。由于地震裂度及參數(shù)不斷修改補(bǔ)充以及對地震問題認(rèn)識不足，抗震標(biāo)準(zhǔn)達(dá)不到相應(yīng)的要求。有的無墊層，混凝土表面骨料裸露。無混凝土護(hù)坡的大壩迎水坡疏松脫落［1］。

2 水壩設(shè)計(jì)的安全監(jiān)控

大壩的生命周期包括了這么幾個(gè)狀態(tài):正常、故障和失效3個(gè)狀態(tài)。據(jù)某水利部門調(diào)查的數(shù)據(jù)顯示，所調(diào)查的水壩正常狀態(tài)所占比例為40%，故障所占比例為29%，失效所占比例為31%，結(jié)果如表1 所示。依據(jù)這3個(gè)狀態(tài)，我們通常把大壩安全監(jiān)控指標(biāo)分成兩個(gè)級別:第一級為大壩正常和故障狀態(tài)之間的界限點(diǎn)即大壩無故障監(jiān)控指標(biāo)。第二級是大壩是否安全的界限點(diǎn)即大壩極限監(jiān)控指標(biāo)。所以，大壩的安全監(jiān)控通常有很多的監(jiān)測項(xiàng)目和測點(diǎn)。

失效狀態(tài)和故障狀態(tài)有很多的特征和表征，這些特征和表征的界限點(diǎn)為狀態(tài)特征值，即監(jiān)控系統(tǒng)中的監(jiān)控指標(biāo)。一般我們通過下列監(jiān)測項(xiàng)目來建立監(jiān)控指標(biāo)。

圖1 水壩的生命周期調(diào)查分析

1)壩基揚(yáng)壓力反映了壩基滲透性態(tài)，反映了施加于壩基影響壩的穩(wěn)定和應(yīng)力的一種荷載，因此，在大壩安全的監(jiān)控中，壩基揚(yáng)壓力也是相當(dāng)重要監(jiān)測指標(biāo)，這個(gè)指標(biāo)通常與帷幕衰減、壩體失穩(wěn)有相當(dāng)大的聯(lián)系，這對指標(biāo)監(jiān)控的意義相當(dāng)?shù)闹匾?。?yīng)力是監(jiān)控大壩安全的主要監(jiān)測量，反映壩體和壩基強(qiáng)度、穩(wěn)定可靠相關(guān)的一種物理力學(xué)性態(tài)指標(biāo)。

2)變形是相當(dāng)重要監(jiān)測指標(biāo)，反映了壩體壩剛度和整體性的物理力學(xué)形態(tài)的效應(yīng)量。大壩的變形和壩體失穩(wěn)和開裂相當(dāng)大的聯(lián)系，中上、下游方向的水平位移是大壩變形指標(biāo)中一種常見的方式。設(shè)計(jì)時(shí)，本著相對集中與適當(dāng)分散布置相結(jié)合的原則，按施工總進(jìn)度及施工強(qiáng)度的需要進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。滲流量在大壩安全的監(jiān)控中是相當(dāng)重要監(jiān)測指標(biāo)，反映壩體和壩基穩(wěn)定、耐久性的一種物理力學(xué)性態(tài)指標(biāo)。

在實(shí)踐中如果監(jiān)測值在安全監(jiān)控指標(biāo)的范圍之內(nèi)，大壩就是安全的。通過建立大壩安全監(jiān)控指標(biāo)體系后，并檢測出來的大壩監(jiān)測值和建立的安全監(jiān)控指標(biāo)進(jìn)行對照和比較，拿出切實(shí)有效的方法來預(yù)防大的問題的出現(xiàn)，確保大壩的安全。從這個(gè)意義上來講，安全監(jiān)控指標(biāo)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)大壩的安全問題。

3 水壩設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)

縱觀我國的水壩事故發(fā)生概率可以清楚的看出來在中小型水壩中其事故的發(fā)生概率較高，而事故的發(fā)生原因主要是由于這些水壩在建筑設(shè)計(jì)時(shí)并沒有經(jīng)過嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，其并沒有嚴(yán)格的進(jìn)行水壩設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)分析，因而在建筑時(shí)便存在較多的風(fēng)險(xiǎn)性以及不安定性，再加上施工質(zhì)量差且管理不善，為事故的發(fā)生埋下了安全隱患，因而在進(jìn)行睡吧的建筑設(shè)計(jì)前就應(yīng)當(dāng)認(rèn)真的做好水壩的風(fēng)險(xiǎn)要是分析。

在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識別時(shí)需要對于水壩的機(jī)電設(shè)施、廠房、大壩以及輸泄水設(shè)施的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)分別進(jìn)行辨識，從而確立出主要的風(fēng)險(xiǎn)因素以及次要的風(fēng)險(xiǎn)要素，以便于對于主要的風(fēng)險(xiǎn)要素著重進(jìn)行抑制處理。針對不同的風(fēng)險(xiǎn)要進(jìn)行不同的分析論證，確保風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性全部都排除，并且要分析出風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的一切后果，做好相應(yīng)的應(yīng)對措施。此外，通過對于水壩的風(fēng)險(xiǎn)分析還能夠進(jìn)一步的發(fā)現(xiàn)水壩中可能存在的設(shè)計(jì)以及建筑上的問題。

1)在進(jìn)行水壩的風(fēng)險(xiǎn)要素分析時(shí)發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的水文較為復(fù)雜，洪水發(fā)生情況多變，因而將其定為主要的風(fēng)險(xiǎn)要素，這樣一來就應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)時(shí)注意這一點(diǎn)，采取一些必要的措施來保證工程的施工質(zhì)量。

2)在進(jìn)行水壩的風(fēng)險(xiǎn)要素分析時(shí)發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的地殼變化較為頻繁，則應(yīng)當(dāng)將地震作為風(fēng)險(xiǎn)分析的主要要素，這時(shí)就應(yīng)當(dāng)對于該區(qū)域的地殼變得進(jìn)行分析預(yù)測，并且模擬該區(qū)域的地震破壞，通過一些模型試驗(yàn)以及地震破壞度分析來確定地震可能造成的破壞程度。

3)在進(jìn)行水壩的風(fēng)險(xiǎn)要素分析時(shí)發(fā)現(xiàn)地基存在一定的缺陷，則應(yīng)當(dāng)將這一風(fēng)險(xiǎn)要素放到首位，在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)將地基的加固加入到設(shè)計(jì)中，從而通過相應(yīng)的地基加固措施來確保在建成以后設(shè)備能夠正常的運(yùn)行。

總而言之就是通過對于水壩設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)要素分析從而得出存在的一些風(fēng)險(xiǎn)，而后從技術(shù)上進(jìn)行處理，通過相應(yīng)的處理措施來解決或者抑制風(fēng)險(xiǎn)，從而使其對于工程的影響降到最低［2］。

在進(jìn)行水壩的設(shè)計(jì)時(shí)要深入現(xiàn)場，觀察水庫周邊植被情況，詳細(xì)分析病害的原因，應(yīng)認(rèn)真分析水庫出現(xiàn)病險(xiǎn)的原因。水壩設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)主要從以下3個(gè)方面分析:

1)大壩修建時(shí)的填筑情況，是否存在不利填筑面。

2)查清防滲體是否滿足要求，有無排水棱體及排水棱體是否失效。

3)壩體斷面尺寸是否滿足規(guī)范要求，當(dāng)原資料缺失或無資料時(shí)，應(yīng)補(bǔ)充土工實(shí)驗(yàn)和地質(zhì)勘探，認(rèn)真分析導(dǎo)致大壩出現(xiàn)病害的原因，然后才能對大壩進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。

［1］李碧荷. 上峰水庫大壩施工測量方法初探［J］. 海峽科學(xué)，2009(09):30 －31.

［2］梁小勃.GPS 系統(tǒng)在水利工程測量中的應(yīng)用［J］. 內(nèi)蒙古水利，2011(03):135 －136.