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)一個非常重要的部分，在實際操作中安全監(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，要隨時對大壩進(jìn)行安全監(jiān)測，并及對進(jìn)行除險分析，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)計和風(fēng)險分析展開分析。

1 大壩設(shè)計存在的主要問題

在正常運用條件下，庫水位為設(shè)計洪水位時的穩(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，壓實度或密實度偏低;壩基和壩體防滲設(shè)計與處理標(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)計的安全監(jiān)控

大壩的生命周期包括了這么幾個狀態(tài):正常、故障和失效3個狀態(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個狀態(tài)，我們通常把大壩安全監(jiān)控指標(biāo)分成兩個級別:第一級為大壩正常和故障狀態(tài)之間的界限點即大壩無故障監(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)測項目和測點。

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，壩基揚壓力也是相當(dāng)重要監(jiān)測指標(biāo)，這個指標(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)計時，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。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。從這個意義上來講，安全監(jiān)控指標(biāo)能及時發(fā)現(xiàn)大壩的安全問題。

3 水壩設(shè)計的風(fēng)險

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)計時并沒有經(jīng)過嚴(yán)格的設(shè)計，其并沒有嚴(yán)格的進(jìn)行水壩設(shè)計的風(fēng)險分析，因而在建筑時便存在較多的風(fēng)險性以及不安定性，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)計前就應(yīng)當(dāng)認(rèn)真的做好水壩的風(fēng)險要是分析。

在進(jìn)行風(fēng)險識別時需要對于水壩的機(jī)電設(shè)施、廠房、大壩以及輸泄水設(shè)施的風(fēng)險系數(shù)分別進(jìn)行辨識，從而確立出主要的風(fēng)險因素以及次要的風(fēng)險要素，以便于對于主要的風(fēng)險要素著重進(jìn)行抑制處理。針對不同的風(fēng)險要進(jìn)行不同的分析論證，確保風(fēng)險發(fā)生的可能性全部都排除，并且要分析出風(fēng)險發(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)計以及建筑上的問題。

1)在進(jìn)行水壩的風(fēng)險要素分析時發(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)險要素，這樣一來就應(yīng)當(dāng)在設(shè)計時注意這一點，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)險要素分析時發(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)險分析的主要要素，這時就應(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)險要素分析時發(fā)現(xiàn)地基存在一定的缺陷，則應(yīng)當(dāng)將這一風(fēng)險要素放到首位，在進(jìn)行設(shè)計時將地基的加固加入到設(shè)計中，從而通過相應(yīng)的地基加固措施來確保在建成以后設(shè)備能夠正常的運行。

總而言之就是通過對于水壩設(shè)計風(fēng)險要素分析從而得出存在的一些風(fēng)險，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，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)計時要深入現(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)病險的原因。水壩設(shè)計的風(fēng)險主要從以下3個方面分析:

1)大壩修建時的填筑情況，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，應(yīng)補(bǔ)充土工實驗和地質(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。

［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.