張麗霞 延安市地下水工作隊

基于設(shè)計和風(fēng)險層面的大壩安全問題分析

張麗霞 延安市地下水工作隊

大壩作為我國水利工程建設(shè)中重要的建筑物，對于控制水流、防止洪澇災(zāi)害以及水利發(fā)電中發(fā)揮著不可替代的作用。加之我國近幾年來自然災(zāi)害的頻繁發(fā)生，為了能夠有效的提高我國大壩建筑的安全性，需要加強做好大壩的設(shè)計與風(fēng)險的分析。本文先對影響大壩安全的因素進(jìn)行了詳細(xì)的分析，并從大壩的設(shè)計與風(fēng)險層面所存在的問題進(jìn)行探討，從而提出其相應(yīng)的解決策略，最終促進(jìn)我國大壩工程建設(shè)的安全性。

設(shè)計 風(fēng)險層面 大壩 安全問題

一、前言

隨著社會經(jīng)濟與科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在一定程度上促進(jìn)了我國其他各個行業(yè)的進(jìn)步，其中與居民生產(chǎn)、生活息息相關(guān)的大壩建設(shè)，也得到了快速的發(fā)展。盡管我國目前已經(jīng)建立了很多的大壩，但很多大壩都存在著或多或少的問題，特別是受到一些工程質(zhì)量、外因氣候或者地質(zhì)條件等因素的影響，從而導(dǎo)致多座大壩事故的發(fā)生。由于大壩關(guān)系著民生，因而對于大壩的安全問題還有待提高與解決。

二、大壩安全現(xiàn)狀的影響因素分析

大壩設(shè)計的科學(xué)性與合理性主要由水利工程設(shè)計本身的特點所決定，例如大壩設(shè)計理念的不成熟，或者方法的不合理性，加之我國大壩的風(fēng)險設(shè)計發(fā)展起步比較晚，由于缺乏一定的風(fēng)險意識，同時大壩的風(fēng)險會客觀的存在于整個大壩的建筑與使用期間，由此可見，加強對大壩設(shè)計與風(fēng)險的分析，對于提高大壩的安全具有非常重要的意義。

由于我國大壩的建設(shè)發(fā)展速度非?？?，目前已經(jīng)修建了規(guī)模大小不同的大壩，并在少數(shù)修建的大壩中存在著很多嚴(yán)重的質(zhì)量問題，例如老舊的大壩往往由于使用的時間過長，沒有對其進(jìn)行定期的維護(hù)與保養(yǎng)，從而使得大壩呈現(xiàn)出嚴(yán)重的老化問題。由于大壩的安全問題，不僅會影響到下游居民的生活，而且還會遭到防洪發(fā)電功能的破壞。

（一）設(shè)計因素

隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，大壩的設(shè)計技術(shù)也漸漸的發(fā)展成熟，與此同時，大壩的安全性在一定程度上得到了提高與改善。但在一部分的大壩中還存在有潰壩的現(xiàn)象，因此，我們在大壩的設(shè)計過程中應(yīng)當(dāng)盡量的降低這種現(xiàn)象的出現(xiàn)。針對這種情況，國家已經(jīng)出臺了相關(guān)設(shè)計的規(guī)則與標(biāo)準(zhǔn)，在一定程度上為大壩的設(shè)計提供了必要的輔助與理論基礎(chǔ)，目前我國大壩的設(shè)計技術(shù)還不是很完善，有待向著可靠性的方面發(fā)展。

（二）風(fēng)險因素

1.風(fēng)險特點

首先具有客觀存在性，無論哪一個大壩工程在建設(shè)與使用過程中都會存在一定的風(fēng)險，既包括有人為的因素，也包括有外界自然影響的因素，其中人為的影響因素是可控制的，而外界自然影響因素，卻只能夠通過對風(fēng)險的預(yù)防與防范，提高風(fēng)險意識，來有效的降低風(fēng)險的發(fā)生，但卻不能夠?qū)︼L(fēng)險達(dá)到完全的控制。其次風(fēng)險具有特殊性，大壩在建設(shè)與使用過程中，風(fēng)險并不是持續(xù)不斷的出現(xiàn)，而是會因因素的影響而隨機的出現(xiàn)在任何一個環(huán)節(jié)當(dāng)中，即會隨著工程的發(fā)展階段而呈現(xiàn)出不同的風(fēng)險。

2.風(fēng)險弊端

在不同規(guī)模大小的大壩中，對于中小型的壩體比較容易發(fā)生事故，其影響的因素有很多方面，例如質(zhì)量方面的問題或者管理的失誤等，因此在進(jìn)行大壩的設(shè)計時需要做好風(fēng)險的分析工作，并對其具體的情況采取相應(yīng)的解決措施。目前大壩設(shè)計中主要存在的弊端包括以下幾個方面：

一是由于大壩工程的水文或者洪水是某些工程設(shè)計的關(guān)鍵核心部分，往往會由于其水文或者洪水的復(fù)雜性，而需要在設(shè)計中對其進(jìn)行補充與闡述，必要的情況下，還需要進(jìn)行PMF，或者通過其他有效的分析方法采取其相應(yīng)的工程措施；

二是要針對某項自然災(zāi)害確定出其準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)分析，例如地震作為大壩主要的自然災(zāi)害時，需要對因地震而導(dǎo)致大壩產(chǎn)生的安全、危險等情況進(jìn)行全面、詳細(xì)的分析，并根據(jù)分析確定出與之相關(guān)的信息數(shù)據(jù)，通過對風(fēng)險所產(chǎn)生的破壞進(jìn)行分析，有助于了解大壩在使用過程中所存在的潛在危險；

三是如果大壩的安全問題來源于閘門，例如在使用過程中出現(xiàn)閘門開啟與關(guān)閉的不及時，這些應(yīng)當(dāng)考慮到電源可靠性的問題，除此之外，如果是大壩的地基有問題或者地質(zhì)的特殊性，應(yīng)當(dāng)根據(jù)其具體的情況采取相應(yīng)的措施解決。總之，要采用科學(xué)、合理的管理方法來有效的抑制風(fēng)險的發(fā)生。

3.風(fēng)險分析

首先是從大壩設(shè)計中存在的風(fēng)險因素分析，即使是簡單的壩體，在通過嚴(yán)密的結(jié)構(gòu)設(shè)計時，往往也能夠避免大壩遭受危險，或者是通過優(yōu)化與調(diào)整樞紐布置的格局，以及對梯度的調(diào)整等設(shè)計方法，都能夠有效的避免大壩發(fā)生潰壩現(xiàn)象；其次是大壩風(fēng)險分析的理論與方法?？茖W(xué)的理論基礎(chǔ)與合理的方法為大壩的設(shè)計提供了堅實的基礎(chǔ)，因此在大壩工程的規(guī)劃與設(shè)計時，需要根據(jù)大壩建筑與使用過程中常見的風(fēng)險類型，提出其具體的應(yīng)對策略與解決方法，從而有效的降低大壩風(fēng)險的發(fā)生，提高大壩的安全性。風(fēng)險分析作為大壩設(shè)計中的核心地位，因此，要在設(shè)計中采取一系列的風(fēng)險預(yù)防措施，從而有效的把風(fēng)險控制在最低。

三、大壩安全問題的分析及解決策略

（一）大壩存在的問題

1.一部分的大壩設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)比較低

就目前大壩的防洪設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來看，明顯的低于現(xiàn)行規(guī)范的要求，特別是對于一些大壩在設(shè)計過程中，由于壩址河流、洪水資料的短缺、實測水文系統(tǒng)時間比較短的原因，往往在大壩設(shè)計時導(dǎo)致洪水流量數(shù)值偏小，大壩在后期使用的過程中發(fā)生洪水漫頂?shù)氖鹿尸F(xiàn)象；另外，在大壩的設(shè)計過程中所采有的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)無法滿足于現(xiàn)行的規(guī)范要求，對于壩基與壩體在荷載的設(shè)計時，其組合的壓應(yīng)力如果超過了允許值 ，從而使得大壩在設(shè)計過程中安全標(biāo)準(zhǔn)偏低?？v觀目前已經(jīng)修建起的水庫大壩，由于設(shè)計過程中的標(biāo)準(zhǔn)偏低，而且在具體的施工過程中存在著勘測、設(shè)計、施工同步進(jìn)行的情況，在一定程度上為大壩工程留下了很多的安全隱患，特別是對于中小型水庫大壩的建設(shè)，安全問題表現(xiàn)的非常突出。

2.大壩施工質(zhì)量中存在一定的安全隱患

在大壩的施工期間，壩體的建設(shè)所采用的是混凝土與面板的堆石壩，往往會在大壩的運行后期出現(xiàn)危害性的裂縫，有的甚至在施工期間就會出現(xiàn)裂縫，這在一定程度上影響著大壩的整體性與安全。其主要原因是由于壩體中的混凝土裂縫因滲水現(xiàn)象而析出了鈣質(zhì)，從而使得混凝土的壩體受到了一定程度的侵蝕，導(dǎo)致在大壩的表面發(fā)生掉砂或者是落石的現(xiàn)象，同時也降低了混凝土的強度，除此之外，大壩還存在著其他方面的質(zhì)量問題，如壩體遭受到凍融剝蝕的破壞、泄洪建筑物的磨損以及氣蝕損壞等，由于防滲灌漿質(zhì)量的缺陷而導(dǎo)致了大壩壩基出現(xiàn)較偏大的滲漏量，從而使得在混凝土壩體的排水孔中析出了大量的鈣質(zhì)。

（二）導(dǎo)致大壩安全問題發(fā)生的原因分析

1.勘測設(shè)計環(huán)節(jié)

在進(jìn)行大型水利水電大壩工程項目的設(shè)計過程中，很多的勘察設(shè)計單位都會按照國家提出的勘測設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行大量的勘測與設(shè)計工作，通過科學(xué)、合理的設(shè)計，從而有效的保障大型水庫大壩勘察設(shè)計的精準(zhǔn)度，但對于一些中小型的水庫與低壩的勘測設(shè)計時，由于有限的力量，往往會在具體的勘測、設(shè)計過程中不夠深入與專業(yè)，同時設(shè)計過程中對大壩的水文、地質(zhì)等這些基礎(chǔ)性資料、參數(shù)的運用呈現(xiàn)出不恰當(dāng)、不合理的情況，導(dǎo)致了大壩的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計過低，并且在大壩工程項目的施工過程中，由于工期的問題，設(shè)計出圖的時間比較緊張，再加上對大壩的設(shè)計校審制度不是很嚴(yán)格，從而導(dǎo)致大壩設(shè)計成果經(jīng)常出現(xiàn)錯誤，因此，在我國小型水庫與大壩的勘測設(shè)計過程中，出現(xiàn)的設(shè)計質(zhì)量問題比較多，在一定程度上為大壩的后期使用埋下了隱患，很容易導(dǎo)致大壩發(fā)生事故安全。

2.施工環(huán)節(jié)

大多數(shù)的大壩工程建設(shè)，施工企業(yè)會嚴(yán)格的按照施工規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行，按照設(shè)計院所提供的設(shè)計圖紙與設(shè)計技術(shù)來進(jìn)行具體的施工，但也有一少部分的施工企業(yè)，由于質(zhì)量管理體系不完善，在具體的工程施工過程中出現(xiàn)層層分包現(xiàn)象，從而使得在大壩工程的建設(shè)過程中不能夠有效的控制好工程質(zhì)量，特別是對于中小型水庫低壩的施工質(zhì)量，往往處于失控狀態(tài)，從而導(dǎo)致在大壩施工過程中頻繁的發(fā)生安全事故，造成很多的安全隱患。

3.運行管理方面

對于一些大型的水庫大壩的運行管理，具有專門的管理機構(gòu)，而且對于水庫的調(diào)度，以及對大壩使用過程中定期的維修、檢查的規(guī)章制度比較完善，但在我國一些中小型的水庫大壩中，不僅沒有設(shè)立專門的管理機構(gòu)，而且運行管理機制都不夠完善，對于一些在水庫大壩建設(shè)過程中埋設(shè)的監(jiān)測設(shè)施，隨著大壩修建時間過長而這些監(jiān)測設(shè)施已經(jīng)損壞，因而無法滿足于大壩使用過程中安全監(jiān)測的要求，另外，還有的水庫大壩中沒有建立起完善的調(diào)度規(guī)章，使得水庫出現(xiàn)溢洪道閘門或者啟閉機已然被銹蝕無法再使用，大壩壩體所構(gòu)成的材料也隨著使用時間的增長呈現(xiàn)出老化與劣化的問題，而金屬的結(jié)構(gòu)或者機械設(shè)備也已經(jīng)損壞，水庫中的庫容面積也日漸被泥沙與淤泥所堆積占用，與此同時，還會受到地質(zhì)災(zāi)害等的影響，這些因素都將影響著大壩的安全。

（三）提高大壩安全性的具體對策

1.提高大壩施工設(shè)計水平

大壩設(shè)計的先進(jìn)性與可靠性，是保證大壩的安全建設(shè)與使用的前提，大壩施工質(zhì)量的優(yōu)良是安全建設(shè)與使用的基礎(chǔ)，因此，大壩建設(shè)的重要核心部分在設(shè)計，工程的設(shè)計往往需要根據(jù)準(zhǔn)確的水文、地質(zhì)等這些基礎(chǔ)信息資料，對實際場地的勘測深度、范圍等都應(yīng)當(dāng)滿足于大壩的設(shè)計要求，同時，對于庫區(qū)地質(zhì)的環(huán)境與壩基的地質(zhì)問題都要進(jìn)行全面的勘測與分析，對于大壩的設(shè)計方案與技術(shù)問題都應(yīng)當(dāng)經(jīng)過相關(guān)的計算分析與科學(xué)化的試驗研究，通過深入的對比與分析，并運用先進(jìn)設(shè)計技術(shù)與安全的可靠性，為水庫大壩的安全性提供技術(shù)支持，從而有效的保障水庫大壩的安全性。除此之外，還要不斷的完善水利水電工程的質(zhì)量保證體系，通過嚴(yán)格、全面的管理，并運用先進(jìn)技術(shù)與工藝，有效的提高大壩的建設(shè)質(zhì)量，最終建設(shè)優(yōu)質(zhì)的水利水電工程，并為水庫大壩的安全運行提供強有力的保障。

2.加強對大壩的管理

通過對大壩工程項目的監(jiān)測與維護(hù)，是實現(xiàn)大壩安全運行的有效途徑。特別是在大壩投入使用之后，要加強對大壩的日常管理。一是要實現(xiàn)全面、科學(xué)的維護(hù)，由于大壩與溢洪道或者水工建筑物自身與基礎(chǔ)的使用過程中會受到運行條件、自然環(huán)境等因素的影響，例如大壩會隨著運行時間的增加而漸漸的呈現(xiàn)出老化、劣化等的問題，因此，要加強對大壩的日常維護(hù)工作；二是要建立起完善的大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，從而有助于及時、準(zhǔn)確的發(fā)現(xiàn)大壩運行過程中所存在的問題，與此同時，也有助于制定水庫大壩調(diào)度的運行方式，以及對大壩中建筑物的檢修加固處理，以防在發(fā)生險情或者自然災(zāi)害時，發(fā)生水庫大壩安全事故，在大中型的水庫大壩的管理過程中，要對于監(jiān)測設(shè)施進(jìn)行更新與改造，從而有效的完善大壩工程的監(jiān)測系統(tǒng)，與此同時，可以借助于互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)，實現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)的自動化與科學(xué)化。三是要對大壩是進(jìn)行日常的檢修工作，并建立起定期檢查與維護(hù)制度，例如對大壩進(jìn)行定期的安全監(jiān)測與巡視檢查工作，從而能夠及時的發(fā)現(xiàn)大壩運行過程中的異常問題，并對其進(jìn)行檢修與維護(hù)。四是定期的對大壩開展檢查工作，對其進(jìn)行科學(xué)、客觀的評價與檢查，有助于及時的發(fā)現(xiàn)大壩的安全隱患，并對其進(jìn)行加固處理，在一定程度上在大壩的安全運行中發(fā)揮出了重要的作用?？傊?，通過對大壩的精心化管理，實現(xiàn)對大壩的維護(hù)與檢測、管理等，有助于及時的消除大壩運行過程中的安全隱患，并把安全事故降到最低。

四、結(jié)論

大壩的安全問題與工程建設(shè)有著密切相關(guān)的聯(lián)系，其中大壩設(shè)計中的風(fēng)險是客觀存在的，具有特殊性與普遍性，因此，風(fēng)險一直貫穿于大壩的設(shè)計與使用當(dāng)中。由此可見，為了有效的提高大壩的安全問題，需要不斷的提高大壩設(shè)計水平與施工質(zhì)量，根據(jù)具體的實際情況制定出科學(xué)、合理的解決策略，從而有效的提高我國大壩工程的安全性，盡量的避免大壩工程風(fēng)險的發(fā)生。

[1]甘興云.水利水電工程中的大壩工程安全監(jiān)測控制[J].中國高新技術(shù)企業(yè). 2015(27)

[2]李宗坤,葛巍,王娟,郭巍巍.改進(jìn)的突變評價法在土石壩施工期風(fēng)險評價中的應(yīng)用[J].水利學(xué)報. 2014(10)

[3]龐海嬌.我國病險大壩除險加固管理對策分析[J].中國水運(下半月). 2013(05)