顧伊娜， 孫 松， 張德友

(1.江蘇省淮沭新河管理處， 江蘇 淮安 223001；2.江蘇省洪澤湖水利工程管理處， 江蘇 淮安 223100)

江蘇位于中國東部沿海地區(qū)，地處長江、淮河流域下游，東瀕黃海，境內河湖眾多，水網稠密。根據《省政府關于江蘇省骨干河道名錄(2018年修訂)的批復》(蘇政復〔2019〕20號)，全省列入省骨干河道名錄的重要河道723條，其中流域性河道33條，區(qū)域性骨干河道123條，跨縣重要河道200條，縣域重要河道367條。作為擋水建筑物的堤防工程長期以來在水壓力等各種荷載及其影響因素的作用下，可能會發(fā)生決口甚至潰堤失事，因此堤防工程安全監(jiān)測非常有必要。堤防工程具有堤線長、高度低、結構復雜和臨河洪水位變化快等特點，受技術經濟等因素制約，其安全監(jiān)測工作一直是水利工程的短板，有必要加強并規(guī)范。

1 安全監(jiān)測的目的和意義

1.1 監(jiān)測堤防工程的工作狀態(tài)

很多實例表明，水工建筑物發(fā)生破壞事故往往是有先兆的，堤防也是如此。對堤防工程利用人工檢查觀測或者設備自動采集等方式進行認真系統(tǒng)的檢查觀測，并對觀測成果進行分析，就能及時掌握其性態(tài)變化，確保工程安全運行。如監(jiān)測到不正常情況，及時采取除險加固措施，可把事故消滅在萌芽狀態(tài)。

1.2 驗證設計理論的正確性和選用參數的合理性

由于水文、氣象、地質等條件的復雜性，目前尚不能對影響工程的所有復雜因素進行精確計算，而在工程設計中常將結構作適當的簡化或者采用一些經驗公式進行求解，故而難以確切反映實際情況。對已建的堤防工程在適當的部位埋設檢查觀測設施或儀器設備，開展長期檢查觀測，不僅能掌握工程性態(tài)的變化規(guī)律，而且可以驗證原設計理論的正確性和參數選用的合理性[1]。

1.3 檢查施工質量

在施工期，堤防工程安全監(jiān)測同樣重要。施工期開展工程檢查觀測，分析檢查觀測成果，可以了解堤防工程在施工期間的結構性態(tài)變化，為后繼施工采取合理措施提供信息，據此指導施工，確保施工質量。

1.4 為修正設計理論提供科學依據

目前，研究水工建筑物結構性態(tài)的主要手段是理論計算和模型試驗。由于影響因素的復雜性，研究時均需作一些假定或簡化，致使解答與實際情況存在差異。工程檢查觀測資料反映了各種因素的影響，其結果可彌補前兩種方法的不足，據此對設計理論和方法進行修正，可進一步提高工程技術水平。

由此可知，堤防安全監(jiān)測工作既有實用價值，又有科學研究意義，是促進堤防工程設計理論和建設技術不斷發(fā)展的有效方法之一。

2 安全監(jiān)測方式

堤防工程安全監(jiān)測方式包括巡視檢查、專項探測和常規(guī)監(jiān)測三大類。由于堤線長、級別多、差異大，堤防工程安全監(jiān)測應充分考慮其特點，合理進行堤防監(jiān)測區(qū)域劃分，選擇適宜的監(jiān)測方式。

2.1 不同區(qū)域選擇不同監(jiān)測方式

堤防監(jiān)測區(qū)域劃分應綜合考慮堤防重要性和自身安全性，并根據各堤段運行風險大小，將其分為高風險區(qū)、中等風險區(qū)和低風險區(qū)。風險大小理論上為堤防決口失事概率與單次決口所造成損失的乘積，具體操作時難度較大，可作簡化處理：單次決口所造成損失大小用堤防重要性(級別)表示，而決口失事概率用堤防自身安全狀況類別反映，并參照《堤防工程安全評價導則》(SL/Z 679—2015)進行類別判定[2]，對應形成的堤防風險區(qū)域劃分見表1。

表1 堤防風險區(qū)域劃分參照

不同監(jiān)測方式獲得的監(jiān)測信息不同，在具體選擇時應根據風險區(qū)域劃分結果，有所側重，綜合考慮。低風險區(qū)應以巡視檢查為主，專項探測為輔；中等風險區(qū)應以巡視檢查為主，專項探測和常規(guī)監(jiān)測為輔；而高風險區(qū)則應做到巡視檢查、專項探測、常規(guī)監(jiān)測并重，且互為補充。

2.2 巡視檢查

作為堤防安全監(jiān)測的基本手段和重要方式，堤防工程巡視檢查必須按要求的時間和頻次進行，并規(guī)范記錄。對巡視檢查中發(fā)現的一般問題，應及時進行處理；情況較嚴重的，除查明原因采取措施外，還應報告上級主管部門；情況嚴重的，應對異常和損壞現象做詳細記錄(包括拍照或錄像)，分析原因，提出處理意見，并報上級主管部門。

巡視檢查主要包括人工檢查與圖像視頻監(jiān)視。目前堤防管理單位普遍存在人手不足和人員專業(yè)技術不夠等問題，因此建議積極推廣視頻監(jiān)控、無人機等現代化設備。視頻監(jiān)視及圖像識別等成熟技術，可用于堤防上下堤路口等重點部位和區(qū)域的日常監(jiān)視?？筛鶕F場條件和河道堤防管理的需要設置，一般間隔1 km可設置1個高清攝像頭，實時監(jiān)測堤防和水位的情況，并采集高清視頻數據，通過連接攝像頭的寬帶網絡，實時傳輸監(jiān)控系統(tǒng)獲取的視頻數據到數據處理中心。目前部分堤防工程已經建立數據處理預警系統(tǒng)，在接收到視頻數據后，對該視頻數據進行實時處理并開展預評估，超過一定闕值后及時報警[3]。無人機可有效輔助常規(guī)視覺檢查，無人機紅外線監(jiān)視技術可用于夜間應急巡查，圖像識別技術可用于堤壩崩塌滑落石塊監(jiān)測。

2.3 專項探測

專項探測包括堤身堤基隱患探測和水下根石探測，堤防隱患探測應根據《堤防隱患探測規(guī)程》(SL436—2008)相關規(guī)定開展。根石探測又稱為護腳石探測，是對護腳拋石分布范圍進行測量的工作。根石探測主要是探測拋石的位置，水下地形探測主要是探測泥沙淤積形態(tài)，二者可結合進行。隱患探測和水下根石探測專業(yè)性較強，探測數據和圖像具有多解性，因此該項工作均需委托具備相應資質的專業(yè)隊伍承擔。

專項探測要做到定期探測與應急探測相結合。堤防隱患探測的頻次，需要根據影響堤防隱患發(fā)展變化的因素綜合確定，主要因素包括偎水、降雨、害堤動物活動以及堤頂碾壓情況等，建議每10年進行1次隱患普查。根石探測要根據堤防偎水及出險情況安排，對偎水或可能偎水的在汛前要探測1次，以確定補石量和防守重點，對汛期偎水的在汛后可補測1次。出現特別檢查情況，如發(fā)生大洪水、大暴雨、臺風、熱帶風暴、有感地震，出現封河、開河等工程非常運用情況和發(fā)生重大事故時，應適時安排專項探測。

2.4 常規(guī)監(jiān)測

常規(guī)監(jiān)測應根據堤防工程的級別、規(guī)模、結構型式、地形、地質條件及臨河水情等因素，設置必要的監(jiān)測項目，選用適宜的監(jiān)測方法。常規(guī)監(jiān)測一定要首先明確監(jiān)測目的，根據監(jiān)測目的和堤防實際情況進行監(jiān)測設計。堤防工程戰(zhàn)線長，地形地質條件變化大，安全監(jiān)測斷面、項目總量多，管理工作量大，但是堤防工程一般高度不大，影響到堤身安全的主要是沉降變形和堤身、堤基滲流狀況，因此常規(guī)監(jiān)測設計一般以變形和滲流監(jiān)測為主。《水利水電工程安全監(jiān)測設計規(guī)范》(SL725—2016)規(guī)定，堤防安全監(jiān)測項目分類和選項[4]見表2。

表2 堤防安全監(jiān)測項目分類和選項

由于大多數堤防偎水時間有限，常規(guī)監(jiān)測頻次主要視監(jiān)測目的和偎水情況而定，堤防偎水后一般應能提供實時監(jiān)測數據，更好服務防汛查險需要。非汛期為積累資料也為查看監(jiān)測設施工作狀況，每月也應至少監(jiān)測1次，各時期的觀測頻次應根據工程實際情況適當增減。特殊時期，如發(fā)生暴雨、大洪水、臨河水位較快變化等情況時，應適當增加測次，運行期如測值長期保持基本不變，可適當調減測次。采取自動化監(jiān)測的，可根據需要適當加密測次。

3 安全監(jiān)測資料整編

安全監(jiān)測資料包括巡視檢查、專項探測和常規(guī)監(jiān)測獲得的全部資料，整編時應根據各類監(jiān)測的特點分類整理。資料整理在每次觀測結束后進行，以便及時對觀測資料進行計算、校核、審查。資料整編每年進行1次，并由堤防管理單位的上級主管部門組織對年度監(jiān)測成果進行全面審查。監(jiān)測資料整編時，目前僅由堤防管理單位人員根據自身判斷對資料進行初步分析，建議由專業(yè)人員完成更深入全面的分析。監(jiān)測資料除在計算機載體內存儲外，巡視檢查、專項探測和常規(guī)監(jiān)測的原始記錄、圖表、影像資料以及全部資料整編分析成果應建檔保存，由此建立監(jiān)測資料數據庫，并可建立監(jiān)測數據信息管理系統(tǒng)。

4 洪澤湖大堤安全監(jiān)測情況

4.1 洪澤湖大堤概況

洪澤湖大堤位于洪澤湖東岸，北起淮陰區(qū)碼頭鎮(zhèn)，南至盱眙張莊高地，全長67.25 km，逐步將土堤加設石工墻。洪澤湖大堤上承淮河上中游15.8萬km2的洪水，下保蘇北里下河地區(qū)農田和人民生命財產安全，必須確保安全。它和沿堤建筑物三河閘、二河閘等工程構成了洪澤湖控制樞紐工程，發(fā)揮著防洪、灌溉、城市供水、水產航運等綜合效益。

洪澤湖大堤為I級水工建筑物，其設計水位16.0 m，校核水位17.0 m，有效吹程30 km，正向風速十級(V=26.5 m/s)，波高采用2.2 m，防浪林臺及防浪林一起消能70%，堤頂高程19.5～20.0 m，湖底平均高程10.5 m，防浪林臺面高程14.5 m。大堤土質以粉質黏土為主占60%～70%，其次為重粉質壤土及黏土和粉質土層，10.0～10.5 m以上為人工填土。

4.2 洪澤湖大堤安全監(jiān)測情況

根據工程級別、地形地質、水文氣象條件、建成時間及管理運用要求，目前省管段洪澤湖大堤開展的安全監(jiān)測方式主要是巡視檢查和常規(guī)監(jiān)測。巡視檢查主要包括人工檢查與圖像視頻監(jiān)視，建立堤防巡視檢查小組，并設14組視頻監(jiān)控。常規(guī)檢測主要有垂直位移監(jiān)測和滲流監(jiān)測，其中滲流監(jiān)測包括測壓管水位(浸潤線)監(jiān)測和滲流量監(jiān)測。大堤共布置5個垂直位移觀測斷面共計37個垂直位移觀測標點，每年汛前、汛后進行垂直位移觀測；設有8個測壓管觀測斷面，共計36根測壓管，每半個月觀測1次；堤后滲流量觀測設6個觀測點，每周觀測1次。人工巡查、視頻監(jiān)視和觀測監(jiān)測組成洪澤湖大堤安全監(jiān)測系統(tǒng)，各項監(jiān)測方式相輔相成，為確保堤防保持安全穩(wěn)定狀態(tài)打下堅實基礎。目前，洪澤湖大堤巡視檢查和常規(guī)監(jiān)測的原始記錄、圖表、影像資料以及全部資料整編分析成果均建檔保存，尚未建立監(jiān)測數據信息管理系統(tǒng)。

5 結 語

水利是國民經濟和社會發(fā)展的基礎和命脈，是生態(tài)環(huán)境改善不可分割的保障體系，其興衰關系到民生福祉，必須滿足新時代經濟社會高質量發(fā)展的要求。堤防工程是水利工程的重要組成部分，肩負著維持水利工程正常運行，保障河道沿線企業(yè)經營、居民生活、良田豐收的重要使命。堤防工程監(jiān)測則是保證堤防工程安全穩(wěn)定的重要手段之一，但因堤防工程堤線長、級別多、結構復雜、管理單位人員普通不足等問題，堤防工程安全監(jiān)測工作仍需進一步加強和規(guī)范，切實落實“強監(jiān)管”要求，并積極推廣現代化監(jiān)測設施設備，提高安全監(jiān)測效率，確保堤防工程的安全運行。