基于設計和風險層面的大壩安全問題分析

張麗霞 延安市地下水工作隊

基于設計和風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中重要的建筑物，對于控制水流、防止洪澇災害以及水利發電中發揮著不可替代的作用。加之我國近幾年來自然災害的頻繁發生，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計與風險的分析。本文先對影響大壩安全的因素進行了詳細的分析，并從大壩的設計與風險層面所存在的問題進行探討，從而提出其相應的解決策略，最終促進我國大壩工程建設的安全性。

設計 風險層面 大壩 安全問題

一、前言

隨著社會經濟與科學技術的快速發展，在一定程度上促進了我國其他各個行業的進步，其中與居民生產、生活息息相關的大壩建設，也得到了快速的發展。盡管我國目前已經建立了很多的大壩，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量、外因氣候或者地質條件等因素的影響，從而導致多座大壩事故的發生。由于大壩關系著民生，因而對于大壩的安全問題還有待提高與解決。

二、大壩安全現狀的影響因素分析

大壩設計的科學性與合理性主要由水利工程設計本身的特點所決定，例如大壩設計理念的不成熟，或者方法的不合理性，加之我國大壩的風險設計發展起步比較晚，由于缺乏一定的風險意識，同時大壩的風險會客觀的存在于整個大壩的建筑與使用期間，由此可見，加強對大壩設計與風險的分析，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發展速度非?？?，目前已經修建了規模大小不同的大壩，并在少數修建的大壩中存在著很多嚴重的質量問題，例如老舊的大壩往往由于使用的時間過長，沒有對其進行定期的維護與保養，從而使得大壩呈現出嚴重的老化問題。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電功能的破壞。

（一）設計因素

隨著信息技術的快速發展，大壩的設計技術也漸漸的發展成熟，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象，因此，我們在大壩的設計過程中應當盡量的降低這種現象的出現。針對這種情況，國家已經出臺了相關設計的規則與標準，在一定程度上為大壩的設計提供了必要的輔助與理論基礎，目前我國大壩的設計技術還不是很完善，有待向著可靠性的方面發展。

（二）風險因素

1.風險特點

首先具有客觀存在性，無論哪一個大壩工程在建設與使用過程中都會存在一定的風險，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，卻只能夠通過對風險的預防與防范，提高風險意識，來有效的降低風險的發生，但卻不能夠對風險達到完全的控制。其次風險具有特殊性，大壩在建設與使用過程中，風險并不是持續不斷的出現，而是會因因素的影響而隨機的出現在任何一個環節當中，即會隨著工程的發展階段而呈現出不同的風險。

2.風險弊端

在不同規模大小的大壩中，對于中小型的壩體比較容易發生事故，其影響的因素有很多方面，例如質量方面的問題或者管理的失誤等，因此在進行大壩的設計時需要做好風險的分析工作，并對其具體的情況采取相應的解決措施。目前大壩設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計的關鍵核心部分，往往會由于其水文或者洪水的復雜性，而需要在設計中對其進行補充與闡述，必要的情況下，還需要進行PMF，或者通過其他有效的分析方法采取其相應的工程措施；

二是要針對某項自然災害確定出其準確的數據分析，例如地震作為大壩主要的自然災害時，需要對因地震而導致大壩產生的安全、危險等情況進行全面、詳細的分析，并根據分析確定出與之相關的信息數據，通過對風險所產生的破壞進行分析，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閘門開啟與關閉的不及時，這些應當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的特殊性，應當根據其具體的情況采取相應的措施解決。總之，要采用科學、合理的管理方法來有效的抑制風險的發生。

3.風險分析

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

三、大壩安全問題的分析及解決策略

（一）大壩存在的問題

1.一部分的大壩設計標準比較低

就目前大壩的防洪設計標準來看，明顯的低于現行規范的要求，特別是對于一些大壩在設計過程中，由于壩址河流、洪水資料的短缺、實測水文系統時間比較短的原因，往往在大壩設計時導致洪水流量數值偏小，大壩在后期使用的過程中發生洪水漫頂的事故現象；另外，在大壩的設計過程中所采有的技術標準無法滿足于現行的規范要求，對于壩基與壩體在荷載的設計時，其組合的壓應力如果超過了允許值 ，從而使得大壩在設計過程中安全標準偏低?？v觀目前已經修建起的水庫大壩，由于設計過程中的標準偏低，而且在具體的施工過程中存在著勘測、設計、施工同步進行的情況，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，安全問題表現的非常突出。

2.大壩施工質量中存在一定的安全隱患

在大壩的施工期間，壩體的建設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危害性的裂縫，有的甚至在施工期間就會出現裂縫，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象而析出了鈣質，從而使得混凝土的壩體受到了一定程度的侵蝕，導致在大壩的表面發生掉砂或者是落石的現象，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，由于防滲灌漿質量的缺陷而導致了大壩壩基出現較偏大的滲漏量，從而使得在混凝土壩體的排水孔中析出了大量的鈣質。

（二）導致大壩安全問題發生的原因分析

1.勘測設計環節

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

2.施工環節

大多數的大壩工程建設，施工企業會嚴格的按照施工規范標準來進行，按照設計院所提供的設計圖紙與設計技術來進行具體的施工，但也有一少部分的施工企業，由于質量管理體系不完善，在具體的工程施工過程中出現層層分包現象，從而使得在大壩工程的建設過程中不能夠有效的控制好工程質量，特別是對于中小型水庫低壩的施工質量，往往處于失控狀態，從而導致在大壩施工過程中頻繁的發生安全事故，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，而且對于水庫的調度，以及對大壩使用過程中定期的維修、檢查的規章制度比較完善，但在我國一些中小型的水庫大壩中，不僅沒有設立專門的管理機構，而且運行管理機制都不夠完善，對于一些在水庫大壩建設過程中埋設的監測設施，隨著大壩修建時間過長而這些監測設施已經損壞，因而無法滿足于大壩使用過程中安全監測的要求，另外，還有的水庫大壩中沒有建立起完善的調度規章，使得水庫出現溢洪道閘門或者啟閉機已然被銹蝕無法再使用，大壩壩體所構成的材料也隨著使用時間的增長呈現出老化與劣化的問題，而金屬的結構或者機械設備也已經損壞，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，還會受到地質災害等的影響，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.提高大壩施工設計水平

大壩設計的先進性與可靠性，是保證大壩的安全建設與使用的前提，大壩施工質量的優良是安全建設與使用的基礎，因此，大壩建設的重要核心部分在設計，工程的設計往往需要根據準確的水文、地質等這些基礎信息資料，對實際場地的勘測深度、范圍等都應當滿足于大壩的設計要求，同時，對于庫區地質的環境與壩基的地質問題都要進行全面的勘測與分析，對于大壩的設計方案與技術問題都應當經過相關的計算分析與科學化的試驗研究，通過深入的對比與分析，并運用先進設計技術與安全的可靠性，為水庫大壩的安全性提供技術支持，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量保證體系，通過嚴格、全面的管理，并運用先進技術與工藝，有效的提高大壩的建設質量，最終建設優質的水利水電工程，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測與維護，是實現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。一是要實現全面、科學的維護，由于大壩與溢洪道或者水工建筑物自身與基礎的使用過程中會受到運行條件、自然環境等因素的影響，例如大壩會隨著運行時間的增加而漸漸的呈現出老化、劣化等的問題，因此，要加強對大壩的日常維護工作；二是要建立起完善的大壩安全監測系統，從而有助于及時、準確的發現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，以防在發生險情或者自然災害時，發生水庫大壩安全事故，在大中型的水庫大壩的管理過程中，要對于監測設施進行更新與改造，從而有效的完善大壩工程的監測系統，與此同時，可以借助于互聯網信息技術，實現監測系統的自動化與科學化。三是要對大壩是進行日常的檢修工作，并建立起定期檢查與維護制度，例如對大壩進行定期的安全監測與巡視檢查工作，從而能夠及時的發現大壩運行過程中的異常問題，并對其進行檢修與維護。四是定期的對大壩開展檢查工作，對其進行科學、客觀的評價與檢查，有助于及時的發現大壩的安全隱患，并對其進行加固處理，在一定程度上在大壩的安全運行中發揮出了重要的作用?？傊ㄟ^對大壩的精心化管理，實現對大壩的維護與檢測、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、結論

大壩的安全問題與工程建設有著密切相關的聯系，其中大壩設計中的風險是客觀存在的，具有特殊性與普遍性，因此，風險一直貫穿于大壩的設計與使用當中。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計水平與施工質量，根據具體的實際情況制定出科學、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險的發生。

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