大壩安全監測中存在的問題及對策

宋智全

（中國水利水電第八工程局有限公司 湖南省長沙市 410004）

大壩安全是水利工程建設重要影響因素，做好大壩安全控制成為關鍵。眾所周知，大壩結構繁瑣、復雜，長期在外部環境下容易受到惡劣天氣、環境影響。因此，在實際監測中存在著諸多問題，加大大壩安全監測研究并落實，制定可行性監測方案，才能確保大壩長久穩定運營。

1 大壩安全監測的重要意義

1.1 監測和安全評估相互影響

大壩安全監測經過對壩體、四周環境、有關設施的檢查與設備監測得出的數據作為大壩安全評估重要參考。這樣一來，就實現了壩體與壩坡安全性分析、滲流穩定研究、工程運行評估。

1.2 掌握變化規律與物理成因

大壩安全監測數據和結構、基礎狀態的分析有利于掌握測量變化規律和物理成因，保證及時發現存在的問題并制定解決方法，保證大壩安全、延長運行年限、實現經濟效益最大化。

1.3 及時反饋大壩設計、施工運行狀態

因為大壩和壩基對環境要求較高，荷載、計算模型、數據參數具有相近性特點。所以，現階段的水工設計無法與工程全面契合，需要結合大壩安全監測材料深入分析從而確定大壩、壩基狀態。結合設計方案、施工方法制定可行性建議方法，實現檢驗與優化設計，對后續施工起到幫助性作用。

2 大壩安全監測內容

①設計環節。工程方案設計時應綜合分析地質構造特征、結構穩定性、材料性質、有關參數等實驗內容。為保證監測合理性要求在地質監測過程中借助勘測儀器與優化后的計算方法。結構安全性評價時，要求通過模型展開實驗模擬，便于清楚的掌握隱患位置和程度。最后，進一步驗證各參數試驗，對各范圍的數值、屬性進行優化分配。②施工監測內容。確定施工方法和規程要求后，檢查施工材料與各結構位置參數。大體積混凝土施工時需做好溫度控制；防滲施工時做好碾壓監測，保證達到密實度要求。③運行監測內容。結合運行時產生的數據創建監控模型，便于掌控大壩總體運行狀態。數據資料是大壩外部特點的集中反映，一些隱患位置不容易發現。因此，只有通過探測設備才能發現存在的隱患問題。監測參數分為：變形、滲壓滲流、壓力、溫度、水文氣象，比如：運行過程中大壩安全監測采取自動化監測與人工比測形式，首先，變形檢測。使用真空激光準直系統監測1#～30#壩段相對于0#、31#壩段的水平位移與垂直位移。設置引張線系統與靜力水準線系統監測壩基的水平位移與垂直位移。三維倒垂線系統監測大壩位移基準點測量。其次，滲壓滲流監測。在縱向廊道和橫向廊道內分別設35支和11支揚壓力，計監測水的揚壓力。在橫向廊道內設3個量水堰，在集水井內設3套水位測量儀來監測壩體滲流量。增設13個繞壩滲流監測孔組成的監測系統監測繞壩滲流。最后，老化階段。伴隨材料的逐步老化，材料的性能全面下降，大壩的性能必然會因為材料的老化而整體性能降低。此種情況下，一般建立的檢測模型便不能很好地反映大壩的安全問題，為了保證監控工作的準確性，必須將檢測重點轉移到混凝土結構內部以及鋼筋老化上來。一般采用聲波檢測、取樣檢測、水質分析等方法直接、間接掌握混泥土、鋼筋的侵蝕程度。

3 大壩安全監測存在不足

3.1 安全檢測效率低

水庫大壩監測的數據信息要求絕對的準確、及時，特別是惡劣天氣或地質災害下仍然需要搜集數據。根據現階段水庫大壩監測效果看，盡管擺脫了傳統人工監測方法，但仍然存在諸多不足，難以確保惡劣條件下數據信息準確性、及時性。伴隨著科學技術的進步與自動化技術的提高，數據讀取與傳輸效率更高、并且縮減了人員投入、監測環境有了一定提升。所以，大壩監測中應加大自動化安全監測技術的應用，從而確保數據及時準確的傳輸，不受環境影響。

3.2 監測設備管理不足

在實際大壩安全監測中發現很多自動化安全監測設備發生故障問題，設備監測效率低、準確度不高、設備陳舊、穩定性差，甚至部分范圍較小的大壩并未安裝監測設備。究其原因，管理人員缺少對監測設備的維修，設備發生損壞沒有及時維修導致無法正常運行、數據信息缺失，嚴重影響工作效率。

3.3 工作人員對大壩安全監測缺少重視

部分地區大壩缺少安全觀測設備、沒有充足的資金投入，沒有完整的監測記錄，繼而出現水庫安全鑒定時缺乏監測記錄依據，難以客觀的判斷大壩安全狀態繼而降低大壩安全鑒定和除險加固效果。即使的有安全監測數據，但是工作人員對監測數據的編輯、分析較為淺顯、松懈，使得監測結果不能代表大壩實際狀態。此外，大壩安全自動化監測中難以實時監督大壩安全應用需求，難以獲得有效的數據信息。

3.4 設計方案不科學

科學的安全監測方案是保證大壩安全監測系統正常運行的基礎前提。但是，目前很多大壩設計存在方案不合理、缺少豐富的經驗，片面的以大壩主體除險加固為主，造成設計方案不科學。同時，大壩設計方案優化多交給施工企業，導致安全監測系統設計方案操作性不理想、可靠性較低。設計單位還應密切額關注檢測設備和先進技術的應用，結合壩基、壩體地質條件和水庫運行確定監測點與監測內容，保證監測合理性。在方案設計時容易忽視細節問題，例如：土石壩防滲需采用塑性混凝土防滲心墻，很少對塑性混凝土防滲效果進行監測。

4 大壩安全監測可行性方法

（1）應用自動化安全監測技術。科學技術的進步帶給人們生活便利、工業生產的便捷，水利工程應用先進技術對建設效率、工程質量控制效果顯著。因為水庫發揮著重要作用，所以需要在確保安全性的條件下發揮綜合效能。水庫大壩自動化監測技術的出現實現了現代化管理方法，因此，引進大壩安全監測設備對大壩安全檢測有著重要作用。目前，常見的安全監測技術是大壩CT技術，該項技術利用某種波在大壩壩體內傳播的射線束，在探測區組成切面，結合切面信號在計算機中展開數據處理，定量反應壩體材料屬性、受損程度，找到缺陷位置。大壩CT技術監測波為聲波、磁波，但由于電磁波強度、波形、路徑和通過的介質的幾何形態的電性屬性有著直接聯系，電磁波型大壩CT使用2個天線發射并接收電磁波。隨后，結合波的幅度、雙程走時得到壩體材料屬性與老化缺陷。聲波監測則是在大壩上設置多個鎮源、震波檢測設備，結合該設備記錄聲波由發射點至接受點行程的時間得出波速。最后，結合波速獲得壩體材料、老化程度。

（2）做好監測設備防護。大壩數據資料更新迅速，做好監測設備防護具有重要影響。對此，單位需加大設備防護維修宣傳，提高工作人員思想認知，充分認識到監測設備的重要作用。同時，做好日常監測防護，定期檢修。這樣做的主要目的是保證監測的數據信息準確、安全，延長設備使用年限。

（3）做好監測信息分析。為保證大壩監測結果準確性，首先需要對監測的數據信息有全面分析，健全水庫監測數據管理制度。以公司管理部門為中心，各壩區為分中心，實行統一管理、遠程操控、監測數據采集、分析評價和網絡報送等由中心負責。監測數據分析時需保證數據總體性、全面性、系統性，安排專業人員錄入數據庫，有助于后續控制管理。即使出現問題也能夠第一時間提出解決方法，提高監測效率。

（4）確保監測設計方案合理性。合理的安全監測方案是大壩安全監測的根本，要求設計人員對自動化監測系統有全面的掌握，了解設備屬性、應用要求。因為設計方案涉及環節較多、過程復雜進而需要做好各環節控制，才能保證滿足安全監測需求。優化設計的主要目標是用最小的監測工作解決安全監測技術不足，更好的發揮監測作用。以三峽工程為例，進行技術優化使儀器設備數量比初期設計縮減了1/3、監測總投資降低了1億元，經濟效益明顯。因此，在今后安全監測完善中應將設計優化列入監測規范，讓每一座大壩監測都實現設計優化。

5 結語

總而言之，大壩安全監測是工作人員掌握大壩運行狀態、穩定性的主要途徑，其過程為環境、水文、結構、安全信息的數據搜集，根據獲得的數據全面分析、計算，最后判斷大壩安全狀態。針對大壩安全監測存在的問題，需要有關單位立足于多方面、全過程，制定解決方法、引進先進技術從而協調監測問題，保證大壩的安全、穩定運行。