小坑水庫土壩安全監測應用分析

潘偉東 韶關市曲江區小坑水庫管理處

在我國，土壩在中小型水庫中比較常見，因為建設年代早加上維護不到位，很多水庫土壩都出現了一定的質量問題，而且缺乏有效的安全監測，沒有能夠及時發現大壩中存在的安全問題和安全隱患，給下游居民的生命財產安全造成了威脅。對此，有關部門應該切實做好水庫土壩的安全監測工作，以確保大壩的運行安全。

1.水庫土壩運行安全影響因素

土壩是利用土料、砂礫、卵礫、石料等修筑而成的壩體，也可以稱為土石壩，是一種被廣泛使用的擋水建筑，依照壩體材料，可以將土壩細分為均質土壩、粘土心墻壩、粘土斜墻壩等，在實際施工中需要依照地形地質條件、氣候條件和施工條件等來對土壩的形式進行選擇。對比其他壩體，土壩的優點在于可以從當地直接取用材料，不需要用到水泥、鋼筋等材料，而且壩基工程地質條件相比較其他壩型更低，抗震性也更好。不過土壩也存在一定的缺陷，如對于超標準洪水的抵御能力較差，需要額外修建溢洪道、隧洞等泄水建筑。

圖1 小坑水庫土壩

小坑水庫是一座集防洪、供水、灌溉、發電、水產養殖為一體的大（二）型水利工程，它位于廣東省韶關市曲江區東南部，在北江水系湞江支流楓灣河上游。距離韶關市中心城區33公里。水庫控制集雨面積139平方公里，總庫容11316萬m3，水庫的主要擔負任務是：提供年產700萬噸鋼的寶武鋼鐵韶關鋼鐵集團有限公司工業生產及生活用水；灌溉下游農田面積5.5萬畝；提供壩后電站發電用水。樞紐主要建筑物有土壩、泄洪（輸水）隧洞及閘門組成。水庫下游有京廣鐵路，新建京珠高速公路和106國道，韶關市區，曲江區等。

水庫土壩運行中，可能會對其安全產生影響的因素有幾個：一是環境因素，小坑水庫主壩壩址位于峽谷中，兩側為高山峭壁，水流在經過時速度較快，對于大壩的沖擊較大，會對土壩的穩定性和安全性產生很大影響；二是管理因素，水庫大壩的運行管理涉及內容眾多，應該包括水庫調度、大壩日常巡檢、機電設備監測等，小坑水庫本身的壩體高度達到50.3m，總庫容1.13億m3，對于日常運行管理有著相當嚴格的要求，如果管理不到位，無法及時發現水庫大壩中存在的安全隱患，則很容易引發相應的安全問題。

2.小坑水庫土壩中安全監測的應用

水庫土壩安全監測主要是借助儀器觀測和人工現場勘察的方式，對大壩壩體、壩肩、近壩區岸坡及周邊環境等進行檢查和監視，運用測量、觀察獲取相關數據，然后對數據及相關資料進行分析計算，評估水庫土壩當前工作狀態的同時，對其未來狀態進行預測，結合預測結果調整管理措施，保證工程施工及后續運行安全，也可以為類似工程的設計、施工和管理提供可供參考的依據。

在對小坑水庫土壩進行安全監測的過程中，應該結合先進的信息技術，設計出科學的安全監測系統，選擇恰當的測點，對土壩壩體和周邊區域進行定時定點監測，而在夏季暴雨多發期，應該安排相應的巡檢隊伍，做好人工巡檢，實現對于大壩安全監測的有效管理，通過對監測數據的分析，找出大壩中存在的安全隱患。水庫大壩中安全監測的應用應該從幾個方面著眼。

2.1 做好系統設計

結合小坑水庫的實際情況分析，土壩在使用過程中存在的很多安全問題和安全隱患都具備很強的隱蔽性，在缺乏專業儀器設備和科學監測系統的情況下，工作人員往往很難發現其中的細微變化，也就無法及時對存在的安全問題進行處理。對此，在開展水庫土壩安全監測的過程中，相關部門應該首先做好安全監測系統的設計工作。以小坑水庫土壩安全監測系統為例，對傳統的系統結構進行了創新，采用了一個傳感器對應一個數據采集模塊的“一對一”模式，將原本的MCU數據采集箱取消，借助通信電纜實現傳感器、采集單元與主站的連接，因此不再需要專門設置工作房，這種情況下，單個傳感器故障并不會對系統整體造成影響，系統運行的可靠性可以得到保障，設置成本也大大降低，具備良好的適用性。將安全監測系統與數字傳輸、網絡以及傳感器實時控制聯合使用，可以省去數據采集箱的開關電源，對電纜設置進行精簡，配合點對點實施傳送的方式，系統的可靠性、安全性以及抗干擾能力大大提升，整體造價也可以得到控制。安全監測系統的結構如圖2所示。借助安全監測系統，能夠實現對于水庫土壩變形、滲流、應力以及氣象水文條件的監測，配合網絡技術，能夠將檢測到的數據及時反饋到計算機平臺，為數據分析提供便利。

圖2 安全監測系統結構

2.2 強化人工巡檢

小坑水庫土壩的安全監測為了能夠取得良好效果，不僅設置了專業的安全監測系統，還安排了人工巡檢，由專人做好現場的輪流值守和監視，就土壩壩體、壩肩以及周邊地質情況進行觀測，將觀測到的實際情況反饋給專業技術人員，方便其進行分析研究，找出可能存在的安全隱患，以此來保證土壩的運行安全。

2.3 提高管理水平

小坑水庫土壩安全監測中，工作人員應該建立起科學合理的安全監測管理系統，做好測點管理、設備管理、數據采集管理、數據分析管理和安全診斷管理等相關工作，配合有效的人員管理，確保安全監測工作的順利實施，以較高的管理水平來為水庫土壩的安全提供良好保障。以水庫壩面維修養護管理為例，考慮土壩本身的運行環境惡劣，應該定期做好維修養護工作，保持防浪墻的完整性，對出現破損的位置進行及時翻修，以保證壩體結構的完整性和穩固性。

2.4 關注數據分析

一方面，工作人員應該對各類儀器設備收集到的數據信息進行整理，做好數據的匯總、分析、計算、審查，對相應的報表進行編制，要求報表數據完整準確；另一方面，應該結合相應的數據資料，就大壩表面沉降、深層沉降、裂縫以及周邊縫等的變形情況進行分析，明確滲流壓力和滲流量的變化情況，配合相應的大壩安全分析評價系統，能夠就水庫土壩的安全性做出準確判斷。

3.結語

總而言之，水庫土壩在水庫工程中發揮著非常重要的作用，需要借助相應的安全監測工作，對土壩運行的安全性和穩定性進行監測分析。在實際操作中，水庫土壩安全監測工作重要是依照大壩所處區域的地質水文情況以及周邊環境進行監測分析，配合相應的安全監測一起和設備，就壩體以及大壩結構進行監測，安全監測工作應該貫穿大壩施工建設和使用的全過程，做好對于設計方案、施工流程、安全檢查、資料分析等方面的管理工作，及時找出水庫土壩中存在的安全問題和安全隱患，減少安全事故發生的幾率，切實保障人民群眾的生命財產安全。