【智慧水利专题】水库大坝安全监测的五大范围

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发表时间：2023-03-31 09:18
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大坝安全监测是水库大坝安全管理的重要组成部分，是掌握水库大坝安全性态的重要手段，是科学调度、安全运行的前提。


近年来，我国持续提升大坝安全自动化监测水平，借助科技力量让大坝更有“安全感”，依托上百个传感探测设备紧盯每一滴渗流、触知每一丝变形，为大坝工程安全监控和评估提供数据依据，有力支撑水库拦洪、削峰、错峰作用发挥。



水库大坝安全监测特点分析


◇时间上的针对性


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在时间上具有针对性，就是指在水库大坝出现问题的时候，进行安全监测。


就目前的数据分析和多年经验来说，新建蓄水初期以及寿命将近老化时期，是大坝最容易出现安全隐患的时期。

当大坝处于新建蓄水的初期阶段时，我们应该将重点放在设计参数的复核和工程质量的监测上；同样，在大坝老化期，要将注意力放在大坝的材料监测上，保障材料的可用性才可以更好的保障坝体的坚实，不会因为老化而使得大坝整体发生问题，从而保障大坝的正常安全运行。

◇空间上的针对性


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大坝的组成一般分为坝体、坝基、坝肩三部分。坝基是整个大坝的奠基部分，因此必须要打好、打稳；在坝体的建设上，要充分考虑到坝体材料的坚实性，做到对坝体的完全支撑；另外坝肩也必须稳固，这样才能平衡整个大坝的稳定性。


在对大坝进行安全监测时，必须同时顾及到上述三个部分。因此在人员安排及监测设备布点上，大坝安全监测存在空间上的针对性。



水库大坝安全监测方法

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针对目前我国在水库管理和大坝的安全监测方面采取的方法，主要分为两种：人工巡视和运用仪器进行监测。


人工巡视一般分为日常巡视检查，定期巡视检查以及特别时期检查。人工巡视的方法周期长，数据分析成果滞后，不能及时了解坝体的变形状况，同时存在人员操作造成的轻微变化及人工校准的误差，使得观测结果不够精准，而仪器设备的监测则能弥补这些缺陷。


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由各种类型传感器、测量控制单元和数据处理中央控制室等构成的大坝安全自动化监测系统，可在无人值守的情况下，实现全天候高精度自动观测大坝渗流和变形，具备数据采集、储存和传输、数据处理、分析及报警等功能，有效提高监测效率，降低人力运营成本。

但是这种监测方法同样带有一定的局限性，受制于当前技术的水平局限，很多不那么具有代表性的问题都是无法监测出来的。

所以我们必须要切实做到将人工巡视监测和仪器设备监测相结合，这样才能更好保障大坝的安全运行。



水库大坝安全监测的五大范围

水利大坝主要监测的内容有：变形监测，渗流监测，内部监测，水力学监测以及环境量观测等。在所需监测的项目中，变形和渗流监测是最为重要的监测项目。



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◇ 变形监测

变形监测是通过人工或仪器手段观测大坝整体或局部的变形量，用以掌握大坝在自重、水压力、扬压力及温度等环境量作用下的变形规律，了解大坝在施工和运用期间是否稳定和安全，研究有无裂缝、滑坡、滑动和倾斜等趋势。

变形监测主要包括的内容有：表面变形，内部变形，坝基变形，裂缝及接缝，混凝土面板变形及岸坡位移等。在监测过程中，主要运用外部变形观测网、正倒垂线、印张线、伸缩仪、水准点、静力水准仪、倾角仪、多点位移计等方式进行变形监测。


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静力水准仪

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静力水准仪监测原理


◇ 渗流监测

渗流监测是指在上下游水位差作用下产生的渗流场的监测，主要包括渗流压力、渗流量及其水质的观测。结合我国土石坝的病害情况，可将土石坝的渗流病害分为：坝基渗漏，坝肩渗漏，坝体及防渗体渗漏，下游排水体及反滤料淤堵，坝下涵管渗漏，防渗体与刚性建筑物接触渗漏，动物危害，岩溶渗漏，侵蚀性危害等。


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针对上述病害，土石坝在渗流方面主要监测项目有坝体渗流压力观测，坝基渗流压力观测及渗流量观测等。

坝体渗流压力观测主要包括观测断面上的压力分布和浸润线位置的确定。坝基渗流压力观测主要包括坝基天然岩土层、人工防渗和排水设施等关键部位渗流压力分布情况的观测。渗流量观测主要由三部分组成，分别为坝体的渗流量、坝基的渗流量、通过两岸山体绕渗或两岸地下水补给的渗流量。


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◇ 内部监测

内部监测主要包括温度监测、混凝土应变力（压力）监测、钢筋应力监测及锚索应力监测等。

土石坝而言，其压力（应力）监测主要包括孔隙水压力、土压力（应力）、接触土压力以及混凝土面板应力等。混凝土坝而言，其内部监测主要包括坝体（坝基）应力监测、锚杆（锚索）应力监测、钢筋应力监测、钢板应力监测及温度监测等。值得说明的是，在进行内部监测的同时，应与变形监测、渗流监测项目相结合。


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◇ 水力学监测


水库大坝作为水利工程枢纽的重要组成部分，对其进行水力学监测就显得尤为重要。水力学监测项目主要包括动水压力监测、水流流态监测、水面线监测、流速监测、泄流量监测、空蚀及消能监测等。值得注意的是，水力学监测项目应根据实际泄水建筑物的结构模式、工程或试验研究的需要进行选择。


激光水位监测仪


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◇ 环境量监测

环境量监测主要包括气温监测、降雨监测、水库水温监测、水库泥沙淤泥监测、下游河床冲淤测量等。通过监测环境量，可以进一步掌握环境量的变化规律及其对大坝变形、渗流和应力等的影响情况，对水库大坝安全监测的精确度打下了坚实的基础。


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水库大坝安全监测的意义


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经过大坝安全监测仪器人工巡查监测，根据相关的数据和资料，诊断大坝安全与否的结果，影响着水库大坝的施工安全、周边地区的生命财产安全和生态安全，也对以后的设计提供了很好的借鉴，能够改进相关的安全监测设计、施工技术以及对大坝安全性的诊断，能够确保水库大坝安全性能的全面提高。


◇ 确保施工安全


水库大坝的安全监测是否合理到位，首先关系着水库大坝在施工过程中是否安全。科学、合理、有效的水库大坝安全监测，能够确保水库大坝施工整个过程的安全进行，能够确保水库大坝在施工过程中出现的实际性问题得到及时合理的解决，最终保障水库大坝的后期运行安全。


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◇确保生态安全


坚持高标准水库大坝的安全监测关系着水库大坝的安全运行，也关系着水库大坝周边和下游地区生态环境的安全。水库大坝的安全能够确保周边生态环境的良好运行，避免地震、洪水、泥石流等地质灾害的发生，避免大气气候的异常导致的气象灾害、景观文物的损毁、巨大的生态经济损失。


◇改进设计方案


在水库大坝的安全监测过程中，通过总结实践中的经验，可以验证和完善水库大坝的设计参数，提高监测设计的科学有效性，并且能够在施工技术和安全分析诊断方面进行改进，从而完善大坝的安全监测。也能够在长期的实践和观察分析中，进一步预测大坝的未来状态，避免大坝存在重大的安全隐患。

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