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水壩設(shè)計(jì)的安全監(jiān)控和風(fēng)險(xiǎn)分析

文檔作者：鄧安祥文檔來(lái)源：黔西南州水土保持監(jiān)測(cè)分站		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2022年08月27日
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2014年第2期 黑龍江水利科技
(第42卷) Heilongjiang Science and Technology of Water Conservancy
No．2．2014
(Total No．42)
文章編號(hào)：1007—7596(2014)02—0222—02
水壩設(shè)計(jì)的安全監(jiān)控和風(fēng)險(xiǎn)分析
鄧安祥
(黔西南州水土保持監(jiān)測(cè)分站，貴州興義562400)
摘要：大壩是水利工程建設(shè)中最主要的水工建筑物，是控制水流，防止洪澇災(zāi)害、灌溉和水利
發(fā)電中不可取代的重要水利設(shè)施，因此一定要做好水壩的設(shè)計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)分析，為整個(gè)工程的順利
完成打下基礎(chǔ)。文章分析了大壩設(shè)計(jì)中經(jīng)常存在的主要問(wèn)題，水壩設(shè)計(jì)的安全監(jiān)控分析和水
壩設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)分析。
關(guān)鍵詞：水壩設(shè)計(jì)；風(fēng)險(xiǎn)；措施；問(wèn)題分析；安全監(jiān)控；滲漏整治
中圖分類號(hào)：TV64 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
O 引 言
安全監(jiān)控指標(biāo)一個(gè)非常重要的部分，在實(shí)際操作中
安全監(jiān)控指標(biāo)是大壩安全監(jiān)控的重要組成部分，在大壩
的安全管理中是非常重要的一環(huán)，在大壩安全監(jiān)控理論
中占有相當(dāng)重要的地位。在水利工程的長(zhǎng)期使用過(guò)程
中，要隨時(shí)對(duì)大壩進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)，并及對(duì)進(jìn)行除險(xiǎn)分析，
采取相應(yīng)措施，做到防患于未然。下面就圍繞著水壩的
設(shè)計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)分析展開(kāi)分析。
1 大壩設(shè)計(jì)存在的主要問(wèn)題
在正常運(yùn)用條件下，庫(kù)水位為設(shè)計(jì)洪水位時(shí)的
穩(wěn)定滲流期，大壩下游壩坡的穩(wěn)定安全系數(shù)不滿足
規(guī)范要求。我國(guó)運(yùn)行年限較長(zhǎng)的大壩普遍存在不同
程度的滲漏問(wèn)題。經(jīng)復(fù)核，在各種工況下，出口無(wú)保
護(hù)，大壩浸潤(rùn)線位置及出逸點(diǎn)偏高就易產(chǎn)生滲透破
壞。主要原因有：
1)碾壓式土石壩填筑料不均勻，壓實(shí)度或密實(shí)
度偏低；壩基和壩體防滲設(shè)計(jì)與處理標(biāo)準(zhǔn)偏低，特別
是對(duì)谷底老河床位置的沖洪積覆蓋層未作徹底挖
除，土石壩和部分重力壩清基不徹底，尚殘存中等透
水的粉土及中細(xì)砂，壩基未開(kāi)挖截水槽，因此壩基在
老河床位置存在淺層滲漏問(wèn)題；下游壩坡、壩腳或壩
下游一定范圍出現(xiàn)集中滲漏；填筑土質(zhì)差，滲透系數(shù)
不能滿足規(guī)范要求：
2)壩體裂縫造成壩體形成集中滲漏通道。大壩
滲漏主要表現(xiàn)為：管涌、散浸、流土等，導(dǎo)致一定范圍
沼澤化。
受技術(shù)和經(jīng)濟(jì)條件的影響，我國(guó)水壩迎水坡護(hù)
坡質(zhì)量差，沖刷、坍塌嚴(yán)重。由于地震裂度及參數(shù)不
斷修改補(bǔ)充以及對(duì)地震問(wèn)題認(rèn)識(shí)不足，抗震標(biāo)準(zhǔn)達(dá)
不到相應(yīng)的要求。有的無(wú)墊層，混凝土表面骨料裸
露。無(wú)混凝土護(hù)坡的大壩迎水坡疏松脫落¨J。
2 水壩設(shè)計(jì)的安全監(jiān)控
大壩的生命周期包括了這么幾個(gè)狀態(tài)：正常、故
障和失效3個(gè)狀態(tài)。據(jù)某水利部門(mén)調(diào)查的數(shù)據(jù)顯
示，所調(diào)查的水壩正常狀態(tài)所占比例為40％ ，故障所
占比例為29％ ，失效所占比例為31％ ，結(jié)果如表1所
示。依據(jù)這3個(gè)狀態(tài)，我們通常把大壩安全監(jiān)控指
標(biāo)分成兩個(gè)級(jí)別：第一級(jí)為大壩正常和故障狀態(tài)之
間的界限點(diǎn)即大壩無(wú)故障監(jiān)控指標(biāo)。第二級(jí)是大壩
是否安全的界限點(diǎn)即大壩極限監(jiān)控指標(biāo)。所以，大
壩的安全監(jiān)控通常有很多的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和測(cè)點(diǎn)。
失效狀態(tài)和故障狀態(tài)有很多的特征和表征，這
些特征和表征的界限點(diǎn)為狀態(tài)特征值，即監(jiān)控系統(tǒng)
中的監(jiān)控指標(biāo)。一般我們通過(guò)下列監(jiān)測(cè)項(xiàng)目來(lái)建立
監(jiān)控指標(biāo)。
[收稿日期]2013—11—20
【作者簡(jiǎn)介]鄧安祥(1975一)，男，貴州員豐人，工程師，從事水土保持助理及監(jiān)測(cè)工作。
——·— — 222 ---——
鄧安祥：水壩設(shè)計(jì)的安全監(jiān)控和風(fēng)險(xiǎn)分析 第2期
■ 正常
■ 故障
口失效
圖1 水壩的生命周期調(diào)查分析
1)壩基揚(yáng)壓力反映了壩基滲透性態(tài)，反映了施
加于壩基影響壩的穩(wěn)定和應(yīng)力的一種荷載，因此，在
大壩安全的監(jiān)控中，壩基揚(yáng)壓力也是相當(dāng)重要監(jiān)測(cè)
指標(biāo)，這個(gè)指標(biāo)通常與帷幕衰減、壩體失穩(wěn)有相當(dāng)大
的聯(lián)系，這對(duì)指標(biāo)監(jiān)控的意義相當(dāng)?shù)闹匾?。?yīng)力是
監(jiān)控大壩安全的主要監(jiān)測(cè)量，反映壩體和壩基強(qiáng)度、
穩(wěn)定可靠相關(guān)的一種物理力學(xué)性態(tài)指標(biāo)。
2)變形是相當(dāng)重要監(jiān)測(cè)指標(biāo)，反映了壩體壩剛
度和整體性的物理力學(xué)形態(tài)的效應(yīng)量。大壩的變形
和壩體失穩(wěn)和開(kāi)裂相當(dāng)大的聯(lián)系，中上、下游方向的
水平位移是大壩變形指標(biāo)中一種常見(jiàn)的方式。設(shè)計(jì)
時(shí)，本著相對(duì)集中與適當(dāng)分散布置相結(jié)合的原則，按
施工總進(jìn)度及施工強(qiáng)度的需要進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。滲流
量在大壩安全的監(jiān)控中是相當(dāng)重要監(jiān)測(cè)指標(biāo)，反映
壩體和壩基穩(wěn)定、耐久性的一種物理力學(xué)性態(tài)指標(biāo)。
在實(shí)踐中如果監(jiān)測(cè)值在安全監(jiān)控指標(biāo)的范圍之
內(nèi)，大壩就是安全的。通過(guò)建立大壩安全監(jiān)控指標(biāo)
體系后，并檢測(cè)出來(lái)的大壩監(jiān)測(cè)值和建立的安全監(jiān)
控指標(biāo)進(jìn)行對(duì)照和比較，拿出切實(shí)有效的方法來(lái)預(yù)
防大的問(wèn)題的出現(xiàn)，確保大壩的安全。從這個(gè)意義
上來(lái)講，安全監(jiān)控指標(biāo)能及時(shí)發(fā)現(xiàn)大壩的安全問(wèn)題。
3 水壩設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)
縱觀我國(guó)的水壩事故發(fā)生概率可以清楚的看出
來(lái)在中小型水壩中其事故的發(fā)生概率較高，而事故
的發(fā)生原因主要是由于這些水壩在建筑設(shè)計(jì)時(shí)并沒(méi)
有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的設(shè)計(jì)，其并沒(méi)有嚴(yán)格的進(jìn)行水壩設(shè)計(jì)
的風(fēng)險(xiǎn)分析，因而在建筑時(shí)便存在較多的風(fēng)險(xiǎn)性以
及不安定性，再加上施工質(zhì)量差且管理不善，為事故
的發(fā)生埋下了安全隱患，因而在進(jìn)行睡吧的建筑設(shè)
計(jì)前就應(yīng)當(dāng)認(rèn)真的做好水壩的風(fēng)險(xiǎn)要是分析。
在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別時(shí)需要對(duì)于水壩的機(jī)電設(shè)施、
廠房、大壩以及輸泄水設(shè)施的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)分別進(jìn)行辨
識(shí)，從而確立出主要的風(fēng)險(xiǎn)因素以及次要的風(fēng)險(xiǎn)要
素，以便于對(duì)于主要的風(fēng)險(xiǎn)要素著重進(jìn)行抑制處理。
針對(duì)不同的風(fēng)險(xiǎn)要進(jìn)行不同的分析論證，確保風(fēng)險(xiǎn)
發(fā)生的可能性全部都排除，并且要分析出風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生
的一切后果，做好相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。此外，通過(guò)對(duì)于
水壩的風(fēng)險(xiǎn)分析還能夠進(jìn)一步的發(fā)現(xiàn)水壩中可能存
在的設(shè)計(jì)以及建筑上的問(wèn)題。
1)在進(jìn)行水壩的風(fēng)險(xiǎn)要素分析時(shí)發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的
水文較為復(fù)雜，洪水發(fā)生情況多變，因而將其定為主
要的風(fēng)險(xiǎn)要素，這樣一來(lái)就應(yīng)當(dāng)在設(shè)計(jì)時(shí)注意這一
點(diǎn)，采取一些必要的措施來(lái)保證工程的施工質(zhì)量。
2)在進(jìn)行水壩的風(fēng)險(xiǎn)要素分析時(shí)發(fā)現(xiàn)該區(qū)域的
地殼變化較為頻繁，則應(yīng)當(dāng)將地震作為風(fēng)險(xiǎn)分析的
主要要素，這時(shí)就應(yīng)當(dāng)對(duì)于該區(qū)域的地殼變得進(jìn)行
分析預(yù)測(cè)，并且模擬該區(qū)域的地震破壞，通過(guò)一些模
型試驗(yàn)以及地震破壞度分析來(lái)確定地震可能造成的
破壞程度。
3)在進(jìn)行水壩的風(fēng)險(xiǎn)要素分析時(shí)發(fā)現(xiàn)地基存在
一定的缺陷，則應(yīng)當(dāng)將這一風(fēng)險(xiǎn)要素放到首位，在進(jìn)
行設(shè)計(jì)時(shí)將地基的加固加入到設(shè)計(jì)中，從而通過(guò)相
應(yīng)的地基加固措施來(lái)確保在建成以后設(shè)備能夠正常
的運(yùn)行。
總而言之就是通過(guò)對(duì)于水壩設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)要素分析
從而得出存在的一些風(fēng)險(xiǎn)，而后從技術(shù)上進(jìn)行處理，
通過(guò)相應(yīng)的處理措施來(lái)解決或者抑制風(fēng)險(xiǎn)，從而使
其對(duì)于工程的影響降到最低 J。
在進(jìn)行水壩的設(shè)計(jì)時(shí)要深入現(xiàn)場(chǎng)，觀察水庫(kù)周
邊植被情況，詳細(xì)分析病害的原因，應(yīng)認(rèn)真分析水庫(kù)
出現(xiàn)病險(xiǎn)的原因。水壩設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)主要從以下3個(gè)
方面分析：
1)大壩修建時(shí)的填筑情況，是否存在不利填
筑面。
2)查清防滲體是否滿足要求，有無(wú)排水棱體及
排水棱體是否失效。
3)壩體斷面尺寸是否滿足規(guī)范要求，當(dāng)原資料
缺失或無(wú)資料時(shí)，應(yīng)補(bǔ)充土工實(shí)驗(yàn)和地質(zhì)勘探，認(rèn)真
分析導(dǎo)致大壩出現(xiàn)病害的原因，然后才能對(duì)大壩進(jìn)
行科學(xué)合理的設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn)：
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