水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)的五大監(jiān)測(cè)范圍

為了確保水庫(kù)大壩充分發(fā)揮其綜合效應(yīng)，首先必須采取相應(yīng)的措施保證水庫(kù)大壩的安全。目前而言，保證水庫(kù)大壩安全的措施可以概括為工程措施和非工程措施兩種。工程措施是指采取工程技術(shù)手段，對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行維修和加固；相對(duì)于工程措施而言，非工程措施是指通過洪水預(yù)報(bào)、安全監(jiān)測(cè)等手段，來確保水庫(kù)大壩運(yùn)行安全的措施。工程措施比較直接，而非工程措施較前者而言，相對(duì)循序漸進(jìn)。在實(shí)際工程中，工程措施已經(jīng)得到了普遍認(rèn)可，而非工程措施往往被人們所忽略。水庫(kù)大壩在運(yùn)行過程中，受外界環(huán)境因素等影響，相繼會(huì)發(fā)生老化，甚至嚴(yán)重?fù)p壞，為水庫(kù)大壩今后的運(yùn)行埋下了安全隱患。
根據(jù)國(guó)際大壩委員會(huì)和大壩注冊(cè)薄的統(tǒng)計(jì)，1900~1951年共建各種大壩5286座（不包括中國(guó)），其中潰壩率為2.2%；1951年~1986年共建大壩12138座，潰壩59座，潰壩率0.49%。對(duì)于我國(guó)而言，截止1990年底，全國(guó)發(fā)生潰壩的有3242座，潰壩率高達(dá)3.9%。所以，對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行采取非工程措施就顯得尤為重要。
大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展情況
1國(guó)外發(fā)展情況
國(guó)外而言，水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)開始的比較早。有資料可查，最早的水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)始于19世紀(jì)末德國(guó)的埃斯希巴赫重力壩。早期主要監(jiān)測(cè)的對(duì)象分別為：變形監(jiān)測(cè)，擾度監(jiān)測(cè)，溫度監(jiān)測(cè)等。目前，美國(guó)、加拿大、法國(guó)、意大利、日本等國(guó)在水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)方面已經(jīng)比較成熟，大多數(shù)水庫(kù)大壩已實(shí)現(xiàn)安全監(jiān)控的自動(dòng)化。水庫(kù)大壩安全監(jiān)控自動(dòng)化主要涉及相關(guān)數(shù)據(jù)采集、分析、評(píng)估等方面。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)發(fā)面，隨著水庫(kù)大壩安全監(jiān)控自動(dòng)化的發(fā)展，其逐漸由集中式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)向分布式采集系統(tǒng)開始發(fā)展。
2國(guó)內(nèi)發(fā)展情況
相對(duì)于其他國(guó)家而言，我國(guó)的水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)技術(shù)開始比較晚。二十世紀(jì)50年代，我國(guó)開始在永定河上官?gòu)d水庫(kù)和淮河上南灣、薄山等大型水庫(kù)大壩上進(jìn)行了水平位移、垂直沉降和浸潤(rùn)線等項(xiàng)目的觀察。隨后，在豐滿、佛子嶺等水庫(kù)安裝了溫度、應(yīng)變計(jì)等監(jiān)測(cè)儀器。60年代后期，大壩安全監(jiān)測(cè)的范圍越來越廣闊，分別開展了對(duì)滲流、滲流量、滲水濁度、波浪、傾斜、撓度、揚(yáng)壓力等項(xiàng)目地監(jiān)測(cè)。
大壩安全監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容
大壩安全監(jiān)測(cè)主要是通過相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、分析、評(píng)估等步驟實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩的安全監(jiān)測(cè)。一般情況下，大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)主要由四部分組成，測(cè)量傳感器，測(cè)量控制單元，網(wǎng)絡(luò)通信連接及大壩安全監(jiān)測(cè)中心組成。其中，本文主要對(duì)大壩安全監(jiān)測(cè)的主要內(nèi)容進(jìn)行研究。主要監(jiān)測(cè)的內(nèi)容有：變形監(jiān)測(cè)，滲流監(jiān)測(cè)，內(nèi)部監(jiān)測(cè)，水力學(xué)監(jiān)測(cè)以及環(huán)境量觀測(cè)等。在所需監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目中，變形和滲流監(jiān)測(cè)是最為重要的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。
1變形監(jiān)測(cè)
變形監(jiān)測(cè)是通過人工或儀器手段觀測(cè)大壩整體或局部的變形量，用以掌握大壩在自重、水壓力、揚(yáng)壓力及溫度等環(huán)境量作用下的變形規(guī)律，了解大壩在施工和運(yùn)用期間是否穩(wěn)定和安全，研究有無裂縫、滑坡、滑動(dòng)和傾斜等趨勢(shì)。變形監(jiān)測(cè)主要包括的內(nèi)容有：表面變形，內(nèi)部變形，壩基變形，裂縫及接縫，混凝土面板變形及岸坡位移等。在監(jiān)測(cè)過程中，主要運(yùn)用外部變形觀測(cè)網(wǎng)、正倒垂線、印張線、伸縮儀、水準(zhǔn)點(diǎn)、靜力水準(zhǔn)儀、傾角儀、多點(diǎn)位移計(jì)等方式進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)。
2滲流監(jiān)測(cè)
滲流監(jiān)測(cè)是指在上下游水位差作用下產(chǎn)生的滲流場(chǎng)的監(jiān)測(cè)，主要包括滲流壓力、滲流量及其水質(zhì)的觀測(cè)。結(jié)合我國(guó)土石壩的病害情況，可將土石壩的滲流病害分為：壩基滲漏，壩肩滲漏，壩體及防滲體滲漏，下游排水體及反濾料淤堵，壩下涵管滲漏，防滲體與剛性建筑物接觸滲漏，動(dòng)物危害，巖溶滲漏，侵蝕性危害等。
針對(duì)上述病害，土石壩在滲流方面主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有壩體滲流壓力觀測(cè)，壩基滲流壓力觀測(cè)及滲流量觀測(cè)等。壩體滲流壓力觀測(cè)主要包括觀測(cè)斷面上的壓力分布和浸潤(rùn)線位置的確定。壩基滲流壓力觀測(cè)主要包括壩基天然巖土層、人工防滲和排水設(shè)施等關(guān)鍵部位滲流壓力分布情況的觀測(cè)。滲流量觀測(cè)主要由三部分組成，分別為壩體的滲流量、壩基的滲流量、通過兩岸山體繞滲或兩岸地下水補(bǔ)給的滲流量。
3內(nèi)部監(jiān)測(cè)
內(nèi)部監(jiān)測(cè)主要包括溫度監(jiān)測(cè)、混凝土應(yīng)變力（壓力）監(jiān)測(cè)、鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)及錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)等。土石壩而言，其壓力（應(yīng)力）監(jiān)測(cè)主要包括孔隙水壓力、土壓力（應(yīng)力）、接觸土壓力以及混凝土面板應(yīng)力等。混凝土壩而言，其內(nèi)部監(jiān)測(cè)主要包括壩體（壩基）應(yīng)力監(jiān)測(cè)、錨桿（錨索）應(yīng)力監(jiān)測(cè)、鋼筋應(yīng)力監(jiān)測(cè)、鋼板應(yīng)力監(jiān)測(cè)及溫度監(jiān)測(cè)等。值得說明的是，在進(jìn)行內(nèi)部監(jiān)測(cè)的同時(shí)，應(yīng)與變形監(jiān)測(cè)、滲流監(jiān)測(cè)項(xiàng)目相結(jié)合。
4水力學(xué)監(jiān)測(cè)
水庫(kù)大壩作為水利工程樞紐的重要組成部分，對(duì)其進(jìn)行水力學(xué)監(jiān)測(cè)就顯得尤為重要。水力學(xué)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要包括動(dòng)水壓力監(jiān)測(cè)、水流流態(tài)監(jiān)測(cè)、水面線監(jiān)測(cè)、流速監(jiān)測(cè)、泄流量監(jiān)測(cè)、空蝕及消能監(jiān)測(cè)等。值得注意的是，水力學(xué)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)實(shí)際輸、泄水建筑物的結(jié)構(gòu)模式、工程或試驗(yàn)研究的需要進(jìn)行選擇。
5環(huán)境量監(jiān)測(cè)
環(huán)境量監(jiān)測(cè)主要包括氣溫監(jiān)測(cè)、降雨監(jiān)測(cè)、水庫(kù)水溫監(jiān)測(cè)、水庫(kù)泥沙淤泥監(jiān)測(cè)、下游河床沖淤測(cè)量等。通過監(jiān)測(cè)環(huán)境量，可以進(jìn)一步掌握環(huán)境量的變化規(guī)律及其對(duì)大壩變形、滲流和應(yīng)力等的影響情況，對(duì)水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)的精確度打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

本文主要對(duì)水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)進(jìn)行了研究，主要從安全監(jiān)測(cè)、滲流監(jiān)測(cè)、內(nèi)部監(jiān)測(cè)、水力學(xué)監(jiān)測(cè)及環(huán)境量監(jiān)測(cè)五個(gè)方面分別對(duì)國(guó)內(nèi)外水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行了較為系統(tǒng)的歸納分析，為水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)地建設(shè)打下了良好基礎(chǔ)。

審核編輯黃宇