水库大坝安全监测的五大监测范围

 

为了确保水库大坝充分发挥其综合效应，首先必须采取相应的措施保证水库大坝的安全。目前而言，保证水库大坝安全的措施可以概括为工程措施和非工程措施两种。工程措施是指采取工程技术手段，对水库大坝进行维修和加固；相对于工程措施而言，非工程措施是指通过洪水预报、安全监测等手段，来确保水库大坝运行安全的措施。工程措施比较直接，而非工程措施较前者而言，相对循序渐进。在实际工程中，工程措施已经得到了普遍认可，而非工程措施往往被人们所忽略。水库大坝在运行过程中，受外界环境因素等影响，相继会发生老化，甚至严重损坏，为水库大坝今后的运行埋下了安全隐患。
根据国际大坝委员会和大坝注册薄的统计，1900~1951年共建各种大坝5286座（不包括中国），其中溃坝率为2.2%；1951年~1986年共建大坝12138座，溃坝59座，溃坝率0.49%。对于我国而言，截止1990年底，全国发生溃坝的有3242座，溃坝率高达3.9%。所以，对水库大坝进行采取非工程措施就显得尤为重要。
大坝安全监测技术的发展情况
1国外发展情况
国外而言，水库大坝安全监测技术开始的比较早。有资料可查，最早的水库大坝安全监测始于19世纪末德国的埃斯希巴赫重力坝。早期主要监测的对象分别为：变形监测，扰度监测，温度监测等。目前，美国、加拿大、法国、意大利、日本等国在水库大坝安全监测技术方面已经比较成熟，大多数水库大坝已实现安全监控的自动化。水库大坝安全监控自动化主要涉及相关数据采集、分析、评估等方面。在数据采集系统发面，随着水库大坝安全监控自动化的发展，其逐渐由集中式数据采集系统向分布式采集系统开始发展。
2国内发展情况
相对于其他国家而言，我国的水库大坝安全监测技术开始比较晚。二十世纪50年代，我国开始在永定河上官厅水库和淮河上南湾、薄山等大型水库大坝上进行了水平位移、垂直沉降和浸润线等项目的观察。随后，在丰满、佛子岭等水库安装了温度、应变计等监测仪器。60年代后期，大坝安全监测的范围越来越广阔，分别开展了对渗流、渗流量、渗水浊度、波浪、倾斜、挠度、扬压力等项目地监测。
大坝安全监测的主要内容
大坝安全监测主要是通过相关数据的采集、分析、评估等步骤实现对大坝的安全监测。一般情况下，大坝安全监测系统主要由四部分组成，测量传感器，测量控制单元，网络通信连接及大坝安全监测中心组成。其中，本文主要对大坝安全监测的主要内容进行研究。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。
1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。
2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。
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。
3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。
4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输、泄水建筑物的结构模式、工程或试验研究的需要进行选择。
5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。

本文主要对水库大坝安全监测进行了研究，主要从安全监测、渗流监测、内部监测、水力学监测及环境量监测五个方面分别对国内外水库大坝安全监测发展状况进行了较为系统的归纳分析，为水库大坝安全监测地建设打下了良好基础。

                                                                                                                                                                                        
审核编辑 黄宇