任務1 大壩安全監測工作概述

一、監測的概念

大壩泛指各類大壩壩體、溢洪道、水閘、堤防、隧洞、渠道、地下洞室、水電站建筑物等水工建筑物。監測包括巡視檢查和儀器觀測兩個方面，它們在大壩安全監測中相互聯系、互為補充、缺一不可。

巡視檢查是用眼看、耳聽、手摸等直觀方法并輔以簡單的工具，對水工建筑物外表及內部大范圍對象的定期或不定期的直觀檢查。通過巡查發現不正常現象，并分析、判斷建筑物內部的問題，從而進一步進行檢查和監測，并采取相應的修理措施。由于儀器監測點數量有限，而且觀測周期較長，所以大部分情況下，大壩的安全隱患是通過巡視檢查發現的。眾多小型水庫和山塘管理技術力量薄弱，絕大部分土石壩沒有埋設儀器設備，對于工程是否正常運行，壩體有無工程隱患的判斷更依賴于巡視檢查人員的經驗和責任心。日常巡視檢查已被水利工程管理單位普遍付諸實施，該項制度已被編入各水庫管理單位的規章中，并在水利工程安全管理中發揮了積極作用。如某大型水庫在一個深夜于庫水位下的上游壩面發生滑坡，是大壩管理人員巡視發現的。

儀器觀測是指依據有關規范規程，結合工程實際，在大壩等水工建筑物上布設各類安全監測儀器和設備，用以采集建筑物運行的各種性態信息。通過對這些信息的處理和整編分析，結合人工巡視檢查情況，對水工建筑物的運行性態和安全狀況作出評價。如1962年，安徽省梅山水庫大壩，監測發現右岸山坡滲流量明顯增大，通過進一步檢查，右岸幾個壩段向左傾斜達51mm，壩體出現較長裂縫。經綜合分析，判斷為右岸壩基巖發生了部分錯動，大壩險情嚴重，后決定放空水庫，并進行了加固處理，有效避免了一次重大事故。又如1993年，通過監測，發現佛子嶺水庫大壩向下游位移量明顯增加，超過歷史最大值30%，水庫管理單位立即進行全面檢查和分析，判定為大壩遭遇到不利工況，考慮到大壩基礎、壩體均存在一定缺陷，決定控制水位運用，避免了大壩安全性態的進一步惡化。

二、監測工作的步驟和要求

（一）監測工作的步驟

（1）監測系統設計。設計是安全監測的龍頭，監測設計不僅要滿足建筑物性態分析和安全監控的需要，還要根據工程規模大小、建筑物結構型式、工程具體情況和需要，確定監測項目和儀器設備布置，制定技術要求，設計出全面的監測系統。

（2）儀器選型。儀器是安全監測的基礎，它不僅要求質量優良，具有長期工作的穩定性和惡劣環境下的可靠性，而且要求技術上先進，能適應復雜工程安全監測的需要。

（3）儀器埋設安裝。監測施工是安全監測的保障，監測施工應按照監測設計和規范規定要求進行，對所需的觀測儀器和設備進行檢查、安裝和埋設。

（4）現場觀測。按規定的測次和技術要求，定期進行各種項目的觀測。

（5）監測資料分析。資料分析是安全監測的重要環節，資料分析不僅要對建筑物運行性態作出解釋，對安全狀況作出評價，而且要通過監測資料及時發現工程安全隱患，為除險加固提供依據。

（6）安全評估和監控。監控是安全監測的關鍵，對建筑物安全狀態進行監控，是工程安全監測的根本性目的，安全監控不僅要力求準確，不枉不縱，而且要實現實時在線。

（二）監測工作的基本要求

對監測工作的基本要求是全面、準確反映大壩等水工建筑物工作性態，及時發現異常跡象，有效監視建筑物安全，為設計、施工和運行管理提供可靠資料。安全監測工作各環節的具體要求如下。

（1）監測系統的設計布置應能全面反映大壩等水工建筑物的工作狀況及變化規律。檢查觀測的項目要有明確的目的性和針對性，既要全面，又要有重點，要能滿足監視工程的工作情況、掌握工程狀態變化規律的需要。有關建筑物狀態變化的觀測項目應與荷載及其他影響因素的觀測項目同時進行，相互影響的觀測項目應配合進行，以求正確地反映客觀實際情況。測定應合理布置，精心埋設，測點布局要有足夠的代表性，能夠掌握工程變化的全貌。必要時可適當調整測點、測次和項目。

（2）監測儀器設備應保證精確可靠、穩定耐用、便于觀測，并按規范規程定期校核。自動化觀測設備應有自檢、自校功能，可長期穩定工作并具備人工觀測條件。

（3）監測系統的施工必須嚴格按設計要求精心實施，確保埋設、安裝質量，做到竣工圖、考證表及施工記錄齊全。

（4）應切實做好觀測數據采集工作，嚴格遵守規程規范，按規定測次、測量方法認真觀測。測值必須符合精度要求，記錄必須真實，觀測成果應及時進行整理和分析，保證觀測資料的真實性和準確性，正確地反映客觀實際情況。

（5）應定期對監測結果作分析研究，對大壩工作狀態做出評估。當大壩工作狀態為異常或險情時，應立即向主管部門報告并通報設計單位。

三、巡視檢查的分類和方法

（一）巡視檢查的分類

巡視檢查工作分為日常巡視檢查、年度巡視檢查和特別巡視檢查三類。

日常巡視檢查是指在常規情況下，對大壩進行的例行巡視檢查。日常巡視檢查應根據大壩的具體情況和特點，制定切實可行的巡視檢查制度，具體規定巡視檢查的時間、部位、內容和要求，并確定日常巡視檢查的路線和順序，由有經驗的技術人員負責，并相對固定。

年度巡視檢查是在每年汛前汛后、用水期前后、第一次高水位、凍害地區的冰凍期和融冰期、有蟻害地區的白蟻活動顯著期、高水位低氣溫時期等條件下進行的巡視檢查。

特別巡視檢查是當大壩發生比較嚴重的險情或破壞現象，或發生特大洪水、大暴雨、7級以上大風、有感地震，水位驟升驟降等非常運用情況下進行的巡視檢查。

（二）巡視檢查的方法

1.常規方法

（1） 眼看：察看迎水面大壩附近水面是否有漩渦；迎水面護坡塊石是否有移動、凹陷或突鼓；防浪墻、壩頂是否有出現新的裂縫或原存在的裂縫有無變化；壩頂是否塌坑；背水坡壩面、壩腳及附近范圍內是否出現滲漏突鼓現象，尤其對長有喜水性草類的地方要仔細檢查，判斷滲漏水的渾濁變化；大壩附近及溢洪道兩側山體巖石是否錯動或出現新裂縫；通信、電力線路是否暢通等。

（2） 耳聽：檢查是否出現不正常水流聲。

（3） 腳踩：檢查壩坡、壩腳是否出現土質松軟或潮濕甚至滲水。

（4） 手摸：當眼看、耳聽、腳踩時發現有異常情況時，則用手作進一步臨時性檢查，對長有雜草的滲漏出逸區，則用手感測試水溫是否異常。

2.特殊方法

采用開挖探坑（或探槽）、探井、鉆孔取樣或孔內電視、向孔內注水試驗、投放化學試劑、潛水員探摸或水下電視、水下攝影或錄像等方法，對工程內部、水下部位或壩基進行檢查。

四、大壩安全監測項目

根據大壩安全監測的目的，儀器觀測項目可以歸納為環境量監測，變形監測，滲流監測，結構內部應力、應變、溫度監測，水力學監測，地震反應監測等6大類。

（1）環境量監測。包括上下游水位、降雨量、氣溫、水溫、地震、波浪、冰壓力，以及壩前和庫區泥沙沖淤等。

（2）變形監測。包括壩的表面變形（水平位移和垂直位移）、內部變形［分層水平位移和垂直位移（或沉降）］、裂縫及接縫、撓度觀測、混凝土面板變形及岸坡位移等觀測。

（3）滲流監測。包括壩體滲流壓力（浸潤線）、壩基滲流壓力、繞壩滲流、滲流量、水質分析等觀測。

（4）結構內部應力、應變、溫度監測。包括孔隙水壓力、土壓力（應力）、混凝土應力應變、錨桿（錨索）及鋼筋應力、溫度等觀測。土石壩壓力（應力）觀測，一般用于1級大壩、2級大壩和高壩。

（5）水力學監測。包括壩后及水流通道的流速、流態、動水荷載、空化、空蝕、霧化、通氣、摻氣等觀測。

（6）地震反應監測。包括地震動加速度和動水壓力等觀測。

（一）土石壩監測項目

根據《土石壩安全監測技術規范》（SL 551—2012），土石壩安全監測項目分類按表1-1執行。從表中可以看出，巡視檢查、壩體表面變形、滲流量以及環境量中的上下游水位、降雨量、氣溫和庫水溫是1、2、3級土石壩必設的監測項目。

（二）混凝土壩監測項目

根據《混凝土壩安全監測技術規范》（SL 601—2013），混凝土壩安全監測項目設置按表1-2執行。從表中可以看出，現場檢查、上下游水位、氣溫、降水量、壩體表面變形、滲流量和揚壓力是1、2、3、4級混凝土壩必設的監測項目。

五、監測次數

儀器觀測的頻次因監測項目和階段而異。根據《土石壩安全監測技術規范》（SL 551—2012）和《混凝土壩安全監測技術規范》（SL 601—2013），土石壩和混凝土壩安全監測項目觀測頻次分別按表1-3和表1-4執行。