大壩首次蓄水安全監(jiān)測(cè)及其工程應(yīng)用

陳春艷 王會(huì)霞

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司測(cè)繪工程院，湖北 宜昌 443002)

大壩首次蓄水安全監(jiān)測(cè)及其工程應(yīng)用

陳春艷 王會(huì)霞

(中國(guó)葛洲壩集團(tuán)勘測(cè)設(shè)計(jì)有限公司測(cè)繪工程院，湖北 宜昌 443002)

大壩首次蓄水安全監(jiān)測(cè)是水利水電建設(shè)蓄水驗(yàn)收的必要依據(jù)，為了使安全監(jiān)測(cè)更為系統(tǒng)與準(zhǔn)確，提出了一套較為完善的安全監(jiān)測(cè)方法。該方法考慮了首次蓄水過(guò)程中安全監(jiān)測(cè)的特點(diǎn)與難點(diǎn)，從施工、技術(shù)、資料分析等方面進(jìn)行論述，指出了蓄水期安全監(jiān)測(cè)的重要性，為類似工程提供借鑒。

首次蓄水，安全監(jiān)測(cè)，控制網(wǎng)

1 概述

大壩首次蓄水的重要性已為業(yè)界所公認(rèn)，1959年法國(guó)馬爾帕塞拱壩首次蓄水期間的潰壩事件使人們認(rèn)識(shí)到必須關(guān)注大壩的首次蓄水，也逐漸讓人們意識(shí)到大壩首次蓄水的安全問(wèn)題和蓄水監(jiān)測(cè)的必要性，并且開展了大壩首次蓄水安全監(jiān)測(cè)工作。本文以瀑布溝水電站為例，探討了大壩首次蓄水安全監(jiān)測(cè)工作，以期為類似工程提供依據(jù)。

瀑布溝水電站位于大渡河中游尼日河匯口上游覺(jué)托附近，地跨四川省西部漢源縣和甘洛縣兩縣境，是大渡河干流22梯級(jí)規(guī)劃開發(fā)中的第17個(gè)梯級(jí)，水電站采用壩式開發(fā)，是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、攔沙等綜合利用效益的大型水電工程。工程攔河大壩采用礫石土心墻堆石壩，最大壩高186 m。電站最大水頭181.7 m，最小水頭114.3 m，額定水頭154.6/156.7 m；采用6臺(tái)單機(jī)容量600 MW的混流式水輪發(fā)電機(jī)組，裝機(jī)總?cè)萘? 600 MW，保證出力926 MW，多年平均年發(fā)電量147.9億kW·h。

2 蓄水安全監(jiān)測(cè)

2.1 監(jiān)測(cè)實(shí)施進(jìn)度要求

水庫(kù)初次蓄水前，應(yīng)全面、系統(tǒng)地完成蓄水安全鑒定監(jiān)測(cè)報(bào)告，并經(jīng)專家組審查通過(guò)。各部位監(jiān)測(cè)設(shè)施應(yīng)具備基本運(yùn)行條件。

1)樞紐區(qū)變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)。下閘蓄水前應(yīng)完成平面位移和垂直位移監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)的建設(shè)。樞紐區(qū)變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)應(yīng)在蓄水前至少建成一年以上，并完成初期兩次校測(cè)和一次年度校測(cè)；各部位外觀監(jiān)測(cè)點(diǎn)完建，蓄水前已取得初始觀測(cè)值并獲取了一個(gè)年度的變形觀測(cè)值。修建維護(hù)1 m寬的泥結(jié)石觀測(cè)便道、以便進(jìn)行上山水準(zhǔn)測(cè)量及觀測(cè)通行使用(見(jiàn)圖1，圖2)。

2)擋水建筑物監(jiān)測(cè)。隨著大壩的碾壓填筑，按設(shè)計(jì)及時(shí)安裝埋設(shè)監(jiān)測(cè)儀器，并將觀測(cè)電纜敷設(shè)至觀測(cè)房指定位置，按要求做好施工期監(jiān)測(cè)維護(hù)和資料分析工作。

3)庫(kù)岸邊坡監(jiān)測(cè)。庫(kù)岸邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)應(yīng)在蓄水前完建，取得初始觀測(cè)值并獲取一個(gè)年度以上的變形和支護(hù)應(yīng)力觀測(cè)值。下閘蓄水前，修復(fù)施工期損壞損傷的儀器設(shè)備，將觀測(cè)電纜敷設(shè)至指定集線箱位置，引入觀測(cè)室進(jìn)行蓄水期集中觀測(cè)。

4)泄水、排水建筑物監(jiān)測(cè)。隨著泄洪洞、溢洪道、放空洞等泄水、排水建筑物工程邊坡和洞室段開挖、支護(hù)施工及時(shí)完成各部位變形、支護(hù)應(yīng)力、滲流滲壓等監(jiān)測(cè)儀器和水力學(xué)觀測(cè)底座等的安裝，按要求做好施工期監(jiān)測(cè)維護(hù)和資料分析工作。

下閘蓄水前，修復(fù)施工期損壞損傷的儀器設(shè)備，將觀測(cè)電纜敷設(shè)至指定集線箱位置；泄水建筑物具備進(jìn)行水力學(xué)試驗(yàn)測(cè)試條件，接洽好水力學(xué)測(cè)試有關(guān)事宜，泄水前安裝調(diào)試好水力學(xué)傳感器和測(cè)試設(shè)備，以便根據(jù)測(cè)試計(jì)劃獲取水力學(xué)參數(shù)。

5)引水發(fā)電建筑物監(jiān)測(cè)。隨著進(jìn)出水口邊坡及地下洞室群開挖、支護(hù)及金屬結(jié)構(gòu)安裝，及時(shí)安裝完成各部位變形、支護(hù)應(yīng)力、滲流滲壓等監(jiān)測(cè)儀器，按要求做好施工期監(jiān)測(cè)維護(hù)和資料分析工作。

下閘蓄水前，修復(fù)施工期損壞損傷的儀器設(shè)備，將觀測(cè)電纜敷設(shè)至指定集線箱位置，引入觀測(cè)室進(jìn)行蓄水期集中觀測(cè)。

6)導(dǎo)流建筑物監(jiān)測(cè)。隨導(dǎo)流洞堵頭施工進(jìn)度及時(shí)安裝完成各部位變形、應(yīng)力和滲流滲壓監(jiān)測(cè)儀器，修復(fù)施工期損壞損傷的儀器設(shè)備，將觀測(cè)電纜敷設(shè)至指定集線箱位置，引入觀測(cè)室進(jìn)行蓄水期集中觀測(cè)。

7)環(huán)境量監(jiān)測(cè)。完成樞紐區(qū)環(huán)境量監(jiān)測(cè)體系，主要包括降水量、氣溫、庫(kù)水溫、壩前及壩后水位監(jiān)測(cè)儀器的安裝埋設(shè)，取得初始觀測(cè)值，并獲取一個(gè)年度的觀測(cè)值。

2.2 技術(shù)要求

基準(zhǔn)值的建立：

首次蓄水之前必須完成地表監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)的復(fù)測(cè)工作、大壩外部觀測(cè)、大壩內(nèi)部監(jiān)測(cè)儀器完成和確定基準(zhǔn)值工作。

1)地表監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)。蓄水前一個(gè)月，必須完成地表監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)的觀測(cè)以及復(fù)測(cè)工作。

2)大壩外部觀測(cè)。蓄水前一個(gè)月，必須完成連續(xù)兩次的大壩外部觀測(cè)工作，確定基準(zhǔn)值。

3)內(nèi)部監(jiān)測(cè)儀器。蓄水前一個(gè)月，連續(xù)進(jìn)行觀測(cè)，觀測(cè)頻次為前兩周，每周一次，第三周，每三天測(cè)一次，最后一周，每天測(cè)一次，確定蓄水前觀測(cè)值。

監(jiān)測(cè)儀表要求：

所用的測(cè)量?jī)x器和二次讀數(shù)記錄儀必須是經(jīng)計(jì)量檢驗(yàn)部門，儀器生產(chǎn)廠家檢驗(yàn)合格，在有效使用期之內(nèi)的合格產(chǎn)品監(jiān)測(cè)資料應(yīng)及時(shí)整理分析，繪制變形與時(shí)間、進(jìn)尺關(guān)系曲線，及時(shí)反饋監(jiān)測(cè)成果。

觀測(cè)技術(shù)要求

1)蓄水過(guò)程中，大壩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集是重點(diǎn)，尤其是滲壓、滲流，應(yīng)實(shí)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和不定期的人工檢查復(fù)核，以確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)真實(shí)可靠，反映工程實(shí)際狀況。

2)泄洪前后，應(yīng)關(guān)注溢洪道內(nèi)側(cè)邊坡、泄洪洞出口邊坡、尾水出口邊坡等泄洪霧化影響范圍內(nèi)邊坡觀測(cè)數(shù)據(jù)的采集。

3)地下廠房洞室群蓄水期監(jiān)測(cè)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注防滲帷幕后的滲流壓力和滲漏量監(jiān)測(cè)，以及過(guò)水部位的滲流壓力觀測(cè)。上下游水位、降雨、氣溫等環(huán)境量觀測(cè)也應(yīng)給予足夠重視。

4)重視蓄水期巡視檢查記錄，特別是大壩和近壩庫(kù)岸。

5)及時(shí)向運(yùn)行管理部門收集蓄水計(jì)劃、準(zhǔn)確的上下游庫(kù)水位、庫(kù)區(qū)上游水情等資料。

巡視檢查要求：

1)瀑布溝工程安全監(jiān)測(cè)各建筑物及工程影響天然坡體均需進(jìn)行巡視檢查。

2)巡視檢查應(yīng)根據(jù)瀑布溝工程的具體情況和特點(diǎn)，制定檢查程序，攜帶必要的器具或具備一定的檢查條件后進(jìn)行。

3)巡視檢查中發(fā)觀邊坡以及各安全監(jiān)測(cè)建筑物有滑移崩塌征兆或其他異常跡象時(shí)，應(yīng)立即編寫專門的檢查報(bào)告，及時(shí)上報(bào)。

4)邊坡和地下洞室監(jiān)測(cè)頻次應(yīng)與相關(guān)參量的變化速率和可能發(fā)生顯著變化的時(shí)間間隔相適應(yīng)，同時(shí)又要與測(cè)量?jī)x器相適應(yīng)；原則上首次蓄水觀測(cè)期間，庫(kù)區(qū)邊坡、廠房進(jìn)水塔及邊坡、放空洞、溢洪道閘門及邊坡、泄洪洞閘門及邊坡觀測(cè)頻次為每天一次，在達(dá)到設(shè)計(jì)首次蓄水水位后，兩次讀數(shù)(位移觀測(cè))差值小于0.10 mm，從每天一次改為每周三次漸變至每月一次。若遇特殊情況，如大洪水、汛期、水位驟降、強(qiáng)地震、周圍介質(zhì)的運(yùn)行環(huán)境或受力狀況發(fā)生明顯變化以及測(cè)值發(fā)生異常變化等情況，增加觀測(cè)密度，同時(shí)加強(qiáng)巡視檢查。

3 觀測(cè)資料整編與分析要求

監(jiān)測(cè)資料分析是一項(xiàng)非常重要的工作，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)資料可以客觀地判斷施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題，對(duì)于消除工程施工中的安全隱患，確保工程按質(zhì)、按量、按期完成具有重要意義。

監(jiān)測(cè)資料包括觀測(cè)數(shù)據(jù)、人工巡視檢查的實(shí)施和記錄、其他相關(guān)資料三部分,在對(duì)監(jiān)測(cè)資料整編后，對(duì)整編的監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行分析，采用定性的常規(guī)分析方法、定量的數(shù)值計(jì)算方法和各種數(shù)學(xué)物理模型分析方法，分析各監(jiān)測(cè)物理量的變化規(guī)律和發(fā)展趨勢(shì)，各種原因量和效應(yīng)量的相關(guān)關(guān)系和相關(guān)程度。保證整編資料和分析成果的完整性、連續(xù)性、準(zhǔn)確性。根據(jù)分析成果對(duì)工程的工作狀態(tài)及安全性作出評(píng)價(jià)，并統(tǒng)計(jì)和預(yù)測(cè)變化趨勢(shì)，對(duì)運(yùn)行管理提出建議。

當(dāng)分析結(jié)果顯示蓄水過(guò)程中發(fā)生異常情況，出現(xiàn)重大技術(shù)問(wèn)題時(shí)，應(yīng)及時(shí)上報(bào)，以便組織設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工等方面對(duì)監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行深入和全面綜合分析。必要時(shí)邀請(qǐng)有關(guān)專業(yè)人員和專家進(jìn)行專題討論，以確定工程是否安全，研究制定應(yīng)對(duì)措施，或增加監(jiān)測(cè)項(xiàng)目等。

初期蓄水完成后，應(yīng)對(duì)蓄水過(guò)程獲取的資料進(jìn)行詳細(xì)、全面、準(zhǔn)確的分析和比較，明確蓄水過(guò)程對(duì)大壩及其他主要建筑物的影響，詳細(xì)說(shuō)明大壩及其他主要建筑物的工作狀態(tài)及可能存在的問(wèn)題等，對(duì)水庫(kù)大壩的運(yùn)行管理提出建議。

4 結(jié)語(yǔ)

1)大壩蓄水期安全監(jiān)測(cè)是一個(gè)非常重要的工程階段。

2)監(jiān)測(cè)資料中包含有豐富的與施工方法、施工質(zhì)量、工程安全等密切相關(guān)的信息，充分發(fā)掘這些有用的信息對(duì)于確保工程施工的經(jīng)濟(jì)、高效、優(yōu)質(zhì)，將具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

3)安全監(jiān)測(cè)的環(huán)境因素復(fù)雜，監(jiān)測(cè)資料應(yīng)由了解現(xiàn)場(chǎng)情況的監(jiān)測(cè)技術(shù)分析人員進(jìn)行實(shí)時(shí)分析。在工程施工階段，工程監(jiān)測(cè)對(duì)象本身尚處于不斷變化之中，監(jiān)測(cè)資料通常沒(méi)有成熟的數(shù)學(xué)模型可供應(yīng)用，因此，要求具有豐富專業(yè)技術(shù)知識(shí)和安全監(jiān)測(cè)經(jīng)驗(yàn)的監(jiān)測(cè)分析人員進(jìn)行針對(duì)性分析。

4)需進(jìn)一步改進(jìn)和提高安全監(jiān)測(cè)技術(shù)，特別是施工期實(shí)時(shí)分析評(píng)估技術(shù)，以充分發(fā)揮施工期安全監(jiān)測(cè)的作用。

5)為了有效利用工程施工期安全監(jiān)測(cè)的成果，應(yīng)保證一定的施工期安全監(jiān)測(cè)資料分析經(jīng)費(fèi)，以支持安全監(jiān)測(cè)施工單位配置相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)力量，有效地開展施工監(jiān)測(cè)資料實(shí)時(shí)分析評(píng)估工作。

6)大壩初期蓄水期間沒(méi)有發(fā)現(xiàn)明顯的缺陷或異常征兆，這并不意味著安全有了保證，高水位對(duì)大壩安全是更為關(guān)鍵的考驗(yàn)，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和監(jiān)控。因?yàn)槭状涡钏陂g大壩通常并未經(jīng)歷某些不利荷載組合，特別是拱壩的最不利荷載組合。與此同時(shí)，大壩的某些性狀需要長(zhǎng)時(shí)間的調(diào)整才會(huì)穩(wěn)定。因此，應(yīng)長(zhǎng)期重視大壩的安全監(jiān)測(cè)工作。

[1] 彭 虹.施工期安全監(jiān)測(cè)及其應(yīng)用[J].大壩與安全，2008，(4):22-25.

[2] 劉曉輝，張煥敏，付成華，等.水電站蓄水安全鑒定與評(píng)價(jià)[J].西華大學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2013，32(4):103-108.

[3] 王志遠(yuǎn),楊 洪,黃華東.大朝山水電站初次蓄水期大壩變形性態(tài)分析[J].水電自動(dòng)化與大壩監(jiān)測(cè)，2003，27(5):57-60.

Safety monitor in the first water impoundment of reservoir and its application

CHEN Chun-yan WANG Hui-xia

(MappingEngineeringInstitute,ChinaGezhoubaGroupSurveyandDesignCo.,Ltd,Yichang443002,China)

Safety monitor in the first water impoundment of reservoir is the necessary basis of acceptance check in water conservancy and hydropower engineering. In order to make the safety monitor more systematic and accurate, a relatively perfect safety monitoring method is proposed. This method takes into the characteristics and difficult points of safety monitor during impounding of reservoir for the first time, discusses from the aspects such as construction, technology and data analysis, points out the importance of safety monitor during storage period, and provide reference for similar construction.

first water impoundment， safety monitor， control network

1009-6825(2014)07-0239-02

2013-12-22

陳春艷(1977- )，男，工程師； 王會(huì)霞(1981- )，女，工程師

TV64

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