澄碧河水庫安全運(yùn)行與大壩安全監(jiān)測工作

陸 鶯

（廣西百色市澄碧河水庫管理局，廣西 百色 533000）

澄碧河水庫安全運(yùn)行與大壩安全監(jiān)測工作

陸 鶯

（廣西百色市澄碧河水庫管理局，廣西 百色 533000）

分析了澄碧河水庫大壩安全監(jiān)測工作的具體內(nèi)容和監(jiān)測方法，論述了大壩安全監(jiān)測資料的整編和分析工作及水庫運(yùn)行管理取得的成效。提出了強(qiáng)化水庫大壩安全監(jiān)測管理工作的建議。澄碧河水庫1958年9月開工，1961年10月基本建成大壩和溢洪道等主體工程，是典型的邊設(shè)計、邊施工、邊運(yùn)行的“三邊”工程，施工質(zhì)量差，留下較多隱患。能夠安全運(yùn)行至今，是因為重視大壩安全監(jiān)測工作，以連續(xù)、精準(zhǔn)的監(jiān)測以及對觀測數(shù)據(jù)的分析為主要依據(jù)，為水庫大壩安全運(yùn)行提供管理保障。

大壩安全監(jiān)測；監(jiān)測項目；監(jiān)測方法；資料整編；運(yùn)行管理；澄碧河水庫

1 工程概況

澄碧河水庫壩址位于右江支流澄碧河的下游，距離百色市區(qū)7km，壩址以上集雨面積2 000km2，具有多年調(diào)節(jié)性能。壩頂長425m，最大壩高70m，大壩為混凝土與粘土結(jié)合防滲心墻的土壩，總庫容11.21億m3，有效庫容6億m3，是具有發(fā)電、防洪、供水等綜合利用功能的大（Ⅰ）型水利樞紐工程，樞紐由大壩、溢洪道、引發(fā)電放空洞、引水洞和壩后電站等建筑物組成。水庫保護(hù)百色市區(qū)及沿河下游200萬以上人口、25萬畝耕地及324國道、南昆高速公路、南昆鐵路以及數(shù)條省道的安全通行。

2 澄碧河水庫運(yùn)行管理內(nèi)容

為確保水庫的安全運(yùn)行，運(yùn)行管理一直是遵守以防為主，防重于搶的原則進(jìn)行，以大壩安全監(jiān)測數(shù)據(jù)為依據(jù)，在確保大壩安全的情況下，選用最優(yōu)調(diào)度運(yùn)行方案，合理安排防害興利關(guān)系，充分發(fā)揮工程的綜合效益。根據(jù)《土石壩安全監(jiān)測規(guī)范》SL60-94、《水庫工程管理通則》（SLJ702-81）、《土石壩養(yǎng)護(hù)修理規(guī)程》（SL210-98）等規(guī)范，按澄碧河水庫的實際情況編制《澄碧河水庫工程運(yùn)行管理規(guī)程》，制定有詳盡的檢查、觀測、整編、分析的方法及相應(yīng)的組織機(jī)構(gòu)和搶險措施。

大壩建成以來設(shè)置有大壩巡視檢查、沉陷觀測、水平位移觀測、測壓管觀測、滲流量及裂縫觀測等項目。1997年經(jīng)大壩安全管理中心評估，提出滲流監(jiān)測設(shè)施落后，不能準(zhǔn)確及時地反應(yīng)大壩的性態(tài)建議采用埋設(shè)孔隙水壓力計的方法監(jiān)測大壩滲流安全。1998年增設(shè)了48個孔隙水壓力計，建立了大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，自動化監(jiān)測項目包括壩體壩基滲流壓力、繞壩滲流和漏水點(diǎn)監(jiān)測。大壩巡視檢查、表面變形、上下游水位和降雨量等按規(guī)程進(jìn)行監(jiān)測后人工錄入系統(tǒng)。

2.1 大壩安全監(jiān)測項目及方法

2.1.1 巡視檢查

（1）制定巡視路線：壩體沿水面內(nèi)坡175平臺 壩頂 外坡172平臺 160公路外坡草坪。

（2）巡查內(nèi)容：壩頂、迎水坡、背水坡有無裂縫、剝落、滑動、隆起、塌坑等異常變形，背水坡草皮注意有無獸洞、蟻穴等隱患。巡視時還要注意對壩基、壩端、岸坡及發(fā)電壓力鋼管外露部分進(jìn)行重點(diǎn)檢查。

（3）巡查時間：每旬末、每年汛前汛后，以及白蟻活動顯著期（3～5月份）要對整個壩體作全面或?qū)ｉT的巡視檢查，發(fā)電管內(nèi)每年要進(jìn)入一次，對有無裂縫、氣蝕等情況進(jìn)行觀測。如遇到嚴(yán)重影響安全運(yùn)行的情況（如暴雨、大洪水、地震），要組織專人對可能出現(xiàn)險情的部位進(jìn)行監(jiān)視。

（4）每次檢查后，都應(yīng)立即將本次巡視檢查和測量結(jié)果與以往的檢查和測量成果進(jìn)行比較分析，如有問題或變化差異較大的，要立即向上級反映。各種巡視檢查和測量成果，均整理歸檔。

2.1.2 表面變形觀測

壩體沉陷位移觀測與水平位移觀測同步進(jìn)行，每年觀測3～6次，分別于汛前、汛期及汛后進(jìn)行，庫水位最高或最低時應(yīng)進(jìn)行變形觀測，若水庫高水位運(yùn)行時間較長時，則加密觀測。沉陷觀測采用水準(zhǔn)法觀測，精度參照國家三等水準(zhǔn)測量（GB12 899—91）方法進(jìn)行，閉合差不得大于±1.4Nmm（N為測站數(shù)），基本控制在3mm以內(nèi)。水平位移觀測采用J2經(jīng)緯儀進(jìn)行視準(zhǔn)線觀測。觀測時為消除誤差正、反鏡各觀測一次，正、反測數(shù)誤差應(yīng)小于4mm。

2.1.3 滲流觀測

壩體測壓管水位每旬未觀測一次，管水位讀數(shù)兩次，兩次測讀誤差應(yīng)不大于2cm；測繩每月要用鋼尺校核一次。測壓管口高程每年至少要校核一次。壩體滲透壓力和滲流量使用大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)與測壓管同步進(jìn)行觀測壩體滲流情況。

2.2 大壩安全監(jiān)測資料整編分析

大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)建立的觀測資料數(shù)據(jù)庫，能夠以《土石壩安全監(jiān)測資料整編規(guī)程》為依據(jù)，整編打印各種統(tǒng)計報表，繪制各種圖形，并可建立監(jiān)控統(tǒng)計模型，對工程安全性態(tài)進(jìn)行在線監(jiān)控，超限報警、分析計算、預(yù)測預(yù)報等。

（1）平時資料收集積累：水庫設(shè)計、施工、驗收資料的收集，觀測設(shè)備布置、結(jié)構(gòu)圖表、說明等考證資料的收集，歷年觀測成果整編資料及分析報告等錄入大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

（2）觀測成果整理：對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)一數(shù)據(jù)的單位和有效位數(shù)核查，進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的精度檢查，合理性篩查，基準(zhǔn)值的審查等，審查結(jié)果無誤后錄入大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

（3）監(jiān)測成果分析：使用大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，繪制各種變量的過程線、各效應(yīng)量與原因量的相互圖，統(tǒng)計各觀測物理量歷年的最大和最小值（含出現(xiàn)時間）、變幅、周期、年平均值及年變化率等，建立心墻土壩計算模型。結(jié)合水情調(diào)度系統(tǒng)比較分析考察效應(yīng)量隨時間的變化規(guī)律和趨勢在數(shù)量變化方面是否具有一致性、合理性，與工程的某些技術(shù)警戒值相比較是否異常，以及它們的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性等，由此可判斷大壩的變形正常與否，是否安全運(yùn)行（見圖1～3）。

圖1 澄碧河水庫土壩豎向位移過程圖

圖2 0+192斷面壓力披降線

圖3 正常水位流網(wǎng)圖 單位/％

3 澄碧河水庫運(yùn)行管理取得成效

澄碧河水庫建立有完善的管理體制，注重大壩安全監(jiān)測工作，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)采集和資料分析，及時了解建筑物及基礎(chǔ)的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)異常情況及時處理，為水庫的運(yùn)行管理和防洪決策提供科學(xué)依據(jù)。

1972年第一次除險加固就是巡視發(fā)現(xiàn)蓄水后壩下游坡嚴(yán)重滲水，浸潤面積達(dá)4 315m2，個別滲水點(diǎn)呈集中射流狀，大壩變形異常，采取了設(shè)置反濾導(dǎo)滲溝，做粘土防滲斜墻，加筑混凝土防滲心墻等除險加固措施，消除隱患。

1992年第二次加固也是在巡視檢查中發(fā)現(xiàn)發(fā)電管、灌溉管處的壩外坡以及混凝土心墻54號槽孔的壩外坡有一定的滲水，當(dāng)庫水位超過180m高程時，右壩肩下游側(cè)178m高程處的山體有繞壩滲漏，且觀測的滲流量逐漸加大的趨勢。分析是第一次加固時由于當(dāng)時的技術(shù)原因在輸水管道附近未灌注混凝土防滲墻，施工時54號槽孔發(fā)生導(dǎo)管拔離混凝土面的事故而留下滲漏缺口。經(jīng)采取高噴灌漿處理滲漏缺口及防浪墻加固、兩壩肩帷幕灌漿后，觀測上下游測壓管水位差顯著增大，而且當(dāng)庫水位變化幅度較大時，下游側(cè)壓管水位基本不受影響，險情消除。

檢查觀測發(fā)現(xiàn)大壩壩頂路面出現(xiàn)不均勻沉陷、內(nèi)側(cè)沉陷明顯大于外側(cè)，經(jīng)數(shù)據(jù)對比后于2008年組織開挖探槽至混凝土防滲心墻頂以下，發(fā)現(xiàn)上游側(cè)壩體與混凝土防滲心墻接觸面存在一條2cm的貫穿性裂縫并形成23cm的錯位。分析是由于上游壩體中水位變化幅度和頻率都比下游側(cè)大得多，導(dǎo)致沉降速度不一致，此發(fā)現(xiàn)也為第三次加固提供了數(shù)據(jù)支持。

2008年《澄碧河水庫大壩安全評價》中對大壩安全性進(jìn)行分項評價得出結(jié)論為澄碧河水庫大壩運(yùn)行管理綜合評價為較好，工程質(zhì)量綜合評價為不合格，定性為三類壩。2013年開始進(jìn)行加固設(shè)計，將安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)改造列入本次加固，表面變形監(jiān)測、內(nèi)部變形監(jiān)測、應(yīng)力監(jiān)測、水位監(jiān)測均納入自動化監(jiān)測系統(tǒng)，以提高監(jiān)測資料的及時性、準(zhǔn)確性和現(xiàn)代化管理水平。除險加固工程于2015年開始實施。

4 加強(qiáng)水庫大壩安全監(jiān)測工作的思考與建議

百色屬于老、少、邊、山、窮地區(qū)，澄碧河水庫是在“大躍進(jìn)”這個特殊的歷史背景下興建的，是典型的邊設(shè)計、邊施工、邊運(yùn)行的“三邊”工程，施工質(zhì)量差，留下較多隱患。因為重視大壩安全監(jiān)測工作，以連續(xù)、精準(zhǔn)的監(jiān)測和對觀測數(shù)據(jù)的分析為主要依據(jù)，發(fā)現(xiàn)險情都能及時采取措施排除隱患，安全運(yùn)行至今，而其他地區(qū)特別是經(jīng)濟(jì)相對發(fā)達(dá)的地區(qū)，也完全可以做到。

（1）提高認(rèn)識，加強(qiáng)監(jiān)測管理隊伍建設(shè)，規(guī)范監(jiān)測制度。很多水庫工程都是地處偏遠(yuǎn)山區(qū)，因為生活工作條件艱苦，所以引進(jìn)技術(shù)人才困難，培養(yǎng)起來的技術(shù)業(yè)務(wù)骨干留不住，再加上為安置人員隨意安排等歷史原因，使得許多不具備大壩安全監(jiān)測專業(yè)知識的人員從事或負(fù)責(zé)大壩安全監(jiān)測工作。因此，組織開展大壩安全監(jiān)測從業(yè)人員業(yè)務(wù)培訓(xùn)，進(jìn)行集中培訓(xùn)，著力提升隊伍素質(zhì)，推行安全監(jiān)測人員持證上崗制度，是當(dāng)前工作的重中之重。

大壩安全監(jiān)測關(guān)系著工程安危，是一項技術(shù)性工作，為提高各級部門及領(lǐng)導(dǎo)對安全監(jiān)測工作重要性的認(rèn)識，可以將觀測工作作為年度管理考核的一項重要指標(biāo)，制定《水利工程目標(biāo)管理考評辦法》，統(tǒng)一考評標(biāo)準(zhǔn)。還可考慮由市一級的水管部門組建巡回觀測隊，統(tǒng)一組織人員、儀器對不具備監(jiān)測管理能力的中型水庫定時進(jìn)行觀測。

（2）運(yùn)用監(jiān)測成果，做好大壩安全運(yùn)行分析，及時對病險水庫進(jìn)行除險加固。大壩監(jiān)測的目的是擁有一整套完整的大壩監(jiān)測資料，從而為分析水庫大壩運(yùn)行狀態(tài)是否正常提供科學(xué)依據(jù)。要掌握大壩的運(yùn)行狀態(tài)，必須抓好監(jiān)測資料的整理和分析，做到隨觀測、隨整理、隨分析，月初或季初上報觀測月報，年終進(jìn)行資料整編分析，并組織刊印。定期進(jìn)行大壩安全鑒定，通過大壩工程質(zhì)量評價、大壩滲流穩(wěn)定分析、壩坡穩(wěn)定計算、洪水標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核等方面進(jìn)行評價論證，有針對性地對三類壩及時進(jìn)行除險加固處理。

（3）因地制宜，加強(qiáng)水庫大壩安全監(jiān)測設(shè)施的系統(tǒng)建設(shè)。水庫工程肩負(fù)著興利和防洪的雙重職能，一些重要骨干工程的擋水建筑物的工作狀態(tài)需要被及時地觀測、監(jiān)控，如果沒有相應(yīng)的監(jiān)測設(shè)施，就難以進(jìn)行科學(xué)調(diào)度，因此，對已建水庫，要結(jié)合水庫規(guī)模、功能等對目前監(jiān)測設(shè)施進(jìn)行技術(shù)更新、改造，逐步建成大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)。新建或者加固的水庫，大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)要做到與主體工程同步設(shè)計、同步建設(shè)、同步運(yùn)行。并進(jìn)一步實現(xiàn)與氣象、水文、環(huán)境保護(hù)及水庫調(diào)度系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合，把水利工程運(yùn)營效益的最大化作為最終目標(biāo)，把水庫大壩的安全作為實現(xiàn)此目標(biāo)的基礎(chǔ)。

（責(zé)任編輯：劉征湛）

Safe operation and main dam safety monitoring of Chengbihe Reservoir

LU Ying
（Chengbihe Reservoir Administration Bureau，Baise 533000，China）

The author analyzed the contents and methods of main dam safety monitoring of Chengbihe Reservoir；presented the organization and analysis of monitoring data as well as the achievements of operation management；gave suggestions for strengthening main dam safety monitoring.Construction of Chengbihe Reservoir started in Sep?tember of 1958.Major works including main dam and spillway were completed basically in October of 1961.As a typical project that was constructed concurrent with design and operation，construction quality is poor with much hidden danger.However，Chengbihe Reservoir has operated safely up to now due to taking seriously the main dam safety monitoring.Continuous and precise monitoring as well as analysis of observation data is the basis and guar?an-tee of main dam safe operation.

Main dam safety monitoring；monitoring items；monitoring method；data organization；operation man?agement；Chengbihe Reservoir

TV698.1

B

1003-1510（2016）05-0083-03

2016-06-13

陸 鶯（1976-），女（壯族），廣西南寧人，廣西百色市澄碧河水庫管理局工程師，學(xué)士，主要從事工程管理工作。