小坑水庫土壩安全監(jiān)測應(yīng)用分析

潘偉東 韶關(guān)市曲江區(qū)小坑水庫管理處

在我國，土壩在中小型水庫中比較常見，因為建設(shè)年代早加上維護不到位，很多水庫土壩都出現(xiàn)了一定的質(zhì)量問題，而且缺乏有效的安全監(jiān)測，沒有能夠及時發(fā)現(xiàn)大壩中存在的安全問題和安全隱患，給下游居民的生命財產(chǎn)安全造成了威脅。對此，有關(guān)部門應(yīng)該切實做好水庫土壩的安全監(jiān)測工作，以確保大壩的運行安全。

1.水庫土壩運行安全影響因素

土壩是利用土料、砂礫、卵礫、石料等修筑而成的壩體，也可以稱為土石壩，是一種被廣泛使用的擋水建筑，依照壩體材料，可以將土壩細分為均質(zhì)土壩、粘土心墻壩、粘土斜墻壩等，在實際施工中需要依照地形地質(zhì)條件、氣候條件和施工條件等來對土壩的形式進行選擇。對比其他壩體，土壩的優(yōu)點在于可以從當(dāng)?shù)刂苯尤∮貌牧?，不需要用到水泥、鋼筋等材料，而且壩基工程地質(zhì)條件相比較其他壩型更低，抗震性也更好。不過土壩也存在一定的缺陷，如對于超標準洪水的抵御能力較差，需要額外修建溢洪道、隧洞等泄水建筑。

圖1 小坑水庫土壩

小坑水庫是一座集防洪、供水、灌溉、發(fā)電、水產(chǎn)養(yǎng)殖為一體的大（二）型水利工程，它位于廣東省韶關(guān)市曲江區(qū)東南部，在北江水系湞江支流楓灣河上游。距離韶關(guān)市中心城區(qū)33公里。水庫控制集雨面積139平方公里，總庫容11316萬m3，水庫的主要擔(dān)負任務(wù)是：提供年產(chǎn)700萬噸鋼的寶武鋼鐵韶關(guān)鋼鐵集團有限公司工業(yè)生產(chǎn)及生活用水；灌溉下游農(nóng)田面積5.5萬畝；提供壩后電站發(fā)電用水。樞紐主要建筑物有土壩、泄洪（輸水）隧洞及閘門組成。水庫下游有京廣鐵路，新建京珠高速公路和106國道，韶關(guān)市區(qū)，曲江區(qū)等。

水庫土壩運行中，可能會對其安全產(chǎn)生影響的因素有幾個：一是環(huán)境因素，小坑水庫主壩壩址位于峽谷中，兩側(cè)為高山峭壁，水流在經(jīng)過時速度較快，對于大壩的沖擊較大，會對土壩的穩(wěn)定性和安全性產(chǎn)生很大影響；二是管理因素，水庫大壩的運行管理涉及內(nèi)容眾多，應(yīng)該包括水庫調(diào)度、大壩日常巡檢、機電設(shè)備監(jiān)測等，小坑水庫本身的壩體高度達到50.3m，總庫容1.13億m3，對于日常運行管理有著相當(dāng)嚴格的要求，如果管理不到位，無法及時發(fā)現(xiàn)水庫大壩中存在的安全隱患，則很容易引發(fā)相應(yīng)的安全問題。

2.小坑水庫土壩中安全監(jiān)測的應(yīng)用

水庫土壩安全監(jiān)測主要是借助儀器觀測和人工現(xiàn)場勘察的方式，對大壩壩體、壩肩、近壩區(qū)岸坡及周邊環(huán)境等進行檢查和監(jiān)視，運用測量、觀察獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，然后對數(shù)據(jù)及相關(guān)資料進行分析計算，評估水庫土壩當(dāng)前工作狀態(tài)的同時，對其未來狀態(tài)進行預(yù)測，結(jié)合預(yù)測結(jié)果調(diào)整管理措施，保證工程施工及后續(xù)運行安全，也可以為類似工程的設(shè)計、施工和管理提供可供參考的依據(jù)。

在對小坑水庫土壩進行安全監(jiān)測的過程中，應(yīng)該結(jié)合先進的信息技術(shù)，設(shè)計出科學(xué)的安全監(jiān)測系統(tǒng)，選擇恰當(dāng)?shù)臏y點，對土壩壩體和周邊區(qū)域進行定時定點監(jiān)測，而在夏季暴雨多發(fā)期，應(yīng)該安排相應(yīng)的巡檢隊伍，做好人工巡檢，實現(xiàn)對于大壩安全監(jiān)測的有效管理，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的分析，找出大壩中存在的安全隱患。水庫大壩中安全監(jiān)測的應(yīng)用應(yīng)該從幾個方面著眼。

2.1 做好系統(tǒng)設(shè)計

結(jié)合小坑水庫的實際情況分析，土壩在使用過程中存在的很多安全問題和安全隱患都具備很強的隱蔽性，在缺乏專業(yè)儀器設(shè)備和科學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)的情況下，工作人員往往很難發(fā)現(xiàn)其中的細微變化，也就無法及時對存在的安全問題進行處理。對此，在開展水庫土壩安全監(jiān)測的過程中，相關(guān)部門應(yīng)該首先做好安全監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計工作。以小坑水庫土壩安全監(jiān)測系統(tǒng)為例，對傳統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進行了創(chuàng)新，采用了一個傳感器對應(yīng)一個數(shù)據(jù)采集模塊的“一對一”模式，將原本的MCU數(shù)據(jù)采集箱取消，借助通信電纜實現(xiàn)傳感器、采集單元與主站的連接，因此不再需要專門設(shè)置工作房，這種情況下，單個傳感器故障并不會對系統(tǒng)整體造成影響，系統(tǒng)運行的可靠性可以得到保障，設(shè)置成本也大大降低，具備良好的適用性。將安全監(jiān)測系統(tǒng)與數(shù)字傳輸、網(wǎng)絡(luò)以及傳感器實時控制聯(lián)合使用，可以省去數(shù)據(jù)采集箱的開關(guān)電源，對電纜設(shè)置進行精簡，配合點對點實施傳送的方式，系統(tǒng)的可靠性、安全性以及抗干擾能力大大提升，整體造價也可以得到控制。安全監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。借助安全監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)對于水庫土壩變形、滲流、應(yīng)力以及氣象水文條件的監(jiān)測，配合網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能夠?qū)z測到的數(shù)據(jù)及時反饋到計算機平臺，為數(shù)據(jù)分析提供便利。

圖2 安全監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.2 強化人工巡檢

小坑水庫土壩的安全監(jiān)測為了能夠取得良好效果，不僅設(shè)置了專業(yè)的安全監(jiān)測系統(tǒng)，還安排了人工巡檢，由專人做好現(xiàn)場的輪流值守和監(jiān)視，就土壩壩體、壩肩以及周邊地質(zhì)情況進行觀測，將觀測到的實際情況反饋給專業(yè)技術(shù)人員，方便其進行分析研究，找出可能存在的安全隱患，以此來保證土壩的運行安全。

2.3 提高管理水平

小坑水庫土壩安全監(jiān)測中，工作人員應(yīng)該建立起科學(xué)合理的安全監(jiān)測管理系統(tǒng)，做好測點管理、設(shè)備管理、數(shù)據(jù)采集管理、數(shù)據(jù)分析管理和安全診斷管理等相關(guān)工作，配合有效的人員管理，確保安全監(jiān)測工作的順利實施，以較高的管理水平來為水庫土壩的安全提供良好保障。以水庫壩面維修養(yǎng)護管理為例，考慮土壩本身的運行環(huán)境惡劣，應(yīng)該定期做好維修養(yǎng)護工作，保持防浪墻的完整性，對出現(xiàn)破損的位置進行及時翻修，以保證壩體結(jié)構(gòu)的完整性和穩(wěn)固性。

2.4 關(guān)注數(shù)據(jù)分析

一方面，工作人員應(yīng)該對各類儀器設(shè)備收集到的數(shù)據(jù)信息進行整理，做好數(shù)據(jù)的匯總、分析、計算、審查，對相應(yīng)的報表進行編制，要求報表數(shù)據(jù)完整準確；另一方面，應(yīng)該結(jié)合相應(yīng)的數(shù)據(jù)資料，就大壩表面沉降、深層沉降、裂縫以及周邊縫等的變形情況進行分析，明確滲流壓力和滲流量的變化情況，配合相應(yīng)的大壩安全分析評價系統(tǒng)，能夠就水庫土壩的安全性做出準確判斷。

3.結(jié)語

總而言之，水庫土壩在水庫工程中發(fā)揮著非常重要的作用，需要借助相應(yīng)的安全監(jiān)測工作，對土壩運行的安全性和穩(wěn)定性進行監(jiān)測分析。在實際操作中，水庫土壩安全監(jiān)測工作重要是依照大壩所處區(qū)域的地質(zhì)水文情況以及周邊環(huán)境進行監(jiān)測分析，配合相應(yīng)的安全監(jiān)測一起和設(shè)備，就壩體以及大壩結(jié)構(gòu)進行監(jiān)測，安全監(jiān)測工作應(yīng)該貫穿大壩施工建設(shè)和使用的全過程，做好對于設(shè)計方案、施工流程、安全檢查、資料分析等方面的管理工作，及時找出水庫土壩中存在的安全問題和安全隱患，減少安全事故發(fā)生的幾率，切實保障人民群眾的生命財產(chǎn)安全。