我國水庫大壩安全監(jiān)測現(xiàn)狀深度剖析與對策研究

江 超，肖傳成

(1. 南京水利科學研究院，江蘇 南京 210029； 2. 大連市水務(wù)事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 大連 116001)

我國現(xiàn)有水庫大壩9.8萬余座，是世界上擁有水庫大壩最多的國家。這些水庫大壩在防洪、發(fā)電、供水、灌溉等方面發(fā)揮巨大效益的同時，所存在的安全風險不容忽視。大壩安全監(jiān)測是大壩安全管理的重要內(nèi)容，是控制大壩風險的重要措施。大壩安全監(jiān)測即通過儀器觀測和巡視檢查對大壩工程主體結(jié)構(gòu)、地基基礎(chǔ)、兩岸邊坡、相關(guān)設(shè)施及周圍環(huán)境所作的測量及觀察，具有校核設(shè)計、改進施工和評價大壩安全狀況等作用；主要包括變形、滲流、應(yīng)力應(yīng)變、環(huán)境量等監(jiān)測項目[1-4]。

為全面了解我國水庫大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)與運行狀況，摸清當前安全監(jiān)測工作面臨的困難和問題，2016年水利部大壩安全管理中心組織專家力量對全國水庫大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)與運行現(xiàn)狀進行了調(diào)研。調(diào)研采用函件與現(xiàn)場調(diào)研相結(jié)合的方式，其中函件調(diào)研共收集到358座大型、2 591座中型、90 180座小型水庫統(tǒng)計信息，占全國水庫總數(shù)的95%；現(xiàn)場調(diào)研選取了36座大型、18座中型水庫[5]。調(diào)研結(jié)果顯示：（1）建設(shè)了必要的庫水位、降雨量、表面變形、滲流量監(jiān)測項目的大型水庫，占比分別為93%、87%、73%、66%；建設(shè)了必要的庫水位、降雨量、表面變形、滲流量監(jiān)測項目的中型水庫，占比分別為81%、75%、52%、49%；建設(shè)了必要的庫水位監(jiān)測項目的小型水庫，占比僅為50%。（2）已建設(shè)大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)的水庫中，大、中、小型水庫監(jiān)測系統(tǒng)能正常運行的分別占43%、39%、10%。（3）安全監(jiān)測培訓方面，大、中型水庫監(jiān)測人員經(jīng)過培訓的分別占68%、55%，小型水庫未進行統(tǒng)計。

由此可見，我國水庫大壩安全監(jiān)測項目不完善，較多水庫未設(shè)計必要的安全監(jiān)測項目，安全監(jiān)測設(shè)計整體水平尚有待進一步提高；大部分安全監(jiān)測系統(tǒng)建成后不能正常運行，這表明監(jiān)測系統(tǒng)施工和后期運行管理存在較多薄弱環(huán)節(jié)。綜上，我國水庫大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)任重而道遠。

1 大壩安全監(jiān)測現(xiàn)狀深度剖析

大壩安全監(jiān)測工作貫穿于水庫工程全生命周期[6-7]，下面從規(guī)劃設(shè)計、審查、招標、施工、驗收、運行管理等環(huán)節(jié)深度剖析我國大壩安全監(jiān)測現(xiàn)狀原因。

1.1 設(shè)計、審查階段

設(shè)計階段為大壩安全監(jiān)測實施成敗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。與水文、地質(zhì)、水工結(jié)構(gòu)、金屬結(jié)構(gòu)、機電設(shè)備等傳統(tǒng)水利專業(yè)相比，大壩安全監(jiān)測為相對生僻專業(yè)，且一般投資占比較小，因此，大壩安全監(jiān)測在較多中小水利設(shè)計單位重視程度相對不足，未配備或配齊相關(guān)專業(yè)人才，導致設(shè)計方案難以滿足規(guī)范要求。

在高等教育階段，水利相關(guān)專業(yè)一般將安全監(jiān)測相關(guān)內(nèi)容設(shè)置為自學或選學課程，是當前水工設(shè)計人員安全監(jiān)測知識相對匱乏的客觀原因。另一方面，近些年大壩安全監(jiān)測相關(guān)培訓力度不夠，導致相關(guān)設(shè)計人員只能對照規(guī)范“閉門造車”，實際效果并不理想，監(jiān)測設(shè)計質(zhì)量難以保障。

根據(jù)《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（SL 551—2012），大中型水庫大壩安全監(jiān)測設(shè)計應(yīng)編制專題報告，投資估算約為主體建筑物總投資的1.0%～2.5%。但2016年調(diào)研結(jié)果顯示，僅有約1/3的大中型水庫監(jiān)測設(shè)計（包括除險加固設(shè)計）編制了專題報告，大多數(shù)監(jiān)測設(shè)計內(nèi)容仍并入工程設(shè)計總報告，且較為簡單，設(shè)計深度不夠，不能滿足規(guī)范與運行管理要求。此外，因國家或地方未頒布大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)相關(guān)定額，如測壓管鉆孔規(guī)范要求“干鉆、套管跟進、不許泥漿固壁”，施工工藝復雜，費工耗時，其單價遠高于常規(guī)地質(zhì)鉆孔。但因無相關(guān)定額支持，導致監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計概算偏低，招標階段難以選擇合適的施工隊伍，致使施工質(zhì)量難以保證。

項目設(shè)計審查階段，因大多數(shù)水庫未編制監(jiān)測設(shè)計專項報告，因此審查階段多未組織專項審查。另一方面，因我國大壩安全監(jiān)測專業(yè)人才相對匱乏，存在審查會部分專家因不熟悉大壩安全監(jiān)測知識，不能發(fā)揮設(shè)計審查會把關(guān)作用的現(xiàn)象，導致大壩安全監(jiān)測在設(shè)計階段即存在較多問題。

1.2 招標、施工階段

我國未專門針對大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)的施工頒發(fā)相關(guān)資質(zhì)，當前招投標階段使用較多的主要有以下幾種情形：（1）水利工程質(zhì)量檢測（量測類）資質(zhì)。水利工程量測分為測量、監(jiān)測兩部分，其中監(jiān)測部分包括變形監(jiān)測、滲流監(jiān)測、應(yīng)力監(jiān)測等，因此，此項資質(zhì)與大壩安全監(jiān)測契合度較高，當前在全國較多地方使用。（2）電子信息系統(tǒng)、系統(tǒng)集成類資質(zhì)。持有此相關(guān)資質(zhì)的企業(yè)軟件開發(fā)能力往往較強，但一般缺乏水利專業(yè)人才，相關(guān)水利專業(yè)知識不足。（3）水利工程施工資質(zhì)。大壩安全監(jiān)測儀器安裝主要依據(jù)《大壩安全監(jiān)測儀器安裝標準》（SL 531—2012），相關(guān)施工工藝不同于常規(guī)水工建筑物施工，如土壩測壓管安裝為減少對大壩滲流特性影響，要求干鉆、套管跟進，不允許泥漿護壁，回填透水管段反濾料時需精密控制，反濾料頂高程只能稍高于透水管段；水平位移監(jiān)測強制對中基座傾斜度不應(yīng)大于4′，基座中心與視準線的距離誤差不能超過20 mm。因此，大壩安全監(jiān)測施工安裝工藝復雜，技術(shù)性相對較強，與常規(guī)鉆探、混凝土施工存在本質(zhì)區(qū)別，采用水利工程施工資質(zhì)不利于選擇具備相應(yīng)能力的監(jiān)測施工隊伍。（4）不設(shè)立資質(zhì)，僅需具備相關(guān)業(yè)績。此招標辦法雖一定程度體現(xiàn)公平競爭，但易出現(xiàn)“魚目混珠”，導致一些不具備安全監(jiān)測能力的單位參與競標，甚至會因競標單位過多出現(xiàn)低價惡性競標，不利于市場良性競爭與確保監(jiān)測系統(tǒng)施工質(zhì)量。

監(jiān)測系統(tǒng)施工主要包括儀器設(shè)備安裝與監(jiān)測軟件開發(fā)兩方面工作。但筆者認為，與監(jiān)測軟件開發(fā)相比，儀器設(shè)備安裝工作顯得更加重要。按規(guī)范要求安裝的監(jiān)測儀器設(shè)備，能確保監(jiān)測設(shè)施的有效性與監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性，是監(jiān)測系統(tǒng)成功應(yīng)用的前提，是整個監(jiān)測系統(tǒng)能正常運轉(zhuǎn)、發(fā)揮監(jiān)測作用的關(guān)鍵。反之，若監(jiān)測儀器安裝不規(guī)范或錯誤，會直接導致采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)為異常值或無效數(shù)據(jù)，此時開發(fā)的監(jiān)測軟件無論多么先進，都將會顯得毫無意義。因此，承擔大壩安全監(jiān)測項目的施工單位應(yīng)具有較強的水利知識背景，輔以軟件開發(fā)人員參與到項目研究之中。

安全監(jiān)測項目監(jiān)理方面，存在較多監(jiān)理人員因不熟悉大壩安全監(jiān)測相關(guān)業(yè)務(wù)、無法起到應(yīng)有的質(zhì)量監(jiān)督作用的現(xiàn)象。

1.3 驗收、運行管理階段

當前監(jiān)測系統(tǒng)驗收主要依據(jù)《水利水電建設(shè)工程驗收規(guī)范》（SL 223—2008）[8]或《大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)驗收規(guī)范》（GB/T 22385—2008）[9]?！端娊ㄔO(shè)工程驗收規(guī)范》主要適用于基礎(chǔ)開挖、土石方填筑、混凝土澆筑等常規(guī)水利建設(shè)內(nèi)容的驗收，未專門針對大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)制定驗收要點與自評表，用于指導大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)驗收具有一定局限性?！洞髩伟踩O(jiān)測系統(tǒng)驗收規(guī)范》規(guī)定了大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)驗收的要求及質(zhì)量標準，主要適用于新建工程大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)驗收，對更新改造項目驗收指導性一般，且對驗收專家大壩安全監(jiān)測專業(yè)素養(yǎng)要求較高。

大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)驗收移交運行管理單位后，同樣存在較多問題：

（1）監(jiān)測系統(tǒng)運行管理專業(yè)人員匱乏，難以管好用好大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測系統(tǒng)運行管理涉及專業(yè)較多，包括水利、計算機、自動化、測量等，對運行管理隊伍要求較高。監(jiān)測系統(tǒng)完成移交后，因大部分水管單位自身專業(yè)人才不足，更加難以組建勝任大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)運行管理的技術(shù)隊伍，導致大多數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)并未能充分發(fā)揮作用，一定程度上造成了資源浪費。

（2）不注重監(jiān)測系統(tǒng)運行管理，不能足額落實運行維護經(jīng)費。大壩監(jiān)測儀器多為電子元器件，部分儀器抗雷擊能力不強，每年均有少量儀器設(shè)備因雷擊、自然老化等原因出現(xiàn)故障，因此，需定期購置備品備件更換運行異常的儀器，或委托專業(yè)單位進行維修維護。此外，為確保監(jiān)測數(shù)據(jù)精度，變形觀測用光學儀器需定期進行檢定，自動測量儀器（表）需定期進行人工校核，均需運行維護費用支撐。因此，落實監(jiān)測系統(tǒng)運行維護經(jīng)費，對促進監(jiān)測系統(tǒng)長效穩(wěn)定運行意義重大。但2016年調(diào)研數(shù)據(jù)顯示，約20%大中型水庫無大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)運行維護經(jīng)費，大部分水庫大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)運行維護經(jīng)費不足，導致局部受損的監(jiān)測系統(tǒng)不能及時得到修復，繼續(xù)“帶病”運行，造成監(jiān)測系統(tǒng)快速全面失效，無法繼續(xù)運行。

（3）不能及時對監(jiān)測資料進行整編分析?！端畮齑髩伟踩芾項l例》第十九條規(guī)定，“大壩管理單位必須按照有關(guān)技術(shù)標準，對大壩進行安全監(jiān)測和檢查；對監(jiān)測資料應(yīng)當及時整理分析，隨時掌握大壩運行狀況”。當前監(jiān)測數(shù)據(jù)整編分析主要有以下幾種模式：①委托專業(yè)單位對監(jiān)測數(shù)據(jù)定期進行整編分析；②由水庫技術(shù)人員對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行整編，一般分析深度不能滿足要求；③結(jié)合大壩安全鑒定等工作委托專業(yè)單位進行系統(tǒng)整編分析。2016年調(diào)研結(jié)果顯示，大部分水庫未能定期對監(jiān)測資料進行整編分析，不能充分發(fā)揮監(jiān)測系統(tǒng)作用。

2 對策與建議

針對當前我國水庫大壩安全監(jiān)測工作存在的一系列問題，提出以下改善大壩安全監(jiān)測現(xiàn)狀的對策和建議。

2.1 提高認識，高度重視不合格大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)的危害性

安全監(jiān)測系統(tǒng)雖占整個建設(shè)工程投資比例較小，但對反饋工程設(shè)計，指導大壩施工與安全運行具有重要意義。因大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)質(zhì)量不會直接影響工程下閘蓄水，且行業(yè)內(nèi)熟悉安全監(jiān)測專業(yè)人員相對較少，較多相關(guān)單位抱有僥幸心理，導致安全監(jiān)測系統(tǒng)在整個工程建設(shè)過程中受重視程度不足，致使較多建成的監(jiān)測系統(tǒng)無法真正發(fā)揮大壩安全“耳目”作用。

另一方面，未按規(guī)范要求設(shè)計或施工的安全監(jiān)測系統(tǒng)，不僅造成建設(shè)資金浪費，不能保證監(jiān)測設(shè)施的有效性和監(jiān)測數(shù)據(jù)的可靠性，甚至會誤導水庫管理部門做出錯誤決策，產(chǎn)生嚴重后果。如土壩測壓管未按規(guī)范要求安裝，導致測壓管內(nèi)水位與壩體水位不連通，所測滲流數(shù)據(jù)長期維持不變，造成大壩“滲流穩(wěn)定”的假象。當大壩出現(xiàn)異常滲流時，監(jiān)測系統(tǒng)不僅不能及時捕捉大壩“病灶”，而且耽誤最佳工程隱患治理或搶險時機，造成不可估量的嚴重后果。因此，水利行業(yè)應(yīng)加大宣傳力度，提高認識，從根本上提高大壩安全監(jiān)測受重視程度。

2.2 加大宣傳與培訓力度，提高全行業(yè)大壩安全監(jiān)測水平

《水工建筑物》為高等學校水利專業(yè)類學生必修課程，教材內(nèi)容雖一般包括安全監(jiān)測相關(guān)內(nèi)容，但與土石壩、混凝土壩、水閘、水工隧洞等水工建筑物相比，大壩安全監(jiān)測設(shè)施作為水利工程運行管理設(shè)施，其“存在感”相對較低，常作為選學或自學內(nèi)容。建議將大壩安全監(jiān)測相關(guān)內(nèi)容作為水利專業(yè)類學生的必修或重要選修內(nèi)容，從根本上普及大壩安全監(jiān)測專業(yè)知識。

當前大壩安全監(jiān)測行業(yè)人才良莠不齊，專業(yè)人才匱乏，不能滿足建設(shè)與運行管理需求[10]。建議加大大壩安全監(jiān)測從業(yè)人員（包括大壩安全監(jiān)測設(shè)計、施工、監(jiān)理、運行管理等人員）培訓力度，并通過考核發(fā)放相關(guān)人員資質(zhì)，實行監(jiān)測人員持證上崗，從根本上提高從業(yè)人員整體水平，為確保大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)量提供強有力的人員保障。

2.3 水利行業(yè)盡快研究出臺大壩安全監(jiān)測管理法規(guī)性文件

2017年國家能源局印發(fā)了《水電站大壩安全監(jiān)測工作管理辦法》（以下簡稱辦法），對國家能源局下轄水電站大壩安全監(jiān)測工作作出了規(guī)定[11]。辦法從設(shè)計和施工、運行管理、更新改造等大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)全生命周期各關(guān)鍵環(huán)節(jié)加強管理，明確了大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)期與運行期管理責任人，提出了監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計、施工、監(jiān)理單位的資質(zhì)與工作內(nèi)容要求，制定了運行管理單位監(jiān)測工作要點，規(guī)范了更新改造工作流程與要求。辦法的頒布實施對促進水電站大壩安全監(jiān)測工作規(guī)范管理提供了法規(guī)依據(jù)。

與國家能源局主管的水電站大壩相比，水利部主管的水庫大壩數(shù)量更多，但水利系統(tǒng)尚未出臺規(guī)范大壩安全監(jiān)測工作的法規(guī)性文件，導致大壩安全監(jiān)測工作存在一系列薄弱環(huán)節(jié)，建成的監(jiān)測系統(tǒng)較多無法指導水庫安全運行。因此，水利系統(tǒng)迫切需要研究出臺大壩安全監(jiān)測管理相關(guān)法規(guī)文件，堵住大壩安全監(jiān)測工作管理“漏洞”，確保真正做到“建設(shè)一座，驗收一座，發(fā)揮作用一座”。

2.4 組建大壩安全監(jiān)測專家?guī)?，加強大壩安全監(jiān)測專項督查

當前大壩安全監(jiān)測設(shè)計審查、項目驗收存在專家把關(guān)不嚴、無法提供有益指導意見等現(xiàn)象，究其根本原因，除業(yè)內(nèi)大壩安全監(jiān)測專家數(shù)量相對較少外，主要為相關(guān)參會專家專業(yè)不匹配，或直接未邀請大壩安全監(jiān)測類專家，導致不能較好起到應(yīng)有的審查、驗收的把關(guān)作用。建議各級水行政主管部門多方收集大壩安全監(jiān)測專家信息，組建大壩安全監(jiān)測專家?guī)欤瑢彶?、驗收會議邀請專業(yè)對口專家，切實起到指導與把關(guān)作用。

近些年，水利工程建設(shè)質(zhì)量、運行管理、建設(shè)資金等各類督查活動較多，在確保工程質(zhì)量與安全運行等方面發(fā)揮了重要作用，但上述督查活動較少涉及大壩安全監(jiān)測相關(guān)工作。建議各級水行政主管部門適時組織開展以大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)為重點和主題的專項督查工作，可在一定程度上起到督促大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)量提升與長效穩(wěn)定運行的作用。

2.5 建設(shè)期間引入安全監(jiān)測儀器檢測與第三方鑒定環(huán)節(jié)

大壩安全監(jiān)測儀器按埋設(shè)部位可分為外部監(jiān)測儀器與內(nèi)部監(jiān)測儀器，內(nèi)部監(jiān)測儀器一般需隨壩體填筑（澆筑）同步埋設(shè)安裝，如溢洪道底板揚壓力監(jiān)測儀器，該類儀器一旦損壞，將不能或較難通過后期更新改造補充，造成監(jiān)測系統(tǒng)不完備。因此，確保監(jiān)測儀器的耐久性與可靠性顯得尤其重要。建議監(jiān)測儀器特別是關(guān)鍵部位、關(guān)鍵項目的監(jiān)測儀器，安裝埋設(shè)前按照《大壩安全監(jiān)測儀器檢驗測試規(guī)程》（SL 530—2012）[12]要求，委托相關(guān)有資質(zhì)單位對監(jiān)測儀器進行檢定，確保監(jiān)測儀器質(zhì)量與使用壽命，使其能長期發(fā)揮安全監(jiān)測作用。

大壩安全監(jiān)測項目竣工驗收前，委托第三方單位按照《大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)鑒定技術(shù)規(guī)范》（SL 766—2018），對現(xiàn)有監(jiān)測系統(tǒng)從監(jiān)測設(shè)施可靠性和完備性、監(jiān)測設(shè)施運行維護、自動化系統(tǒng)等方面全面評估鑒定[13]，并將鑒定結(jié)論作為項目驗收重要依據(jù)，可起到督促安全監(jiān)測系統(tǒng)參建各方盡職履責，確保建成的監(jiān)測系統(tǒng)規(guī)范有效。當前國家能源局水電站已開展此項工作，并作為《水電站大壩安全監(jiān)測工作管理辦法》的重要內(nèi)容，水利行業(yè)已頒布《大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)鑒定技術(shù)規(guī)范》，為此項工作開展奠定了良好基礎(chǔ)。建議在監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)期推廣實施驗收前第三方鑒定工作，將其作為把控監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。

3 結(jié) 語

大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)是檢驗設(shè)計、指導工程安全運行與科學調(diào)度的重要工具，因此，大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)不容絲毫馬虎，必須從規(guī)劃、設(shè)計、審查、招投標、施工、驗收等各環(huán)節(jié)嚴格控制，確保工程質(zhì)量。另一方面，大壩安全監(jiān)測是一項復雜的系統(tǒng)性工程，涉及到水利水電工程、工程測量、數(shù)學、自動化、軟件工程等多個學科，需要相關(guān)專業(yè)人員分工協(xié)作，因此，參建單位實力是確保大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)成敗的重中之重。此外，大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)建成后并非一勞永逸，后期應(yīng)足額落實相關(guān)管護經(jīng)費，加強運行維護、人員培訓與監(jiān)測資料分析，必要時進行升級改造，確保監(jiān)測系統(tǒng)能長效穩(wěn)定運行，切實發(fā)揮大壩安全“耳目”作用。