大壩是一種特殊建筑物,要準確了解大壩工作性態,只能通過大壩安全監測來實現。大壩安全監測是人們了解大壩運行性態和安全狀況的有效手段。隨著科學技術的發展、管理水平的提高及人們觀念的轉變,大壩安全監測的內涵也進一步加深。為此,筆者從分析影響大壩安全的因素入手,對大壩安全監測的若干問題進行探討。
一、影響大壩安全的因素
影響大壩安全的因素很多,據國際大壩會議“關于大壩和水庫惡化”小組委員會記錄的1100座大壩失事實例,從1950年至1975年大壩失事的概率和成因分析中得出大壩失事的頻率和成因分別為:30%是由于設計洪水位偏低和泄洪設備失靈引起洪水漫頂而失事;27%是由于地質條件復雜,基礎失穩和意外結構事故;20%是由于地下滲漏引起揚壓力過高、滲流量增大、滲透坡降過大引起;11%是由于大壩老化、建筑材料變質以及施工質量等原因;12%是不同的特有原因所致。
通過上面的數值可以作如下分析:大壩失事的原因很多、涉及范圍也很廣,但大致可以分成三類。第一類是由設計、施工和自然因素引起,它沒有一個從量變到質變的過程,而是一旦大壩建成就已確定了的,如設計洪水位偏低、混凝土標號過低、未考慮地震荷載等;第二類是在運行、管理過程中逐步形成的,有一個從量變到質變的發展過程,如沖刷、浸蝕、混凝土的老化、金屬結構的銹蝕等;第三類是上述兩種混合情況,即設計、施工中的不完善在運行中得不到改正,或者說隨著時間的推移和運行管理的不力使設計、施工中的隱患發展為破壞。就目前而言,大壩安全監測主要是針對后兩種情況。
二、大壩安全監測的目的和意義
大壩安全監測有校核設計、改進施工和評價大壩安全狀況的作用,且重在評價大壩安全。筆者認為,大壩安全監測的淺層意義是為了人們準確掌握大壩性態;深層意義則是為了更好地發揮工程效益、節約工程投資。大壩安全監測不僅是為了被監測壩的安全評估,還要有利于其他大壩包括待建壩的安全評估。
三、大壩安全監測的新內涵
影響大壩安全的因素很多(壩址選擇、樞紐布置、壩體結構、材料特性、水庫調度等)、時間跨度大(從設計施工到運行管理);大壩安全監測的目的是為了在確保工程安全的前提下,更好地發揮工程效益。隨著科技的發展、人們觀念的變化,實現大壩安全監測的手段和目的都有了一定程度的變化,筆者認為可從如下幾方面進行理解:
1、監測范圍和內容。規范規定“大壩安全監測范圍,包括壩體、壩基、壩肩,以及對大壩安全有重大影響的近壩區岸坡和其它與大壩安全有直接關系的建筑物和設備”。大壩安全監測的范圍應根據壩址、樞紐布置、壩高、庫容、投資及失事后果等進行確定,根據具體情況由壩體、壩基推廣到庫區及梯級水庫大壩,大壩安全監測的時間應從設計時開始直至運行管理,大壩安全監測的內容不僅是壩體結構及地質狀況,還應包括輔助機電設備及泄洪消能建筑物等。
2、監測手段和方法。在過去的許多年中,人們總是將觀測資料交由專職單位去分析,這樣做要花費大量的時間,不利于及時有效地掌握大壩性態和進行最優的運行調度。同時,一般單位的資料分析總是在建立數學模型(特別是統計模型)的基礎上,缺乏與具體大壩的聯系及與設計標準(穩定、強度)的比較,也不利于監測技術的提高。因此,大壩安全評估軟件應與大壩安全定檢內容相適應,應用專家系統和決策支持系統將大壩安全定檢的成功經驗和監測資料分析的有效方法結合起來,在此基礎上實現與大壩監測數據采集系統、閘門監控系統、水庫自動調度系統、水雨情測報系統的有機結合,將大壩安全作為約束條件,效益的最大化作為目標函數才能適應用戶和時代的需要。
通過以上分析可知,大壩安全監測實際上是一種管理,包括信息采集、處理、結論的得出、措施的制定、信息的反饋,其根本目的是為了工程效益。總之,大壩安全監測就是利用一切手段,確保大壩以較少的投入來保證長期、穩定、安全的運行,實現效益的最大化。
