大壩是一種特殊建筑物,要準(zhǔn)確了解大壩工作性態(tài),只能通過大壩安全監(jiān)測(cè)來實(shí)現(xiàn)。大壩安全監(jiān)測(cè)是人們了解大壩運(yùn)行性態(tài)和安全狀況的有效手段。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、管理水平的提高及人們觀念的轉(zhuǎn)變,大壩安全監(jiān)測(cè)的內(nèi)涵也進(jìn)一步加深。為此,筆者從分析影響大壩安全的因素入手,對(duì)大壩安全監(jiān)測(cè)的若干問題進(jìn)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(jù)國際大壩會(huì)議“關(guān)于大壩和水庫惡化”小組委員會(huì)記錄的1100座大壩失事實(shí)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(shè)計(jì)洪水位偏低和泄洪設(shè)備失靈引起洪水漫頂而失事;27%是由于地質(zhì)條件復(fù)雜,基礎(chǔ)失穩(wěn)和意外結(jié)構(gòu)事故;20%是由于地下滲漏引起揚(yáng)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(zhì)以及施工質(zhì)量等原因;12%是不同的特有原因所致。
通過上面的數(shù)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(shè)計(jì)、施工和自然因素引起,它沒有一個(gè)從量變到質(zhì)變的過程,而是一旦大壩建成就已確定了的,如設(shè)計(jì)洪水位偏低、混凝土標(biāo)號(hào)過低、未考慮地震荷載等;第二類是在運(yùn)行、管理過程中逐步形成的,有一個(gè)從量變到質(zhì)變的發(fā)展過程,如沖刷、浸蝕、混凝土的老化、金屬結(jié)構(gòu)的銹蝕等;第三類是上述兩種混合情況,即設(shè)計(jì)、施工中的不完善在運(yùn)行中得不到改正,或者說隨著時(shí)間的推移和運(yùn)行管理的不力使設(shè)計(jì)、施工中的隱患發(fā)展為破壞。就目前而言,大壩安全監(jiān)測(cè)主要是針對(duì)后兩種情況。
二、大壩安全監(jiān)測(cè)的目的和意義
大壩安全監(jiān)測(cè)有校核設(shè)計(jì)、改進(jìn)施工和評(píng)價(jià)大壩安全狀況的作用,且重在評(píng)價(jià)大壩安全。筆者認(rèn)為,大壩安全監(jiān)測(cè)的淺層意義是為了人們準(zhǔn)確掌握大壩性態(tài);深層意義則是為了更好地發(fā)揮工程效益、節(jié)約工程投資。大壩安全監(jiān)測(cè)不僅是為了被監(jiān)測(cè)壩的安全評(píng)估,還要有利于其他大壩包括待建壩的安全評(píng)估。
三、大壩安全監(jiān)測(cè)的新內(nèi)涵
影響大壩安全的因素很多(壩址選擇、樞紐布置、壩體結(jié)構(gòu)、材料特性、水庫調(diào)度等)、時(shí)間跨度大(從設(shè)計(jì)施工到運(yùn)行管理);大壩安全監(jiān)測(cè)的目的是為了在確保工程安全的前提下,更好地發(fā)揮工程效益。隨著科技的發(fā)展、人們觀念的變化,實(shí)現(xiàn)大壩安全監(jiān)測(cè)的手段和目的都有了一定程度的變化,筆者認(rèn)為可從如下幾方面進(jìn)行理解:
1、監(jiān)測(cè)范圍和內(nèi)容。規(guī)范規(guī)定“大壩安全監(jiān)測(cè)范圍,包括壩體、壩基、壩肩,以及對(duì)大壩安全有重大影響的近壩區(qū)岸坡和其它與大壩安全有直接關(guān)系的建筑物和設(shè)備”。大壩安全監(jiān)測(cè)的范圍應(yīng)根據(jù)壩址、樞紐布置、壩高、庫容、投資及失事后果等進(jìn)行確定,根據(jù)具體情況由壩體、壩基推廣到庫區(qū)及梯級(jí)水庫大壩,大壩安全監(jiān)測(cè)的時(shí)間應(yīng)從設(shè)計(jì)時(shí)開始直至運(yùn)行管理,大壩安全監(jiān)測(cè)的內(nèi)容不僅是壩體結(jié)構(gòu)及地質(zhì)狀況,還應(yīng)包括輔助機(jī)電設(shè)備及泄洪消能建筑物等。
2、監(jiān)測(cè)手段和方法。在過去的許多年中,人們總是將觀測(cè)資料交由專職單位去分析,這樣做要花費(fèi)大量的時(shí)間,不利于及時(shí)有效地掌握大壩性態(tài)和進(jìn)行最優(yōu)的運(yùn)行調(diào)度。同時(shí),一般單位的資料分析總是在建立數(shù)學(xué)模型(特別是統(tǒng)計(jì)模型)的基礎(chǔ)上,缺乏與具體大壩的聯(lián)系及與設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)(穩(wěn)定、強(qiáng)度)的比較,也不利于監(jiān)測(cè)技術(shù)的提高。因此,大壩安全評(píng)估軟件應(yīng)與大壩安全定檢內(nèi)容相適應(yīng),應(yīng)用專家系統(tǒng)和決策支持系統(tǒng)將大壩安全定檢的成功經(jīng)驗(yàn)和監(jiān)測(cè)資料分析的有效方法結(jié)合起來,在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)與大壩監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、閘門監(jiān)控系統(tǒng)、水庫自動(dòng)調(diào)度系統(tǒng)、水雨情測(cè)報(bào)系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合,將大壩安全作為約束條件,效益的最大化作為目標(biāo)函數(shù)才能適應(yīng)用戶和時(shí)代的需要。
通過以上分析可知,大壩安全監(jiān)測(cè)實(shí)際上是一種管理,包括信息采集、處理、結(jié)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(jiān)測(cè)就是利用一切手段,確保大壩以較少的投入來保證長期、穩(wěn)定、安全的運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)效益的最大化。
