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)測來實現(xiàn)。大壩安全監(jiān)測是人們了解大壩運行性態(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)測的內(nèi)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(jiān)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(jù)國際大壩會議“關(guān)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(shè)計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、施工和自然因素引起,它沒有一個從量變到質(zhì)變的過程,而是一旦大壩建成就已確定了的,如設(shè)計洪水位偏低、混凝土標(biāo)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(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、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(shè)計、施工中的隱患發(fā)展為破壞。就目前而言,大壩安全監(jiān)測主要是針對后兩種情況。
二、大壩安全監(jiān)測的目的和意義
大壩安全監(jiān)測有校核設(shè)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(rèn)為,大壩安全監(jiān)測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)測不僅是為了被監(jiān)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(jiān)測的新內(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)、時間跨度大(從設(shè)計施工到運行管理);大壩安全監(jiān)測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,實現(xiàn)大壩安全監(jiān)測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行理解:
1、監(jiān)測范圍和內(nèi)容。規(guī)范規(guī)定“大壩安全監(jiān)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(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行確定,根據(jù)具體情況由壩體、壩基推廣到庫區(qū)及梯級水庫大壩,大壩安全監(jiān)測的時間應(yīng)從設(shè)計時開始直至運行管理,大壩安全監(jiān)測的內(nèi)容不僅是壩體結(jié)構(gòu)及地質(zhì)狀況,還應(yīng)包括輔助機電設(shè)備及泄洪消能建筑物等。
2、監(jiān)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(tài)和進行最優(yōu)的運行調(diào)度。同時,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)計模型)的基礎(chǔ)上,缺乏與具體大壩的聯(lián)系及與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)(穩(wěn)定、強度)的比較,也不利于監(jiān)測技術(shù)的提高。因此,大壩安全評估軟件應(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)驗和監(jiān)測資料分析的有效方法結(jié)合起來,在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)與大壩監(jiān)測數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、閘門監(jiān)控系統(tǒng)、水庫自動調(diào)度系統(tǒng)、水雨情測報系統(tǒng)的有機結(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)用戶和時代的需要。
通過以上分析可知,大壩安全監(jiān)測實際上是一種管理,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、安全的運行,實現(xiàn)效益的最大化。
