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影响水库大坝边坡问题的几个因素


影响水库大坝边坡问题的几个因素

 

影响大坝安全的因素

 

影响大坝安全的因素很多,据国际大坝会议“关于水坝和水库恶化”小组委员会记录的1100座大坝失事实例,从1950年至1975年大坝失事的概率和成因分析中得出大坝失事的频率和成因分别为:30%是由于设计洪水位偏低和泄洪设备失灵引起洪水漫顶而失事;27%是由于地质条件复杂,基础失稳和意外结构事故;20%是由于地下渗漏引起扬压力过高、渗流量增大、渗透坡降过大引起;11%是由于大坝老化、建筑材料变质(开裂、侵蚀和风化)以及施工质量等原因;12%是不同的特有原因所致。

 

通过上面的数值可以作如下分析:大坝失事的原因很多、涉及范围也很广,但大致可以分成3类。第一类是由设计、施工和自然因素引起,它没有一个从量变到质变的过程,而是一旦大坝建成就已确定了的,如设计洪水位偏低、混凝土标号过低、未考虑地震荷载等;第二类是在运行、管理过程中逐步形成的,有一个从量变到质变的发展过程,如冲刷、浸蚀、混凝土的老化、金属结构的锈蚀等;第三类是上述两种混合情况,即设计、施工中的不完善在运行中得不到改正,或者说随着时间的推移和运行管理的不力使设计、施工中的隐患发展为破坏。

 

就目前而言,大坝安全监测主要是针对后两种情况。下面将从设计、施工、运行维护3个阶段来讨论,着重强调目前大坝安全监测容易忽视的一些方面。

 

 

设计阶段


众所周知,在设计阶段,坝址的确定决定了地形、地质、地震发生频率及水文条件等;枢纽的总体布置、坝型及结构、材料选择和分区、水文资料的收集及洪水演算、地质勘探等都将影响大坝的安全。1980年6月19日,乌江渡水库泄洪水雾引起开关站出线相间短路跳闸、引出线烧断、工地停电,类似情况1980年6月23日在黄龙滩、1986年9月3日在白山等也曾发生。

 

以上事故的发生引起工地停电和泄洪闸门不能开启的严重后果,均是由于整体布置不合理,对泄洪水雾飘移危害认识不够所致。喀什一级大坝位于高地震烈度区,粘土斜墙坝的抗震性能差,而设计又将防渗膜放在斜墙下游侧,形成潜在的最薄弱滑裂面,因而在1985年大地震时,迎水面滑落库中,其原因是坝体结构设计不合理。综上所述,大坝的许多安全隐患是由设计阶段留下的,特别是水文计算及地质勘探和处理两个方面,如纪村坝基红层问题,前期勘探工作不够是重要原因之一。

 

施工阶段


施工阶段能否贯彻设计意图、确保施工质量,特别是有效解决施工中发现的新问题是确保大坝安全的关键因素之一,如混凝土坝的温控措施、土石坝的碾压及防渗排水结构的施工、有关泄洪建筑物的机电安装等都将直接影响大坝的安全。喀什一级大坝在1982年施工中,其坝体及防渗墙都未进行碾压,致使密实度降低,在强震时容易液化和沉陷,这也是1985年地震时引起大坝整体破坏原因之一。

 

运行管理


运行管理涉及水库调度、大坝及附属机电设施检查、监测手段及资料分析方法、大坝安全状况评价等,其中每一环节都事关大坝的安全。。佛子岭大坝1969年发生的漫顶事故,其重要原因就是因为盲目追求灌溉效益,汛期不适当地抬高运行水位所致;陈村大坝出现的105m高程水平裂缝与大坝长期遭遇高温低水位运行工况有关;佛子岭、磨子潭和沟后水库等在泄洪闸门开启的关键时刻都出现了电源中断这一严重问题,说明了备用电源及汛前检查有关泄洪设备(施)的重要性,更不用说对大坝进行全面的巡视检查、仪器监测和及时的资料分析了。这里还要强调的一点就是联合调度问题,在梯级水库调度中这一点显得特别重要,如石漫滩水库溃坝与上游的元门水库溃坝是密不可分的。

 

 

延伸阅读:水利大坝边坡监测方法

 

变形监测就是利用先进的仪器设备和测量方法对变形体发生的形态变化现象进行监测,同时对变形体的变形形态进行数据分析、统计和预测等工作。变形监测研究首先要得到及时精确的变形数据信息,并且尽可能地通过这些数据信息来分析研究变形的内在规律、变形机理和外界影响,从而达到对变形体变形的影响进行预测、预报的作用。但是要对变形监测进行及时准确的预测预报,就需要高精度、实时化的变形监测系统。而GNSS技术是一种可实现远程自动化测量的高精度的变形监测技术。

 

变形监测与其它测量项目的最大不同之处就在于重复观测,变形监测是可以根据重复观测成果的差别分析出被监测对象的变形信息进而预测预报的。目前工程项目上常用的变形监测技术有大地测量和GNSS技术两种。大地测量法使用的仪器设备主要有:经纬仪、水准仪、测距仪、全站仪。GNSS技术使用的仪器设备GNSS接收机。

 

GNSS技术在变形监测上主要是应用于高层大楼、水库大坝、大桥等建筑物的安全监测及工程基坑沉降、位移和倾斜等状况。如我国的三峡工程是世界规模最大的水利工程,通过三峡库区建立的GNSS自动化变形监测系统,取得了三峡库区的沉降、滑坡等变形信息的监测资料,这对三峡大坝及库区的安全有重要的意义。由于GNSS技术具有亚mm级的高精度、全天候观测、测站间无需保持通视、可同时测定点的三维位移和易于实现全系统的自动化等优点。因此,GNSS技术在变形监测中得得到越来越多的应用,尤其是在大型工程使用上备受青眯。

 

例如:由北京天玑科技自主研发的TJ-Cloud在线监测预警系统包括通信模块、数据处理模块、采集模块和预警预报模块。主要利用北斗高精度定位技术和其它传感器技术,构建实时数据解算,处理,转换,存储的在线监测预警系统,可以及时了解人工建筑、滑坡、大坝、尾矿坝、桥梁、深基坑等的安全状态,进行安全评价,适时进行预警和警报,能够为建筑物的安全监测提供有力保障。

 

GNSS以其实时、高精度、全天候、不受通视条件限制和自动化观测程度高等优点,为实现工程和地壳形变及灾害变形监测中的应用提供了高质量的保证,实践证明,GNSS在变形监测中的应用是一种值得采用的有效手段,这对弥补传统的监测方法的不足有重要意义。随着我国北斗导航定位系统的投入使用与完善,GNSS技术在我国国民经济建设中必将有更广阔的发展前景。

 

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