大坝是一种特殊建筑物,要准确了解大坝工作性态,只能通过大坝安全监测来实现。大坝安全监测是人们了解大坝运行性态和安全状况的有效手段。随着科学技术的发展、管理水平的提高及人们观念的转变,大坝安全监测的内涵也进一步加深。为此,笔者从分析影响大坝安全的因素入手,对大坝安全监测的若干问题进行探讨。

一、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“关于大坝和水库恶化”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,但大致可以分成三类。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。

二、大坝安全监测的目的和意义

大坝安全监测有校核设计、改进施工和评价大坝安全状况的作用,且重在评价大坝安全。笔者认为,大坝安全监测的浅层意义是为了人们准确掌握大坝性态;深层意义则是为了更好地发挥工程效益、节约工程投资。大坝安全监测不仅是为了被监测坝的安全评估,还要有利于其他大坝包括待建坝的安全评估。

三、大坝安全监测的新内涵

影响大坝安全的因素很多(坝址选择、枢纽布置、坝体结构、材料特性、水库调度等)、时间跨度大(从设计施工到运行管理);大坝安全监测的目的是为了在确保工程安全的前提下,更好地发挥工程效益。随着科技的发展、人们观念的变化,实现大坝安全监测的手段和目的都有了一定程度的变化,笔者认为可从如下几方面进行理解:

1、监测范围和内容。规范规定“大坝安全监测范围,包括坝体、坝基、坝肩,以及对大坝安全有重大影响的近坝区岸坡和其它与大坝安全有直接关系的建筑物和设备”。大坝安全监测的范围应根据坝址、枢纽布置、坝高、库容、投资及失事后果等进行确定,根据具体情况由坝体、坝基推广到库区及梯级水库大坝,大坝安全监测的时间应从设计时开始直至运行管理,大坝安全监测的内容不仅是坝体结构及地质状况,还应包括辅助机电设备及泄洪消能建筑物等。

2、监测手段和方法。在过去的许多年中,人们总是将观测资料交由专职单位去分析,这样做要花费大量的时间,不利于及时有效地掌握大坝性态和进行最优的运行调度。同时,一般单位的资料分析总是在建立数学模型(特别是统计模型)的基础上,缺乏与具体大坝的联系及与设计标准(稳定、强度)的比较,也不利于监测技术的提高。因此,大坝安全评估软件应与大坝安全定检内容相适应,应用专家系统和决策支持系统将大坝安全定检的成功经验和监测资料分析的有效方法结合起来,在此基础上实现与大坝监测数据采集系统、闸门监控系统、水库自动调度系统、水雨情测报系统的有机结合,将大坝安全作为约束条件,效益的最大化作为目标函数才能适应用户和时代的需要。

通过以上分析可知,大坝安全监测实际上是一种管理,包括信息采集、处理、结论的得出、措施的制定、信息的反馈,其根本目的是为了工程效益。总之,大坝安全监测就是利用一切手段,确保大坝以较少的投入来保证长期、稳定、安全的运行,实现效益的最大化。