大壩首次蓄水安全監(jiān)測及其工程應(yīng)用

陳春艷 王會霞

(中國葛洲壩集團勘測設(shè)計有限公司測繪工程院，湖北 宜昌 443002)

大壩首次蓄水安全監(jiān)測及其工程應(yīng)用

陳春艷 王會霞

(中國葛洲壩集團勘測設(shè)計有限公司測繪工程院，湖北 宜昌 443002)

大壩首次蓄水安全監(jiān)測是水利水電建設(shè)蓄水驗收的必要依據(jù)，為了使安全監(jiān)測更為系統(tǒng)與準確，提出了一套較為完善的安全監(jiān)測方法。該方法考慮了首次蓄水過程中安全監(jiān)測的特點與難點，從施工、技術(shù)、資料分析等方面進行論述，指出了蓄水期安全監(jiān)測的重要性，為類似工程提供借鑒。

首次蓄水，安全監(jiān)測，控制網(wǎng)

1 概述

大壩首次蓄水的重要性已為業(yè)界所公認，1959年法國馬爾帕塞拱壩首次蓄水期間的潰壩事件使人們認識到必須關(guān)注大壩的首次蓄水，也逐漸讓人們意識到大壩首次蓄水的安全問題和蓄水監(jiān)測的必要性，并且開展了大壩首次蓄水安全監(jiān)測工作。本文以瀑布溝水電站為例，探討了大壩首次蓄水安全監(jiān)測工作，以期為類似工程提供依據(jù)。

瀑布溝水電站位于大渡河中游尼日河匯口上游覺托附近，地跨四川省西部漢源縣和甘洛縣兩縣境，是大渡河干流22梯級規(guī)劃開發(fā)中的第17個梯級，水電站采用壩式開發(fā)，是一座以發(fā)電為主，兼有防洪、攔沙等綜合利用效益的大型水電工程。工程攔河大壩采用礫石土心墻堆石壩，最大壩高186 m。電站最大水頭181.7 m，最小水頭114.3 m，額定水頭154.6/156.7 m；采用6臺單機容量600 MW的混流式水輪發(fā)電機組，裝機總?cè)萘? 600 MW，保證出力926 MW，多年平均年發(fā)電量147.9億kW·h。

2 蓄水安全監(jiān)測

2.1 監(jiān)測實施進度要求

水庫初次蓄水前，應(yīng)全面、系統(tǒng)地完成蓄水安全鑒定監(jiān)測報告，并經(jīng)專家組審查通過。各部位監(jiān)測設(shè)施應(yīng)具備基本運行條件。

1)樞紐區(qū)變形監(jiān)測控制網(wǎng)。下閘蓄水前應(yīng)完成平面位移和垂直位移監(jiān)測控制網(wǎng)的建設(shè)。樞紐區(qū)變形監(jiān)測控制網(wǎng)應(yīng)在蓄水前至少建成一年以上，并完成初期兩次校測和一次年度校測；各部位外觀監(jiān)測點完建，蓄水前已取得初始觀測值并獲取了一個年度的變形觀測值。修建維護1 m寬的泥結(jié)石觀測便道、以便進行上山水準測量及觀測通行使用(見圖1，圖2)。

2)擋水建筑物監(jiān)測。隨著大壩的碾壓填筑，按設(shè)計及時安裝埋設(shè)監(jiān)測儀器，并將觀測電纜敷設(shè)至觀測房指定位置，按要求做好施工期監(jiān)測維護和資料分析工作。

3)庫岸邊坡監(jiān)測。庫岸邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測應(yīng)在蓄水前完建，取得初始觀測值并獲取一個年度以上的變形和支護應(yīng)力觀測值。下閘蓄水前，修復(fù)施工期損壞損傷的儀器設(shè)備，將觀測電纜敷設(shè)至指定集線箱位置，引入觀測室進行蓄水期集中觀測。

4)泄水、排水建筑物監(jiān)測。隨著泄洪洞、溢洪道、放空洞等泄水、排水建筑物工程邊坡和洞室段開挖、支護施工及時完成各部位變形、支護應(yīng)力、滲流滲壓等監(jiān)測儀器和水力學觀測底座等的安裝，按要求做好施工期監(jiān)測維護和資料分析工作。

下閘蓄水前，修復(fù)施工期損壞損傷的儀器設(shè)備，將觀測電纜敷設(shè)至指定集線箱位置；泄水建筑物具備進行水力學試驗測試條件，接洽好水力學測試有關(guān)事宜，泄水前安裝調(diào)試好水力學傳感器和測試設(shè)備，以便根據(jù)測試計劃獲取水力學參數(shù)。

5)引水發(fā)電建筑物監(jiān)測。隨著進出水口邊坡及地下洞室群開挖、支護及金屬結(jié)構(gòu)安裝，及時安裝完成各部位變形、支護應(yīng)力、滲流滲壓等監(jiān)測儀器，按要求做好施工期監(jiān)測維護和資料分析工作。

下閘蓄水前，修復(fù)施工期損壞損傷的儀器設(shè)備，將觀測電纜敷設(shè)至指定集線箱位置，引入觀測室進行蓄水期集中觀測。

6)導(dǎo)流建筑物監(jiān)測。隨導(dǎo)流洞堵頭施工進度及時安裝完成各部位變形、應(yīng)力和滲流滲壓監(jiān)測儀器，修復(fù)施工期損壞損傷的儀器設(shè)備，將觀測電纜敷設(shè)至指定集線箱位置，引入觀測室進行蓄水期集中觀測。

7)環(huán)境量監(jiān)測。完成樞紐區(qū)環(huán)境量監(jiān)測體系，主要包括降水量、氣溫、庫水溫、壩前及壩后水位監(jiān)測儀器的安裝埋設(shè)，取得初始觀測值，并獲取一個年度的觀測值。

2.2 技術(shù)要求

基準值的建立：

首次蓄水之前必須完成地表監(jiān)測控制網(wǎng)的復(fù)測工作、大壩外部觀測、大壩內(nèi)部監(jiān)測儀器完成和確定基準值工作。

1)地表監(jiān)測控制網(wǎng)。蓄水前一個月，必須完成地表監(jiān)測控制網(wǎng)的觀測以及復(fù)測工作。

2)大壩外部觀測。蓄水前一個月，必須完成連續(xù)兩次的大壩外部觀測工作，確定基準值。

3)內(nèi)部監(jiān)測儀器。蓄水前一個月，連續(xù)進行觀測，觀測頻次為前兩周，每周一次，第三周，每三天測一次，最后一周，每天測一次，確定蓄水前觀測值。

監(jiān)測儀表要求：

所用的測量儀器和二次讀數(shù)記錄儀必須是經(jīng)計量檢驗部門，儀器生產(chǎn)廠家檢驗合格，在有效使用期之內(nèi)的合格產(chǎn)品監(jiān)測資料應(yīng)及時整理分析，繪制變形與時間、進尺關(guān)系曲線，及時反饋監(jiān)測成果。

觀測技術(shù)要求

1)蓄水過程中，大壩監(jiān)測數(shù)據(jù)采集是重點，尤其是滲壓、滲流，應(yīng)實行動態(tài)監(jiān)測和不定期的人工檢查復(fù)核，以確保監(jiān)測數(shù)據(jù)真實可靠，反映工程實際狀況。

2)泄洪前后，應(yīng)關(guān)注溢洪道內(nèi)側(cè)邊坡、泄洪洞出口邊坡、尾水出口邊坡等泄洪霧化影響范圍內(nèi)邊坡觀測數(shù)據(jù)的采集。

3)地下廠房洞室群蓄水期監(jiān)測，應(yīng)重點關(guān)注防滲帷幕后的滲流壓力和滲漏量監(jiān)測，以及過水部位的滲流壓力觀測。上下游水位、降雨、氣溫等環(huán)境量觀測也應(yīng)給予足夠重視。

4)重視蓄水期巡視檢查記錄，特別是大壩和近壩庫岸。

5)及時向運行管理部門收集蓄水計劃、準確的上下游庫水位、庫區(qū)上游水情等資料。

巡視檢查要求：

1)瀑布溝工程安全監(jiān)測各建筑物及工程影響天然坡體均需進行巡視檢查。

2)巡視檢查應(yīng)根據(jù)瀑布溝工程的具體情況和特點，制定檢查程序，攜帶必要的器具或具備一定的檢查條件后進行。

3)巡視檢查中發(fā)觀邊坡以及各安全監(jiān)測建筑物有滑移崩塌征兆或其他異常跡象時，應(yīng)立即編寫專門的檢查報告，及時上報。

4)邊坡和地下洞室監(jiān)測頻次應(yīng)與相關(guān)參量的變化速率和可能發(fā)生顯著變化的時間間隔相適應(yīng)，同時又要與測量儀器相適應(yīng)；原則上首次蓄水觀測期間，庫區(qū)邊坡、廠房進水塔及邊坡、放空洞、溢洪道閘門及邊坡、泄洪洞閘門及邊坡觀測頻次為每天一次，在達到設(shè)計首次蓄水水位后，兩次讀數(shù)(位移觀測)差值小于0.10 mm，從每天一次改為每周三次漸變至每月一次。若遇特殊情況，如大洪水、汛期、水位驟降、強地震、周圍介質(zhì)的運行環(huán)境或受力狀況發(fā)生明顯變化以及測值發(fā)生異常變化等情況，增加觀測密度，同時加強巡視檢查。

3 觀測資料整編與分析要求

監(jiān)測資料分析是一項非常重要的工作，現(xiàn)場實測資料可以客觀地判斷施工過程中可能出現(xiàn)的問題，對于消除工程施工中的安全隱患，確保工程按質(zhì)、按量、按期完成具有重要意義。

監(jiān)測資料包括觀測數(shù)據(jù)、人工巡視檢查的實施和記錄、其他相關(guān)資料三部分,在對監(jiān)測資料整編后，對整編的監(jiān)測資料進行分析，采用定性的常規(guī)分析方法、定量的數(shù)值計算方法和各種數(shù)學物理模型分析方法，分析各監(jiān)測物理量的變化規(guī)律和發(fā)展趨勢，各種原因量和效應(yīng)量的相關(guān)關(guān)系和相關(guān)程度。保證整編資料和分析成果的完整性、連續(xù)性、準確性。根據(jù)分析成果對工程的工作狀態(tài)及安全性作出評價，并統(tǒng)計和預(yù)測變化趨勢，對運行管理提出建議。

當分析結(jié)果顯示蓄水過程中發(fā)生異常情況，出現(xiàn)重大技術(shù)問題時，應(yīng)及時上報，以便組織設(shè)計、監(jiān)理、施工等方面對監(jiān)測資料進行深入和全面綜合分析。必要時邀請有關(guān)專業(yè)人員和專家進行專題討論，以確定工程是否安全，研究制定應(yīng)對措施，或增加監(jiān)測項目等。

初期蓄水完成后，應(yīng)對蓄水過程獲取的資料進行詳細、全面、準確的分析和比較，明確蓄水過程對大壩及其他主要建筑物的影響，詳細說明大壩及其他主要建筑物的工作狀態(tài)及可能存在的問題等，對水庫大壩的運行管理提出建議。

4 結(jié)語

1)大壩蓄水期安全監(jiān)測是一個非常重要的工程階段。

2)監(jiān)測資料中包含有豐富的與施工方法、施工質(zhì)量、工程安全等密切相關(guān)的信息，充分發(fā)掘這些有用的信息對于確保工程施工的經(jīng)濟、高效、優(yōu)質(zhì)，將具有重要的現(xiàn)實意義。

3)安全監(jiān)測的環(huán)境因素復(fù)雜，監(jiān)測資料應(yīng)由了解現(xiàn)場情況的監(jiān)測技術(shù)分析人員進行實時分析。在工程施工階段，工程監(jiān)測對象本身尚處于不斷變化之中，監(jiān)測資料通常沒有成熟的數(shù)學模型可供應(yīng)用，因此，要求具有豐富專業(yè)技術(shù)知識和安全監(jiān)測經(jīng)驗的監(jiān)測分析人員進行針對性分析。

4)需進一步改進和提高安全監(jiān)測技術(shù)，特別是施工期實時分析評估技術(shù)，以充分發(fā)揮施工期安全監(jiān)測的作用。

5)為了有效利用工程施工期安全監(jiān)測的成果，應(yīng)保證一定的施工期安全監(jiān)測資料分析經(jīng)費，以支持安全監(jiān)測施工單位配置相應(yīng)的專業(yè)技術(shù)力量，有效地開展施工監(jiān)測資料實時分析評估工作。

6)大壩初期蓄水期間沒有發(fā)現(xiàn)明顯的缺陷或異常征兆，這并不意味著安全有了保證，高水位對大壩安全是更為關(guān)鍵的考驗，應(yīng)加強監(jiān)測和監(jiān)控。因為首次蓄水期間大壩通常并未經(jīng)歷某些不利荷載組合，特別是拱壩的最不利荷載組合。與此同時，大壩的某些性狀需要長時間的調(diào)整才會穩(wěn)定。因此，應(yīng)長期重視大壩的安全監(jiān)測工作。

[1] 彭 虹.施工期安全監(jiān)測及其應(yīng)用[J].大壩與安全，2008，(4):22-25.

[2] 劉曉輝，張煥敏，付成華，等.水電站蓄水安全鑒定與評價[J].西華大學報(自然科學版)，2013，32(4):103-108.

[3] 王志遠,楊 洪,黃華東.大朝山水電站初次蓄水期大壩變形性態(tài)分析[J].水電自動化與大壩監(jiān)測，2003，27(5):57-60.

Safety monitor in the first water impoundment of reservoir and its application

CHEN Chun-yan WANG Hui-xia

(MappingEngineeringInstitute,ChinaGezhoubaGroupSurveyandDesignCo.,Ltd,Yichang443002,China)

Safety monitor in the first water impoundment of reservoir is the necessary basis of acceptance check in water conservancy and hydropower engineering. In order to make the safety monitor more systematic and accurate, a relatively perfect safety monitoring method is proposed. This method takes into the characteristics and difficult points of safety monitor during impounding of reservoir for the first time, discusses from the aspects such as construction, technology and data analysis, points out the importance of safety monitor during storage period, and provide reference for similar construction.

first water impoundment， safety monitor， control network

1009-6825(2014)07-0239-02

2013-12-22

陳春艷(1977- )，男，工程師； 王會霞(1981- )，女，工程師

TV64

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