我国水库大坝安全监测和管理

【前言】我国水库大坝安全监测和管理由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。二、水库大坝安全监测的目的和意义 中国已建成近817万座水库,这些水库是我国国民经济的重要基础设施。但是,由于历史原因,这些水库大部分防洪标准偏低,且大都存在不同程度的质量问题。为了确保水库大坝的安全运行,充分发挥水利工程的预期效益,对水库大坝实施安全监测和...

【摘要】当前，我国水库大坝的安全管理已经取得了很大成绩，水平也有了很大提高。但是在新的世纪，我们依然面临很大挑战，加强水库大坝的安全监测和管理非常重要。

【关键词】水库大坝；安全监测；管理

中图分类号：P343.3 文献标识码：A

一、前言

水库大坝在我国的经济建设中对于减灾防灾起着非常重要的作用。目前我国有一些大坝都存在着不同程度的病患，不但影响经济效益的发挥，更是威胁着下游人民的生命财产安全。

二、水库大坝安全监测的目的和意义

中国已建成近817万座水库,这些水库是我国国民经济的重要基础设施。但是,由于历史原因,这些水库大部分防洪标准偏低,且大都存在不同程度的质量问题。为了确保水库大坝的安全运行,充分发挥水利工程的预期效益,对水库大坝实施安全监测和科学管理,已成为各级水行政主管部门所面临的一个迫切需要解决的问题。

1、引起大坝故障的原因

大坝失事的原因很多、涉及范围也很广,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,大坝建成时就已确定了的;如设计洪水位偏低、混凝土标号过低、未考虑地震荷载等;第二类是设计、施工不完善或运行、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、或者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。

2、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。进行安全监测可以准确掌握大坝的工作状态,指导大坝运行管理,使工程充分发挥其效益。大坝安全监测不仅是为了被监测坝的安全评估,还要验证设计理论和选用参数的合理性;为研究大坝的设计理论提供科学依据;指导施工,有利于其他大坝包括待建坝的安全评估。

三、我国水库大坝安全面临的新形势

1、新的治水思路

进入 21 世纪以来,随着社会、经济的发展,我国执政理念和治水思路正在转换。随着“以人为本”和全面、协调、可持续发展的科学发展观的不断深入、贯彻,水利部提出了一整套治水新思路和一系列新理念,包括与洪水、自然和谐相处的理念;工程措施与非工程措施相结合的治水理念;运用系统论理论和风险管理方法,从控制洪水向管理洪水转变的理念;从注重堤防、水库等工程建设转变为注重完整的防洪体系建设的理念;从试图完全消除洪水灾害、“入海为安”转变为承受适度风险的理念;洪水调度从单纯的防洪减灾转化为结合洪水资源利用的理念等等。这些新理念表明我国水利工程的建设与管理已经进入了一个更高层次的发展阶段,风险和风险管理已经被提到日程上。新的《中华人民共和国水法》、《防洪法》等法规已经修订出台;参加W TO 后和世界接轨的问题也已经越来越紧迫。这的大背景下,我国水库大坝安全与管理法规框架将会发生重大甚至根本性的变化,以适应社会和经济的发展。大坝安全与管理将会从关注工程安全逐步过渡到关注工程风险,大坝安全与管理也必然会随之发生相应的变化。

2、经济持续快速增长和水资源短缺

中国经济的快速增长,给新世纪水库大坝安全与管理工作提出了更高的要求。各地经济的发展,使得水库大坝防灾减灾的责任更加重大。我国水资源在时间和空间分布上不均匀,北方干旱、南方洪水的局面反复出现,北方城市供水的压力越来越大。目前我国有 100 多座大、中城市严重缺水,包括北京、天津、大连、西安、长春等都是以远距离从水库调水的方式来保证城市供水。全国水库在防洪减灾中承担了极大的责任,水库防洪保护范围内有3.1 亿人口、数百座大中城市、4.8 亿亩农田。1998年长江、松花江发生特大洪水,全国共有 1335 座大中型水库参与拦洪削峰,拦蓄洪量 532 亿 m3,不论哪座水库溃决,后果都不堪设想。经济的发展和社会的繁荣,下游密集的人口,使得水库大坝的安全与公共安全更加息息相关,经济越发展,社会越繁荣,水库溃决的后果越严重,也就是风险越大。即使是小型水库的溃决,也将影响到成百上千人的生命安全,社会将难以承受。因此,新世纪我国水库大坝的安全管理面临着新的严峻挑战,不但要保证工程的安全运用, 发挥最大的社会和经济效益,而且要使水库导致的下游风险能够被社会和公众所接受。这个挑战是社会发展的需要,我们不能不面对。

四、大坝安全监测技术在防洪减灾和洪水资源利用中的应用

自 1999 年水库大坝开始除险加固以来, 第一批 1346 座大、中型水库和重点小型水库大坝的除险加固已经接近尾声。在国家资金支持下,水库大坝安全监测得到了空前的发展。原有的安全监测仪器进行了改造、完善,大型和重要中型水库基本上采用了先进的监测仪器和设备,成功建设了一批安全监测自动化系统,安全监测技术得到极大推动。特别值得指出的一个特点是, 水库大坝安全监测技术在防洪减灾和洪水资源利用中, 得到了进一步的发展,成为安全管理综合技术中一个重要组成部分。

我国水资源短缺,且时空分布不均,全国大部分地区降雨量的 70% 主要集中在汛期,甚至是汛期当中的几场洪水,且年际丰枯变化很大,容易形成非涝即旱、旱涝交替发生的局面。当遭遇大洪水时,水库大坝必须承担防洪减灾的重任,尽可能错峰削峰,保障大江大河防洪安全。当遭遇干旱时,水库作为重要水源地承担着抗旱供水的重任。我国 110 座城市严重缺水,年缺水量 60 亿 m3。因此洪水资源的开发利用变得十分重要,特别是北方地区。对北方地区来说, 水库大坝不但要面临防洪减灾的问题,而且由于干旱,也面临着洪水资源利用问题。原来认为南方水多,干旱不严重,但近年来,南方的干旱也已经成为现实的威胁。因此我国的水库大坝在防洪减灾和洪水资源利用中起着重要的作用。

在防洪减灾和洪水资源利用时,有一个关键的前提,就是必须首先要保证水库大坝的安全。在大坝安全前提下,汛期尽可能地多蓄洪,错峰削峰,以减轻下游损失。汛末尽可能多抓住些洪水尾巴,多蓄水,以便在抗旱和供水中起到更大的作用。为了保证大坝安全,大坝安全监测技术和大坝性态的预测、预报及预警技术成为一个焦点问题。

多年来,在洪水调度技术方面国家投入了大量的人力物力,已经取得了成功的经验和成熟的技术。但如何在成功调度的同时, 保证水库大坝的安全, 也就是说,工情、水情和闸门调度如何有机地结合,却研究得很少。这个问题,将会是水库大坝安全监测技术发展的一个重要领域。这要求大坝安全监测系统必须能够实时提供大坝工作性态, 才能在洪水调度中,保证大坝安全的前提下,尽量错峰削峰,减轻下游压力;同时也要求在水情方面,根据实时水情资料和天气预报,完善洪水调度和决策支持系统,使得工情、水情、闸门监控系统有机结合,通过科学管理,提高防洪能力。实际上水库大坝安全监测系统应该成为水库调度系统中的一部分,解决好水库调度的安全性和实时性,使大坝始终处于良好的工作状态。

1、安全性:是指水库大坝工程在洪水调度过程中的工程安全和洪水下泄安全。要解决调度的安全性,必须要保证能够随时了解水库大坝工程现状荷载下的性态以及在可能出现的调度高水位下大坝工程的预期性态,必须保证溢洪道闸门能够可靠的运用,安全下泄洪水。

2、实时性:是指要根据最新的水情情况、气象预报和工程实际性态, 不断的调整洪水调度方案。要实现调度的实时性, 必须要有实时水情测报系统,保证能够随时掌握洪水的情况;还需要有一个实时大坝安全监测自动化系统,随时提供大坝关键部位、关键参数的变化情况,随时对安全监测资料做出分析,判断大坝的运行性态;并需要一个能够根据实时调度的要求进行闸门运用监控的闸门自动化监控系统。图1是某水库工程实时安全调度系统的总体框架图。

图1 水利大型工程实时安全调度系统框图

目前,结合水库大坝的除险加固,很多大坝已经在进行水情、工情、闸门监控相结合的系统集成,但是大坝安全监测系统对安全性态的实时评价及其与洪水调度系统的有机融合方面, 还仅仅刚起步,需要不断完善。

五、结束语

随着科技水平的不断进步，水库大坝的安全检测管理水平也将快速提高，实现与国际的真正接轨，在减灾防灾中发挥更大的作用。

参考文献

[1]张显林，水库大坝的安全管理技术概述[J]水利工程，2012

[2]王明明，谈我国水利工程的监控技术展望[J]水利工程，2013