任务1 大坝安全监测工作概述

一、监测的概念

大坝泛指各类大坝坝体、溢洪道、水闸、堤防、隧洞、渠道、地下洞室、水电站建筑物等水工建筑物。监测包括巡视检查和仪器观测两个方面，它们在大坝安全监测中相互联系、互为补充、缺一不可。

巡视检查是用眼看、耳听、手摸等直观方法并辅以简单的工具，对水工建筑物外表及内部大范围对象的定期或不定期的直观检查。通过巡查发现不正常现象，并分析、判断建筑物内部的问题，从而进一步进行检查和监测，并采取相应的修理措施。由于仪器监测点数量有限，而且观测周期较长，所以大部分情况下，大坝的安全隐患是通过巡视检查发现的。众多小型水库和山塘管理技术力量薄弱，绝大部分土石坝没有埋设仪器设备，对于工程是否正常运行，坝体有无工程隐患的判断更依赖于巡视检查人员的经验和责任心。日常巡视检查已被水利工程管理单位普遍付诸实施，该项制度已被编入各水库管理单位的规章中，并在水利工程安全管理中发挥了积极作用。如某大型水库在一个深夜于库水位下的上游坝面发生滑坡，是大坝管理人员巡视发现的。

仪器观测是指依据有关规范规程，结合工程实际，在大坝等水工建筑物上布设各类安全监测仪器和设备，用以采集建筑物运行的各种性态信息。通过对这些信息的处理和整编分析，结合人工巡视检查情况，对水工建筑物的运行性态和安全状况作出评价。如1962年，安徽省梅山水库大坝，监测发现右岸山坡渗流量明显增大，通过进一步检查，右岸几个坝段向左倾斜达51mm，坝体出现较长裂缝。经综合分析，判断为右岸坝基岩发生了部分错动，大坝险情严重，后决定放空水库，并进行了加固处理，有效避免了一次重大事故。又如1993年，通过监测，发现佛子岭水库大坝向下游位移量明显增加，超过历史最大值30%，水库管理单位立即进行全面检查和分析，判定为大坝遭遇到不利工况，考虑到大坝基础、坝体均存在一定缺陷，决定控制水位运用，避免了大坝安全性态的进一步恶化。

二、监测工作的步骤和要求

（一）监测工作的步骤

（1）监测系统设计。设计是安全监测的龙头，监测设计不仅要满足建筑物性态分析和安全监控的需要，还要根据工程规模大小、建筑物结构型式、工程具体情况和需要，确定监测项目和仪器设备布置，制定技术要求，设计出全面的监测系统。

（2）仪器选型。仪器是安全监测的基础，它不仅要求质量优良，具有长期工作的稳定性和恶劣环境下的可靠性，而且要求技术上先进，能适应复杂工程安全监测的需要。

（3）仪器埋设安装。监测施工是安全监测的保障，监测施工应按照监测设计和规范规定要求进行，对所需的观测仪器和设备进行检查、安装和埋设。

（4）现场观测。按规定的测次和技术要求，定期进行各种项目的观测。

（5）监测资料分析。资料分析是安全监测的重要环节，资料分析不仅要对建筑物运行性态作出解释，对安全状况作出评价，而且要通过监测资料及时发现工程安全隐患，为除险加固提供依据。

（6）安全评估和监控。监控是安全监测的关键，对建筑物安全状态进行监控，是工程安全监测的根本性目的，安全监控不仅要力求准确，不枉不纵，而且要实现实时在线。

（二）监测工作的基本要求

对监测工作的基本要求是全面、准确反映大坝等水工建筑物工作性态，及时发现异常迹象，有效监视建筑物安全，为设计、施工和运行管理提供可靠资料。安全监测工作各环节的具体要求如下。

（1）监测系统的设计布置应能全面反映大坝等水工建筑物的工作状况及变化规律。检查观测的项目要有明确的目的性和针对性，既要全面，又要有重点，要能满足监视工程的工作情况、掌握工程状态变化规律的需要。有关建筑物状态变化的观测项目应与荷载及其他影响因素的观测项目同时进行，相互影响的观测项目应配合进行，以求正确地反映客观实际情况。测定应合理布置，精心埋设，测点布局要有足够的代表性，能够掌握工程变化的全貌。必要时可适当调整测点、测次和项目。

（2）监测仪器设备应保证精确可靠、稳定耐用、便于观测，并按规范规程定期校核。自动化观测设备应有自检、自校功能，可长期稳定工作并具备人工观测条件。

（3）监测系统的施工必须严格按设计要求精心实施，确保埋设、安装质量，做到竣工图、考证表及施工记录齐全。

（4）应切实做好观测数据采集工作，严格遵守规程规范，按规定测次、测量方法认真观测。测值必须符合精度要求，记录必须真实，观测成果应及时进行整理和分析，保证观测资料的真实性和准确性，正确地反映客观实际情况。

（5）应定期对监测结果作分析研究，对大坝工作状态做出评估。当大坝工作状态为异常或险情时，应立即向主管部门报告并通报设计单位。

三、巡视检查的分类和方法

（一）巡视检查的分类

巡视检查工作分为日常巡视检查、年度巡视检查和特别巡视检查三类。

日常巡视检查是指在常规情况下，对大坝进行的例行巡视检查。日常巡视检查应根据大坝的具体情况和特点，制定切实可行的巡视检查制度，具体规定巡视检查的时间、部位、内容和要求，并确定日常巡视检查的路线和顺序，由有经验的技术人员负责，并相对固定。

年度巡视检查是在每年汛前汛后、用水期前后、第一次高水位、冻害地区的冰冻期和融冰期、有蚁害地区的白蚁活动显著期、高水位低气温时期等条件下进行的巡视检查。

特别巡视检查是当大坝发生比较严重的险情或破坏现象，或发生特大洪水、大暴雨、7级以上大风、有感地震，水位骤升骤降等非常运用情况下进行的巡视检查。

（二）巡视检查的方法

1.常规方法

（1） 眼看：察看迎水面大坝附近水面是否有漩涡；迎水面护坡块石是否有移动、凹陷或突鼓；防浪墙、坝顶是否有出现新的裂缝或原存在的裂缝有无变化；坝顶是否塌坑；背水坡坝面、坝脚及附近范围内是否出现渗漏突鼓现象，尤其对长有喜水性草类的地方要仔细检查，判断渗漏水的浑浊变化；大坝附近及溢洪道两侧山体岩石是否错动或出现新裂缝；通信、电力线路是否畅通等。

（2） 耳听：检查是否出现不正常水流声。

（3） 脚踩：检查坝坡、坝脚是否出现土质松软或潮湿甚至渗水。

（4） 手摸：当眼看、耳听、脚踩时发现有异常情况时，则用手作进一步临时性检查，对长有杂草的渗漏出逸区，则用手感测试水温是否异常。

2.特殊方法

采用开挖探坑（或探槽）、探井、钻孔取样或孔内电视、向孔内注水试验、投放化学试剂、潜水员探摸或水下电视、水下摄影或录像等方法，对工程内部、水下部位或坝基进行检查。

四、大坝安全监测项目

根据大坝安全监测的目的，仪器观测项目可以归纳为环境量监测，变形监测，渗流监测，结构内部应力、应变、温度监测，水力学监测，地震反应监测等6大类。

（1）环境量监测。包括上下游水位、降雨量、气温、水温、地震、波浪、冰压力，以及坝前和库区泥沙冲淤等。

（2）变形监测。包括坝的表面变形（水平位移和垂直位移）、内部变形［分层水平位移和垂直位移（或沉降）］、裂缝及接缝、挠度观测、混凝土面板变形及岸坡位移等观测。

（3）渗流监测。包括坝体渗流压力（浸润线）、坝基渗流压力、绕坝渗流、渗流量、水质分析等观测。

（4）结构内部应力、应变、温度监测。包括孔隙水压力、土压力（应力）、混凝土应力应变、锚杆（锚索）及钢筋应力、温度等观测。土石坝压力（应力）观测，一般用于1级大坝、2级大坝和高坝。

（5）水力学监测。包括坝后及水流通道的流速、流态、动水荷载、空化、空蚀、雾化、通气、掺气等观测。

（6）地震反应监测。包括地震动加速度和动水压力等观测。

（一）土石坝监测项目

根据《土石坝安全监测技术规范》（SL 551—2012），土石坝安全监测项目分类按表1-1执行。从表中可以看出，巡视检查、坝体表面变形、渗流量以及环境量中的上下游水位、降雨量、气温和库水温是1、2、3级土石坝必设的监测项目。

（二）混凝土坝监测项目

根据《混凝土坝安全监测技术规范》（SL 601—2013），混凝土坝安全监测项目设置按表1-2执行。从表中可以看出，现场检查、上下游水位、气温、降水量、坝体表面变形、渗流量和扬压力是1、2、3、4级混凝土坝必设的监测项目。

五、监测次数

仪器观测的频次因监测项目和阶段而异。根据《土石坝安全监测技术规范》（SL 551—2012）和《混凝土坝安全监测技术规范》（SL 601—2013），土石坝和混凝土坝安全监测项目观测频次分别按表1-3和表1-4执行。