黄壁庄水库大坝安全监测综述

董文鹏

（河北省黄壁庄水库管理局，石家庄 050224）

黄壁庄水库大坝安全监测综述

董文鹏

（河北省黄壁庄水库管理局，石家庄 050224）

结合黄壁庄水库枢纽工程运行50年，特别是除险加固10年以来，针对大坝及建筑物安全所进行的监测工作，综述了黄壁庄水库大坝安全监测的现状，取得的成果，并对工程管理、安全监测方面客观存在的问题，提出了解决建议。

大坝监测；安全运行；监测设备；数学模型

1 概述

黄壁庄水库是一座以防洪为主，兼灌溉、发电、城市供水、环境供水等任务的大（I）型水利枢纽工程，总库容12.1亿m3，是海河南系重要的控制性工程。水库枢纽工程包括主坝、副坝、正常溢洪道、非常溢洪道、新增非常溢洪道、电站重力坝、灵正渠电站等。建库50年来，水库工程发挥了巨大的经济效益和社会效益。在防洪保安方面，发挥了巨大的调洪、错峰、拦蓄作用，特别是“96·8”大洪水将最大洪峰流量由12600m3/s，削减至3650m3/s，削减洪峰71%，减免下游经济损失近150亿元，为实现河北省委提出的“四保”，发挥了龙头保障作用。

黄壁庄水库除险加固以来，工程观测设施大幅增加，观测项目齐全，覆盖面扩大，制定了技术标准和监测制度，获取了大量的监测成果，基本掌握了水库大坝及各建筑物的运行规律。

2 工程观测成果在水库工程管理中的应用

自建库以来，通过观测资料，取得了较高水平的观测成果，为水库的安全管理、防洪调度运用、除险加固等提供了科学依据。

2.1 验证了除险加固效果

观测资料反映，黄壁庄水库除险加固之前，坝后存在渗透稳定问题，副坝是所有建筑物中存在问题最多、最严重、危险性最大的建筑物。为解决副坝存在的问题，除险加固工程采取了垂直混凝土防渗墙措施。

在除险加固之前副坝上游铺盖，历年裂缝严重，1990年整个副坝铺盖裂缝总长达5220m，有44条裂缝垂直坝脚，其中30条进入坝体，桩号1+200处裂缝进入坝体达12m。“96·8”大洪水后，铺盖裂缝最宽达50.74mm。经过除险加固以后，2004年水库运行最高库水位119.57m，2010年库水位109.70m时，副坝上游铺盖露出，对上游铺盖进行了检查，发现副坝防渗墙段铺盖裂缝完全消失。

副坝防渗墙完工后，对除险加固前后的观测资料数据对比分析得出，除险加固后坝后渗压水头较除险加固前几乎都有10m以上的下降，并且坝体未形成浸润线。表明副坝防渗墙的防渗效果显著。

2.2 为库水位动态控制提供了有力支持

由于水库长期坚持工程观测及资料整编分析工作，不但验证了除险加固效果明显，而且掌握了水库工程安全性态以及来水用水规律，最终在省防办支持下，水库汛限水位由114m调整至115m，汛期增加调蓄能力0.4亿m3，使水库做到了减少弃水、余水多用，在保证安全的前提下，充分发挥了工程效益。

2.3 为工程日常运行和安全度汛提供了科学依据

黄壁庄水库工程监测和资料整编分析，经过大量监测资料积累及客观的判别和查定，给日常运行和管理提供了宝贵的资料和依据。副坝高喷灌浆段、塌坑段就是通过除险加固过程中及之后监测资料的对比分析，确定的“薄弱部位”，成为工程日常运行和防汛期间的重点监控部位，并对其提前制定有针对性的工程险情处理措施。

2.4 监测了大坝的安全运行

通过日常工程监测，使大坝在严密监视下运行，能及时发现异常情况。2007年对副坝422减压井监测时，发现井水位突升了2m左右。经过现场踏勘和观测资料分析，查明是前一日突降暴雨，减压井预制管节拼接处出现裂缝，地面积水通过裂缝渗入使井水位突升，及时发现问题并查明了原因，排除了工程存在安全隐患的可能。

3 存在的问题及对策

黄壁庄水库除险加固已有近10年时间，在工程设施、监测及资料分析方面客观地存在一些问题。

3.1 资料分析

观测资料以经验分析为主，采用观测值过程线、分布图等相关分析结果的定性解释。这种方法较易发现问题，简单方便，易于掌握，但定性分析相比定量分析不够严密。对黄壁庄水库重力坝表面垂直位移进行定性分析时，普遍认为引起位移变化的原因主要是库水位和温度，但通过定性分析不能解释历年竖向位移点的变化性态。笔者在2012年将各测点竖向位移采用逐步回归剔除法进行计算分析时发现，除一个点位移能与时效和温度建立回归方程外，其他各点只能与时效因子建立回归方程。因此认为重力坝竖向位移是库水位、温度引起的，值得商榷。

在今后进行资料分析时，应将定性分析与定量分析结合起来，对各测点建立独立的数学模型，就能够深层次揭示因变量和效应量之间的关系，可使观测分析成果更具科学性。

3.2 自动化监测

黄壁庄水库除险加固后开展了自动化监测，且工程监测点多、面广、线长，自动化监测系统采集的数量十分庞大，但数据的加工分析只限于实时采集和存储，不能做深一步的分析和预警，这就造成了大量观测数据的闲置浪费。另外，自动化监测系统由于雷击或自身运行的不稳定，造成监测数据的可靠性、连续性与工程管理安全运行的要求还有一定差距。建议对自动化监测系统适时升级改造，以提高自动化水平。

3.3 监测设备、仪器的使用

除险加固以后新增的自动化监测系统和观测设备及分析软件，观测人员只注重使用，对仪器结构和运行原理不太了解，仪器使用中出现问题不易排除，给观测工作带来很大困难。另外新增观测设备仪器使用中故障较多，不易找到维修厂家，维修费用较大。

建议对新仪器设备加强养护管理，同时做好新仪器设备的使用培训。加强工程监测设施维修、更换的资金预算管理，确保维修资金及时到位。

3.4 监测设施保护

运行10年来，观测设施受人为破坏和观测设施自身使用寿命的影响，而被迫停止监测的情况日趋严重。副坝测压管、防渗墙竖向和水平位移监测孔管帽屡遭破坏，小石子等杂物堵塞观测孔。副坝防渗墙竖向位移监测孔，由于使用时间长，大部分观测孔出现不同程度的磁环消磁，使观测工作不能正常开展，监测数据收集不全，从而导致整编分析时不能系统全面地分析坝体的变化情况。

建议做好管口部分的保护密封，防止人为破坏，加强易损易耗件的备料储存。对损坏的监测设施进行汇总整理，并注重恢复后的维护保养管理。

3.5 人工日常巡视检查

大坝监测手段的提高易使人产生出依赖性，在思想上容易忽视人工巡视检查的作用。其实，大坝安全巡视检查工作所具有的直观性特点，是大坝仪器及其自动化所不能代替的，坚持仪器监测和巡视检查相结合的原则，严格执行大坝巡检制度，对巡检中出现的问题及时做出准确判断，也是保证大坝安全运行的重要手段之一。

4 结语

50余年来，黄壁庄水库水利枢纽为保证下游及经济和社会发展发挥了重要作用。除险加固工程实施10年来，大坝安全监测人员能够不断摸索、学习，积累了现代化监测设备运行管理的宝贵经验，获得了大量有价值的监测资料，保证了枢纽工程的安全运行。但大坝的老化将客观存在，管好、用好大坝安全监测设施，使枢纽工程在新时期创造出更大的社会和经济效益，确保经济发展成果，是新一代从事大坝运行管理人员所肩负的重任。

［1］赵卫，杨定华.工程安全监测技术［M］.北京：中国水利水电出版社，2006.

［2］陈良堤.水利工程管理［M］.北京：中国水利水电出版社，2006.

［3］李珍照.大坝安全监测［M］.北京：中国电力出版社，1997.

Gomprehensive Theory of Huangbizhuang Resevoir Dam Safety Monitoring

DONG Wen-peng
（Huangbizhuang Reservoir Administration Bureau of Hebei Province，Shijiazhuang 050224，China）

This article summarized the status quo in dam safety monitoring of Huangbizhuang reservoir，and the results achieved；combined with the monitoring work of dam&building safty in the 50years running of Huangbizhuang reservoir，espacially the recent 10years working in danger control and reinforcemt.It also put forwards some proposals and measures in solving the objective problems existance in project management and security monitoring.

dam monitoring；safe operation；monitoring equipment；mathematical model

TV697

B

1672-9900（2013）01-0085-03

2012-01-13

董文鹏（1982-），男（汉族），河北石家庄人，助理工程师，主要从事水库大坝安全监测工作，（Tel）13930136565。