大坝首次蓄水安全监测及其工程应用

陈春艳 王会霞

(中国葛洲坝集团勘测设计有限公司测绘工程院，湖北 宜昌 443002)

大坝首次蓄水安全监测及其工程应用

陈春艳 王会霞

(中国葛洲坝集团勘测设计有限公司测绘工程院，湖北 宜昌 443002)

大坝首次蓄水安全监测是水利水电建设蓄水验收的必要依据，为了使安全监测更为系统与准确，提出了一套较为完善的安全监测方法。该方法考虑了首次蓄水过程中安全监测的特点与难点，从施工、技术、资料分析等方面进行论述，指出了蓄水期安全监测的重要性，为类似工程提供借鉴。

首次蓄水，安全监测，控制网

1 概述

大坝首次蓄水的重要性已为业界所公认，1959年法国马尔帕塞拱坝首次蓄水期间的溃坝事件使人们认识到必须关注大坝的首次蓄水，也逐渐让人们意识到大坝首次蓄水的安全问题和蓄水监测的必要性，并且开展了大坝首次蓄水安全监测工作。本文以瀑布沟水电站为例，探讨了大坝首次蓄水安全监测工作，以期为类似工程提供依据。

瀑布沟水电站位于大渡河中游尼日河汇口上游觉托附近，地跨四川省西部汉源县和甘洛县两县境，是大渡河干流22梯级规划开发中的第17个梯级，水电站采用坝式开发，是一座以发电为主，兼有防洪、拦沙等综合利用效益的大型水电工程。工程拦河大坝采用砾石土心墙堆石坝，最大坝高186 m。电站最大水头181.7 m，最小水头114.3 m，额定水头154.6/156.7 m；采用6台单机容量600 MW的混流式水轮发电机组，装机总容量3 600 MW，保证出力926 MW，多年平均年发电量147.9亿kW·h。

2 蓄水安全监测

2.1 监测实施进度要求

水库初次蓄水前，应全面、系统地完成蓄水安全鉴定监测报告，并经专家组审查通过。各部位监测设施应具备基本运行条件。

1)枢纽区变形监测控制网。下闸蓄水前应完成平面位移和垂直位移监测控制网的建设。枢纽区变形监测控制网应在蓄水前至少建成一年以上，并完成初期两次校测和一次年度校测；各部位外观监测点完建，蓄水前已取得初始观测值并获取了一个年度的变形观测值。修建维护1 m宽的泥结石观测便道、以便进行上山水准测量及观测通行使用(见图1，图2)。

2)挡水建筑物监测。随着大坝的碾压填筑，按设计及时安装埋设监测仪器，并将观测电缆敷设至观测房指定位置，按要求做好施工期监测维护和资料分析工作。

3)库岸边坡监测。库岸边坡稳定性监测应在蓄水前完建，取得初始观测值并获取一个年度以上的变形和支护应力观测值。下闸蓄水前，修复施工期损坏损伤的仪器设备，将观测电缆敷设至指定集线箱位置，引入观测室进行蓄水期集中观测。

4)泄水、排水建筑物监测。随着泄洪洞、溢洪道、放空洞等泄水、排水建筑物工程边坡和洞室段开挖、支护施工及时完成各部位变形、支护应力、渗流渗压等监测仪器和水力学观测底座等的安装，按要求做好施工期监测维护和资料分析工作。

下闸蓄水前，修复施工期损坏损伤的仪器设备，将观测电缆敷设至指定集线箱位置；泄水建筑物具备进行水力学试验测试条件，接洽好水力学测试有关事宜，泄水前安装调试好水力学传感器和测试设备，以便根据测试计划获取水力学参数。

5)引水发电建筑物监测。随着进出水口边坡及地下洞室群开挖、支护及金属结构安装，及时安装完成各部位变形、支护应力、渗流渗压等监测仪器，按要求做好施工期监测维护和资料分析工作。

下闸蓄水前，修复施工期损坏损伤的仪器设备，将观测电缆敷设至指定集线箱位置，引入观测室进行蓄水期集中观测。

6)导流建筑物监测。随导流洞堵头施工进度及时安装完成各部位变形、应力和渗流渗压监测仪器，修复施工期损坏损伤的仪器设备，将观测电缆敷设至指定集线箱位置，引入观测室进行蓄水期集中观测。

7)环境量监测。完成枢纽区环境量监测体系，主要包括降水量、气温、库水温、坝前及坝后水位监测仪器的安装埋设，取得初始观测值，并获取一个年度的观测值。

2.2 技术要求

基准值的建立：

首次蓄水之前必须完成地表监测控制网的复测工作、大坝外部观测、大坝内部监测仪器完成和确定基准值工作。

1)地表监测控制网。蓄水前一个月，必须完成地表监测控制网的观测以及复测工作。

2)大坝外部观测。蓄水前一个月，必须完成连续两次的大坝外部观测工作，确定基准值。

3)内部监测仪器。蓄水前一个月，连续进行观测，观测频次为前两周，每周一次，第三周，每三天测一次，最后一周，每天测一次，确定蓄水前观测值。

监测仪表要求：

所用的测量仪器和二次读数记录仪必须是经计量检验部门，仪器生产厂家检验合格，在有效使用期之内的合格产品监测资料应及时整理分析，绘制变形与时间、进尺关系曲线，及时反馈监测成果。

观测技术要求

1)蓄水过程中，大坝监测数据采集是重点，尤其是渗压、渗流，应实行动态监测和不定期的人工检查复核，以确保监测数据真实可靠，反映工程实际状况。

2)泄洪前后，应关注溢洪道内侧边坡、泄洪洞出口边坡、尾水出口边坡等泄洪雾化影响范围内边坡观测数据的采集。

3)地下厂房洞室群蓄水期监测，应重点关注防渗帷幕后的渗流压力和渗漏量监测，以及过水部位的渗流压力观测。上下游水位、降雨、气温等环境量观测也应给予足够重视。

4)重视蓄水期巡视检查记录，特别是大坝和近坝库岸。

5)及时向运行管理部门收集蓄水计划、准确的上下游库水位、库区上游水情等资料。

巡视检查要求：

1)瀑布沟工程安全监测各建筑物及工程影响天然坡体均需进行巡视检查。

2)巡视检查应根据瀑布沟工程的具体情况和特点，制定检查程序，携带必要的器具或具备一定的检查条件后进行。

3)巡视检查中发观边坡以及各安全监测建筑物有滑移崩塌征兆或其他异常迹象时，应立即编写专门的检查报告，及时上报。

4)边坡和地下洞室监测频次应与相关参量的变化速率和可能发生显著变化的时间间隔相适应，同时又要与测量仪器相适应；原则上首次蓄水观测期间，库区边坡、厂房进水塔及边坡、放空洞、溢洪道闸门及边坡、泄洪洞闸门及边坡观测频次为每天一次，在达到设计首次蓄水水位后，两次读数(位移观测)差值小于0.10 mm，从每天一次改为每周三次渐变至每月一次。若遇特殊情况，如大洪水、汛期、水位骤降、强地震、周围介质的运行环境或受力状况发生明显变化以及测值发生异常变化等情况，增加观测密度，同时加强巡视检查。

3 观测资料整编与分析要求

监测资料分析是一项非常重要的工作，现场实测资料可以客观地判断施工过程中可能出现的问题，对于消除工程施工中的安全隐患，确保工程按质、按量、按期完成具有重要意义。

监测资料包括观测数据、人工巡视检查的实施和记录、其他相关资料三部分,在对监测资料整编后，对整编的监测资料进行分析，采用定性的常规分析方法、定量的数值计算方法和各种数学物理模型分析方法，分析各监测物理量的变化规律和发展趋势，各种原因量和效应量的相关关系和相关程度。保证整编资料和分析成果的完整性、连续性、准确性。根据分析成果对工程的工作状态及安全性作出评价，并统计和预测变化趋势，对运行管理提出建议。

当分析结果显示蓄水过程中发生异常情况，出现重大技术问题时，应及时上报，以便组织设计、监理、施工等方面对监测资料进行深入和全面综合分析。必要时邀请有关专业人员和专家进行专题讨论，以确定工程是否安全，研究制定应对措施，或增加监测项目等。

初期蓄水完成后，应对蓄水过程获取的资料进行详细、全面、准确的分析和比较，明确蓄水过程对大坝及其他主要建筑物的影响，详细说明大坝及其他主要建筑物的工作状态及可能存在的问题等，对水库大坝的运行管理提出建议。

4 结语

1)大坝蓄水期安全监测是一个非常重要的工程阶段。

2)监测资料中包含有丰富的与施工方法、施工质量、工程安全等密切相关的信息，充分发掘这些有用的信息对于确保工程施工的经济、高效、优质，将具有重要的现实意义。

3)安全监测的环境因素复杂，监测资料应由了解现场情况的监测技术分析人员进行实时分析。在工程施工阶段，工程监测对象本身尚处于不断变化之中，监测资料通常没有成熟的数学模型可供应用，因此，要求具有丰富专业技术知识和安全监测经验的监测分析人员进行针对性分析。

4)需进一步改进和提高安全监测技术，特别是施工期实时分析评估技术，以充分发挥施工期安全监测的作用。

5)为了有效利用工程施工期安全监测的成果，应保证一定的施工期安全监测资料分析经费，以支持安全监测施工单位配置相应的专业技术力量，有效地开展施工监测资料实时分析评估工作。

6)大坝初期蓄水期间没有发现明显的缺陷或异常征兆，这并不意味着安全有了保证，高水位对大坝安全是更为关键的考验，应加强监测和监控。因为首次蓄水期间大坝通常并未经历某些不利荷载组合，特别是拱坝的最不利荷载组合。与此同时，大坝的某些性状需要长时间的调整才会稳定。因此，应长期重视大坝的安全监测工作。

[1] 彭 虹.施工期安全监测及其应用[J].大坝与安全，2008，(4):22-25.

[2] 刘晓辉，张焕敏，付成华，等.水电站蓄水安全鉴定与评价[J].西华大学报(自然科学版)，2013，32(4):103-108.

[3] 王志远,杨 洪,黄华东.大朝山水电站初次蓄水期大坝变形性态分析[J].水电自动化与大坝监测，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

陈春艳(1977- )，男，工程师； 王会霞(1981- )，女，工程师

TV64

A