董文鵬

（河北省黃壁莊水庫管理局，石家莊 050224）

黃壁莊水庫大壩安全監(jiān)測綜述

董文鵬

（河北省黃壁莊水庫管理局，石家莊 050224）

結合黃壁莊水庫樞紐工程運行50年，特別是除險加固10年以來，針對大壩及建筑物安全所進行的監(jiān)測工作，綜述了黃壁莊水庫大壩安全監(jiān)測的現(xiàn)狀，取得的成果，并對工程管理、安全監(jiān)測方面客觀存在的問題，提出了解決建議。

大壩監(jiān)測；安全運行；監(jiān)測設備；數(shù)學模型

1 概述

黃壁莊水庫是一座以防洪為主，兼灌溉、發(fā)電、城市供水、環(huán)境供水等任務的大（I）型水利樞紐工程，總庫容12.1億m3，是海河南系重要的控制性工程。水庫樞紐工程包括主壩、副壩、正常溢洪道、非常溢洪道、新增非常溢洪道、電站重力壩、靈正渠電站等。建庫50年來，水庫工程發(fā)揮了巨大的經濟效益和社會效益。在防洪保安方面，發(fā)揮了巨大的調洪、錯峰、攔蓄作用，特別是“96·8”大洪水將最大洪峰流量由12600m3/s，削減至3650m3/s，削減洪峰71%，減免下游經濟損失近150億元，為實現(xiàn)河北省委提出的“四?！保l(fā)揮了龍頭保障作用。

黃壁莊水庫除險加固以來，工程觀測設施大幅增加，觀測項目齊全，覆蓋面擴大，制定了技術標準和監(jiān)測制度，獲取了大量的監(jiān)測成果，基本掌握了水庫大壩及各建筑物的運行規(guī)律。

2 工程觀測成果在水庫工程管理中的應用

自建庫以來，通過觀測資料，取得了較高水平的觀測成果，為水庫的安全管理、防洪調度運用、除險加固等提供了科學依據。

2.1 驗證了除險加固效果

觀測資料反映，黃壁莊水庫除險加固之前，壩后存在滲透穩(wěn)定問題，副壩是所有建筑物中存在問題最多、最嚴重、危險性最大的建筑物。為解決副壩存在的問題，除險加固工程采取了垂直混凝土防滲墻措施。

在除險加固之前副壩上游鋪蓋，歷年裂縫嚴重，1990年整個副壩鋪蓋裂縫總長達5220m，有44條裂縫垂直壩腳，其中30條進入壩體，樁號1+200處裂縫進入壩體達12m?！?6·8”大洪水后，鋪蓋裂縫最寬達50.74mm。經過除險加固以后，2004年水庫運行最高庫水位119.57m，2010年庫水位109.70m時，副壩上游鋪蓋露出，對上游鋪蓋進行了檢查，發(fā)現(xiàn)副壩防滲墻段鋪蓋裂縫完全消失。

副壩防滲墻完工后，對除險加固前后的觀測資料數(shù)據對比分析得出，除險加固后壩后滲壓水頭較除險加固前幾乎都有10m以上的下降，并且壩體未形成浸潤線。表明副壩防滲墻的防滲效果顯著。

2.2 為庫水位動態(tài)控制提供了有力支持

由于水庫長期堅持工程觀測及資料整編分析工作，不但驗證了除險加固效果明顯，而且掌握了水庫工程安全性態(tài)以及來水用水規(guī)律，最終在省防辦支持下，水庫汛限水位由114m調整至115m，汛期增加調蓄能力0.4億m3，使水庫做到了減少棄水、余水多用，在保證安全的前提下，充分發(fā)揮了工程效益。

2.3 為工程日常運行和安全度汛提供了科學依據

黃壁莊水庫工程監(jiān)測和資料整編分析，經過大量監(jiān)測資料積累及客觀的判別和查定，給日常運行和管理提供了寶貴的資料和依據。副壩高噴灌漿段、塌坑段就是通過除險加固過程中及之后監(jiān)測資料的對比分析，確定的“薄弱部位”，成為工程日常運行和防汛期間的重點監(jiān)控部位，并對其提前制定有針對性的工程險情處理措施。

2.4 監(jiān)測了大壩的安全運行

通過日常工程監(jiān)測，使大壩在嚴密監(jiān)視下運行，能及時發(fā)現(xiàn)異常情況。2007年對副壩422減壓井監(jiān)測時，發(fā)現(xiàn)井水位突升了2m左右。經過現(xiàn)場踏勘和觀測資料分析，查明是前一日突降暴雨，減壓井預制管節(jié)拼接處出現(xiàn)裂縫，地面積水通過裂縫滲入使井水位突升，及時發(fā)現(xiàn)問題并查明了原因，排除了工程存在安全隱患的可能。

3 存在的問題及對策

黃壁莊水庫除險加固已有近10年時間，在工程設施、監(jiān)測及資料分析方面客觀地存在一些問題。

3.1 資料分析

觀測資料以經驗分析為主，采用觀測值過程線、分布圖等相關分析結果的定性解釋。這種方法較易發(fā)現(xiàn)問題，簡單方便，易于掌握，但定性分析相比定量分析不夠嚴密。對黃壁莊水庫重力壩表面垂直位移進行定性分析時，普遍認為引起位移變化的原因主要是庫水位和溫度，但通過定性分析不能解釋歷年豎向位移點的變化性態(tài)。筆者在2012年將各測點豎向位移采用逐步回歸剔除法進行計算分析時發(fā)現(xiàn)，除一個點位移能與時效和溫度建立回歸方程外，其他各點只能與時效因子建立回歸方程。因此認為重力壩豎向位移是庫水位、溫度引起的，值得商榷。

在今后進行資料分析時，應將定性分析與定量分析結合起來，對各測點建立獨立的數(shù)學模型，就能夠深層次揭示因變量和效應量之間的關系，可使觀測分析成果更具科學性。

3.2 自動化監(jiān)測

黃壁莊水庫除險加固后開展了自動化監(jiān)測，且工程監(jiān)測點多、面廣、線長，自動化監(jiān)測系統(tǒng)采集的數(shù)量十分龐大，但數(shù)據的加工分析只限于實時采集和存儲，不能做深一步的分析和預警，這就造成了大量觀測數(shù)據的閑置浪費。另外，自動化監(jiān)測系統(tǒng)由于雷擊或自身運行的不穩(wěn)定，造成監(jiān)測數(shù)據的可靠性、連續(xù)性與工程管理安全運行的要求還有一定差距。建議對自動化監(jiān)測系統(tǒng)適時升級改造，以提高自動化水平。

3.3 監(jiān)測設備、儀器的使用

除險加固以后新增的自動化監(jiān)測系統(tǒng)和觀測設備及分析軟件，觀測人員只注重使用，對儀器結構和運行原理不太了解，儀器使用中出現(xiàn)問題不易排除，給觀測工作帶來很大困難。另外新增觀測設備儀器使用中故障較多，不易找到維修廠家，維修費用較大。

建議對新儀器設備加強養(yǎng)護管理，同時做好新儀器設備的使用培訓。加強工程監(jiān)測設施維修、更換的資金預算管理，確保維修資金及時到位。

3.4 監(jiān)測設施保護

運行10年來，觀測設施受人為破壞和觀測設施自身使用壽命的影響，而被迫停止監(jiān)測的情況日趨嚴重。副壩測壓管、防滲墻豎向和水平位移監(jiān)測孔管帽屢遭破壞，小石子等雜物堵塞觀測孔。副壩防滲墻豎向位移監(jiān)測孔，由于使用時間長，大部分觀測孔出現(xiàn)不同程度的磁環(huán)消磁，使觀測工作不能正常開展，監(jiān)測數(shù)據收集不全，從而導致整編分析時不能系統(tǒng)全面地分析壩體的變化情況。

建議做好管口部分的保護密封，防止人為破壞，加強易損易耗件的備料儲存。對損壞的監(jiān)測設施進行匯總整理，并注重恢復后的維護保養(yǎng)管理。

3.5 人工日常巡視檢查

大壩監(jiān)測手段的提高易使人產生出依賴性，在思想上容易忽視人工巡視檢查的作用。其實，大壩安全巡視檢查工作所具有的直觀性特點，是大壩儀器及其自動化所不能代替的，堅持儀器監(jiān)測和巡視檢查相結合的原則，嚴格執(zhí)行大壩巡檢制度，對巡檢中出現(xiàn)的問題及時做出準確判斷，也是保證大壩安全運行的重要手段之一。

4 結語

50余年來，黃壁莊水庫水利樞紐為保證下游及經濟和社會發(fā)展發(fā)揮了重要作用。除險加固工程實施10年來，大壩安全監(jiān)測人員能夠不斷摸索、學習，積累了現(xiàn)代化監(jiān)測設備運行管理的寶貴經驗，獲得了大量有價值的監(jiān)測資料，保證了樞紐工程的安全運行。但大壩的老化將客觀存在，管好、用好大壩安全監(jiān)測設施，使樞紐工程在新時期創(chuàng)造出更大的社會和經濟效益，確保經濟發(fā)展成果，是新一代從事大壩運行管理人員所肩負的重任。

［1］趙衛(wèi)，楊定華.工程安全監(jiān)測技術［M］.北京：中國水利水電出版社，2006.

［2］陳良堤.水利工程管理［M］.北京：中國水利水電出版社，2006.

［3］李珍照.大壩安全監(jiān)測［M］.北京：中國電力出版社，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

董文鵬（1982-），男（漢族），河北石家莊人，助理工程師，主要從事水庫大壩安全監(jiān)測工作，（Tel）13930136565。