基于设计和风险层面的大坝安全问题分析

张丽霞 延安市地下水工作队

基于设计和风险层面的大坝安全问题分析

张丽霞 延安市地下水工作队

大坝作为我国水利工程建设中重要的建筑物，对于控制水流、防止洪涝灾害以及水利发电中发挥着不可替代的作用。加之我国近几年来自然灾害的频繁发生，为了能够有效的提高我国大坝建筑的安全性，需要加强做好大坝的设计与风险的分析。本文先对影响大坝安全的因素进行了详细的分析，并从大坝的设计与风险层面所存在的问题进行探讨，从而提出其相应的解决策略，最终促进我国大坝工程建设的安全性。

设计 风险层面 大坝 安全问题

一、前言

随着社会经济与科学技术的快速发展，在一定程度上促进了我国其他各个行业的进步，其中与居民生产、生活息息相关的大坝建设，也得到了快速的发展。尽管我国目前已经建立了很多的大坝，但很多大坝都存在着或多或少的问题，特别是受到一些工程质量、外因气候或者地质条件等因素的影响，从而导致多座大坝事故的发生。由于大坝关系着民生，因而对于大坝的安全问题还有待提高与解决。

二、大坝安全现状的影响因素分析

大坝设计的科学性与合理性主要由水利工程设计本身的特点所决定，例如大坝设计理念的不成熟，或者方法的不合理性，加之我国大坝的风险设计发展起步比较晚，由于缺乏一定的风险意识，同时大坝的风险会客观的存在于整个大坝的建筑与使用期间，由此可见，加强对大坝设计与风险的分析，对于提高大坝的安全具有非常重要的意义。

由于我国大坝的建设发展速度非常快，目前已经修建了规模大小不同的大坝，并在少数修建的大坝中存在着很多严重的质量问题，例如老旧的大坝往往由于使用的时间过长，没有对其进行定期的维护与保养，从而使得大坝呈现出严重的老化问题。由于大坝的安全问题，不仅会影响到下游居民的生活，而且还会遭到防洪发电功能的破坏。

（一）设计因素

随着信息技术的快速发展，大坝的设计技术也渐渐的发展成熟，与此同时，大坝的安全性在一定程度上得到了提高与改善。但在一部分的大坝中还存在有溃坝的现象，因此，我们在大坝的设计过程中应当尽量的降低这种现象的出现。针对这种情况，国家已经出台了相关设计的规则与标准，在一定程度上为大坝的设计提供了必要的辅助与理论基础，目前我国大坝的设计技术还不是很完善，有待向着可靠性的方面发展。

（二）风险因素

1.风险特点

首先具有客观存在性，无论哪一个大坝工程在建设与使用过程中都会存在一定的风险，既包括有人为的因素，也包括有外界自然影响的因素，其中人为的影响因素是可控制的，而外界自然影响因素，却只能够通过对风险的预防与防范，提高风险意识，来有效的降低风险的发生，但却不能够对风险达到完全的控制。其次风险具有特殊性，大坝在建设与使用过程中，风险并不是持续不断的出现，而是会因因素的影响而随机的出现在任何一个环节当中，即会随着工程的发展阶段而呈现出不同的风险。

2.风险弊端

在不同规模大小的大坝中，对于中小型的坝体比较容易发生事故，其影响的因素有很多方面，例如质量方面的问题或者管理的失误等，因此在进行大坝的设计时需要做好风险的分析工作，并对其具体的情况采取相应的解决措施。目前大坝设计中主要存在的弊端包括以下几个方面：

一是由于大坝工程的水文或者洪水是某些工程设计的关键核心部分，往往会由于其水文或者洪水的复杂性，而需要在设计中对其进行补充与阐述，必要的情况下，还需要进行PMF，或者通过其他有效的分析方法采取其相应的工程措施；

二是要针对某项自然灾害确定出其准确的数据分析，例如地震作为大坝主要的自然灾害时，需要对因地震而导致大坝产生的安全、危险等情况进行全面、详细的分析，并根据分析确定出与之相关的信息数据，通过对风险所产生的破坏进行分析，有助于了解大坝在使用过程中所存在的潜在危险；

三是如果大坝的安全问题来源于闸门，例如在使用过程中出现闸门开启与关闭的不及时，这些应当考虑到电源可靠性的问题，除此之外，如果是大坝的地基有问题或者地质的特殊性，应当根据其具体的情况采取相应的措施解决。总之，要采用科学、合理的管理方法来有效的抑制风险的发生。

3.风险分析

首先是从大坝设计中存在的风险因素分析，即使是简单的坝体，在通过严密的结构设计时，往往也能够避免大坝遭受危险，或者是通过优化与调整枢纽布置的格局，以及对梯度的调整等设计方法，都能够有效的避免大坝发生溃坝现象；其次是大坝风险分析的理论与方法。科学的理论基础与合理的方法为大坝的设计提供了坚实的基础，因此在大坝工程的规划与设计时，需要根据大坝建筑与使用过程中常见的风险类型，提出其具体的应对策略与解决方法，从而有效的降低大坝风险的发生，提高大坝的安全性。风险分析作为大坝设计中的核心地位，因此，要在设计中采取一系列的风险预防措施，从而有效的把风险控制在最低。

三、大坝安全问题的分析及解决策略

（一）大坝存在的问题

1.一部分的大坝设计标准比较低

就目前大坝的防洪设计标准来看，明显的低于现行规范的要求，特别是对于一些大坝在设计过程中，由于坝址河流、洪水资料的短缺、实测水文系统时间比较短的原因，往往在大坝设计时导致洪水流量数值偏小，大坝在后期使用的过程中发生洪水漫顶的事故现象；另外，在大坝的设计过程中所采有的技术标准无法满足于现行的规范要求，对于坝基与坝体在荷载的设计时，其组合的压应力如果超过了允许值 ，从而使得大坝在设计过程中安全标准偏低。纵观目前已经修建起的水库大坝，由于设计过程中的标准偏低，而且在具体的施工过程中存在着勘测、设计、施工同步进行的情况，在一定程度上为大坝工程留下了很多的安全隐患，特别是对于中小型水库大坝的建设，安全问题表现的非常突出。

2.大坝施工质量中存在一定的安全隐患

在大坝的施工期间，坝体的建设所采用的是混凝土与面板的堆石坝，往往会在大坝的运行后期出现危害性的裂缝，有的甚至在施工期间就会出现裂缝，这在一定程度上影响着大坝的整体性与安全。其主要原因是由于坝体中的混凝土裂缝因渗水现象而析出了钙质，从而使得混凝土的坝体受到了一定程度的侵蚀，导致在大坝的表面发生掉砂或者是落石的现象，同时也降低了混凝土的强度，除此之外，大坝还存在着其他方面的质量问题，如坝体遭受到冻融剥蚀的破坏、泄洪建筑物的磨损以及气蚀损坏等，由于防渗灌浆质量的缺陷而导致了大坝坝基出现较偏大的渗漏量，从而使得在混凝土坝体的排水孔中析出了大量的钙质。

（二）导致大坝安全问题发生的原因分析

1.勘测设计环节

在进行大型水利水电大坝工程项目的设计过程中，很多的勘察设计单位都会按照国家提出的勘测设计标准来进行大量的勘测与设计工作，通过科学、合理的设计，从而有效的保障大型水库大坝勘察设计的精准度，但对于一些中小型的水库与低坝的勘测设计时，由于有限的力量，往往会在具体的勘测、设计过程中不够深入与专业，同时设计过程中对大坝的水文、地质等这些基础性资料、参数的运用呈现出不恰当、不合理的情况，导致了大坝的标准设计过低，并且在大坝工程项目的施工过程中，由于工期的问题，设计出图的时间比较紧张，再加上对大坝的设计校审制度不是很严格，从而导致大坝设计成果经常出现错误，因此，在我国小型水库与大坝的勘测设计过程中，出现的设计质量问题比较多，在一定程度上为大坝的后期使用埋下了隐患，很容易导致大坝发生事故安全。

2.施工环节

大多数的大坝工程建设，施工企业会严格的按照施工规范标准来进行，按照设计院所提供的设计图纸与设计技术来进行具体的施工，但也有一少部分的施工企业，由于质量管理体系不完善，在具体的工程施工过程中出现层层分包现象，从而使得在大坝工程的建设过程中不能够有效的控制好工程质量，特别是对于中小型水库低坝的施工质量，往往处于失控状态，从而导致在大坝施工过程中频繁的发生安全事故，造成很多的安全隐患。

3.运行管理方面

对于一些大型的水库大坝的运行管理，具有专门的管理机构，而且对于水库的调度，以及对大坝使用过程中定期的维修、检查的规章制度比较完善，但在我国一些中小型的水库大坝中，不仅没有设立专门的管理机构，而且运行管理机制都不够完善，对于一些在水库大坝建设过程中埋设的监测设施，随着大坝修建时间过长而这些监测设施已经损坏，因而无法满足于大坝使用过程中安全监测的要求，另外，还有的水库大坝中没有建立起完善的调度规章，使得水库出现溢洪道闸门或者启闭机已然被锈蚀无法再使用，大坝坝体所构成的材料也随着使用时间的增长呈现出老化与劣化的问题，而金属的结构或者机械设备也已经损坏，水库中的库容面积也日渐被泥沙与淤泥所堆积占用，与此同时，还会受到地质灾害等的影响，这些因素都将影响着大坝的安全。

（三）提高大坝安全性的具体对策

1.提高大坝施工设计水平

大坝设计的先进性与可靠性，是保证大坝的安全建设与使用的前提，大坝施工质量的优良是安全建设与使用的基础，因此，大坝建设的重要核心部分在设计，工程的设计往往需要根据准确的水文、地质等这些基础信息资料，对实际场地的勘测深度、范围等都应当满足于大坝的设计要求，同时，对于库区地质的环境与坝基的地质问题都要进行全面的勘测与分析，对于大坝的设计方案与技术问题都应当经过相关的计算分析与科学化的试验研究，通过深入的对比与分析，并运用先进设计技术与安全的可靠性，为水库大坝的安全性提供技术支持，从而有效的保障水库大坝的安全性。除此之外，还要不断的完善水利水电工程的质量保证体系，通过严格、全面的管理，并运用先进技术与工艺，有效的提高大坝的建设质量，最终建设优质的水利水电工程，并为水库大坝的安全运行提供强有力的保障。

2.加强对大坝的管理

通过对大坝工程项目的监测与维护，是实现大坝安全运行的有效途径。特别是在大坝投入使用之后，要加强对大坝的日常管理。一是要实现全面、科学的维护，由于大坝与溢洪道或者水工建筑物自身与基础的使用过程中会受到运行条件、自然环境等因素的影响，例如大坝会随着运行时间的增加而渐渐的呈现出老化、劣化等的问题，因此，要加强对大坝的日常维护工作；二是要建立起完善的大坝安全监测系统，从而有助于及时、准确的发现大坝运行过程中所存在的问题，与此同时，也有助于制定水库大坝调度的运行方式，以及对大坝中建筑物的检修加固处理，以防在发生险情或者自然灾害时，发生水库大坝安全事故，在大中型的水库大坝的管理过程中，要对于监测设施进行更新与改造，从而有效的完善大坝工程的监测系统，与此同时，可以借助于互联网信息技术，实现监测系统的自动化与科学化。三是要对大坝是进行日常的检修工作，并建立起定期检查与维护制度，例如对大坝进行定期的安全监测与巡视检查工作，从而能够及时的发现大坝运行过程中的异常问题，并对其进行检修与维护。四是定期的对大坝开展检查工作，对其进行科学、客观的评价与检查，有助于及时的发现大坝的安全隐患，并对其进行加固处理，在一定程度上在大坝的安全运行中发挥出了重要的作用。总之，通过对大坝的精心化管理，实现对大坝的维护与检测、管理等，有助于及时的消除大坝运行过程中的安全隐患，并把安全事故降到最低。

四、结论

大坝的安全问题与工程建设有着密切相关的联系，其中大坝设计中的风险是客观存在的，具有特殊性与普遍性，因此，风险一直贯穿于大坝的设计与使用当中。由此可见，为了有效的提高大坝的安全问题，需要不断的提高大坝设计水平与施工质量，根据具体的实际情况制定出科学、合理的解决策略，从而有效的提高我国大坝工程的安全性，尽量的避免大坝工程风险的发生。

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