小坑水库土坝安全监测应用分析

潘伟东 韶关市曲江区小坑水库管理处

在我国，土坝在中小型水库中比较常见，因为建设年代早加上维护不到位，很多水库土坝都出现了一定的质量问题，而且缺乏有效的安全监测，没有能够及时发现大坝中存在的安全问题和安全隐患，给下游居民的生命财产安全造成了威胁。对此，有关部门应该切实做好水库土坝的安全监测工作，以确保大坝的运行安全。

1.水库土坝运行安全影响因素

土坝是利用土料、砂砾、卵砾、石料等修筑而成的坝体，也可以称为土石坝，是一种被广泛使用的挡水建筑，依照坝体材料，可以将土坝细分为均质土坝、粘土心墙坝、粘土斜墙坝等，在实际施工中需要依照地形地质条件、气候条件和施工条件等来对土坝的形式进行选择。对比其他坝体，土坝的优点在于可以从当地直接取用材料，不需要用到水泥、钢筋等材料，而且坝基工程地质条件相比较其他坝型更低，抗震性也更好。不过土坝也存在一定的缺陷，如对于超标准洪水的抵御能力较差，需要额外修建溢洪道、隧洞等泄水建筑。

图1 小坑水库土坝

小坑水库是一座集防洪、供水、灌溉、发电、水产养殖为一体的大（二）型水利工程，它位于广东省韶关市曲江区东南部，在北江水系浈江支流枫湾河上游。距离韶关市中心城区33公里。水库控制集雨面积139平方公里，总库容11316万m3，水库的主要担负任务是：提供年产700万吨钢的宝武钢铁韶关钢铁集团有限公司工业生产及生活用水；灌溉下游农田面积5.5万亩；提供坝后电站发电用水。枢纽主要建筑物有土坝、泄洪（输水）隧洞及闸门组成。水库下游有京广铁路，新建京珠高速公路和106国道，韶关市区，曲江区等。

水库土坝运行中，可能会对其安全产生影响的因素有几个：一是环境因素，小坑水库主坝坝址位于峡谷中，两侧为高山峭壁，水流在经过时速度较快，对于大坝的冲击较大，会对土坝的稳定性和安全性产生很大影响；二是管理因素，水库大坝的运行管理涉及内容众多，应该包括水库调度、大坝日常巡检、机电设备监测等，小坑水库本身的坝体高度达到50.3m，总库容1.13亿m³，对于日常运行管理有着相当严格的要求，如果管理不到位，无法及时发现水库大坝中存在的安全隐患，则很容易引发相应的安全问题。

2.小坑水库土坝中安全监测的应用

水库土坝安全监测主要是借助仪器观测和人工现场勘察的方式，对大坝坝体、坝肩、近坝区岸坡及周边环境等进行检查和监视，运用测量、观察获取相关数据，然后对数据及相关资料进行分析计算，评估水库土坝当前工作状态的同时，对其未来状态进行预测，结合预测结果调整管理措施，保证工程施工及后续运行安全，也可以为类似工程的设计、施工和管理提供可供参考的依据。

在对小坑水库土坝进行安全监测的过程中，应该结合先进的信息技术，设计出科学的安全监测系统，选择恰当的测点，对土坝坝体和周边区域进行定时定点监测，而在夏季暴雨多发期，应该安排相应的巡检队伍，做好人工巡检，实现对于大坝安全监测的有效管理，通过对监测数据的分析，找出大坝中存在的安全隐患。水库大坝中安全监测的应用应该从几个方面着眼。

2.1 做好系统设计

结合小坑水库的实际情况分析，土坝在使用过程中存在的很多安全问题和安全隐患都具备很强的隐蔽性，在缺乏专业仪器设备和科学监测系统的情况下，工作人员往往很难发现其中的细微变化，也就无法及时对存在的安全问题进行处理。对此，在开展水库土坝安全监测的过程中，相关部门应该首先做好安全监测系统的设计工作。以小坑水库土坝安全监测系统为例，对传统的系统结构进行了创新，采用了一个传感器对应一个数据采集模块的“一对一”模式，将原本的MCU数据采集箱取消，借助通信电缆实现传感器、采集单元与主站的连接，因此不再需要专门设置工作房，这种情况下，单个传感器故障并不会对系统整体造成影响，系统运行的可靠性可以得到保障，设置成本也大大降低，具备良好的适用性。将安全监测系统与数字传输、网络以及传感器实时控制联合使用，可以省去数据采集箱的开关电源，对电缆设置进行精简，配合点对点实施传送的方式，系统的可靠性、安全性以及抗干扰能力大大提升，整体造价也可以得到控制。安全监测系统的结构如图2所示。借助安全监测系统，能够实现对于水库土坝变形、渗流、应力以及气象水文条件的监测，配合网络技术，能够将检测到的数据及时反馈到计算机平台，为数据分析提供便利。

图2 安全监测系统结构

2.2 强化人工巡检

小坑水库土坝的安全监测为了能够取得良好效果，不仅设置了专业的安全监测系统，还安排了人工巡检，由专人做好现场的轮流值守和监视，就土坝坝体、坝肩以及周边地质情况进行观测，将观测到的实际情况反馈给专业技术人员，方便其进行分析研究，找出可能存在的安全隐患，以此来保证土坝的运行安全。

2.3 提高管理水平

小坑水库土坝安全监测中，工作人员应该建立起科学合理的安全监测管理系统，做好测点管理、设备管理、数据采集管理、数据分析管理和安全诊断管理等相关工作，配合有效的人员管理，确保安全监测工作的顺利实施，以较高的管理水平来为水库土坝的安全提供良好保障。以水库坝面维修养护管理为例，考虑土坝本身的运行环境恶劣，应该定期做好维修养护工作，保持防浪墙的完整性，对出现破损的位置进行及时翻修，以保证坝体结构的完整性和稳固性。

2.4 关注数据分析

一方面，工作人员应该对各类仪器设备收集到的数据信息进行整理，做好数据的汇总、分析、计算、审查，对相应的报表进行编制，要求报表数据完整准确；另一方面，应该结合相应的数据资料，就大坝表面沉降、深层沉降、裂缝以及周边缝等的变形情况进行分析，明确渗流压力和渗流量的变化情况，配合相应的大坝安全分析评价系统，能够就水库土坝的安全性做出准确判断。

3.结语

总而言之，水库土坝在水库工程中发挥着非常重要的作用，需要借助相应的安全监测工作，对土坝运行的安全性和稳定性进行监测分析。在实际操作中，水库土坝安全监测工作重要是依照大坝所处区域的地质水文情况以及周边环境进行监测分析，配合相应的安全监测一起和设备，就坝体以及大坝结构进行监测，安全监测工作应该贯穿大坝施工建设和使用的全过程，做好对于设计方案、施工流程、安全检查、资料分析等方面的管理工作，及时找出水库土坝中存在的安全问题和安全隐患，减少安全事故发生的几率，切实保障人民群众的生命财产安全。