关键词：GPS技术；大坝变形监测；卫星导航定位系统；水利工程；GPS监测网 文献标识码：A
中图分类号：TV42 文章编号：1009-2374（2017）05-0182-02 DOI：10、13535/ki、11-4406/n、2017、05、088
GPS的全称是全球定位系统，它产生于20世纪70年代的美国，是由美国海陆空三军联合研制的新一代空间卫星导航定位系统。该卫星系统由空间部分、用户接收机部分和地面监控部分三大部分组成。该系统经过一步步的研究和试验，1994年在各个领域完全投入使用。GPS的重要作用就在于它可以为每一个用户不断提供地球上的任何时刻、各个位置的动态信息。
GPS技术的优点有操作简单、效率高、全天候、精度高、功能多。正因为这些优点，该技术最近几年在地壳变形监测、城市测量、石油勘探、大地测量、资源调查、精密工作测量等领域都有应用。随着GPS系统一步步完善，其接收机性能和解算软件也在不断改M和完善，常规的测量方法逐渐被GPS取代，并应用于比较精密的变形监测，目前大多数的大坝变形监测都应用了GPS技术，比较典型的当属我国新疆地区的部分水库大坝，在此就以新疆克拉玛依的三坪水库为例，叙述GPS在水库大坝变形监测中起到的作用。
1 工程概况
该三坪水库位于克拉玛依市三坪镇西北方向5千米处，离农业灌溉区大约15千米，距离市区约15千米。该地区拥有典型的大陆性气候，年降水量不足，常年干旱，昼夜温差也相对比较大。该水库利用自身位置优势采用南、东、北三面围坝的方式注入水库。水库容量达3300万立方米，最大的水域面积可达2、67平方千米，该水库属于黏土性墙土石坝，高达35米，坝顶高程约为400米，坝顶的长度为3886米，宽为6米，上、下游的坝坡分别为1∶2、5和1∶2～1∶2、25，农业灌溉区的流水量为15立方米/秒。
因为对大坝变形监测的精确度要求越来越高，所以使用GPS进行监测的同时要建立GPS监测网，建立大坝变形监测合理并且可行的方案，采取合适的措施和方法应用于GPS观测以及观测数据处理等方面，满足大坝变形监测的要求。为了了解三坪水库大坝的变形程度，保证其安全渡汛，工作人员把带有8个位移标点的视准线安装在水库上游来进行监测，与此同时把这8个水准点设置在位移标点的下方，进行沉陷的监测，进行寻常变形监测的同时，利用GPS接收机进行同步监测。
2 三坪水库主坝外部变形监测的设计方案
坝顶以及上、下游坝坡上安装28个工作基点、15条视准线和150个表面位移标点，以此对主坝的变形程度进行监测。在刚开始的设计方案中，有4个倒垂装置来配合外部变形监测控制网检测工作基点的基准值，但是由于施工难度大，成本也相对比较高，也很难满足变形要求，最后经过专家组的讨论后取消了该方案，然后把该方案设计为常规测量与GPS技术相结合，定期监测工作基点的基准值或者是运用GPS技术对表面标点的水平位移与垂直沉陷位移进行监测，按照规定执行观测方法和进度要求。
3 GPS变形监测试验基准网的设计和实施
3、1 基准网的设计方案
设计基准网的目的是为了提高变形监测基准值的精确度，方便引入精确地心坐标，并且减少基准点坐标误差产生的影响。把我国一些大型水库大坝的GPS变形监测方案作为参考，对变形监测试验基准的观测方案、布设形势进行设计，最终确定了三坪水库变形监测试验基准网。
从方便监测、减少成本的角度出发，考虑三坪水库大坝的优点和缺点，建立两级布设水平位移监测网，把一个专三级GPS网安装在首级基准网上，该网包括两个工作基点和三个基准点。
3、2 基准网外业观测
3、2、1 设备仪器以及观测计划。在仪器设备方面采用四台徕卡350型GPS接收机和AT303扼流圈天线，还有瑞士伯尔尼大学的BERNESE软件和徕卡GPS处理软件。在进行大坝监测之前，先根据三坪水库地区的水平高度和经纬度，编制卫星几何图形强度GDOP预报表和卫星可见性预报表，确定大坝的观测时段。并利用现有的4套GPS接收机，同时监测5个站上的时间段，并重点注意每个时间段的观测时间应该大于8个小时。
GPS接收机原理图如下：
3、2、2 处理观测数据得出结果。（1）处理观测数据。首先利用徕卡SKI软件处理外业的监测数据，等到正常确认数据观测记录，并且没有严重的周跳和其他异常，然后再利用伯尔尼软件进行深一步的数据处理和分析；（2）数据解算。为了减少基准线解算的误差影响，提高起算数据的精确度，获取高精确度的地心坐标，而这需要乌鲁木齐市徕卡技术中心的帮助，得到克拉玛依市IGS跟踪站的准确坐标以及该跟踪站的观测数据。利用该水库基准网的P101点和克拉玛依市IGS跟踪站，解算长基线，确保得到精确度高的P101点的地心坐标，把P101点为起算点进行基准网所有事物基线解算。
4 克拉玛依市三坪水库大坝围堰监测实施GPS
把GPS试验基准网中的P101当作基准点进行大坝变形监测。为了用最短的时间得到最好的测量结果，处理基准网观测数据，参考相关资料，观测时间采用25分钟，在实施过程中，在P101点上安装一台仪器架设，把它当作参考站，在1、2、3、4、5、6、7、8号标点上依次架设其余的3台仪器，每个点的站点设置要重复一次，常规观测也要同时进行。进行基准网基线解算要将得到的P101点的WGS84坐标作为已知坐标，进行基准网平差也要在P101点。
5 GPS在大坝变形监测中的应用
GPS定位技术进行大坝变形监测是一种先进的高科技手段。目前世界上很多国家都十分重视这种检测方法，投入人力物力进行研究和试验。利用GPS技术进行大坝变形监测是GPS技术变形监测的一种很典型的应用，如果利用GPS进行大坝变形监测，通常有两种方法：第一种监测方法：采用GPS接收机。定时定点到指定的监测点上进行观测，对获取的数据进行处理和分析；第二种监测方法：在监测站上安装无人值守的GPS观测系统。再由软件的控制，完成实时监测和变形分析。
第一种方法费用比较低，但是劳动强度相对比较大，自动化程度比较低不能实时监测；第二种方法不但能实时监测，而且自动化程度也很高，但是由于GPS接收机要安装在每个监测点上，这样就造成了系统的建设费用大大提高。
在我们国家除了以上两种方法，还自主开发了GPS多天线大坝变形监测系统，让一台GPS接收机连接多台天线，这样既提高了自动化程度、降低了劳动强度，以此来实现实时监测，同时也降低了成本费用，因为该GPS多天线大坝变形监测系统的优点突出。
6 GPS短时间段进行监测的优势
6、1 精确度
与常规的观测位移量相比较，GPS位移的差值误差要相对比较小，更能满足常规观测技术的规范要求，只有位移量的差值小，结果才能比较稳定。
6、2 沉陷量
与常规观测工作的沉陷量相比较，GPS沉陷量的差值误差要相对比较小，满足了大坝沉陷量观测技术所需要的高精确度要求，在三坪水库大坝的监测差值中，有26个获取值小于中间误差值，所占总数的比例为62%，不过也有3个值大于2倍中间误差，但是结果算是较为稳定。
6、3 工作强度和作业效率
与常规的工作强度和作业效率相比较，人为干涉GPS观测的比较少，全是自动化完成数据采集和数据处理，也不受天气的影响，所以最后获取的结果比较可靠、准确和及时。
7 GPS技术在监测时产生的误差和补救措施
大多数的研究成果虽然表明，GPS定位技术拥有高精确度，但是在大坝变形监测的作业中，GPS实际测量成果很难达到所预计的精度高要求，原因就在于大坝的特殊地理位置和不利条件影响了GPS技术进行大坝变形监测，加大了检测误差，因此降低了精确度，利用GPS技术进行大坝变形监测，其误差来源主要有三个方面：一是与对流层误差、电高层的误差、载波相位的周跳信号传播的有关误差；二是与观测值的噪声、接收C等误差、测站坐标有关的误差；三是与卫星钟差和轨道误差等卫星有关的误差。为了将以上的误差尽可能地减少，可以采用自动化程度高、稳定性高、精确度高的GPS接收机进行监测，并且再采用静态差分观测的相对定位技术来提高GPS观测精确度。除此之外，适当地延长大坝变形观测时间，也要选择合适正确的观测时间段，然后开采一定的合理措施，这样就可以将卫星的钟差接收机、观测值的噪声误差尽可能地降到最低。
8 结语
GPS一机多天线系统需要多个天线间歇不停的转换，在使用数据处理软件中应该特别注意削弱和消除相位周跳的误差。只要合理地解算，GPS多天线的测量结果的精确度完全可以与常规的GPS测量结果相当。总而言之，GPS技术不仅能明显降低监测系统的成本费用，它也具有高效率、高精确度、全天候、功能多、操作便捷等众多特点。科学技术的飞速发展，测绘技术的日渐成熟，GPS技术的应用范围也越来越广阔，未来也一定会出现更好的大坝GPS自动化变形监测系统，该技术有着较好的应用前景。
参考文献
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关键词：尾矿库；坝移；监测
中图分类号： TV547、5 文献标识码： A
引言
矿山尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成的，用以堆存金属或非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿或其他工业废渣的场所，是金属与非金属矿山安全生产的重要环节，也是需要在线监测的重大危险源之一。经初步统计，我国目前约有尾矿库7610座，其中正常运行的约有4800座，占63％，危库、险库和危险性较大的病库约有2810座，占37％。从安全上看，我国许多的尾矿库都存在诸多问题，如筑坝尾矿粒度细、安全设计标准低等。同时由于我国人口众多，尾矿库难以避开居民区和工业、交通设施，一旦失事，损失巨大，会给人民群众生命财产安全造成重大损失，对环境安全构成重要威胁。
一、矿山尾矿库位移监测的重要性
为了加强对尾矿库的安全管理，我国以立法的形式特别强调了对尾矿设施的安全监督。然而，我国尾矿库的安全监测监控技术还处于起步阶段，尾矿库安全运行的主要技术参数还是靠人工巡检和人工携带仪器设备到现场实地测量相关数据，不仅易受外界环境因素的影响，而且不能及时监测尾矿库的各项技术参数，难以及时掌握尾矿库各项安全技术指标等缺点，这些都将影响尾矿库的安全生产和安全管理水平。
尾矿库安全监测监控系统的实施，便于企业和安全监管部门快速掌握与尾矿库安全密切相关的技术指标的最新动态，有利于及时掌握尾矿库的运行状况和安全现状，可以提高尾矿库的安全性，保障库区下游企业正常运转及库区人民群众的生命财产安全，避免因尾矿库事故而造成的环境污染，对于加强尾矿库的安全监管，把握尾矿库的安全现状，减少尾矿库的事故发生等具有重要意义。值得注意的是，我国尾矿库数量多、病库率高、分布广，因此尾矿库安全监测监控系统在我国尾矿库安全市场上具有重大需求，具有良好的应用前景。
尾矿库安全监测监控系统能够主要包括以下内容：尾矿库坝移监测、尾矿库库区水位监测、尾矿库库区视频监控、其他监测内容还包括如浸润线、干滩、降雨量等。尾矿库发生溃坝灾害，坝移是其中最直观的反应指标。对尾矿库坝移的掌握，可以及时发现尾矿坝位移率和位移速度，一旦出现险情，及时预警消息。
二、矿山尾矿库位移监测技术
矿山尾矿库坝移监测的技术手段有很多，就观测目的而言主要分为平面（水平）位移监测、沉降（垂直）位移监测以及能全方位监测坝移情况的三维位移监测等。
1、 平面（水平）位移监测
平面位移监测是指对尾矿库坝体水平位移的监测，有以下几种方法：引张线法、真空激光准直法、小角度法和觇标法等。
2、 沉降（垂直）位移监测
沉降位移监测是指监测尾矿库坝体的垂直位移情况，常用的方法有有精密水准法、静力水准法和分层沉降磁环法等。
3、 三维位移监测
以上各种监测方法是将尾矿库坝移监测点的水平位移和垂直位移分别施测，测量成果不具有同时性，降低了成果的科学性和使用价值。使用常规方法观测周期长，无法实时地了解尾矿库坝体的位移情况，其中一些方法的应用还受制于坝型（直线型和曲级型）以及量程。在很长一段时期内，尾矿库位移监测基本采用了上述的方法，不能实现自动化、实时化的连续观测，无法满足安监部门当前对于重大危险源的在线安全监测要求。
随着测量仪器和测量技术的发展，市场上已经出现能实时连续观测监测点水平位移和垂直位移的测量系统，由于此系统测量可直接获取监测点的三维坐标值，故称为“三维位移监测系统”。该系统按监测点位移数据的采集方式可分为GPS 法和自动型全站仪极坐标差分法。采集到的数据通过南方SMOS软件进行处理从而得到监测位移情况。
（1）GPS 法
GPS法是基于全球卫星定位系统来进行尾矿库坝体的位移监测，利用GPS接收机实时采集监测点的坐标，通过南方SMOS软件解算监测点的位移情况和位移速率。GPS法定实时监测精度为：水平位移精度＜±3mm；垂直位移精度达到5mm。在10km内的短基线上GPS 测量可以获得毫米级的定位精度。
采用GPS法进行尾矿库坝移监测的方式为：在监测站位置安装一台或多台GPS接收机，每个监测点对应一台GPS接收机来获得其位移信息，配合南方SMOS软件构成三维位移监测系统。
采用GPS法进行尾矿库坝移监测，其特点如下：
① 可以自动获得实时监测数据，通过SMOS软件生成三维坐标变化图和三维坐标变化速率图；
② 受地形限制较小，观测点之间无需通视，只对空开阔，达到4颗卫星即可实现精确观测；
③ 高度自动化，无人值守，全天候监测，不受天气情况的影响；
④ 成本随GPS监测点数量的增加而增加。
（2）自动型全站仪极坐标差分法
自动型全站仪是一种能进行自动搜索、跟踪、辨识和精确找准目标并获取角度、距离、三维坐标以及其他相关信息的智能型全站仪，又被称为测量机器人。极坐标差分法通过自动型全站仪采集监测点的坐标数据，利用南方SMOS软件来计算监测点的位移情况。使用该方法后自动型全站仪的测量精度可以达到亚毫米级。
采用自动型全站仪极坐标差分法进行尾矿坝坝移的监测的方式为：一台全自动测量全站仪与数个监测点目标（棱镜）及SMOS软件构成三维位移监测系统。
采用自动型全站仪极坐标差分法来进行尾矿库坝移的监测，其特点如下
① 无需人工干预，全自动采集，自动获取三维坐标信息、传输、与处理监测点的三维数据；
② 测量精度高，经过软件差分解算后可达到亚毫米级；
③ 反射棱镜价格低廉，监测点的布设成本低，有利于增加监测点数。
通过以上比较可以得知，目前三维位移监测的方案主要有GPS法和自动型全站仪极坐标差分法，两者采用不同的数据采集部分都可以实现监测点坐标数据的自动采集，通过SMOS软件来实现对尾矿库坝移的监测。
根据尾矿库的情况的不同，采用多样的监测技术手段，以达到最优监测效果：针对坝体规模大、通视性差、存在遮挡的尾矿坝坝体，采用GPS法进行监测；针对坝体规模较小、通视性好的尾矿坝，采用自动测量机器人极坐标差分法来进行监测。这两种技术，在尾矿库坝移监测中可以根据工程的具体情况，取长补短互相搭配使用，设计出最优的方案，以达到最佳的监测效果。
三、位移在线监测手段
坝移监测主要包括坝面位移监测和坝内位移监测，其监测方法和仪器设备种类很多。坝面位移监测可使用全自动全站仪或GPS监测技术等，坝体内部位移监测使用倾斜仪和沉降仪。
坝面位移监测
全自动全站仪，可以自动搜索、跟踪、辨识和精确找准目标并测量角度、距离、三维坐标以及影像等信息。全站仪与监测点目标( 照准棱镜) 及计算机形成变形监测系统，可实现全天候监测，并自动数据采集、传输与处理变形点的三维数据。这种方法成本低，管理维护便捷，监测精度高。GPS变形监测系统是基于全球卫星定位系统来进行坝体变形监测，它具有全天候监测抗干扰强精度高等特点，但是其系统维护量大，费用也较大。
2、 坝内位移监测
固定测斜仪适用于坝体变形的长期监测，基本原理是使用测斜仪准确测量坝体的钻孔内局部的倾斜度。仪器安装于带标准导槽的的测斜管中，通过测量滑轮的倾斜长度和角度从而计算出横向和纵向水平位移。
土体沉降仪( 位移计) 是通过将整套仪器安装在钻孔中监测灌浆锚头和沉降板之间的土体压缩沉降变形量。此外，还有坝面自动水准仪等监测仪器用于监测坝体沉降。
坝移监测子系统是尾矿库在线监测系统的重要组成部分，也是在线监测系统安全经费投入中比重最大的子系统，主要是因为坝移是溃坝灾害演化过程的直观反应指标。特别是采用GPS、全自动全站仪等监测手段时，安全经费投入更大，应充分发挥其灾变直观反应的作用，实现灾害有效预警。
结束语
尾矿库坝移监测技术在近二十年的时间内，在国际上已经发展得比较成熟，应用广泛。我国应用这类技术还是近十年的事情，时间较短。但从尾矿库坝移监测工程的应用上已取得了零的突破，逐步为业内人士所认可。
从尾矿库坝移监测工作的需求来看，采用三维位移监测技术还仅仅是开始。从目前尾矿库安全的现状来看，应尽快在尾矿库监测监控中配置这种真正意义上的三维位移监测系统。将尾矿库的安全管理纳入现代科学的范畴之内，科学、即时、有效的监测监控，以确保人民生命财产的安全和社会的稳定，为构建和谐的生存环境，做出应有的贡献。
参考文献
【1】 田文旗，谢旭阳、我国尾矿库现状及安全对策的建议【J】、中国矿山工程，2009(38)6：42-49、
[关键词]洪潮江水库；除险加固；建设管理
Abstract: reservoir reinforcement project construction, strict implementation of the project legal person responsibility system, the bidding system, construction supervision system and contract management system, standardizing management, ensure project finish smoothly, achieve the desired effect、
Key words: reservoir; reinforcement; construction management
中图分类号：工程建设文献标识码： A 文章编号：
1工程概况
洪潮江水库位于广西合浦县西北部的星岛湖乡，距北海市50km，座落在南流江下游的主要支流洪潮江上。水库集雨面积402km2,总库容7、14亿m3，是一座以灌溉为主，兼顾防洪、供水、发电、旅游等综合利用的大(2)型水利枢纽。水库枢纽由主坝、6座副坝、2座闸控溢洪道、2座灌溉渠首组成。
工程于1959年兴建，1964年建成投入运行，并先后三次加固。由于水库原建设标准低，施工质量差，经历40多年运行后，工程存在的安全隐患较多，防洪标准未能满足现行规范要求，水库一直限制在正常水位以下运行。2002年9月，广西壮族自治区水利厅对该水库进行了安全鉴定，水利部大坝安全管理中心以坝函〔2003〕345号文核定水库为三类坝, 是《全国病险水库水闸除险加固专项规划》第二批规划项目之一。
2水库存在的主要隐患与除险加固措施
根据大坝安全鉴定，水库主坝混凝土防渗墙顶高程低于设计、校核洪水位，3、4、5号副坝坝顶高程也不满足规范要求；主坝防浪墙底部未与坝体防渗体连接，存在严重的渗流安全隐患，3号副坝坝脚出现渗漏；第二溢洪道进口开挖不足，基础渗漏并造成出口翼墙基础局部淘空，闸墩也存在裂缝；两座溢洪道及两座放水涵的闸门及启闭设备老化；大坝安全监测设施不完善等。
为消除隐患，保障水库安全运行，充分发挥工程效益，对洪潮江水库进行除险加固是十分必要的。水库除险加固工程初步设计于2005年8月完成，同年10月通过了审批，核定工程总投资2913、68万元。主要建设内容有：对主坝混凝土心墙采用加高处理，重建C15混凝土防浪墙，翻修上游混凝土护坡、下游反滤体及坝坡排水沟，增设大坝安全监测设施；对3#、4#、5#副坝加高加宽及6#副坝加高培厚，迎水坡设置C15混凝土护坡，翻修背水坡护坡；第一溢洪道启闭机房、闸室底板拆除重建，闸室两侧及基础采用帷幕灌浆防渗处理，更换闸门及卷扬机，交通桥加宽加固；对第二溢洪道进水口段清障、边坡衬砌、堰面加固、两侧坝肩防渗处理、中墩裂缝补强、启闭机房重建、更换闸门及卷扬机；总干渠渠首放水涵和闸室拆除重建，对进水渠渠底开挖及两岸护坡加固，更换工作闸门、检修闸门及其启闭设备。改建水库主副坝及两座溢洪道防汛抢险交通道路。
3工程建设管理情况
确保项目顺利实施，科学的管理是关键的。北海市洪潮江水库工程管理局（以下简称管理局）作为项目法人，在工程建设过程中，认真落实了项目法人责任制、招标投标制、建设监理制和合同管理制等四项制度，科学合理地安排项目建设，严格管理，确保了除险加固任务顺利完成。
3、1严格执行四制管理
实行项目法人负责制。水库被核定为三类坝后，管理局及时向主管部门申请组建工程建设项目法人，北海市人民政府授权北海市水利局批复管理局为洪潮江水库除险加固工程项目法人，负责工程的建设管理工作。项目法人批准后，管理局从各科室抽调技术、财务等业务骨干组建洪潮江水库除险加固工程建设办公室作为项目现场管理机构，下设文秘档案组、工程技术组、质量安全组、财务统计组、征地拆迁组，各组职责明确，认真履行项目管理职责，依法选择项目的勘察设计、监理、施工单位，并按建设程序及时办理质量安全监督手续和施工许可证。项目建设期间，管理局努力做好与参建各单位及地方相关部门的协调工作，及时解决施工场地、供电、交通等问题，为施工创造良好的外部条件。定期召开各参建单位工作例会和协调会，研究解决难点问题，总结经验教训，以促进施工质量和进度。
规范工程招标投标制。管理局严格按照规定招标，项目招投标均采用公开招标方式进行，委托招标机构，在规定的媒体上招告，并经广西水利水电招标投标管理站审核、备案，在全区水利评标专家库抽取专家评标，招投标的各环节均严格按照招投标法进行，选择了一批技术能力强、管理水平高、报价合理的水利施工一级专业公司。
实行工程建设监理制。项目建设监理业务未达到必须招标条件，因而，管理局选择了长期合作、服务质量高的甲级资质监理公司负责工程监理工作。监理单位实行总监理工程师负责制，按照监理规范，编制监理规划和监理实施细则，监理人员持证上岗，采取旁站、巡视、跟踪检测和平行检测等方式实施监理，发现问题应及时处理。
强化合同管理制。管理局签订的工程勘察、设计、施工、监理等合同均严格采用相应的合同范本，同时完善各项条文，避免合同条款不严密产生歧义。建设期间，参建各方在工程设计、项目变更、工程计量、工程预付款及进度款支付、工程质量控制等均严格按合同的约定履行。对合同外新增的工程项目，按程序完善合同手续。合同的严格规范管理保证了工程建设的顺利实施。
3、2科学合理安排项目建设
科学合理安排建设内容确保项目顺利实施的基础。工程建设主要项目有主坝加固、溢洪道加固加固、副坝加固和渠首重建等。两座溢洪道受汛期水位和排洪渡汛影响，总干渠首受灌溉用水和汛期水位影响，均应围堰施工。根据灌溉和防洪渡汛的需要，总干渠首必须在一个停灌期完成，两座溢洪道工程施工期要错开。项目施工工期为2年。实施过程中，项目分两期下达投资计划， 2007年1月下达第一期投资计划750万元。由于资金有限，只能先安排实施主坝主体部份、第二溢洪道加固工程，划为一个标段，于当年5月开工，在2008年5月前完成了主体工程；第二期在2007年10月底开工，工程分为3个标段：标段Ⅰ为副坝加固工程，防汛公路改建工程，房屋建筑工程；标段Ⅱ为第一溢道加固工程，总干渠首加固工程，机电设备及金属结构设备；标段Ⅲ为大坝安全监测系统及水情自动测报系统工程。工程建设中主体工程能按期完工，没影响水库渡汛和灌溉放水。
3、3严格项目建设管理
为了加强项目建设的管理，管理局建立健全项目管理制度，从项目管理职责、程序管理、质量管理、进度控制、资金管理、安全管理等方面作出了明确规定。
3、3、1严格质量、资金、进度三控制
严格质量管理。工程质量是决定工程建设成败的关键。管理局在项目建设中建立了完善的项目法人负责、施工单位保证、监理单位控制、质监部门监督的质量管理体系，参建各方建立严格的质量责任制，从影响工程质量的人、原材料、施工工艺、施工设备、施工环境等5方面因素严格控制，组织图纸会审，设计单位做好技术交底，建立取样见证制度，严把进场原材料质量关，建设单位驻工地人员与监理工程师一起对完成的每个工序及单元工程进行质量检验，经验收合格后方可允许下一道工序的施工。施工质量评定严格执行《水利水电工程质量评定标准》，经验收，6个单位工程全部合格。项目建设期间没有发生质量事故。
抓好资金控制。工程建设资金按基本建设财务管理制度规范管理，实行“专人、专户、专帐”管理，确保专款专用。资金拨付严格按照合同、建设内容和工程进度，严格控制设计变更投资，工程进度款分月付款，由施工单位提出申请，经监理方和管理局技术人员复核、分管副局长审核后报局长审批支付。严格的财务管理有效地控制了投资，经审计，项目实际完成投资2332、86万元，为批复投资的80%。
加强进度管理。管理局根据项目建设目标，确定关键路线，控制关键节点，倒排工期，分解任务，制定周密可行的进度计划，明确各个时段的建设目标和任务。严格按照计划控制工程进度，加强检查和监督，及时发现问题，解决问题，确保了按计划完成建设任务。
3、3、2抓好施工安全管理
项目建设期间，管理局层层落实安全生产责任制，加强施工现场安全管理，完善各项施工安全技术措施，做好渠首闸和两座溢洪道启闭楼拆除方案审核备案及新建启闭楼高大模板安全核算工作。结合实际制定安全事故应急预案，完善预案执行的保障措施。并落实水库加固工程防汛安全责任制、度汛方案和各项度汛措施，确保施工度汛安全。工程施工期间没发生一起安全事故。
3、3、3做好工程档案管理
管理局重视工程建设档案管理工作，安排专人负责，按《水利工程建设项目档案管理规定》从工程前期工作开始进行文件材料的收集、积累、整理和保存工作。为提高工程档案资料质量，开工初期，管理局邀请北海市档案局专家到现场作工程档案管理讲座，并指导档案管理工作，促进工程参建各方档案管理规范化。
关键词：大坝；安全问题；措施
中图分类号：TV698、2+37文献标识码： A 文章编号：
大坝安全问题必须引起高度重视。大坝受很多因素的影响，在建设大坝过程中有一些因素是无法回避的，从世界角度来看，溃坝事件发生已经不是一件两件，这给人们带来了巨大的安全威胁以及给社会带来了巨大的经济损失。因此，无论是从安全角度还是从经济角度出发，确保大坝安全是非常重要的。
1、大坝安全问题
1、1大坝工程质量问题
我国很多中小型大坝建设时期较长，当时的经济条件和技术都不比现在，再加之没有完善的工程建设规范和工程技术标准，基于这些因素，导致一部分大坝存在质量问题。我国绝大多数的水库都是从五六十年代开始运行，运行时间较久，工程构筑物、设备基本进入老化期，功能已不完备。由于长期以来水库管理经费投入不足，正常的工程维护费用难以保证，工程老化成病、积病成险。
1、2大坝安全隐患
大坝如果没有进行加固，其裂缝比较严重，闸门也会存在严重的锈蚀，闸墩处也会产生多处开裂现象，总而言之，大坝安全不容乐观。尤其是部分小型水库大坝由于年代较久远，经库水长期的冲刷、浸蚀，坝体土质流失很严重。另外部分渠道淤塞是个比较大的问题，常年的水土流失导致大坝上游渠道淤塞进而影响到水库的库容，大坝的抗洪等级相应地下降。大坝的裂缝危险使得水库出现渗漏状况，坝体稳定性以及安全等级下降。
1、3配套设施落后
一般而言，在大坝建设时期安装水库大坝的配套设施，随着时间的推移，绝大多数的设施都没有进行及时更新，进而使大部分配套设施明显落后于大坝安全管理的需要。比如大部分水库的管理厂房，泵房，闸门启闭室兴建年代较远，现已成为危房，或者存在诸如漏水、漏电等安全隐患；相关的水情监测设备还是建设期的老设备，严重过时，其测量精度已出现不同程度的下降；另外一些比较先进的现代化监测系统以及智能数据处理系统尚未安装，通讯系统尚不完善，水情预报效果不能满足需要。其他基础设施比如防汛道路多数还是乡村土路，而且比较狭窄，人车通行极为不便。
2、如何解决大坝安全问题
2、1大坝处理所需技术
（1）除险加固技术。为提高水库大坝的抗洪能力，一般采用的工程措施主要有加高大坝或增大工程泄流能力(如新增泄洪建筑物或扩建现有泄洪建筑物等)。在土石坝渗透稳定方面，因我国土石坝数量庞大，其中存在的病险比例又较高，从渗流破坏在病险事故中的主导因素，以及防渗加固所占投资比例较大等几个方面分析，选择方案合理、技术可行、经济环保的渗流控制措施，是土石坝除险加固设计中的重要课题。在结构安全加固方面，主要是处理混凝土结构的裂缝、碳化问题。随着材料技术的不断发展，针对不同的加固对象、工作条件、裂缝性质，可供选择的混凝土补强加固材料与技术也越来越多，如灌浆材料、冲磨与空蚀修补材料，碳纤维加固，粘钢加固等。与发达国家相比，我国在环保型和抗老化材料方面差距明显。在金属结构安全加固方面，一般情况下，对闸门采取更换方式，但埋件一般难以更换，因其可能带来非常大的代价，如巨大的临时工程量，或需要放空水库等。对于水下锈蚀严重需要更换的埋件，目前还没有比较方便简易、代价小、能保证较长使用年限的有效处理办法。这是一个值得进一步研究的重要课题。总之，大坝加固技术的发展方向包括：①研发环保、耐久性好、施工简便的新型加固材料；②研发隐蔽工程加固施工的系列化成套设备，新型设备研制应向自动化、智能化、轻便化发展；③研发水下加固设备和加固材料。（2）大坝维护技术。大坝建成后，受材料老化、风化剥蚀等影响，抵抗力减弱。为延长工程寿命，大坝的维护是必须的。目前大坝维护修补材料逐渐向环保型方向发展。我国大坝维护技术的主要发展方向为：①水下维护材料和技术；②高性能环保抗冲磨材料；③抗腐蚀、抗磨蚀、抗锈蚀的新型金属结构材料和涂层材料；④混凝土表层防碳化处理技术。
2、2应急预案管理
近些年来，大坝突发事件比较突出，这促使水库管理局开始注重对大坝突发事件和应急预案的管理。根据工作实际组织力量编制并逐年完善《水库大坝安全管理预案》、《水库防洪预案》、《公共事件突发预案》、《水库防恐预案》、《水库水污染防治预案》和《沙河水库控制运用计划》；还结合实际情况编制《水库安全生产工作实施方案》、《水利安全生产“三项行动”方案》、《水利安全生产“三项建设”意见》、《水库安全生产隐患排查治理工作实施方案》、《水库安全生产月活动方案》等。第一时间组织广大干部职工认真学习这些预案、方案，并且进行必要演练试运行，使措施切实地落到工作实际当中。另外在具体工作实践中，建立安全事故报告制度，确定专人负责并随时掌握突发事故和安全隐患的动态，做到一般事故定期报、重大突发事故当即报，确保重大突发安全事故不迟报、漏报，使隐患得到及时防范和治理，确保水库大坝安全管理落到实处。
3、结语
大坝安全问题与工程本身有着直接联系，而且在一定程度上与本地区的经济发展有着密切关系，总而言之，确保大坝安全是非常重要的。改革开放以来，我国绝大多数地区的大坝安全工作有所提高，但是仍然存在一些没有解决的问题，如管理体制不健全、安全意识淡薄等，这些问题正是大坝确保安全必须解决的。针对我国绝大多数的大坝而言，要想确保其安全问题，必须借鉴一些有成功经验的大坝安全管理措施，在此基础上，再根据本大坝的实际情况进一步保障大坝的安全运行，促进本地区的经济发展。
参考文献：
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【关键词】水库；安全；突发事件；贡献
水库是指在山沟或河流的狭口处建造拦河坝形成的人工湖泊。水库是一种特殊的建筑物，规模通常按库容大小划分为小型水库，其中又包括小（一）型和小（二）型，中型水库，大型水库，其中包括大（一）型和大（二）型。水库的主要作用就是利用水库库容拦蓄洪水，削减进入下游河道的洪峰流量，达到减免洪水灾害的目的。在其发挥重要防洪作用的同时兼顾例如灌溉、发电、供水、养鱼、航运等等综合利用的水利枢纽工程。
水库防洪是我国防洪广泛采用的工程措施之一，也是防汛工作的重要组成部分，在抵御洪涝灾害中发挥了不可替代的重要作用。但水库一旦失事，将会给下游淹没区造成毁灭性灾害，对此水库的安全问题就极为重要，在管理运用过程中不得有疏忽。为保障水库的安全任务及责任，笔者结合工作实际，主要从大坝安全监测、水库防汛抢险工作、对突发事件的应对、水库工程日常管理维护等严峻问题进行探讨。
1、大坝安全监测
要准确了解大坝工作性态，只能通过大坝安全监测来实现，同时也说明了大坝安全监测的重要性。大坝安全监测是人们了解大坝运行性态和安全状况的有效手段，有校核设计、改进施工和评价大坝安全状况的作用，且重在评价大坝安全。大坝安全监测范围包括坝体、坝基、坝肩，以及对大坝安全有重大影响的近坝区岸坡和其它与大坝安全有直接关系的建筑物和设备，大坝安全监测项目主要有水位、降水量、流量、沉陷、测压管、检查井、渗流等。
加强对溃坝的分析是非常有必要的，这就要求大坝安全监测系统在关键时候能发挥作用，能得到关键数。针对具体的坝址、坝型和结构有针对性地加强监测，大坝监测应和大坝设计、施工和运行管理互相补充，特别是在设计中运用新结构、新方法、新材料，施工时发现新的地质构造和地质条件。运行遇到不利工况时，大坝安全监测理应成为检验设计、施工及运行效果的必要手段，从而为采取必要的工程措施以确保大坝安全创造条件。
2、水库防洪抢险
近年来，水库防汛责任制进一步健全，作为防汛责任制体系的重要内容，形成属地管理，由各级政府领导对辖区水库安全度汛全面负责和行政领导、技术人员包水库防汛责任制，为水库安全度汛提供了可靠的组织保证。水库安全度汛措施不断细化，安全建设也取得了较好进展，多数水库实施了除险加固，并建成了洪水自动测报和洪水调度系统建设。水库安危责任是重中之重。这就要求，各类水库安全度汛工作坚持实行属地管理，中型和重点小型水库由所在县市区政府领导包干负责，小型水库由所在乡镇政府领导包干负责。市、县、乡三级必须认真落实水库的防汛行政责任和技术服务责任。各水库防汛责任人员要认真履行职责，全面清查水库安全度汛隐患，落实防汛保安措施。建立和完善水库值班制度，确保汛期24小时有领导带班、有人员值班。要建立和完善水库巡查制度，当库区出现降雨和洪水时，需昼夜在岗，加密巡查，及时排除隐患。建立和完善水库安全度汛监管制度，定期检查和突击抽查相结合，促进防汛措施落实。
3、对突发事件的应对
水库可能出现的突发险情种类有：超标准洪水和突发性洪水导致的漫坝、溃坝；地震、战争或恐怖事件导致的拦河坝出现裂缝、渗漏管涌、溃决及溢洪道设施的毁坏。如拦河坝出现裂缝、渗漏管涌，立即进行抢险处理；如发生漫坝、溃坝及溢洪道设施的毁坏，将直接导致下游人民生命财产的重大损失。为了在水库大坝发生突发安全事件时避免或减少损失，提高水库管理单位及其主管部门应对突发事件能力，降低水库风险，力保水库工程安全，应及时编制《水库大坝安全管理应急预案》。
水库大坝突发事件是指突然发生的，可能造成重大生命、经济损失和严重社会环境危害，危及公共安全的紧急事件，一般包括：①自然灾害类。如洪水、上游水库大坝溃决、地震、地质灾害等。②事故灾难类。如因大坝质量问题而导致的滑坡、裂缝、渗流破坏而导致的溃坝或重大险情；工程运行调度、工程建设中的事故及管理不当等导致的溃坝或重大险情；影响生产生活、生态环境的水库水污染事件。③社会安全事件类。如战争或恐怖袭击、人为破坏等。④其它水库大坝突发事件。
突发事件的可能后果分析。
1）突发溃坝事件后果分析。如水库溃坝，可能发生的水库溃坝形式为大坝瞬时横向局部一溃到底，形成溃坝洪水，直接导致下游村庄及耕地、两岸低洼地带严重受灾，相关道路交通中断，直接威胁下游人员生命及财产安全。2）突发水污染事件后果分析。因水库的特殊性，其担任防洪灌溉及人蓄饮水等重要任务，如上游工矿、企业污水直接排放，排放标准严重不达标，则会对水库水质造成严重污染。如果水质遭到污染，下游粮田将会绝收，会直接影响下游饮用水质，对饮水造成严重后果。
4、水库工程日常管理维护
强化水库防汛安全管理，离开水库自身安全，水库的兴利效益就无从谈起。分析所有失事水库的原因，管理不到位是其中的主要原因。应加强水库安全管理，建立和完善水库安全设施检修维护制度，定期检查检测设施设备，保证正常运行。
为使水库大坝更加安全稳定，各项管理设施及设备应配置齐全，工程管理实现规范化、现代化和信息化，及时给水库的工程管理和运行提出更高的要求，为适应和满足水库工程运行管理的需要，保证水库工程安全运行，水库管理单位做好相应的运行管理工作是十分必要的。为充分发挥水库现有工程效益，使水库工程最大限度地发挥其兴利除弊的功能，需要做好以下几个方面的工作：
1）强化工程管理，落实各项规章制度，加强大坝安全监测和机电设备的安全检查工作。2）加强水库管理人员队伍的业务学习和培训工作，消化吸收和掌握工程加固后的新内容和相关技能，为管理水库工程做好技术和运用能力准备。3）规范操作，科学调度水库工程，在水库《防洪预案》的框架下，做好水库工程渡汛安全和下游防洪保护对象的行洪安全等防汛工作。4）加强水库蓄水管理和供水调度工作，充分发挥水库工程的经济效益。5）加快水库管理体制改革的进程，理顺管理体制和经营方式，实现正规化管理的目标。
当前我国南方地区已经进入汛期，北方即将入汛。*年是全面完成**的最后一年。确保水库安全度汛，对于贯彻落实党的十六大和十六届三中、四中全会精神，全面建设小康社会和构建社会主义和谐社会都具有十分重要的意义。刚才，江苏、四川、河南、浙江四省就做好水库安全度汛工作进行了会议交流，下面我讲三点意见：
一、认真总结去年水库安全度汛的经验教训
去年汛期，全国降雨较为均匀，但局部地区降雨强度大，浙闽沿海地区遭遇了强台风袭击。各级党政领导和防汛抗旱指挥部认真贯彻*年全国水库安全度汛电视电话会议精神，坚持以人为本和科学防控，充分发挥了水库的防洪减灾作用。全国仅有一座小型水库（广西岩小水库）在汛期垮坝失事，数量是历年来最少的，且没有造成人员伤亡和重大财产损失。据统计，*年汛期全国26000多座水库共拦蓄洪水331亿立方米，减免农田受灾面积260万公顷，减免受灾人口5675万人，减免县级以上城市进水437个，减免直接经济损失约597亿元。去年我国水库安全度汛的主要经验有以下几点：
一是建立并认真落实了水库防汛安全责任制。去年汛前，国家防总和各级防汛抗旱指挥部分别通过各类公众媒体通报了水库防汛责任人名单，主动接受社会的监督。有的省各级政府和各级水利部门还层层签订水库安全责任书或责任状。四川等省把水库安全度汛纳入各级政府的政绩考核内容，实行目标考核和奖惩兑现。通过建立健全责任制，不仅为水库安全度汛提供了强有力的组织保障，还能有效整合水库安全度汛的各种人力、物力、财力和技术资源。
二是继续加大了水库除险加固建设力度。*年，中央和地方继续集中力量，加快病险水库除险加固步伐。仅中央国债资金补助的水库除险加固工程投入就达76、6亿元，共实施了357座病险水库的除险加固。广东省继续加紧实施省委、省政府和省人大有关"100座大中型水库"和"3279座小型水库"的除险加固项目。去年11月，江苏省政府做出决定：用3年时间完成12座大中型病险水库除险加固，用5年时间基本完成300座小型病险水库除险加固，使水库达到国家颁布的防洪标准。
水库除险加固为安全度汛奠定了扎实的物质基础。去年8月12日，浙江省遭受强台风"云娜"的正面袭击。这场1956年以来最大强度的台风给全省近4000座小(二)型以上水库造成巨大威胁。但由于该省前几年完成了1800多座水库的除险加固，台风到来前对存在问题的水库，采取彩条布裹护坝顶等应急防护措施，所有水库都经受住了强台风的袭击，确保了水库安全，还拦蓄洪水15亿立方米，为后期抗旱、发电等增加了水量。
三是水库防洪调度突出了科学防控和统筹兼顾。去年汛期，河南澧河、小洪河和湖南沅水、资水等中小河流发生了大洪水。各省防汛抗旱指挥部科学调度水库，突出了科学防控，实现了三个统筹兼顾。一是统筹兼顾了水库和上下游的防洪安全。在防御澧河、小洪河大洪水中，石漫滩、孤石滩水库及时拦洪错峰，削减洪峰分别达71%和93%，最大下泄流量不足350立方米每秒，确保了京广铁路和漯河等城市的防洪安全，避免了杨庄滞洪区的分洪运用。二是统筹兼顾了防洪安全与发电效益。去年福建省发生了持续性的严重干旱，电力供应紧张。*年7月，省政府专题研究水口水库调度事宜，省防总根据天气形势预测分析，慎重决定将水库汛限水位短期抬高2米，有效拦蓄了一次暴雨洪水，增加蓄水1、8亿立方米，取得了显著的社会经济效益。三是统筹兼顾了防洪安全与抗旱用水。在*年后汛期，湖南省防汛抗旱指挥部根据预报及时调度大型水库蓄水，使全省水库蓄水量大大增加，为抗旱工作提供了必要的水源。
四是加强了防汛值班和巡查，及时排除了险情。在水库安全度汛工作中，许多省都把防汛值班和巡查作为有效动态管理工程设施的重要措施，不断予以规范化、制度化。事实也一再证明，加强防汛值班和巡查是水库，特别是小型水库安全度汛的"法宝"。*年9月3日至5日，四川盆地东北部的达州、南充等地遭受历史罕见特大暴雨洪水袭击，200多座水库出现险情，其中57座水库发生严重险情、17座小型水库土坝坝顶洪水漫溢。由于水库值班和巡查人员及时发现险情，水库防汛责任人迅速赶赴现场，并在工程技术人员的指导下，组织人员采取扩挖溢洪道、及时开挖导渗沟等措施排除险情，避免了水库垮坝事故的发生。
尽管去年我国水库安全度汛取得了很大的成效，但我们要清醒地看到，去年总体上风调雨顺，主要江河没有发生大洪水，否则水库垮坝数量很可能增加。一些地区水库安全度汛仍然存在责任不落实、麻痹思想严重、应急预案不完善、防汛准备不充分等问题。例如：
一是湖北省恩施市清江大龙潭水电枢纽工程围堰溃决事故。大龙潭水电枢纽工程（在建）设计总库容5200万立方米。*年5月26日至27日，清江流域骤降暴雨，洪水漫过围堰导致围堰溃决，致使发电引水洞内4名施工人员死亡，下游河滩便道上一辆面包车被洪水冲走，车内10人死亡、4人失踪（其中有12名儿童）。经调查，该事故是一起安全责任事故。事故发生的直接原因是洪水超过围堰设计防洪标准。主要原因是项目业主恩施清江大龙潭水电开发有限公司和施工单位葛洲坝水利水电工程集团有限公司第一工程公司大龙潭项目部没有按要求制定防汛预案、安全措施不落实、临场抢险指挥不当。恩施市市政府和市防汛管理部门监管不力、防汛责任制不落实等也是重要原因。
二是广西自治区百色市平果县岩小水库垮坝事故。岩小水库于1973年建成，总库容28万立方米，最大坝高11、5米，大坝为干砌石土坝。*年6月中下旬，库区出现3次较大降雨过程，库水位迅速上涨。6月27日，群众发现大坝左端发生塌陷后洪水从顶部漫过，其后组织抢险，但未等抢险队伍赶到，大坝已开始溃决。水库溃坝直接经济损失63万元，未造成人员伤亡。事故发生的直接原因是群众在大坝左端铺设管道（自筹资金，未审批）后未进行回填防渗处理，加之大坝填筑质量差，高水位下形成渗漏通道，发生渗透破坏。
三是山西省文峪河水库擅自改变度汛方案、抬高水库汛限水位、人为造成严重险情。文峪河水库是一座正在实施除险加固的大型水库，总库容1、13亿立方米，保护着下游吕梁、晋中30多万人民群众的生命财产安全。水库大坝为水中倒土均质坝，坝高55、9米。*年6月8日，水库管理单位关闭泄洪隧洞进口检修闸门，私自拆除泄洪隧洞出口工作闸门，从而改变水库运行方式，将水库汛限水位抬高到溢洪道堰顶高程，抬高汛限水位5、15米，造成极为严峻的防汛形势。后经多方努力，于7月28日排除隐患。如果这期间发生大洪水，后果不堪设想。
各地要从以上水库安全度汛事故或问题中吸取教训，举一反三，引以为戒。
二、充分认识影响水库安全度汛的突出问题
我国水库数量多、分布广，特别是中小水库地处偏僻、交通不便、通讯不畅，工程老化失修、管理粗放，安全隐患甚多。随着我国经济社会的快速发展，水库一旦失事所造成的人员伤亡、对交通等基础设施的毁坏等，远比一般堤防失事的后果要严重。现在人们已经无法想象"75、8"河南省板桥、石漫滩水库垮坝失事重现的后果。今年4月28日，青海省海西州都兰县英德尔水库（总库容100万立方米，坝高20米）受地震等因素影响，在溢洪道处决口溃坝。溃坝时，水库蓄水量为90万立方米。因此，各级政府和防汛抗旱指挥部一定要以"如履薄冰、戒慎恐惧"的心态，正视影响水库安全度汛问题。从目前各地水库防汛管理和度汛准备的情况看，今年水库防汛安全形势仍然十分严峻。
一是全国水库整体工程状况依然堪忧。我国一半以上水库建成于20世纪50年代至70年代，大多是在"边勘测、边设计、边施工"中进行的，工程标准低、施工质量差，经过几十年的运行大多已处于病险状态。据统计，1999年底全国三类水库大坝共有30413座，其中大型水库145座，占大型水库总数的42%；中型水库1118座，占中型水库总数的42%；小（1）型水库5410座，占小（1）型水库总数的36%；小（2）型水库23740座，占小（2）型水库总数的36%。1998年大水以后，各级政府都高度重视水库除险加固工作，中央还专门安排了国债资金，水库除险加固进程明显加快。到*年底，全国各级财政累计投入370、4亿元，其中中央投入198、9亿元用于补助1573座病险水库除险加固建设。但是，我国病险水库比例高、数量多，依然形势严峻，令人堪忧。此外，每年都有不少水库发生水毁，又产生新的病险因素，仅*年全国就有7286座水库发生水毁，需要修复。
二是水库通信预警、水文测报等设施仍然欠缺。据统计，全国有113座中型水库、7万多座小型水库没有通讯设施或设施不完备，分别占中小型水库总数的4%和88%。许多水库只能通过烽火、鸣枪等手段示警。这些水库一旦出险就难以及时报出情况，必然严重影响应急抢险和人员转移。此外，全国还有29%的大型水库、65%的中型水库和97%的小型水库没有专用的雨水情测报设施，汛期难以确切掌握库区水雨情变化，只能根据坝前水位的涨落及其他零星信息来判断，防汛调度心中无数。大中型水库中不少水库的观测设施已老化失修，无法运用。小型水库除了部分水库设置水尺外，基本没有安装观测设施。汛期高水位时，水库管理单位无法及时掌握水库工程状况，容易造成麻痹大意、盲目超蓄，或者谨小慎微、盲目泄流。
三是水库防汛管理依然不够规范。首先是少数水库防汛安全行政首长负责制落实得不到位。尽管年年都强调，不少地区还签订责任状或者向社会公告，但仍旧有少数行政责任人从不到负责的水库检查，或者匆匆过往，根本不掌握情况，更谈不上分析问题和采取措施，确保水库安全度汛了。其次是一些水库管理机构不健全、管理混乱。相当一部分小型水库根本没有管理机构，有的汛期不落实专门的管护人员。不少中小型水库没有制定或及时修订水库防汛值班制度、泄洪设施启闭规程、大坝安全观测制度等规章制度。有的水库甚至无视规章制度，人为造成险情。个别水库管理人员对群众破坏大坝的行为听之任之，不制止，也不汇报。第三是一些水库防洪应急预案不落实，"防、抢、撤"能力弱。不少中小型水库防汛抢险队伍不落实、技术力量薄弱，抢险物资储备不足、品种不全，甚至根本就没有储备。第四是一些中小型水库安全检查流于形式，现场检查不细致，不能发现重大安全隐患，对发现的可疑迹象也不作进一步的核查、报告和督办。
四是水库防洪与兴利矛盾更加突出。水库承担着防洪与兴利的双重任务，有限的库容既要腾空迎汛、又要蓄水兴利。经济社会的发展对水库防洪与兴利的要求越来越高，除了要确保水库和上下游的防洪安全，还要满足供水、灌溉、发电等水资源供给要求，甚至要在优化环境、恢复生态、便利航运等方面发挥作用。近几年来，一些地区水库蓄水较少，受煤价暴涨、火电供应不足等因素影响，水库、水电站都希望多发电，防洪与发电矛盾十分突出。北方干旱地区的水库，尤其是为城市供水的水库，供水、灌溉、发电等兴利任务不断加重，防洪和兴利矛盾也十分突出。
三、全力做好今年全国水库安全度汛工作
*年全国水库安全度汛的工作目标是"三个确保"：一是落实责任，强化管理，确保大型和重点中型水库不垮坝、一般中型和小型水库设防标准内洪水不垮坝；二是全力抢护，及时转移，遇超标准洪水要确保人民群众生命安全；三是科学防控，统一调度，确保水库防洪与兴利综合效益的充分发挥。
去年秋季以来，我国部分地区气候异常，阶段性气温变化幅度大，降雨分布极不均匀。一些地方发生了持续干旱、严重"倒春寒"和冰雹等灾害，一些江河在春季出现了历史罕见的超警戒水位洪水。据气象部门预测，今年夏季我国可能出现南北两支主要多雨带，旱涝灾害程度比去年重。南方多雨区位于江淮、江南、华南西部和云贵高原等地，其中江南北部较常年同期偏多2成以上；北方多雨区位于内蒙古大部、新疆北部及东北南部、华北东部等地区，其中新疆北部、内蒙古西部较常年同期偏多2成以上。
需要注意的是，超长期天气预报是一个世界性难题，现在的科学技术水平还难以准确地预报未来几个月的旱涝情况。另外，局地超雨情况越来越多，水库安全面临更加严峻的形势。因此，各地要立足于防大汛、抢大险，从实践"三个代表"重要思想、树立和落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的高度，切实增强水库安全度汛的责任感和紧迫感。要统一思想，充分认识水库垮坝后果的极端严重性，认清水库安全度汛工作在经济社会发展中所占的特殊地位。要严格按照国家防总确定的水库安全度汛工作目标，找准难点，突出重点，落实各项度汛措施，确保水库安全。
（一）明确职责，切实落实水库安全责任
要明确水库安全管理责任主体，抓好以行政首长负责制为核心的水库防汛安全责任制的落实。各级政府主要领导要对辖区内的水库安全负总责，各级分管行政领导是水库防汛安全的第一责任人。各地要把水库防汛安全情况纳入政府政绩考核内容。要明确水库防汛安全的行政责任人和技术责任人，向社会公布责任人名单及其职责，接受社会监督和检查。水库防汛责任人必须上岗到位，切实履行职责，落实措施、排除隐患。水库出险，责任人要在第一时间到现场，分析险情、制定方案、转移群众、组织抢险。要做到挂帅必出征、出征必作战、作战必务实。
目前，全国防洪重点中型水库的确定工作已经完成，国家防总将公布700多座全国防洪重点中型水库的名单。各地要把这些水库作为中型水库防洪保安的重点，明确水库防汛安全行政责任人和技术责任人，切实落实各项防汛责任制，科学制定防洪应急预案，采取一切有效措施，千方百计确保水库不垮坝。
（二）建立水库安全监督机制和责任追究制度
各级防汛抗旱指挥部要加强对水库防汛责任人履行职责情况的监督，要分级建立水库防汛安全监督机制，逐库明确安全监督责任人和监督内容，及时将监督检查情况记录备案，对发现的问题向防汛责任人提出书面整改意见，并跟踪督办。对履行职责不力、整改不及时的防汛责任人要进行通报，情节严重的，提请政府进行责任追究。这样做有利于解决水库防汛责任制停于文件、流于形式的问题，给水库防汛保安增加双重保险。因、、处置失当等人为因素酿成水库安全事故的，要根据《国务院关于特大安全事故行政责任追究的规定》和国家防总即将印发的《防汛抗旱责任追究制度》和相关法律法规，严肃追究有关人员的责任，构成犯罪的要依法追究刑事责任。
（三）全面开展水库防汛安全大检查
各地要按照水库管理部门自查、主管部门核查、防汛抗旱指挥部抽查的原则开展水库防汛安全大检查，要确保主汛期到来之前完成所有水库的安全检查。安全检查要认真细致，工程措施和非工程措施都要检查，不走过场，不留死角，发现的问题要逐一登记造册，提出解决办法，及时处置。水库防汛行政责任人汛前必须亲自带队到水库进行全面细致的检查，对发现的问题，特别是重大安全隐患，要采取得力措施，限期予以解决。汛前不能解决的，一定要调整水库调度运用计划或防洪应急预案，并落实相应的"防、抢、撤"措施。除了大坝和泄洪设施等工程外，各地要把防汛通信、水雨情测报、防洪调度系统、大坝观测系统、防汛抢险道路等列入检查项目，确保这些设施或系统的正常运行。
（四）细化落实水库"防、抢、撤"措施
要对各类水库工程进行分类排查，抓好安全保障措施的落实，及时排除各种不安全因素。要根据水库不同的特点，因地制宜地落实应急措施，特别是病险水库和位置重要的水库，要认真制定水库防洪应急预案，贮备必要的抢险物料，落实可靠的抢险队伍，保障水库防汛通信预警和防汛抢险道路的畅通。要认真分析可能发生的各种险情，研究切实可行的预警和"防、抢、撤"实施方案，有针对性地明确各环节责任人的具体职责，落实抢险物料、队伍等。要特别重视水库防御超标准洪水方案的制定工作，认真审定溃坝风险图，细化各项方案与措施。
（五）确保在建水库和除险加固水库安全度汛
在建水库、水电站要按照设计标准和施工进度，精心组织、周密安排，满足施工度汛要求，确保安全度汛。要严格履行水电建设项目审批和建设程序，落实责任主体，明确防汛责任。各类在建水库要针对可能发生的各类险情，认真制定防洪应急预案，特别要完善重大险情的抢护预案和下游群众的紧急转移预案，做到责任、机构、方案、队伍、物料和报警六落实。各地要认真汲取湖北省大龙潭水电枢纽工程施工围堰溃决，造成严重人员伤亡的惨痛教训。
正在实施除险加固的病险水库不仅要考虑防御标准洪水，还要制定防御超标准洪水的应急度汛方案，确保施工安全。对已完工并试运行的水库，要科学制定水库调度运用计划，按批准的度汛运用计划运行。要处理好防洪与兴利的关系，不得随意超蓄，并认真做好各项安全观测工作，及时分析整理观测资料，发现异常及时采取有效措施消除隐患。要坚决杜绝类似新疆生产建设兵团八一水库垮坝事故的再次发生。
（六）加强水库防汛值班、巡查和情况通报
水库管理单位必须坚持汛期昼夜值班，加强巡回查险，及时掌握和通报情况。要根据防汛调度决策的需要，及时向上级防汛抗旱指挥部上报实时雨水情、洪水预报过程及调洪演算成果。启闭泄洪设施前，要提前通知下游有关部门和单位。要建立健全巡查制度，落实查险人员、巡查范围，每次检查后必须签字画押，建档建卡备查。汛期查出的险情，要做到责任领导必到、技术人员必到、防守队伍必到、物料器材必到，采取应急措施除险。只有这样，才能对影响水库安全运行的问题早发现、早处理、早报告，将隐患消灭在萌芽状态中，避免造成重大事故。
（七）统一指挥，科学调度，充分发挥水库综合效益
水库调度是水库安全度汛的重要环节，更是充分发挥水库作用的关键所在。水库汛期的调度运用要以保证自身安全为前提，以经批准的汛期调度运用方案为依据，服从有管辖权的防汛指挥机构的调度指挥和监督。要严格按规定的权限实施调度，任何单位和个人不得干扰水库的防洪调度运用。汛期，水库汛限水位以上的兴利调度必须服从防洪调度，决不允许以任何借口擅自抬高汛限水位或长时期超汛限水位运行。各级防汛指挥机构要加强电力、农业、林业等行业管理水库的防汛管理，明确防汛职责与分工。同时，要切实加强租赁、承包和个体所有的水库，以及各类淤地坝、尾矿坝的防洪管理与调度工作，对各类水库实施统一指挥和调度。
水库防洪调度要始终坚持"以人为本、确保人民群众生命安全"这一基本原则，统筹兼顾，科学防控，妥善处理防洪与兴利的关系。各级防汛指挥机构要密切关注天气变化，深入研究水旱灾害规律，充分利用水库雨水情测报系统、洪水调度系统、安全观测系统等科技手段，综合权衡效益、损失和风险，制定科学合理的调度方案，果断决策，有效调控洪水，充分发挥水库综合效益。此外，还要以科学发展观为指导，认真落实新时期治水思路，推动防汛抗旱"两个转变"，加强水库与堤防、蓄滞洪区联合调度、水库自身优化调度、水库群联合调度等方面的探索与研究，发挥包括水库在内的整个水利与防洪工程体系的防洪减灾和兴利作用，促进人水和谐相处。
（八）精心组织，做好水库汛限水位动态控制试点
本文介绍了两种新方法：一种是，应用历史数据特征值统计方法对大坝安全监测数据进行统计分析，引入了K线分析中的历史极值分析法、K线组合分析法、移动平均线分析法进行预测推断，引入了布林线法、一元线性回归线法、历史极值法对日常监测数据安全边界进行监控，当监测值达到或超过上（下）线范围时，触发应急分析预案，进行分析判断。另一种是，基于Excel平台的数据分析功能，开发出专业的Excel插件，分项目、分部位开发出Word应急响应预案报告程序模板，当相关应急情况发生时，可自动搜索相关数据并修改预案报告、生成应急响应报告。快速提供给决策者和应急响应人员完整、简洁、易懂的大坝安全状态信息及处理方案。
【关键词】监测数据控制；移动平均线；假设检验；布林线；应急预案；情报用户
Development and application of dam safety monitoring data monitoring and emergency report program template
Hu Qing-yun
（Hubei Qingjiang Hydroelectric Development Co、，Ltd Changyang Hubei 443503）
【Abstract】The dam safety monitoring of large amount of data， plex， acquisition， processing and analysis of the workload， but reflect the dam safety data for real-time analysis， forecasting， transmission and emergencies decision makers and emergency response personnel quickly， the emergency information accurately， the plete receiving， has bee the key point and difficult point analysis of dam safety monitoring data、 Especially for dam safety operation management staff， decision makers， emergency response personnel， provide visualization of dam safety monitoring data， easy operation， easy to understand the prediction model， and clear security control line， has bee the problem of dam safety operation management、
This paper introduces two new methods： one is the historical data， using statistic method to carry on the statistical analysis of dam safety monitoring data， introduces the historical extreme K-line analysis of predictive inference analysis， K-line bination analysis method， the moving average line， introduce Boolean line method， a linear regression line method， historical extremum method to monitor the daily monitoring data security boundary， when the monitoring value reaches or exceeds the upper （lower） line range， trigger emergency analysis plan， analysis and judgment、 The other is， analysis of data based on Excel platform， developed a professional Excel plug-in， sub projects， sub developed plan report program template Word emergency response， when the relevant emergency situations， can automatically search for relevant data and modify the plan report， emergency report generation、 Fast to provide information and processing of dam safety decision makers and emergency response personnel plete， concise， easy to understand、
【Key words】Monitoring data control；The moving average；Line hypothesis；Testing Boolean line emergency；Information users
1、 大坝安全监测数据分析
大坝安全监测数据分析、预测、控制的问题即通过统计推断的两大类：一类是估计方法，另一类是假设检验方法，来解决。
1、1 由已知样本得出的推断。
把某监测项目测得的大坝安全监测历史数据的特征值：起始值、最大值、最小值、结尾值，在Excel界面上可以画出一根K线，这根K线即是需要分析的样本总体，由一根K线可得出多种推断。其极大、极小值常被监测数据分析人员视为历史测值临界点，作为参考[3]。
再细分监测数据，按某时间段可以画出一个K线组合，由一个K线组合可以得到相对可靠的推断。
如：比较隔河岩上游水位历年特征值统计图，即可得出“2013年数据未见异常”的推断，如图1。
再细分K线，把每根K线看作一个样本点，即可用统计方法进行分析和推断，并应用到日常监测工作中及时分析预报。
图1 隔河岩上游水位历年特征值统计图
1、2 由菲希尔（R、A、Fisher）发明的极大似然估计法。
L（x1，x2，…，xn；）=maxθ∈L（x1，x2，…，xn；）
推导得
=1n∑ni=1Xi=
表明某段样本平均值即可近似看作极大似然估计量，分别以5根、10根、20根、30根、60根或更多K线的移动平均值为估计参数，对未来变化趋势作出推断，如图2。
图2 隔河岩上游水位特征值统计图
1、3 由已知样本得出的假设检验。
（1）回归方程的一个重要应用是对于已有的历史观测值 ，可以以一定的置信度预测对应的y的观察值的取值范围，即所谓预测区间。
（2）约翰・布林格（John Bollinger）发明的布林线是以20根K线结尾值的移动平均值加（或减）2倍标准差求得上、下限值所画出的置信区间。这里将它推广到监测数据分析中，并通过历史监测数据作假设检验。
=1n∑ni=1Xi
β=±2119∑20n=1（Xn-）2
β――结尾值20月移动上、下轨值， ――结尾值20月移动平均值， Xn――结尾值
（3）例：在2003版Excel中应用插件，依据《土石坝安全监测资料整编规程》从隔河岩上游（水库）水位统计表中提取出每月特征值数据：起始值、最大值、最小值、结尾值，并依次计算出20月移动平均值、方差、上、下轨值，如表2。
（4）选定日期、上轨值、起始值、最大值、最小值、结尾值后点击绘图工具，选择股价图子图表类型如图3，生成图4的样式，点击图中柱状线、更改图表类型为折线图。调整左右两侧坐标为相同值及相关线型参数，则可见一条平滑曲线沿K线上边缘分布，然后点击绘图区添加数据：下轨值、20月移动平均值，即可得下轨道线、20月移动平均线，如图5。
（5）上、下轨道线沿K线上、下边缘分布，对历史数据上、下震荡幅度极值作出了有效控制。对日常监测数据分析具有检验和推断的意义。
1、4 以历史极值作一元线性回归线。
（1）首先找到历史监测数据中的最小值，以最小值为圆心作一直线并旋转，当这条直线与这组数据中另一点第一次相遇，则确定这条直线为右侧假设检验的控制线，然后，复制这条直线，点击图表区粘贴，并拖动到这组数据中与最大值相遇，即可得左侧假设检验控制线，如图6。
（2）这种分析方法涵盖了现有的历史监测数据，并以发生概率最小值为数学期望值，来控制安全风险。两平行线间包含的监测数据随时间推移，有向某方向发展的趋势，但它并不是随时间变化的连续型函数，而是随时可能发生小概率事件的变量。因此，两平行线即成为风险控制的参考线。
2、 应急预案报告程序模板的开发应用
2、1 安全生产相关法律规范与涉及的情报用户体验。
（1）《中华人民共和国安全生产法》要求“生产经营单位应当具备的安全投入，由生产经营单位的决策机构、主要负责人或者个人经营的投资人予以保证，并对安全生产所必需的资金投入不足导致的后果承担责任”。
图6 隔河岩上游水位特征值统计图
图7 隔河岩上游水位特征值统计图
（2）《中华人民共和国安全生产法》第五条规定：“生产经营单位的主要负责人对本单位的安全生产工作全面负责。”
（3）《中华人民共和国突发事件应对法》第三十八条规定了政府及相关部门、专业机构应当通过多种途径收集突发事件信息，县级人民政府应当在居民委员会、村民委员会和有关单位建立专职或者兼职信息报告员制度，公民、法人和其他组织也有报告突发事件信息的义务。第三十九条规定了信息报告应当做到及时、客观、真实，不得迟报、谎报、瞒报和漏报。第四十条规定了对收集到的信息应当及时汇总分析，对突发事件的可能性及其可能造成的影响进行评估，认为可能发生重大或者特别重大事件的，应当立即报告或者通报。
（4）大坝安全监测运行单位是流域水库、大坝、电站安全信息集中的部门。由于，监测数据可视化模型还没有在普通大坝安全运行管理工作人员、决策者、应急响应人员中得到普及，监测数据的变化与应急预案报告没有有效地结合起来，应急情况发生时所有监测信息还需要人工汇总，需要时间长而且难度大，决策者无法实时预测决策，更无法做出科学的应急响应。由于这些客观问题的存在，以上相关法律规定只能在一定程度上落实。因此，大坝安全运行应急预案程序模板的开发与应用具有重要的意义。
图8
2、2 清江流域大坝安全监测分析报告的现状。
（1）清江流域建设有三个大型水库、四座大坝和三座大型水电站，安全监测工作由库坝中心集中管理。采用《清江流域水电站群大坝远程安全监控系统》进行自动化监测项目数据采集、人工与自动化采集数据管理。该系统由系统管理、数据远程采集、巡视检查、实时监控、资料整编与分析、综合评估与报警、文档管理等功能模块组成 ，实现了一站式多坝综合监控[5]。
（2）多年来，从事水库大坝安全运行逐步积累了监测资料分析经验，每年编写了大坝安全监测运行年报，每月编写了月报，各大坝每五年进行一次大坝安全定检，编写了安全定检报告，对流域大坝安全进行了全面分析，重点突出的研究， 为应急预案报告的编写奠定了专业基础。依据《中华人民共和国突发事件应对法》和大坝安全监测资料科学分析拟定的大坝安全应急预案报告即可分部位、分项目进行编写。通常对相关数据变化到一定程度时，应作出的响应措施，在应急预案报告中可以确定、文字的格式和措辞也没有太多的变化。在Word中可应用录制宏的方式，记录完整的应急预案报告程序代码。变化的数据、做判断的文字、变化的图表则可以绑定Excel，利用VBA编写的对象变量来代替。使用对象变量代替一个对象是指不直接引用该对象，而使用对象变量访问其代表的对象。这种方法已在月报制作中应用，例如：环境量月报制作中，从数据整理、计算、绘图、形成Word文字报告，仅需点击“环境量月报”按钮即可完成，如图8。
2、3 VBA对象在大坝安全监测资料分析中的应用。
VBA对象是一些相关的变量和方法的集合。大坝安全监测资料分析中常把各种对象用VBA程序进行调用。
2、3、1 清江隔河岩、水布垭的滑坡监测使用钻孔测斜仪监测数据，滑坡有：杨家槽、墓坪、茅坪和马岩湾、沈家坡、水井坪、大岩淌、台子上、古树包、瓦屋场、打磨沟11个滑坡体资料，由11个公文包保存。每个公文包里又有多个工作簿，每个工作簿有几十个或一百多个不等的工作表，每个工作表数据有几十行上百行和十三到十五列不确定的数据。为统一管理这些历史数据需要被分类成下述表1所示14列的数据，导入《清江流域水电站群大坝远程安全监控系统》。
依照监测单位提供的数据，保存方式和习惯，用VBA程序查找到公文包、工作簿、工作表以及指定的行与列的地址，汇总数据整理成所需格式，只需要点击一键，不需要打开每个工作表即可完成这几千万个数据的整理。
2、3、2 《水布垭人工、自动化监测数据对比》程序编写。
初看这些由《清江流域水电站群大坝远程安全监控系统》中导出数据的Excel数据表时，自动化监测数据在一天中监测次数不同，人工监测数据与要比较的自动化数据也不在同一行，监测时间也不同，列数也不同，一支监测仪器的数据占用一张表，以后要整理多少张表也不确定。用VBA开发出《水布垭人工、自动化监测数据对比程序》，仅需点击一键即可完成数十张或更多张表的数据对比统计。
2、3、3 水工建筑部门管理的清江流域滑坡监测数据， 大多是一份独立的文件资料，为统一管理、方便查询，开发出《清江流域滑坡体监测资料管理Excel插件》，利用窗体控件把各部位地图进行展示，点击流域地图上各相关控件按钮即可查询到历史监测数据[4]。
2、3、4 为统计《清江流域水电站群大坝远程安全监控系统》中隔河岩测值总数，用VBA编写了《清江隔河岩总测量值统计》程序，点击一键即可点击一键即可在《清江流域水电站群大坝远程安全监控系统》中查询并导出数据到Excel表。
2、3、5 《环境量数据整理插件》从2006年编写完成至今，使用了七年期间，库坝中心换了两套SQL sever数据库系统，现在使用的是《清江流域水电站群大坝远程安全监控系统》，这个插件被稍加改动后就可以和新的数据库一起使用。
2、4 大坝安全监测数据分析系统的现状。
大坝安全监测目前仍在使用的嵌入式数据库，主要是通过一些硬件工程项目，添加了一些数据处理功能，打包销售给企业用户的数据库。不仅没有用户独立开发的功能，当硬件被淘汰时，硬件工程数据库也将被一起淘汰，然后做了很多的重复工作，以创建一个新的数据库。对于数据和信息管理的进一步分析，造成了极大的浪费，用户需要重新学习新的数据库功能，浪费了大量的人力资源，尤其是决策者很难有时间和精力去学习如何使用新的数据库系统，造成了决策层，应急响应人员和情报系统隔离。
2、5 应用Excel插件开发的大坝安全监测数据分析系统。
应用Excel插件开发出大坝安全监测数据分析系统，为管理手工监测数据，、可进入SQL sever数据库查询，并绑定Word生成Word文字报告文件，还可利用TortoiseSVN（subversion）网络平台建立云计算系统。它是与以往数据库分析系统相比，具有以下优势的情报系统。
（1）独立性。软件分析系统与硬件分离，不再依附于硬件工程项目。
（2）亲和力。分析系统和大多数人每天使用的办公软件是一样的应用程序。
（3）流通性。同行业间可使用相同的分析系统。
（4）延续性。 新的分析功能开发和应用后，旧的系统能被兼容。
（5）速度快。对应急预案的报告，从数据采集终端，形成word文档摘要信息可以自动的完成。
（6）可扩展性。不同类型的大坝监测数据分析是差分变量的历史比较分析，数理分析模型一样，可以管理更多的大坝监测数据。
（7）自主开发。根据实际需要，用户可自主开发更加有效的分析功能。
（8）科学管理。坝安全监测数据进行数字化、模块化、标准化、网络化管理。
（9）有效传播。拥有能接受信息的广大人群，能够快速接收和发送情报。
3、 结束语
（1）如上所述，使用特征值统计方法，建立大坝安全监测数据分析的可视化模型――K线分析系统。K线系统在经济领域尤其是股市，对于大量的随机数据的长期预测分析，已形成数学理论的完整体系，并积累了丰富的实践经验来判断。现在有K线判断能力的众多技术人才，普及难度小，利于普通员工来监控安全监测数据和预测数据的变化。
（2）使用VBA开发了大坝安全监测资料分析系统和应急预案的报告模板程序，有利于大坝监测人员，科技工作者，决策者，应急响应人员接受大坝监测情报和应急措施的落实。
（3）从以上安全生产法律法规的相关应急信息传输和安全相关的投资需求，可见大坝安全监测资料分析系统和应急预案报告模板程序的开发和应用，已经有市场需求和资金来源，具有良好的市场前景（隔河岩上游水位特征值统计表见表2）。
参考文献
[1] 中国安全生产科学研究院、安全生产法及相关法律知识[M]、北京：中国大百科全书出版社，2011：90～91、
[2] 混凝土坝安全监测资料整编规程、中国电力出版社出版、发行、2011-01-09、
[3] 胡庆云，辛剑军，沈伟、 特征值的统计法在大坝安全监测资料分析中的初步应用、水利水电测绘科技论文集[C]、武汉：长江出版社、2012：311～313、
【关键词】水库大坝；安全监测；管理
中图分类号：P343、3 文献标识码：A
一、前言
水库大坝在我国的经济建设中对于减灾防灾起着非常重要的作用。目前我国有一些大坝都存在着不同程度的病患，不但影响经济效益的发挥，更是威胁着下游人民的生命财产安全。
二、水库大坝安全监测的目的和意义
中国已建成近817万座水库,这些水库是我国国民经济的重要基础设施。但是,由于历史原因,这些水库大部分防洪标准偏低,且大都存在不同程度的质量问题。为了确保水库大坝的安全运行,充分发挥水利工程的预期效益,对水库大坝实施安全监测和科学管理,已成为各级水行政主管部门所面临的一个迫切需要解决的问题。
1、引起大坝故障的原因
大坝失事的原因很多、涉及范围也很广,第一类是由设计、施工和自然因素引起,它没有一个从量变到质变的过程,大坝建成时就已确定了的;如设计洪水位偏低、混凝土标号过低、未考虑地震荷载等;第二类是设计、施工不完善或运行、管理过程中逐步形成的,有一个从量变到质变的发展过程;如冲刷、浸蚀、混凝土的老化、金属结构的锈蚀等、或者随着时间的推移和运行管理的不力使设计、施工中的隐患发展为破坏。
2、大坝安全监测的目的和意义
大坝安全监测有校核设计、改进施工和评价大坝安全状况的作用,且重在评价大坝安全。进行安全监测可以准确掌握大坝的工作状态,指导大坝运行管理,使工程充分发挥其效益。大坝安全监测不仅是为了被监测坝的安全评估,还要验证设计理论和选用参数的合理性;为研究大坝的设计理论提供科学依据;指导施工,有利于其他大坝包括待建坝的安全评估。
三、我国水库大坝安全面临的新形势
1、新的治水思路
进入 21 世纪以来,随着社会、经济的发展,我国执政理念和治水思路正在转换。随着“以人为本”和全面、协调、可持续发展的科学发展观的不断深入、贯彻,水利部提出了一整套治水新思路和一系列新理念,包括与洪水、自然和谐相处的理念;工程措施与非工程措施相结合的治水理念;运用系统论理论和风险管理方法,从控制洪水向管理洪水转变的理念;从注重堤防、水库等工程建设转变为注重完整的防洪体系建设的理念;从试图完全消除洪水灾害、“入海为安”转变为承受适度风险的理念;洪水调度从单纯的防洪减灾转化为结合洪水资源利用的理念等等。这些新理念表明我国水利工程的建设与管理已经进入了一个更高层次的发展阶段,风险和风险管理已经被提到日程上。新的《中华人民共和国水法》、《防洪法》等法规已经修订出台;参加W TO 后和世界接轨的问题也已经越来越紧迫。这的大背景下,我国水库大坝安全与管理法规框架将会发生重大甚至根本性的变化,以适应社会和经济的发展。大坝安全与管理将会从关注工程安全逐步过渡到关注工程风险,大坝安全与管理也必然会随之发生相应的变化。
2、经济持续快速增长和水资源短缺
中国经济的快速增长,给新世纪水库大坝安全与管理工作提出了更高的要求。各地经济的发展,使得水库大坝防灾减灾的责任更加重大。我国水资源在时间和空间分布上不均匀,北方干旱、南方洪水的局面反复出现,北方城市供水的压力越来越大。目前我国有 100 多座大、中城市严重缺水,包括北京、天津、大连、西安、长春等都是以远距离从水库调水的方式来保证城市供水。全国水库在防洪减灾中承担了极大的责任,水库防洪保护范围内有3、1 亿人口、数百座大中城市、4、8 亿亩农田。1998年长江、松花江发生特大洪水,全国共有 1335 座大中型水库参与拦洪削峰,拦蓄洪量 532 亿 m3,不论哪座水库溃决,后果都不堪设想。经济的发展和社会的繁荣,下游密集的人口,使得水库大坝的安全与公共安全更加息息相关,经济越发展,社会越繁荣,水库溃决的后果越严重,也就是风险越大。即使是小型水库的溃决,也将影响到成百上千人的生命安全,社会将难以承受。因此,新世纪我国水库大坝的安全管理面临着新的严峻挑战,不但要保证工程的安全运用, 发挥最大的社会和经济效益,而且要使水库导致的下游风险能够被社会和公众所接受。这个挑战是社会发展的需要,我们不能不面对。
四、大坝安全监测技术在防洪减灾和洪水资源利用中的应用
自 1999 年水库大坝开始除险加固以来, 第一批 1346 座大、中型水库和重点小型水库大坝的除险加固已经接近尾声。在国家资金支持下,水库大坝安全监测得到了空前的发展。原有的安全监测仪器进行了改造、完善,大型和重要中型水库基本上采用了先进的监测仪器和设备,成功建设了一批安全监测自动化系统,安全监测技术得到极大推动。特别值得指出的一个特点是, 水库大坝安全监测技术在防洪减灾和洪水资源利用中, 得到了进一步的发展,成为安全管理综合技术中一个重要组成部分。
我国水资源短缺,且时空分布不均,全国大部分地区降雨量的 70% 主要集中在汛期,甚至是汛期当中的几场洪水,且年际丰枯变化很大,容易形成非涝即旱、旱涝交替发生的局面。当遭遇大洪水时,水库大坝必须承担防洪减灾的重任,尽可能错峰削峰,保障大江大河防洪安全。当遭遇干旱时,水库作为重要水源地承担着抗旱供水的重任。我国 110 座城市严重缺水,年缺水量 60 亿 m3。因此洪水资源的开发利用变得十分重要,特别是北方地区。对北方地区来说, 水库大坝不但要面临防洪减灾的问题,而且由于干旱,也面临着洪水资源利用问题。原来认为南方水多,干旱不严重,但近年来,南方的干旱也已经成为现实的威胁。因此我国的水库大坝在防洪减灾和洪水资源利用中起着重要的作用。
在防洪减灾和洪水资源利用时,有一个关键的前提,就是必须首先要保证水库大坝的安全。在大坝安全前提下,汛期尽可能地多蓄洪,错峰削峰,以减轻下游损失。汛末尽可能多抓住些洪水尾巴,多蓄水,以便在抗旱和供水中起到更大的作用。为了保证大坝安全,大坝安全监测技术和大坝性态的预测、预报及预警技术成为一个焦点问题。
多年来,在洪水调度技术方面国家投入了大量的人力物力,已经取得了成功的经验和成熟的技术。但如何在成功调度的同时, 保证水库大坝的安全, 也就是说,工情、水情和闸门调度如何有机地结合,却研究得很少。这个问题,将会是水库大坝安全监测技术发展的一个重要领域。这要求大坝安全监测系统必须能够实时提供大坝工作性态, 才能在洪水调度中,保证大坝安全的前提下,尽量错峰削峰,减轻下游压力;同时也要求在水情方面,根据实时水情资料和天气预报,完善洪水调度和决策支持系统,使得工情、水情、闸门监控系统有机结合,通过科学管理,提高防洪能力。实际上水库大坝安全监测系统应该成为水库调度系统中的一部分,解决好水库调度的安全性和实时性,使大坝始终处于良好的工作状态。
1、安全性:是指水库大坝工程在洪水调度过程中的工程安全和洪水下泄安全。要解决调度的安全性,必须要保证能够随时了解水库大坝工程现状荷载下的性态以及在可能出现的调度高水位下大坝工程的预期性态,必须保证溢洪道闸门能够可靠的运用,安全下泄洪水。
2、实时性:是指要根据最新的水情情况、气象预报和工程实际性态, 不断的调整洪水调度方案。要实现调度的实时性, 必须要有实时水情测报系统,保证能够随时掌握洪水的情况;还需要有一个实时大坝安全监测自动化系统,随时提供大坝关键部位、关键参数的变化情况,随时对安全监测资料做出分析,判断大坝的运行性态;并需要一个能够根据实时调度的要求进行闸门运用监控的闸门自动化监控系统。图1是某水库工程实时安全调度系统的总体框架图。
图1 水利大型工程实时安全调度系统框图
目前,结合水库大坝的除险加固,很多大坝已经在进行水情、工情、闸门监控相结合的系统集成,但是大坝安全监测系统对安全性态的实时评价及其与洪水调度系统的有机融合方面, 还仅仅刚起步,需要不断完善。
五、结束语
随着科技水平的不断进步，水库大坝的安全检测管理水平也将快速提高，实现与国际的真正接轨，在减灾防灾中发挥更大的作用。
参考文献