沈建萍

工程观测技术在水利工程管理中的应用研究

沈建萍

（唐山市陡河水库管理处 河北唐山 063021）

运用现代化的工程观测技术，及时对水工建筑物进行相应的检测，为后期的资料整理和结果分析提供原始数据有着积极的意义。本文从水利工程的观测项目、具体观测、资料整理和观测成果分析方面探讨了工程观测对于水利工程管理方面的应用。

工程观测 水利工程 管理

1 水利工程建筑物的观测项目

1.1 土坝

土坝长期暴露在外界自然环境中，受外力的影响较大，会随时产生安全隐患。若设计不合理、施工存在问题、运行管理维护不当，则更容易影响大坝的寿命和堤防的安全。土坝的安全隐患往往不能被及时发现，到了汛期人工巡查发现时则为时已晚，常常使得抗洪抢险陷入非常被动的局面，所以用先进的科学观测手段对土坝和堤防进行探测很有必要。探测的方法分为两种，即有损探测和无损探测。有损探测常用探头钻孔、同位素探测、探槽、探井等方法，对堤坝会造成一定的破坏，优点是可以及时准确的发现堤坝的隐患问题；无损探测使用物探，再通过仪器对探测资料进行分析得出结果。虽然此种方法对堤坝不会造成损坏，但存在一定的误差，应用范围也较为局限。

1.2 砌石坝和水闸

由于砌石坝所建的年代、坝体的布置形式、建筑材料及施工质量等因素，后期坝体老化的病害程度亦有所不同。所以在砌石坝建好后需及时做好探测管理工作，包括沉陷、位移、渗流量、混凝土应力、混凝土的温度、渗透水质的分析、坝体的渗水扬压力、伸缩缝、扬压力、脉动压力和震动等。若是重力坝则扬压力和基础沉陷是必须要测量的因素。水闸是调节水位、控制流量的低水头水工建筑物，按照负担任务的不同可以分为进水闸、节制闸、排水闸、退水闸和分水闸等。工程测量中主要测量其上下游河床变形、闸基的扬压力、沉陷、水流形态、裂缝、位移、绕岸渗流、脉动压力、伸缩缝等。

1.3 库区18

不同的大坝在选址时由于当地的气候和地址环境不同，各个库区的自然环境也是有很多差异。著名的三峡大坝库区位于大巴山断褶带、川鄂湘黔褶皱带、川东褶皱带龙骑的三大构造单元的交汇处，地形复杂，地貌特征以丘陵和山地为主。库区的淤积、坍塌和波浪等都会造成库区环境改变，要及时注意探测。此外诸如隧洞和泄水管等构筑物要跟踪探测洞身变形、进口淤积、水流的形态、漏水量、负压和进气量等。其他的水工建筑物可以依据上述的测量要求确定相应的观测项目。

2 具体观测

2.1 水工建筑物检查

水工建筑的监测要求先用眼看、用耳听、用手摸等直觉的方法，根据直观现象作出初步判断，预测建筑物内部可能发生的问题，从而采取相应的观测方法。

土坝和土堤的观测要求注意检测裂缝，有无滑坡、渗流和各种损坏等现象。观察裂缝时要查看坝顶的路面、护坡、防浪墙等有无错位，除了看到表面裂缝还要推测内部是否也有裂缝和贯穿性的裂缝，必要时可以挖开路面或者护坡进行检测；观察大坝的背水坡、两岸接头处有无漏水、管涌、流土或者沼泽化等现象；检查时同时注意观察有没有蛇、鼠、穿山甲等穴居动物的活动迹象，若发现其行踪一定要跟踪追查到兽穴。

混凝土和砌石建筑物要注意检测其是否有裂缝、伸缩缝随着气温的变化的形变情况，缝间的填料是否完好确定其有无流失的现象，若有应查明其范围和渗漏情况，确定有无游离石灰和黄锈渗出。根据渗漏的情况，一般分为两种，即湿斑和漏流，其中漏流又可以分为点滴流、细流和射流。此外，还需对混凝土的表面作相应的观察看其是否有脱壳、剥落、侵蚀等现象。若是表面剥落应当确定其位置、深度和范围等。

2.2 水工建筑物的变形观测

变形观测包括水平及铅直位移观测、混凝土建筑物的伸缩缝观测、裂缝观测、土坝和地基的固结观测。当发现建筑物存在裂缝后，需及时了解其发展情况和产生原因，并进行定期跟踪监测。最高最低气温天以及水位变化较大时要增加观测次数，即使经过一段时间检测判断裂缝无发展后仍要定期观测。

土坝的裂缝一般为横向裂缝和宽度超过5mm的纵向裂缝，坝体和混凝土等构筑物连接处也会出现相应的裂缝，观测时需要做好标记和编号。注意量测裂缝的长度、宽度和深度，绘制平面图。有些裂缝的两侧的填土也会发生错动位移，错动的相对距离叫做铅距。值得注意的是，有明显垂直错距的裂缝，后期还要跟踪测量。

闸、放水洞等混凝土构筑物发生裂缝后不但要测定裂缝大小，还要测定构筑物的温度、气温以及上游水位等，对梁柱这些附属构筑物也要进行检测。裂缝观测和记录的数据可参照土坝的观测记录，但混凝土构筑物一般还要进行渗水观测。一般情况下裂缝宽度可用放大镜进行测量，重要的裂缝需结合游标卡尺进行测定，精度需达0.1mm。

2.3 其他观测

水工建筑物在行水期间需经常对水流的形态和不正常的水流现象进行观测；若构筑物的木结构等出现虫蛀、腐朽、螺栓松动脱落、油漆剥落等现象，要及时记录并修复；检查各项构筑物的动力、照明设备、安全防护类的设备是否完好和照常运行，且各类建筑物的工作桥、交通桥、爬梯、电梯等设备也要经常检修，保持其照常运行。

3 资料整理和观测成果分析

3.1 资料整理

观测记录的数据为了解水工建筑物所处的状态提供了最原始的数据，方便后期进行资料整编。资料整编这一步不可缺少，是进一步对数据进行分析，更确切的了解水工建筑物的工作状态和安全状况。首先要对原始数据进行整理，按照项目和顺序整理汇编，再复核数据，按照相关规定绘制成成果图；其次整编资料，对观测布置以及测点情况、观测方法、仪器设备等整编成果的意见要加注释说明；最后对资料进行编套，编套能方便日后此类问题的快速解决，提高工作效率。

3.2 观测成果分析

对资料进行整理后，为了更进一步的掌握构筑物的工作情况，需对观测成果进行定性和定量分析，分析方法有统计分析、图解分析、结构分析几种。

（1）统计分析

大坝的荷载有静水压力、动水压力、自重、扬压力、泥沙压力等，这些压力是促使大坝发生形变的主要因素，在做统计分析时需将其与影响观测值的荷载因素联系起来一起分析，处理好因变量及自变量的关系。

（2）图解分析

随着时间的推移每个观测点的测量值都会变化，即使是一个时间内各观测点的观测值差异也较大，所以在观测时需对观测成果进行图解分析，方便比较分析。

如图1，我公司在2010年6月对长江上游某大坝做的定点位移监测；图2，2005年1月到2009年12月的滑坡所在方向的样条拟合图。

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.01.018

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1672-2469（2014）01-0054-02

沈建萍（1968年—），女，高级工程师。