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1、大坝安全监测大坝安全监测设计、施工与资料分析设计、施工与资料分析(1,2课课)主讲教师：张爱军主讲教师：张爱军联系方式联系方式 Name：张爱军：张爱军 Tel：87082956E-mail：Z课时安排课时安排课程的名称：大坝安全监测课程的名称：大坝安全监测包括的主要内容：包括的主要内容：原理与设计原理与设计施工施工仪器埋设、系统建立仪器埋设、系统建立观测与数据分析观测与数据分析课时：总课时：总20学时。其中原理设计部分为学时。其中原理设计部分为重点。重点。第第1 1章章 概论概论1 1 国内外挡水大坝简介国内外挡水大坝简介总体情况总体情况全球超过全球超过15m15m的水坝有近的水坝有近5.0
2、万座万座中国水坝数量居世界第一，大于中国水坝数量居世界第一，大于15m15m的挡水的挡水坝有坝有2.5万多座，总挡水坝有万多座，总挡水坝有8.58.5万座（万座（20032003年统计资料）；美国第二，年统计资料）；美国第二，8700多座；日本多座；日本第三，然后依次是印度、韩国、西班牙等。第三，然后依次是印度、韩国、西班牙等。 发达国家的水电开发率极高，有的高达发达国家的水电开发率极高，有的高达90以上，接近饱和；而发展中国家一般在以上，接近饱和；而发展中国家一般在10左右，中国水电资源开发为百分之十几。左右，中国水电资源开发为百分之十几。 几座国内外著名挡水坝简介几座国内外著名挡水坝简介最
3、高的混凝土最高的混凝土重力坝重力坝是瑞士的大狄克逊大坝，是瑞士的大狄克逊大坝，高高285米米 最高的最高的土石坝土石坝是位于塔吉克斯坦，阿姆河支是位于塔吉克斯坦，阿姆河支流瓦赫什河上的罗贡坝，坝高流瓦赫什河上的罗贡坝，坝高335米米最大的水电站排名如下表：最大的水电站排名如下表：国名国名国名国名电站名称电站名称电站名称电站名称所在河流所在河流所在河流所在河流最大水头最大水头最大水头最大水头（mm）装机容量装机容量装机容量装机容量（万（万（万（万kwkw）年发电量年发电量年发电量年发电量( (亿亿亿亿kw.h)kw.h)中国中国中国中国三峡三峡三峡三峡长江长江113113182018208478
4、47巴西、巴西、巴西、巴西、巴拉圭巴拉圭巴拉圭巴拉圭伊泰普伊泰普伊泰普伊泰普巴拉那河巴拉那河12612612601260710710美国美国美国美国 大古力大古力大古力大古力哥伦比亚河哥伦比亚河10810810831083203203委内委内委内委内瑞拉瑞拉瑞拉瑞拉古里古里古里古里卡罗尼河卡罗尼河14614610301030510510巴西巴西巴西巴西图库鲁伊图库鲁伊图库鲁伊图库鲁伊托坎廷斯河托坎廷斯河6868800800324324俄罗斯俄罗斯俄罗斯俄罗斯萨扬舒申斯克萨扬舒申斯克萨扬舒申斯克萨扬舒申斯克叶尼塞河叶尼塞河220220640640237237俄罗斯俄罗斯俄罗斯俄罗斯克拉斯诺雅尔克
5、拉斯诺雅尔斯克斯克叶尼塞河叶尼塞河100.5100.5600600204204加拿大加拿大加拿大加拿大拉格兰德二级拉格兰德二级拉格兰德河拉格兰德河142142533533358358加拿大加拿大加拿大加拿大丘吉尔瀑布丘吉尔瀑布丘吉尔河丘吉尔河322322523523345345世界上最大的水电站排名表长江三峡装机装机18201820万万kWh, kWh, 库容库容393393亿亿mm3 3，坝长，坝长2309m2309m，水库长，水库长600km, 600km, 重力坝。重力坝。葛洲坝重力坝重力坝二滩水电站 双曲拱坝双曲拱坝黄河小浪底水库斜心墙堆石坝斜心墙堆石坝, ,坝高：坝高：154m154
6、m，库容：，库容：126.5126.5亿亿mm3 3左岸泄洪左岸泄洪糯扎渡水电站在建的最高的土石心墙坝，坝高在建的最高的土石心墙坝，坝高:261.5 m:261.5 m公伯峡水电站 面板堆石坝清江水布亚水电站清江水布亚水电站江西布津水电站江西布津水电站北京十三陵抽水蓄能电站上池湖北天荒坪抽水蓄能电站上池沥青混凝土面层施工伊泰普水电站（巴西、巴拉圭） 空腹重力坝，库容：空腹重力坝，库容：290290亿亿mm3 3，装机：，装机：12601260万万kwkw，最大坝高，最大坝高196m196m。胡佛水库（美国）大古力（美国）罗克岛水电站（美国）2 2 挡水坝安全的重要性挡水坝安全的重要性大坝安全已
7、经成为社会、国防和生态安全的重中大坝安全已经成为社会、国防和生态安全的重中之重之重水利工程师的责任，水利工程的风险水利工程师的责任，水利工程的风险国防安全国防安全二次大战中，英国空军轰炸德国莫纳、埃德二次大战中，英国空军轰炸德国莫纳、埃德尔重力坝（炸毁）和索尔普土石坝（炸损），尔重力坝（炸毁）和索尔普土石坝（炸损），造成鲁尔工业区瘫痪造成鲁尔工业区瘫痪朝鲜战争美国轰炸朝鲜水电站，影响其后勤朝鲜战争美国轰炸朝鲜水电站，影响其后勤供应供应台湾威胁轰炸三峡工程台湾威胁轰炸三峡工程生态安全生态安全土耳其拟实施的土耳其拟实施的“安纳托里亚安纳托里亚”工程，将使工程，将使幼发拉底河底河水入伊拉克减少幼发拉
8、底河底河水入伊拉克减少80，叙利，叙利亚减少亚减少40，引发了激烈的国际争端，引发了激烈的国际争端，对两国沙漠生态和经济的影响对两国沙漠生态和经济的影响汪恕诚部长在汪恕诚部长在2004年年4月月8日水利学会大会日水利学会大会上作上作“大坝与生态大坝与生态”学术报告，指出大坝带学术报告，指出大坝带来的来的8大生态问题：移民、泥沙、水质、大大生态问题：移民、泥沙、水质、大气、生物、景观文物、地质灾害、溃坝。气、生物、景观文物、地质灾害、溃坝。阿斯旺水库对下游生态的影响等等阿斯旺水库对下游生态的影响等等大坝建设不当或出现事故会引起严重的生大坝建设不当或出现事故会引起严重的生态问题态问题“溃坝溃坝”灾
9、难灾难我国共有我国共有 3482 3482 座水库垮坝。七十年代平均每年垮座水库垮坝。七十年代平均每年垮 200 200 多座，其中多座，其中 1973 1973 年高达年高达 554 554 座。以后每年座。以后每年平均也有平均也有 20 20 多座垮坝。多座垮坝。1975.81975.8河南省板桥、石漫滩两座大型水库，漫坝失河南省板桥、石漫滩两座大型水库，漫坝失事，造成事，造成 2.6 万余人死亡，受灾人口万余人死亡，受灾人口11001100万人，冲万人，冲走牲畜走牲畜3030万头，猪万头，猪7272万头，火车车厢万头，火车车厢11801180节，节，5858座座小型水库冲毁，小型水库冲毁
10、，4040座桥梁毁掉；座桥梁毁掉；1993. .8. .27晚晚22时青海省沟后水库因大量漏水溃坝，时青海省沟后水库因大量漏水溃坝，下游下游 300 余人被夺去生命余人被夺去生命 2004.1.21 14:30，新疆八一水库发生管涌，坝被，新疆八一水库发生管涌，坝被拉开拉开60多米的口子，最大下泄水流量多米的口子，最大下泄水流量500m m3 3/s/s。国外也一样国外也一样，法国，法国马而巴塞双曲拱而巴塞双曲拱坝，1959.12.2突然突然溃决决, 45分分钟使一兵使一兵营500多名士兵多名士兵丧生生, 一城一城镇变为废墟墟正常蓄水位死水位沟后水库剖面与冲毁决口示意图19751975年驻马店
11、水库溃坝年驻马店水库溃坝洪河洪河板桥水库板桥水库石漫滩水库石漫滩水库汝河汝河驻马店驻马店宿鸭湖水库宿鸭湖水库3 3 如何保护水坝安全？如何保护水坝安全？军事保护？军事保护？如西班牙的士兵如西班牙的士兵 这样守卫大坝？这样守卫大坝？不修大坝？不修大坝？ 拆除大坝？拆除大坝？ 正确的方法应该是：正确的方法应该是：高标准高标准设计设计，高质量，高质量施工施工，更重要的是，更重要的是科学、严格的管理！科学、严格的管理！如何科学管理？如何严格管理？如何科学管理？如何严格管理？大坝许多地方是隐蔽工程大坝许多地方是隐蔽工程大坝的细微变化，绝大多数肉眼是发现不了大坝的细微变化，绝大多数肉眼是发现不了的的结论：
12、设置结论：设置大坝安全监测大坝安全监测系统，按时科学观测，系统，按时科学观测，并用科学的方法进行资料分析，及时发现问题，并用科学的方法进行资料分析，及时发现问题，及时处理。及时处理。这就是学习与开设本课的目的和意义。这就是学习与开设本课的目的和意义。4 4 大坝安全监测系统的作用、内容和大坝安全监测系统的作用、内容和基本组成基本组成作用作用 大坝安全监测是通过仪器观测和人工的现场检大坝安全监测是通过仪器观测和人工的现场检查监视，对大坝坝体、坝肩、近坝区岸坡及坝周查监视，对大坝坝体、坝肩、近坝区岸坡及坝周围环境所作的测量及观察，通过合理的计算和分围环境所作的测量及观察，通过合理的计算和分析对工程
13、的工作状态进行评估，对工程未来性态析对工程的工作状态进行评估，对工程未来性态进行预报，以确保工程的安全，并兼顾有改进工进行预报，以确保工程的安全，并兼顾有改进工程设计、提高施工技术、进行科学研究等作用。程设计、提高施工技术、进行科学研究等作用。 安全监测除了及时掌握建筑物的工作状态，安全监测除了及时掌握建筑物的工作状态，确保期安全外，其还有诊断、预测、法律、研确保期安全外，其还有诊断、预测、法律、研究等方面的作用。究等方面的作用。（1 1）诊断的需要：包括验证设计参数、改）诊断的需要：包括验证设计参数、改进设计；对施工技术进行评估和改进；对不安进设计；对施工技术进行评估和改进；对不安全迹象和险
14、情的诊断并采取措施进行加固等。全迹象和险情的诊断并采取措施进行加固等。（2 2）预测的需要：运用长期积累的观测资）预测的需要：运用长期积累的观测资料掌握变化规律，对建筑物的未来状态做出及料掌握变化规律，对建筑物的未来状态做出及时有效的预报。时有效的预报。（3 3）法律的需要：对由于工程事故而引起）法律的需要：对由于工程事故而引起的责任和赔偿问题，观测资料有助于确定原因的责任和赔偿问题，观测资料有助于确定原因和责任，以便法庭作出公正判决。和责任，以便法庭作出公正判决。（3 3）研究的需要：观测是建筑物工作形态）研究的需要：观测是建筑物工作形态的真实反映，可为未来设计提供定量信息等。的真实反映，可
15、为未来设计提供定量信息等。一、仪器监测一、仪器监测1. 变形监测变形监测2. 渗流监测渗流监测3. 应力监测应力监测4. 水文、气象监测水文、气象监测5. 水力学监测水力学监测二、安全检查1. 现场巡视检查2. 现场监视不同坝型测不同的项目，详见教材表不同坝型测不同的项目，详见教材表1.11.1，表，表1.21.2监测项目主要包括监测系统的基本构成监测系统的基本构成一个监测系统主要由现场的监测仪器、导一个监测系统主要由现场的监测仪器、导线、采集测控单元，通讯装置、计算机及其线、采集测控单元，通讯装置、计算机及其相应的监测软件等构成。相应的监测软件等构成。下图为监测系统的基本结构图。下图为监测系
16、统的基本结构图。本课学习的内容本课学习的内容坝坝 体体坝坝 体体大坝安全监测实施过程大坝安全监测实施过程设计阶段设计阶段初步设计阶段：方案、测点主要仪器初步设计阶段：方案、测点主要仪器/概算概算招标设计阶段：优化、配套工程、预算招标设计阶段：优化、配套工程、预算施工设计阶段：技术要求、详图、监控技术指标施工设计阶段：技术要求、详图、监控技术指标施工阶段施工阶段仪器埋设、系统建设、验收、调试与试运行仪器埋设、系统建设、验收、调试与试运行日常观测，数据采集阶段日常观测，数据采集阶段现场检查（现场检测、现场巡查）、仪器监测现场检查（现场检测、现场巡查）、仪器监测资料分析资料分析反馈反馈5 5 有关规
17、范与专家有关规范与专家有关规章与规范有关规章与规范国务院第国务院第7777号令，水库大坝安全管理条例，号令，水库大坝安全管理条例，19911991水利部，土石坝安全监测技术规范水利部，土石坝安全监测技术规范 SL10-94SL10-94国家经委，混凝土坝安全监测技术规范，国家经委，混凝土坝安全监测技术规范，DL/T5178-2003DL/T5178-2003水利部，土石坝安全监测资料整编规范，水利部，土石坝安全监测资料整编规范，SL169-96SL169-96大大坝坝安安全全自自动动化化监监测测系系统统设设备备基基本本技技术术条条件件，SL268-2001SL268-2001水文情报预报规范，
18、水文情报预报规范，SL250-2000SL250-2000水文自动测报系统规范，水文自动测报系统规范，SL61-94SL61-94水水文文自自动动测测报报系系统统设设备备基基本本技技术术条条件件，SL/T SL/T 102-1995102-1995水文测报装置遥测雨量计，水文测报装置遥测雨量计，GB 11931-89GB 11931-89水文测报装置遥测水位计，水文测报装置遥测水位计，GB 11930-89GB 11930-89有关专家有关专家吴中如院士（工程院），河海吴中如院士（工程院），河海大学大学 张启岳教授启岳教授级高高级工程工程师，南科院，南科院 大坝安全监测仪器研发与施工技术大坝安
19、全监测仪器研发与施工技术19391939年出生，江苏宜兴人。年出生，江苏宜兴人。现任水力发电工程学会大现任水力发电工程学会大坝监测委员会委员、大坝坝监测委员会委员、大坝资料分析与信息处理分委资料分析与信息处理分委副主任委员。长期从事大副主任委员。长期从事大坝安全监测、反馈分析、坝安全监测、反馈分析、综合评价等方面的研究。综合评价等方面的研究。关于教材有关问题关于教材有关问题选定的教材是一本面向设计人员的专著，对选定的教材是一本面向设计人员的专著，对于从事该方面设计很有帮助。但不是学生教于从事该方面设计很有帮助。但不是学生教材，细节上讲的不细，许多方面需要仔细听材，细节上讲的不细，许多方面需要仔细听讲和领会。讲和领会。讲授内容比教材内容增加了很多，如：仪器讲授内容比教材内容增加了很多，如：仪器埋设、观测和资料整理等，学习中注意记笔埋设、观测和资料整理等，学习中注意记笔记。记。Any questions？
