1大壩安全監(jiān)控理論與應(yīng)用-緒論ppt課件

1、大壩平安監(jiān)控實際與運用 鄭東健 教授 博士生導(dǎo)師 ：83786581：大壩平安監(jiān)控實際與運用 緒 論 大壩平安監(jiān)測必要性大壩平安監(jiān)控的“大壩常具有“水庫、“水利樞紐、“攔河壩等綜合性含義。大壩平安監(jiān)測-各種水工建筑物的平安監(jiān)測。監(jiān)測的必要性： 設(shè)計、施工、運轉(zhuǎn)復(fù)雜，失事后果嚴重隱患病害和老化 ，掌握水工建筑物安康形狀和有效壽命反響設(shè)計、施工和運轉(zhuǎn)防災(zāi)減災(zāi)大壩平安監(jiān)控實際與運用 水工建筑物堤防溝渠、渡槽水電站涵洞、水閘大壩含灰壩、尾礦壩船閘、航道碼頭水井、基坑高邊坡地下洞室大壩平安監(jiān)控實際與運用 大壩的壽命可分為運轉(zhuǎn)初期、正常運轉(zhuǎn)期和老化期三個階段。大壩運轉(zhuǎn)初期和老化

2、期，最容易出現(xiàn)問題。許多隱患在施工期落下，運轉(zhuǎn)期管理不當(dāng)和環(huán)境變化常是誘因。大壩失事概率壩齡運轉(zhuǎn)初期正常運轉(zhuǎn)期老化期 大壩各齡期失事概率表示大壩平安監(jiān)控實際與運用 19542003年歷年潰壩數(shù)量統(tǒng)計 70年代各省市自治區(qū)潰壩數(shù)占相應(yīng)區(qū)域50年中潰壩數(shù)比例大壩平安監(jiān)控實際與運用 96座大、中型水電站大壩的主要缺陷和隱患 大壩平安監(jiān)控實際與運用 206座土石壩事故緣由占事故總數(shù)百分比 1000座病險水庫事故類型分布 大壩平安監(jiān)控實際與運用 教訓(xùn)1975年河南板橋、石漫灘兩座大型水庫、兩座中型水庫和58座小型水庫垮壩，致使29個縣市1100萬畝農(nóng)田蒙受消滅性災(zāi)禍，沖毀鐵路102km，直接經(jīng)濟損失10

3、0億元，死亡人數(shù)達9萬人。這次垮壩堪稱是世界最大垮壩慘??；1963年海河大水，5座中型水庫垮壩，死亡達1000多人；1993年青海溝后小(一)型水庫垮壩，死亡320余人。 大壩平安監(jiān)控實際與運用 1864年，英國戴爾戴克水庫在蓄水中發(fā)生裂痕垮壩，死亡250人，800所房屋被毀。1889年，美國約翰斯敦水庫洪水漫頂垮壩，死亡400010000人。1959年，西班牙佛臺特拉水庫發(fā)生沉陷垮壩，死亡144人。1959年，法國瑪爾帕塞水庫因地質(zhì)問題發(fā)生垮壩，死亡421人。1960年，巴西奧羅斯水庫在施工期間被洪水沖垮，死亡1000人。1961年，蘇聯(lián)巴比亞水庫洪水漫頂垮壩，死亡145人。1963年，意大

4、利瓦伊昂拱壩水庫失事，死亡2600人。1967年，印度柯依那水庫誘發(fā)地震，壩體震裂，死亡180人。1979年，印度曼朱二號水庫垮壩，死亡500010000人。 教訓(xùn)大壩平安監(jiān)控實際與運用 大壩平安監(jiān)控實際與運用 國內(nèi)外水工程平安教訓(xùn)薄拱壩壩高60m，底寬6.26m,頂寬1.5m，建筑在片麻巖上。1959年12月2日，當(dāng)水庫接近滿庫時45分鐘內(nèi)壩體忽然解體。500名士兵喪生，下游10km一城鎮(zhèn)變成廢墟。1、法國馬爾帕賽雙曲拱壩下朝左岸視圖右岸殘留壩體國內(nèi)外水工程平安教訓(xùn)大壩平安監(jiān)控實際與運用 右岸殘留壩體右岸殘留壩體國內(nèi)外水工程平安教訓(xùn)大壩平安監(jiān)控實際與運用 國內(nèi)外水工程平安教訓(xùn)失事緣由：根底大

5、壩平安監(jiān)控實際與運用 2、意大利瓦依昂水庫滑坡國內(nèi)外水工程平安教訓(xùn)壩高267m，是當(dāng)時世界上最高的雙曲拱壩。庫區(qū)蓄水后，山體忽然以高達2530m/s的速度下滑，近2億方土石迅速淤滿水庫，掀起高過壩頂100余米的涌浪，沖毀下游3km處的村鎮(zhèn)，呵斥3000人死亡，水庫變?yōu)槭瘞臁４髩纹桨脖O(jiān)控實際與運用 國內(nèi)外水工程平安教訓(xùn)水庫變?yōu)槭瘞齑髩纹桨脖O(jiān)控實際與運用 國內(nèi)外水工程平安教訓(xùn)3、青海溝后大壩失事 大壩長265m，上游坡11.6，下游坡11.5，下游坡設(shè)有兩道馬道。面板厚3060cm，面板縱縫間距：河床部位14m，兩岸7m，高程3255m處設(shè)一道程度縫，單層鋼筋設(shè)于面板中部，配筋率0.35%0.5%

6、。壩頂有5m高的混凝土防浪墻。 1989年9月完工，10月下閘蓄水，歷時四年多。1992年9月底經(jīng)過開工驗收。大壩平安監(jiān)控實際與運用 青海溝后大壩失事國內(nèi)外水工程平安教訓(xùn)大壩平安監(jiān)控實際與運用 失事過程與緣由分析1993年8月27日，庫水位升高至3277.40m(超越了已沉陷的防浪墻)。13時，值班人員見到庫水漏進防浪墻和面板頂部的裂痕以及程度縫。下游坡多處漏水，下游坡臺階上能聽到壩內(nèi)有噴氣聲和水跌落聲。2030，村民見到下游坡3260m和3240m馬道之間涌水像自來水。21時值班人員在值班室聽到悶雷般巨響，出門看到壩上噴水，土石翻騰，水霧中見到石塊相碰的火花。22時，潰壩口門底部高程到達32

7、50m。潰壩總水量為268萬m3。最大流量3267m3。2340，潰壩洪水到達恰卜恰鎮(zhèn)，死亡300多人。由于大量砂礫隨水流沖失，混凝土面板懸臂臨空、隨之折斷被水沖走，潰壩流量進一步擴展，這一過程像漫頂潰壩一樣。大壩潰決后潰口外形為倒梯形，上口寬m，下口寬61m，下口底高為3232.33m，有9塊寬14m的面板折斷。國內(nèi)外水工程平安教訓(xùn)大壩平安監(jiān)控實際與運用 潰壩的主要緣由: 面板頂端與防浪墻底板接縫橡膠止水片因質(zhì)量低劣而破壞，嚴重漏水，使防浪墻底板與砂卵石間產(chǎn)生接觸沖刷以及壩體砂卵石產(chǎn)生管涌，導(dǎo)致防浪墻沉陷傾倒，庫水漫過防浪墻沖刷壩體。其他緣由有：(1)監(jiān)測資料分析不及時充分分析，疏于管理。大

8、壩出現(xiàn)異常景象時，未能開閘放水，以減輕事故破壞。失事前早已發(fā)現(xiàn)大壩下游面(坡腳以上)有滲水，防浪墻沉陷嚴重，而未能采取有效的處置措施。(2)壩體填筑時分區(qū)不清，分層明顯，排水達不到自在排水。國內(nèi)外水工程平安教訓(xùn)大壩平安監(jiān)控實際與運用 國內(nèi)外水工程平安教訓(xùn)4、奧斯丁重力壩失事美國賓夕法尼亞州奧斯丁重力壩失事大壩平安監(jiān)控實際與運用 國內(nèi)外水工程平安教訓(xùn)大壩平安監(jiān)控實際與運用 5、吉布森大壩漫頂 國內(nèi)外水工程平安教訓(xùn)大壩平安監(jiān)控實際與運用 6、梅山連拱壩壩肩破裂 1962年右岸大量漏水，大壩三天內(nèi)向左岸傾斜57.2mm,向下游位移9.4mm，右岸各壩垛出現(xiàn)大量裂痕。國內(nèi)外水工程平安教訓(xùn)大壩平安監(jiān)控實

9、際與運用 國內(nèi)外水工程平安教訓(xùn)7、滑坡11989 年 1 月 10 日在中國云南漫灣水電站大壩壩肩開挖過程中發(fā)生的滑坡，耗資近億元治理， 150 萬 kW 的水電站推遲發(fā)電近一年，損失宏大。2天生橋二級電站閘首滑坡大壩平安監(jiān)控實際與運用 8、河南75.8洪水 1975年8月8日 在一場特大暴雨中 包括板橋水庫、石漫灘水庫在內(nèi)的兩座大型水庫、兩座中型水庫、數(shù)十座小型水庫和兩個滯洪區(qū)在短短數(shù)小時內(nèi)相繼垮壩潰決 使河南駐馬店地域猝然間溝壑橫溢、頓成澤國 數(shù)以萬計的人失去了生命。 打撈到的尸體10萬多具，后續(xù)因缺糧、感染、傳染引起的死亡14萬，共24萬多人死亡。 聽說在discovery中為“10 t

10、op technological catastrophe in the world。 管理責(zé)任缺位、應(yīng)急預(yù)警缺失引起災(zāi)禍擴展。國內(nèi)外水工程平安教訓(xùn)大壩平安監(jiān)控實際與運用 國內(nèi)外水工程平安教訓(xùn)9、俄羅斯薩揚.舒申斯克水電站事故水電站大壩為圓柱形的混凝土重力拱壩，壩高242m，壩頂長1074m，壩頂寬25m。2021年8月17日，俄羅斯水力發(fā)電開放式股份公司以聶泊羅日尼命名的薩揚舒中斯克水電站分公司由于水力機組有設(shè)計缺陷、設(shè)備運用和維護不當(dāng)及調(diào)度管理不善等多方面要素，發(fā)生了世界水電史上稀有的艱苦事故，呵斥75人死亡，13人受傷，電站10臺機組全部損壞或損毀，部分廠房構(gòu)造被摧毀等艱苦損失。事故直接原

11、因:水力發(fā)電機組多次穿越不建議運轉(zhuǎn)區(qū)，導(dǎo)致產(chǎn)生交變的附加荷載，使水力發(fā)電機組的固定節(jié)點，連同水輪機頂蓋發(fā)生和開展了疲勞損傷，引發(fā)螺栓破壞，導(dǎo)致水輪機頂蓋和水力發(fā)電機組引水通道的密封被撕裂。最終水淹廠房。大壩平安監(jiān)控實際與運用 除機組設(shè)備和運轉(zhuǎn)調(diào)度緣由外，至少還包括：1沒有振動監(jiān)測;2定期檢查，僅采用目測，關(guān)鍵部位沒有采用無損檢測方法;3管理措施不到位，無危險性綜合防護和應(yīng)急措施國內(nèi)外水工程平安教訓(xùn)尾礦壩失事2000年1月30日，羅馬尼亞Baia Mare尾礦壩失事，100,000 m3 含氰化物和重金屬的水涌入下游河道，呵斥下游生態(tài)災(zāi)難，200萬人的飲用水嚴重污染。意大利stave尾礦壩年的潰

12、壩導(dǎo)致了近人死亡和宏大的財富損失。2000年廣西南丹尾礦庫垮塌，呵斥20多人死亡；2006年陜西鎮(zhèn)安某黃金尾礦壩潰壩，呵斥17 人死亡。 2021年9月8日山西襄汾尾礦壩潰壩 ，事故遇難人數(shù)達259人。大壩平安監(jiān)控實際與運用 貴州盤縣電廠1灰壩發(fā)生走漏。約30米高的灰壩的底部蓋板被沖開，在宏大的壓力下，灰壩內(nèi)所囤積的灰渣直接排入拖長江中，整個過程繼續(xù)了4個多小時，據(jù)有關(guān)專家估計約有30萬噸左右的灰渣廢水直接排入了拖長江，給拖長江、北盤江水質(zhì)呵斥了污染。 2021年牙買加Kingston 煤電廠32.4平方米的灰壩潰決，沖毀1.62平方公里區(qū)域，呵斥生態(tài)災(zāi)難，12戶人家被毀。灰壩失事國內(nèi)外水工程

13、平安教訓(xùn)大壩平安監(jiān)控實際與運用 工程失事的主要緣由客觀技術(shù)條件限制勘測、設(shè)計、施工施工階段遺留的隱患運轉(zhuǎn)管理制度、不利工況、檢查和監(jiān)測工程老化 環(huán)境變化、資料和構(gòu)造 大壩平安監(jiān)控實際與運用 監(jiān)測運用典型實例株樹橋混凝土面板堆石壩 最大壩高78 m，1986年開工興建，1990年11月建成并初次蓄水水庫投人運轉(zhuǎn)后不久，大壩即出現(xiàn)嚴重滲漏。滲漏量每年汛期隨水庫水位增高而添加，而非汛期只細微減少，且滲漏量有逐年添加的趨勢。 1999年11月放空水庫檢查,損壞情況如下：周邊縫、豎縫止水損壞，混凝土面板塌陷，混凝土面板裂痕，墊層不均勻沉陷,混凝土面板脫空，墊層料細粒流失。大壩平安監(jiān)控實際與運用 三板溪混

14、凝土面板堆石壩監(jiān)測運用典型實例2002年開工，2006年1月7日下閘蓄水，6月庫水位上升至429m壩前最大水深約100m，2006年12月主、副壩防浪墻及壩頂構(gòu)造施工完成。期間最大滲漏量27.2L/s，大壩任務(wù)性態(tài)正常。2007年6月，水庫水位再次蓄水，庫水位快速上漲過程中，相繼出現(xiàn)滲漏量和幕后壩基部分浸透壓力突增，總滲漏量最大達303L/s，部分監(jiān)測儀器測值異?；蚴?。2021年1月10日，庫水位降至426.25m死水位425，檢查發(fā)現(xiàn)12塊面板一二期施工縫部位多處部分破損，外側(cè)鋼筋向外彎曲，破損最大寬度4m，最大深度達40cm。程度施工縫擠壓破損！緣由：河谷外形和面板構(gòu)造引起應(yīng)力集中，沉降

15、不均勻，水位上升速度過快。大壩平安監(jiān)控實際與運用 1981年8月，龍羊峽遇150年特大洪水，依托圍堰混凝土心墻48支觀測儀器，決議加高圍堰4m抗洪。1985年6月，長江三峽新灘，監(jiān)測預(yù)警，大滑坡2000萬方，平安撤離，無一傷亡。洪門、南水、大洪河3座水電廠，經(jīng)監(jiān)測分析和補強加固，提高汛前水位，每年添加電能5700萬kw.h。1998年鳳灘、五強溪、柘溪三座水庫在防洪關(guān)鍵時辰，經(jīng)監(jiān)測分析預(yù)測，多攔蓄洪峰洪量27億方，相當(dāng)于洞庭湖高水位時1m庫容。柘林水庫，經(jīng)實時監(jiān)測下，超越歷史最高水位1.32m運轉(zhuǎn)，為保證京九高速公路和京九鐵路平安，起到關(guān)鍵作用。監(jiān)測運用典型實例大壩平安監(jiān)控實際與運用 對策和監(jiān)

16、控技術(shù)水電站水工程： 大壩、進引水建筑物、廠房、邊坡含庫區(qū)、金屬構(gòu)造、相關(guān)交通橋梁等大壩平安形狀： 施工期、蓄水期、運轉(zhuǎn)期大壩構(gòu)造的運轉(zhuǎn)情況平安： 以設(shè)計規(guī)范、平安評價導(dǎo)那么、平安評價細那么以及國家和行業(yè)規(guī)范為根據(jù)。平安等級 電力部門：險壩、病壩、正常壩 “水電站大壩平安檢查實施細那么 水利部：一類壩、二類壩、三類壩“水庫大壩平安評價導(dǎo)那么大壩平安監(jiān)控實際與運用 正常形狀 指大壩或監(jiān)測的對象到達設(shè)計要求的功能，不存在影響正常運用的缺陷，且各主要監(jiān)丈量的變化處于正常情況下的形狀。異常形狀 指大壩或監(jiān)測的對象的某項功能已不能完全滿足設(shè)計要求，或主要監(jiān)丈量出現(xiàn)某些異常，因此影響正常運用的形狀。險情形狀 指大壩或監(jiān)測的對象出現(xiàn)危及平安的嚴重缺陷，或環(huán)境中某些危及平安的要素正在加劇，或主要監(jiān)丈量出現(xiàn)較大異常，假設(shè)按設(shè)計條件繼續(xù)運轉(zhuǎn)將出現(xiàn)大事故的形狀。對策和監(jiān)控技術(shù)大壩平安監(jiān)控實際與運用 對策和監(jiān)控技術(shù)充分掌握： 水工建筑工程建立和運轉(zhuǎn)中發(fā)生的各種能夠危害、事故根底：工程特征信息監(jiān)控內(nèi)容：應(yīng)力、變形、滲流、動力特性、水流特性方法： 1工程類比已發(fā)生危害事件或事故的閱歷； 2綜合運用自然科學(xué)、技術(shù)科學(xué)和管文科學(xué)等方