大坝安全监控理论与应用课程

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,大坝安全监控理论与应用,郑东健 教授 博士生导师,Tel：83786581,Email：,大坝安全监控理论与应用,绪 论,大坝安全监测必要性,大坝安全监控的“大坝”常具有“水库”、“水利枢纽”、“拦河坝”等综合性含义。,大坝安全监测,-各种水工建筑物的安全监测。,监测的必要性：,设计、施工、运行复杂，失事后果严重,隐患病害和老化，掌握水工建筑物健康状态和有效寿命,反馈设计、施工和运行,防灾减灾,大坝安全监控理论与应用,水工建筑物,堤防,沟渠、渡槽,水电站,涵洞、水闸,大坝,（含灰坝、尾矿坝）,船闸、航道,码头,水井、基坑,高边坡,地下洞室,大坝安全监控理论与应用,大坝的寿命可分为运行初期、正常运行期和老化期三个阶段,。,大坝运行初期和老化期，最容易出现问题,。,许多隐患在施工期落下，运行期管理不当和环境变化常是诱因。,大坝失事概率,坝龄,运行初期,正常运行期,老化期,大坝各龄期失事概率示意,大坝安全监控理论与应用,19542003年历年溃坝数量统计,70年代各省市自治区溃坝数占相应区域50年中溃坝数比例,大坝安全监控理论与应用,96座大、中型水电站大坝的主要缺陷和隐患,大坝安全监控理论与应用,206座土石坝事故原因占事故总数百分比,1000座病险水库事故类型分布,大坝安全监控理论与应用,教训,1975年河南板桥、石漫滩两座大型水库、两座中型水库和58座小型水库垮坝，致使29个县市1100万亩农田遭受毁灭性灾害，冲毁铁路102km，直接经济损失100亿元，死亡人数达9万人。这次垮坝堪称是世界最大垮坝惨剧；,1963年海河大水，5座中型水库垮坝，死亡达1000多人；,1993年青海沟后小(一)型水库垮坝，死亡320余人。,大坝安全监控理论与应用,1864年，英国戴尔戴克水库在蓄水中发生裂缝垮坝，死亡250人，800所房屋被毁。,1889年，美国约翰斯敦水库洪水漫顶垮坝，死亡400010000人。,1959年，西班牙佛台特拉水库发生沉陷垮坝，死亡144人。,1959年，法国玛尔帕塞水库因地质问题发生垮坝，死亡421人。,1960年，巴西奥罗斯水库在施工期间被洪水冲垮，死亡1000人。,1961年，苏联巴比亚水库洪水漫顶垮坝，死亡145人。,1963年，意大利瓦伊昂拱坝水库失事，死亡2600人。,1967年，印度柯依那水库诱发地震，坝体震裂，死亡180人。,1979年，印度曼朱二号水库垮坝，死亡500010000人。,教训,大坝安全监控理论与应用,大坝安,全,全监控,理,理论与,应,应用,国内外,水,水工程,安,安全教,训,训,薄拱坝,坝,坝高60m，,底,底宽6.26m,顶,宽,宽1.5m，,修,修建在,片,片麻岩,上,上。1959,年,年12,月,月2日,，,，当水,库,库接近,满,满库时45分,钟,钟内坝,体,体突然,崩,崩溃。500,名,名士兵,丧,丧生，,下,下游10km,一,一城镇,变,变成废,墟,墟。,1、法,国,国马尔,帕,帕赛双,曲,曲拱,坝下朝,左,左岸视,图,图,右岸残,留,留坝体,国内外,水,水工程,安,安全教,训,训,大坝安,全,全监控,理,理论与,应,应用,右岸残,留,留坝体,右岸残,留,留坝体,国内外,水,水工程,安,安全教,训,训,大坝安,全,全监控,理,理论与,应,应用,国内外,水,水工程,安,安全教,训,训,失事原,因,因：基,础,础,大坝安,全,全监控,理,理论与,应,应用,2、意,大,大利瓦,依,依昂水,库,库滑坡,国内外,水,水工程,安,安全教,训,训,坝高267m,，,，是当,时,时世界,上,上最高,的,的双曲,拱,拱坝。,库,库区蓄,水,水后，,山,山体突,然,然以高,达,达25,30m/s,的,的速度,下,下滑，,近,近2亿,方,方土石,迅,迅速淤,满,满水库,，,，掀起,高,高过坝,顶,顶100余米,的,的涌浪,，,，冲毁,下,下游3km处,的,的村镇,，,，造成3000人死,亡,亡，水,库,库变为,石,石库。,大坝安,全,全监控,理,理论与,应,应用,国内外,水,水工程,安,安全教,训,训,水库变,为,为石库,大坝安,全,全监控,理,理论与,应,应用,国内外,水,水工程,安,安全教,训,训,3、青,海,海沟后,大,大坝失,事,事,大坝长265m，上,游,游坡1,1.6，下,游,游坡1,1.5，下,游,游坡设,有,有两道,马,马道。,面,面板厚3060cm，面,板,板纵缝,间,间距：,河,河床部,位,位14m，两,岸,岸7m,，,，高程3255m处,设,设一道,水,水平缝,，,，单层,钢,钢筋设,于,于面板,中,中部，,配,配筋率0.35%0.5%。坝,顶,顶有5m高的,混,混凝土,防,防浪墙,。,。,1989年9,月,月完工,，,，10,月,月下闸,蓄,蓄水，,历,历时四,年,年多。1992年9,月,月底通,过,过竣工,验,验收。,大坝安,全,全监控,理,理论与,应,应用,青海沟,后,后大坝,失,失事,国内外,水,水工程,安,安全教,训,训,大坝安,全,全监控,理,理论与,应,应用,失事过,程,程与原,因,因分析,1993年8,月,月27,日,日，库,水,水位升,高,高至3277.40m(超,过,过了已,沉,沉陷的,防,防浪墙)。13时，值班,人,人员见,到,到库水,漏,漏进防,浪,浪墙和,面,面板顶,部,部的裂,缝,缝以及,水,水平缝,。,。下游,坡,坡多处,漏,漏水，,下,下游坡,台,台阶上,能,能听到,坝,坝内有,喷,喷气声,和,和水跌,落,落声。2030，村民,见,见到下,游,游坡3260m和3240m马道,之,之间涌,水,水像自,来,来水。21时,值,值班人,员,员在值,班,班室听,到,到闷雷,般,般巨响,，,，出门,看,看到坝,上,上喷水,，,，土石,翻,翻滚，,水,水雾中,见,见到石,块,块相碰,的,的火花,。,。22时，溃坝,口,口门底,部,部高程,达,达到3250m。溃,坝,坝总水,量,量为268万m3。,最,最大流,量,量3267m3。2340，溃坝,洪,洪水到,达,达恰卜,恰,恰镇，,死,死亡300多,人,人。,由于大,量,量砂砾,随,随水流,冲,冲失，,混,混凝土,面,面板悬,臂,臂临空,、,、随之,折,折断被,水,水冲走,，,，溃坝,流,流量进,一,一步扩,大,大，这,一,一过程,像,像漫顶,溃,溃坝一,样,样。大,坝,坝溃决,后,后溃口,形,形状为,倒,倒梯形,，,，上口,宽,宽139m，,下,下口宽61m,，,，下口,底,底高为3232.33m，,有,有9块,宽,宽14m的面,板,板折断,。,。,国内外,水,水工程,安,安全教,训,训,大坝安,全,全监控,理,理论与,应,应用,溃坝的,主,主要原,因,因:,面板顶,端,端与防,浪,浪墙底,板,板接缝,橡,橡胶止,水,水片因,质,质量低,劣,劣而破,坏,坏，严,重,重漏水,，,，使防,浪,浪墙底,板,板与砂,卵,卵石间,产,产生接,触,触冲刷,以,以及坝,体,体砂卵,石,石产生,管,管涌，,导,导致防,浪,浪墙沉,陷,陷倾倒,，,，库水,漫,漫过防,浪,浪墙冲,刷,刷坝体,。,。,其他原,因,因有：,(1),监,监测资,料,料分析,不,不及时,充,充分分,析,析，疏,于,于管理,。,。大坝出,现,现异常,现,现象时,，,，未能,开,开闸放,水,水，以,减,减轻事,故,故破坏,。,。失事,前,前早已,发,发现大,坝,坝下游,面,面(坡,脚,脚以上)有渗,水,水，防,浪,浪墙沉,陷,陷严重,，,，而未,能,能采取,有,有效的,处,处理措,施,施。,(2),坝,坝体填,筑,筑时分,区,区不清,，,，分层,明,明显，,排,排水达,不,不到自,由,由排水,。,。,国内外,水,水工程,安,安全教,训,训,大坝安,全,全监控,理,理论与,应,应用,国内外,水,水工程,安,安全教,训,训,4、奥,斯,斯丁重,力,力坝失,事,事,美国宾,夕,夕法尼,亚,亚州奥,斯,斯丁重,力,力坝失,事,事,大坝安,全,全监控,理,理论与,应,应用,国内外,水,水工程,安,安全教,训,训,大坝安,全,全监控,理,理论与,应,应用,5、吉,布,布森大,坝,坝漫顶,国内外,水,水工程,安,安全教,训,训,大坝安,全,全监控,理,理论与,应,应用,6、梅,山,山连拱,坝,坝坝肩,破,破裂,1962年右,岸,岸大量,漏,漏水，,大,大坝三,天,天内向,左,左岸倾,斜,斜57.2mm,向,下,下游位,移,移9.4mm,，,，右岸,各,各坝垛,出,出现大,量,量裂缝,。,。,国内外,水,水工程,安,安全教,训,训,大坝安,全,全监控,理,理论与,应,应用,国内外水工,程,程安全教训,7、滑坡,（1）1989 年1 月 10 日在中,国,国云南漫湾,水,水电站大坝,坝,坝肩开挖过,程,程中发生的,滑,滑坡，耗资,近,近亿元治理,，,，150,万,万 kW,的,的水电站,推,推迟发电近,一,一年，损失,巨,巨大。,（2）天生,桥,桥二级电站,闸,闸首滑坡,大坝安全监,控,控理论与应,用,用,8、河南75.8洪水,1975年8月8日,在,在一场特大,暴,暴雨中 包,括,括板桥水库,、,、石漫滩水,库,库在内的两,座,座大型水库,、,、两座中型,水,水库、数十,座,座小型水库,和,和两个滞洪,区,区在短短数,小,小时内相继,垮,垮坝溃决,使,使河南驻马,店,店地区猝然,间,间沟壑横溢,、,、顿成泽国,数,数以万计,的,的人失去了,生,生命。,打捞到的尸,体,体10万多,具,具，后续因,缺,缺粮、感染,、,、传染引起,的,的死亡14,万,万，共24,万,万多人死亡,。,。（据说,在,在discovery,中,中为“10toptechnological catastrophein the world”）,。,。,管理责任缺,位,位、应急预,警,警缺失引起,灾,灾害扩大。,国内外水工,程,程安全教训,大坝安全监,控,控理论与应,用,用,国内外水工,程,程安全教训,9、俄罗斯,萨,萨扬.舒申,斯,斯克水电站,事,事故,水电站大坝,为,为圆柱形的,混,混凝土重力,拱,拱坝，坝高242m，,坝,坝顶长1074m，坝,顶,顶宽25m,。,。,2009年8月17日,，,，俄罗斯水,力,力发电开放,式,式股份公司,以,以聂泊罗日,尼,尼命名的萨,扬,扬舒中斯克,水,水电站分公,司,司由于水力,机,机组有设计,缺,缺陷、设备,使,使用和维护,不,不当及调度,管,管理不善等,多,多方面因素,，,，发生了世,界,界水电史上,罕,罕见的重大,事,事故，造成75人死亡,，,，13人受,伤,伤，电站10台机组全,部,部损坏或损,毁,毁，部分厂,房,房结构被摧,毁,毁等重大损,失,失。,事故直接起,因,因:水力发电机,组,组多次穿越,不,不建议运行,区,区，导致产生交,变,变的附加荷,载,载，使水力,发,发电机组的,固,固定节点，,连,连同水轮机,顶,顶盖发生和,发,发展了疲劳,损,损伤，引发螺栓,破,破坏，导致,水,水轮机顶盖,和,和水力发电,机,机组引水通,道,道的密封被,撕,撕裂。最终,水,水淹厂房。,大坝安全监,控,控理论与应,用,用,除机组设备,和,和运行调度,原,原因外，至,少,少还包括：,（,（1）没有,振,振动监测;,（,（2）定期,检,检查，仅采,用,用目测，关,键,键部位没有,采,采用无损检,测,测方法;（3）管理措,施,施不到位，,无,无危险性综,合,合防护和应,急,急措施,国内外水工,程,程安全教训,尾矿坝失事,2000年1月30日,，,，罗马尼亚,BaiaMare尾,矿,矿坝失事，,100,000 m,3,含氰化物和,重,重金属的水,涌,涌入下游河,道,道，造成下,游,游生态灾难,，,，200万,人,人的饮用水,严,严重污染。,意大利stave尾矿,坝,坝,年,年的溃坝导,致