水利工程中水库大坝的安全管理方法探析

引言

水库大坝是水资源调控、防洪减灾、发电灌溉的关键工程设施，其安全管理是水利工程管理的核心议题。我国已建成各类水库 9.8 万余座，其中大型水库 700 余座，部分大坝因建设年代久远、运行环境复杂、管理手段滞后等原因，面临结构老化、渗流异常、抗震性能不足等安全隐患。如何运用科学方法提升大坝安全管理水平，实现从被动防御到主动防控的转变，成为水利行业亟待解决的重要内容。本文以某总库容 12.5 亿立方米的大型水库大坝为研究对象，该大坝为混凝土重力坝，最大坝高 78m ，坝长460m ，建成运行35 年，通过分析其安全管理实践，提炼可推广的管理方法与技术路径。

1 全要素安全监测体系构建

1.1 监测指标体系设计

基于大坝结构特征与运行环境，构建包含结构变形、渗流状态、应力应变、环境影响四类核心指标的监测体系。结构变形监测涵盖坝顶水平位移、垂直沉降及坝体接缝开合度，采用全球导航卫星系统（GNSS）进行自动化监测，监测精度达到 ±2mm ，数据采样频率为 1 次/小时；渗流监测包括坝基扬压力、坝体渗漏量及绕坝渗流，在坝基廊道布设28 组渗压计，坝后设置6 个量水堰，监测数据实时传输至管理平台；应力应变监测针对坝体关键部位，埋设 16 组钢筋应力计与 24 组混凝土应变计，监测范围覆盖坝体上下游面及坝基接触面；环境影响监测包含库水位、气温、降雨量及地震活动，在库岸设置 8 个水位站，坝区布设 4 套自动气象站，接入区域地震台网数据，形成全方位监测指标矩阵[1]。

1.2 监测技术集成应用

采用“自动化 + 人工校验”的监测模式，实现监测数据的精准获取与高效处理。结构变形监测以 GNSS 自动化系统为主，每月采用全站仪进行人工复核，确保数据一致性；渗流监测系统采用光纤传感技术，将渗压计与数据采集模块集成，通过 4G 网络传输至云端平台，系统响应时间小于 10秒；应力应变监测选用振弦式传感器，配套智能读数仪实现数据自动采集与存储，每年进行一次传感器校准；环境监测设备采用太阳能供电，具备数据断点续传功能，极端天气下续航能力不低于72 小时。建立监测数据质量控制流程，对异常数据实行“三级审核制”，先由系统自动识别超出阈值的数据，再经监测人员现场核验，最后由技术专家分析确认，确保数据准确率达 99% 以上[2]。

2 动态风险评估与预警机制

2.1 风险评估模型构建

基于大坝安全监测数据，构建多层次风险评估模型。基础层采用模糊层次分析法（FAHP），将大坝风险划分为结构安全、渗流安全、运行安全3 个一级指标，细化为 12 个二级指标与 36 个三级指标。通过专家打分确定各指标权重，结构安全权重占比 45% ，渗流安全占比 30% ，运行安全占比 25% ；中间层运用贝叶斯网络模型，将监测数据与历史事故案例关联，计算各风险事件的发生概率，如坝体裂缝扩展概率、管涌发生概率等；决策层采用风险矩阵法，将风险概率与后果严重程度（人员伤亡、经济损失、环境影响）相结合，划分风险等级为低、中、高、极高四级。其中，极高风险对应概率 ⩾0.6 且后果严重程度 ⩾80 分（100 分制），每年开展一次全面风险评估，汛期及大修后增加专项评估，形成动态更新的风险评估报告。

2.2 分级预警响应体系

建立“红黄蓝绿”四级预警体系，对应不同风险等级制定响应措施。绿色预警（低风险）时，加强日常巡查频次，每周不少于 2 次；蓝色预警（中风险）时，启动加密监测，每日分析数据变化趋势，组织技术人员现场排查；黄色预警（高风险）时，限制库水位上涨，暂停大坝泄洪调度，成立专项工作组24 小时值守；红色预警（极高风险）时，立即启动应急供水方案，向下游发布避险通知，组织群众转移。预警信息通过管理平台、短信、广播等多渠道发布，确保相关单位与人员15 分钟内接收。

3 精细化日常养护与应急处置

3.1 全生命周期养护方案

制定覆盖大坝设计使用年限的养护计划，按“预防为主、防治结合”原则实施分级养护。日常养护包括坝面清洁、伸缩缝处理、闸门润滑等，每周清理坝面杂草与杂物，每月检查伸缩缝填充材料完好性，采用聚硫密封胶进行修补，每季度对闸门启闭机加注润滑油，确保运行灵活。定期养护针对结构缺陷修复，每年对坝体表面裂缝进行普查，宽度 ⩽0.2mm 的裂缝采用环氧树脂封闭， >0.2mm 的裂缝进行压力灌浆处理，灌浆材料选用超细水泥与水玻璃混合液，压水试验合格后方可结束；大修工程每10 年开展一次，包括坝基防渗处理、混凝土碳化修复、监测系统更新等。

3.2 应急处置机制建设

构建“预防-准备-响应-恢复”的应急处置体系。编制综合应急预案与7 个专项预案，明确应急组织架构与职责分工，总指挥由水库管理局局长担任，下设技术组、抢险组、后勤组等 6 个工作组。储备应急物资库，包含柴油发电机、潜水泵、编织袋等 28 类物资，总价值 850 万元，实行“双线储备”模式，现场库存满足 3 天应急需求，周边仓库预留 7 天补给量；每半年组织一次实战演练，模拟坝体管涌、闸门故障等场景，考核应急队伍集结速度、设备操作熟练度与指挥协调能力。

4 多层级管理体系优化

4.1 责任体系构建

建立“政府-企业-专业机构”三级责任体系，明确各方安全管理职责。政府层面由水利厅牵头，每季度开展安全督查，将大坝安全纳入地方政府绩效考核；企业层面落实水库管理局主体责任，局长为第一责任人，签订安全责任书，将管理任务分解至科室与个人，实行“一岗双责”；专业机构层面委托第三方检测单位，承担定期安全评估与技术咨询任务，检测结果需经水利部认可的专家库评审。完善责任追究机制，对未履行管理职责导致事故的，依法追究相关人员责任[3]。

4.2 信息化管理平台建设

开发集监测、评估、养护、应急于一体的信息化管理平台，实现大坝安全管理数字化。平台包含数据采集层、处理层、应用层三个层级，数据采集层对接各类监测设备，实现实时数据接入；处理层采用云计算技术，具备数据存储、分析与可视化功能，可生成风险热力图、趋势曲线图等20余种图表；应用层提供移动端与桌面端两种访问方式，管理人员通过手机APP 查看实时数据与预警信息，审批养护计划与应急预案。平台与省级水利监管系统互联互通，定期上传安全管理数据，接受上级部门远程监管。通过信息化改造，大坝管理效率提升 40% ，数据报表生成时间从 3 天缩短至2 小时，为决策提供快速支持。

5 结论

综上所述，经某大型水库大坝的安全管理实践表明，构建全要素监测体系是掌握大坝状态的基础，动态风险评估与预警机制是风险防控的核心，精细化养护与应急处置是安全保障的关键，多层级管理体系是长效运行的支撑，四者协同形成的安全管理方法体系，可实现大坝安全状态的实时感知、风险的精准识别与高效处置。未来，应进一步推动物联网、人工智能等技术的深度应用，开发大坝数字孪生系统，提升安全管理的智能化水平，为水库大坝的长治久安提供更坚实的技术保障。

参考文献：

[1]黄钢.水库大坝安全管理的问题及策略研究[J].东北水利水电，2024，42（05）： .

[2]刘六宴，张士辰.加强水库安全管理的对策建议[J].中国水利，2024，（14）：1-4.

[3]苏植生.马岭水库安全运行评价及管理策略[J].云南水力发电，2024，40（11）：169-173.