摘要：现阶段，我国水利工程的建设项目逐步增多，水利工程的主要作用是控制和调配自然界的地表水与地下水，致力于实现除害兴利的修建目标。基于此，文章对水利工程大坝结构设计及运行监测展开分析，以实际工程项目为依据，对原材料的选择以及具体的结构设计进行了重点介绍，并通过实际运行监测，提出了坝体沉降、渗漏、水平位移等监测要点及相应的评价结果。
关键词：水利工程；大坝；结构设计；运行监测
1水利工程大坝结构设计
1.1护坡工程设计
大坝的上游坝坡处设置混凝土预制块护坡设计，对于大坝和溢洪道连接的位置，采用现浇混凝土进行护坡，以避免风浪对大坝产生侵蚀，影响大坝的使用寿命。对于大坝的下游坝坡，护坡则采用草皮。对于大坝的上游坝坡处的混凝土预制块，经过详细的测算，最终选择厚度为8公分的预制砼块护坡，下设15公分厚度的砂石垫层，并且每10米设置一道2公分宽度的伸缩缝，并采用沥青砂浆对伸缩缝进行填充。
1.2放水洞和溢洪道设计
在水库大坝建设过程中，放水洞是其中非常重要的一部分，设计人员在针对水库大坝进行除险加固工程设计的时候，放水洞也要算在其中。在针对放水洞进行加固设计的时候，为了保证其整体加固设计的有效性，可以通过对混凝土矩形涵洞作为例子对其进行论证。除险加固技术在设计以及具体实施过程中，其主要是针对一些隐患部位进行相对应的修补，在实际修补过程中，可以在其中合理的利用环氧砂浆、高强砂浆等，这些都是其中具有实质性意义和作用的材料。这样不仅能够实现对涵洞内一系列缺陷的有效修补，而且还能够保证放水洞本身的加固效果。另外就对溢洪道进行除险加固的时候，需要结合水库大坝的具体实际情况，对其进行科学合理的分析。与此同时，还要与泄槽段、控制端的实际应用情况进行结合，只有这样才能够实现对溢洪道缺陷问题进行有效的修补。
1.3混凝土面板、趾板与止水设计
大多数观测资料表明，在水荷载作用下，面板的大部分区域受压，仅在坝顶和近岸边处有拉应变。面板应变和堆石体变形特性密切相关，与其厚度关系不大。该工程的混凝土面板厚度采用连续变截面形式，最大厚度为0.5m，最小厚度为0.3m。面板间伸缩缝只设纵缝，不设永久水平缝，面板垂直缝间距河谷中部为12m，两岸垂直缝间距为6m，面板最大板块斜长91.05m。在面板中部设单层双向钢筋，适当增加面板钢筋含量（每向配筋率0.4％）。并选择面板混凝土的有利浇筑时机，避免混凝土早冻。在水利工程大坝结构设计过程中，科学设置、制作趾板，能够显著提升工程整体的防渗性。趾板的主要作用，就是以灌浆帷幕为基础，有效连接地上与地下防渗体系。对于趾板与基岩的连接方案，在实际设计与施工过程中，参考了大量的同类型工程，总结相关工程经验，并进行锚杆锚固试验，最终确定了趾板中锚筋应选用φ28型号的，设计插入深度为3.5m；锚筋的整体布置结构，即每1.2m2布置一根。对于止水设计，应考虑到周边缝所要承担的三相变位和水压力，从而通过科学的设计方案，避免出现因止水失效而导致的渗漏现象。一般来说，当堆石体发生沉降时，会进一步导致面板发生变形，此时面板与趾板位移达到最大，成为整个坝体结构中最薄弱的部位。针对此种极易发生的状况，应适当选择柔性连接方式处理周边缝，设置三道止水，底部是紫铜片止水、中部是橡胶止水、表面是柔性填料止水。
2水利工程大坝的运行监测要点
2.1变形监测
变形监测是通过人工或仪器手段观测大坝整体或局部的变形量，用以掌握大坝在自重、水压力、扬压力及温度等环境量作用下的变形规律，了解大坝在施工和运用期间是否稳定和安全，研究有无裂缝、滑坡、滑动和倾斜等趋势。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆变形监测主要包括的内容有：表面变形，内部变形，坝基变形，裂缝及接缝，混凝土面板变形及岸坡位移等。在监测过程中，主要运用外部变形观测网、正倒垂线、印张线、伸缩仪、水准点、静力水准仪、倾角仪、多点位移计等方式进行变形监测。
2.2沉降监测
对于大坝沉降的监测，应分2个高程、5个测点进行。通过对本工程中大坝进行运行监测，发现大坝的沉降量与坝体的填筑高度有关，随着高度的增加，沉降量也会增加。蓄水之后，综合各个监测点的数据，发现大坝的沉降量没有进一步增大。竣工时，综合监测反馈结果，大坝的最大沉降值为20.2cm，在坝轴线处；蓄水之后，同一位置的最大沉降值为25.2cm。
2.3渗流监测
渗流监测是指在上下游水位差作用下产生的渗流场的监测，主要包括渗流压力、渗流量及其水质的观测。结合我国土石坝的病害情况，可将土石坝的渗流病害分为：坝基渗漏，坝肩渗漏，坝体及防渗体渗漏，下游排水体及反滤料淤堵，坝下涵管渗漏，防渗体与刚性建筑物接触渗漏，动物危害，岩溶渗漏，侵蚀性危害等。针对上述病害，土石坝在渗流方面主要监测项目有坝体渗流压力观测，坝基渗流压力观测及渗流量观测等。坝体渗流压力观测主要包括观测断面上的压力分布和浸润线位置的确定。坝基渗流压力观测主要包括坝基天然岩土层、人工防渗和排水设施等关键部位渗流压力分布情况的观测。渗流量观测主要由三部分组成，分别为坝体的渗流量、坝基的渗流量、通过两岸山体绕渗或两岸地下水补给的渗流量。
3水库大坝安全运行与管理途径
3.1重视水库大坝维修保养与观测检查工作
运行、检测、维护保养、看管、革新改造、安全鉴定、除险加固等是水库大坝运行管理主要工作，看管工作是在水库正常运行中对其保护与看守，避免遭破坏；运行工作是指水库大坝保障工程能够正常操作，如机电设备、观测设备与闸门启动关闭机等设备正常运行；观测检查工作是以管理为基础，及时发现并解决设备运行中安全隐患问题，为设施除险加固与更新改造等环节给予有力判断根据；选用先进维护保养技术措施，保障工程设备美观性和完整性，对观测设备、闸门启动关闭机、机电设备等及时保护和维修，提高设备使用年限：安全鉴定工作是指招聘具有专业知识人员对设备作分析、检查和鉴定，得到结论，这是一种高等级别检查判定方式；更新改造和除险加固工作是一种技术措施，目的是设备出现性能不稳或其他问题时，起到恢复工程设备状态与性能作用。
3.2运行监测系统的智能化、自动化
水库大坝安全运行监测系统主要包括信息采集系统、数字传输系统、分析系统、管理系统等，结合有效分析资料的方法与大坝安全检查获得的经验，再结合水雨情、气象、调度方式、预报信息、通信等，一起组成水库安全运行管理系统，使水库大坝的安全运行管理和影响范围内的安全度汛得到保障。建立全方位水库安全监测管理系统，实现管控智能化、预警精准化、决策科学化，推动水库管理步入智能化、自动化、网络化。
结语
综上所述，对水利工程大坝结构设计及运行监测进行分析，有利于明确正确的结构设计与施工方法，从而提升相关工程建设质量。以实际工程现象为参考，坝址的气候、地形等对结构设计与施工会产生一定影响，应在遵循理论经验的同时，切合工程实际，充分考虑极端天气对于坝体运行的影响，提升水利工程的建设与使用价值。
参考文献：
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[2]何勇军.大坝安全监测与自动化[M].北京：中国水利水电出版社，2008：10-20.
[3]任世强.大中型水库大坝除险加固工程设计及施工技术分析[J].黑龙江水利科技，2014，42（08）：181-182.
论文作者:李浩
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/15
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