第三节 水工建筑物及金属结构的技术管理

一、水工建筑物技术管理的目的及基本要求

（一）目的及意义

（1）由于人们对自然规律的认识还不够深入，在水工建筑物设计中不可能完全进行精确的计算，往往采用了大量的经验公式、实验系数或用简化公式近似求解。已成的水库等工程是1∶1的模型，对已成工程进行全面系统的检查监测，可以取得最可靠的第一手资料，以验证设计的正确性，修正设计指标。

（2）水工建筑物在建成后，在复杂的自然条件影响和各种外力的作用下，其状态和工作情况始终在不断地变化着。事物的发展必然有一个由量变到质变的过程，大量事实证明，水库发生破坏前都是有前兆的。对水库进行认真系统的检查监测，就能及时掌握水库的状态变化，发现不正常情况，及时采取加固补强措施，把事故消灭在萌芽状态，以确保水库安全运用。

（3）检查监测是水库管理人员的耳目，是水库管理工作中必不可少的重要组成部分。如果不对水库进行检查监测，不了解水库的工作情况和状态变化，盲目地进行运用是十分危险的。不少垮坝实例证明，由于缺乏必要的检查监测工作，以致有些水库的工程缺陷没有能及时发现而迅速发展成最后的垮坝失事，酿成巨大的灾害。检查监测对指导工程科学合理运用、发挥最大工程效益具有重要作用。

（二）水工建筑物技术管理的基本要求

水工建筑物技术管理包括检查监测及养护。检查检测包括日常检查与仪器监测。基本要求如下：

（1）各类监测设施应保持在能正常监测的状态。对易损坏的监测设施应加盖上锁、建围栅或房屋进行保护，如有损坏应及时修复。动物在监测设施中筑的巢窝应及时清除，易被动物破坏的应设防护装置。有防潮湿、锈蚀要求的监测设施，应采取除湿措施，定期进行防腐处理。遥测设施的避雷装置应经常维护。

（2）现场观测中做到“四无”，即无缺测、无漏测、无不符精度、无违时；“四随”是指随观测、随记录、随计算、随校核；“四固定”是指人员固定、仪器固定、测次固定、时间固定，保证观测工作有秩序地进行。

（3）水库工程必须严格按照规定的测次和时间进行全面、系统和连续的观测。各种相互联系的观测项目，应配合进行。

（4）掌握特征测值和有代表性的测值，研究工程运用情况是否正常，了解工程重要部位和薄弱环节的变化情况。

（5）保证观测成果的真实性和准确性。

（6）对观测成果应及时进行整理分析，绘制图表，并做好观测资料的整编工作。如发现观测对象的变化不符合一般变化规律或有突变现象的，应进行复测，并根据复测结果，分析原因，进行检查，研究处理。所有检查都要认真进行，详细记载。发现异常，应暂时保护现场，迅速研究处理。如情况严重，应采取紧急措施，及时报告上级主管部门。定期检查、特别检查和安全鉴定均应作出书面报告，报上级主管部门。

二、水工建筑物的一般检查观察

（一）检查要求

应根据大坝的运行情况和阶段制定现场检查程序，规定检查的时间、路线、设备、内容、方法与人员等。现场检查中如发现大坝有异常现象，应分析原因并及时上报。现场检查应包括日常检查、年度检查、定期检查和应急检查。

（1）日常检查。应由有经验的大坝运行维护人员对大坝进行日常巡视检查。日常检查的次数；施工期，宜每周两次；水库首次蓄水或提高水位期间，宜每天1次或每两天1次（依库水位上升速率而定）；正常运行期，可逐步减少次数，但每月不宜少于1次；汛期及遭遇特殊工况时，应增加检查次数。检查结果以表格方式记载，表格格式见第五节（P454）。

（2）年度检查。在每年汛前、汛后，冰冻严重地区的冰冻及冻融期，水库管理单位应组织大坝运行专业人员按规定的检查程序，对大坝进行全面、详细的现场检查，并审阅大坝运行、维护记录数据等档案资料，提出大坝安全年度检查报告。

（3）定期检查。定期进行安全鉴定前，主管单位（或业主）应按规定组织运行、设计、施工、科研等有关单位的专家，查阅工程勘察设计、施工与运行资料，对大坝外观状况、结构安全情况、运行管理条件等进行全面检查和评估，编制大坝现场安全检查报告，为大坝安全鉴定提供依据。

（4）应急检查。在坝区（或其附近）发生地震、遭受大洪水、库水位骤变、高水位、低气温、水库放空以及发生其他影响大坝安全运用的特殊情况时，主管单位（或业主）应组织安全检查组及时进行应急检查，必要时还应派专人进行连续监视。

（二）检查内容

检查建筑物外露部分（坝上下游面、坝顶、廊道、坝内空腔表面、溢洪道、隧洞、泄水孔、水闸的过水表面、进出口等）的裂缝、剥蚀、渗漏、结冰、流浆、冲刷、空蚀情况，坝体及坝基止水、排水设备状况等。对混凝土坝表面还需观察有无脱壳、剥落、松软、侵蚀等现象。混凝土脱壳可用木锤敲击，根据声响进行判断。表面剥落，应观察剥落的位置、面积、深度情况。可用手指、刀子等试剥的方法来判断松软程度。混凝土坝具体检查内容见表2-6。

1．坝体检查项目

（1）坝顶。坝面及防浪墙有无裂缝、错动、沉陷；相邻坝段之间有无错动；伸缩缝开合状况、止水设施工作状况；排水设施工作状况。

（2）上游面。上游面有无裂缝、错动、沉陷、剥蚀、冻融破坏；伸缩缝开合状况，止水设施工作状况。

（3）下游面。下游面有无裂缝、错动、沉陷、剥蚀、冻融破坏、钙质离析、渗水；伸缩缝开合状况。

（4）廊道。廊道有无裂缝、位移、漏水、溶蚀、剥落；伸缩缝开合状况、止水设施工作状况；照明通风状况。

（5）排水系统。排水孔工作状况；排水量、水体颜色及浑浊度。混凝土坝和砌石坝的集水井、排水管是否正常，有无堵塞现象。

（6）导流洞堵头。导流洞堵头位于水下最低点，承受水头较高，如堵头施工质量不良，一旦出现问题后果严重。因此，运行中也应重视对堵头工作状态的检查。

（7）对于尼龙橡皮坝，应注意观察锚固件是否牢固，有无漏水现象，坝袋有无磨损、破坏、老化和其他缺陷，并应注意充水前坝袋上不得有冲积物或淤泥堆积，充水压力不得超过设计压力，充水后上、下游应保持设计容许的水头差，不能穿钉鞋或硬底鞋上坝袋，并严禁烟火。

（8）检查翻板闸是否灵活，有无卡塞现象。

2．坝基及坝肩检查项目的内容

（1）基础岩体有无挤压、错动、松动和鼓出。

（2）坝体与基岩（岸坡）结合处有无错动、开裂、脱离及渗水等情况；两岸坝肩区有无裂缝、滑坡、沉陷、溶蚀及绕渗等情况。

（3）坝趾。下游坝趾有无冲刷、管涌、坍塌，渗水量、颜色、浑浊度及其变化状况。

（4）廊道。廊道有无裂缝、位移、漏水、溶蚀、剥落；伸缩缝开合状况；止水设施工作状况；照明通风设施工作状况。

（5）排水系统。排水孔工作状况；排水量、水位颜色及浑浊度。

3．输水设施检查

（1）进水口和引水隧道有无淤堵、裂缝及损坏；进水口边坡有无裂缝及滑移。

（2）进水塔（竖井）有无裂缝、渗水、空蚀或其他损坏现象；塔体有无倾斜或不均沉降。

（3）洞（管）身有无裂缝、坍塌、鼓起、渗水、空蚀等现象。

（4）集石坑是否需要清理，施工支洞封堵体、检修进人门是否渗漏等。

引水隧洞的常见缺陷有裂缝、局部冲蚀、脱空及坍塌。产生这些缺陷的原因可能有设计厚度不足，混凝土标号偏低；施工质量不良，混凝土、顶拱充填不密实；山岩压力或外水压力过大，周围岩体发生位移或沉降；运用不当，产生了过大的负压和水锤压力等。输水洞出现分缝渗漏，内外力所引起的各种裂缝，常用洞内修补、补强、衬砌、套管及灌浆等措施进行处理。输水洞在纵断面突变处、高流速区以及压力管道闸（阀）门因振动出现气蚀破坏时，必须及时用抗气蚀性能较好的材料进行填补加固，如环氧树脂砂浆、钢渣混凝土或金属板等，并尽可能改善和消除产生气蚀的原因。

（5）放水时洞内声音是否正常。输水期间，要经常注意观察和倾听洞内有无异常声响，如听到洞内有“咕咚咚”阵发性的响声或“轰隆隆”的爆炸声，说明洞内有明满流交替的情况，或者有的部位产生了气蚀。当水位升到最高时，全管呈有压流，这时洞内异常声音均告消失，振动减弱。

（6）放水期出口水流形态、流量是否正常，有无冲刷、磨损、淘刷；停水期是否有水渗漏；出口有无淤堵、裂缝及损坏；出水口边坡有无裂缝及滑移。

（7）下游渠道及岸坡有无异常冲刷、淤积和波浪击破坏等情况。

（8）工作桥有无不均匀沉降、裂缝、断裂等现象。

4．溢洪道检查

（1）进水段有无堵塞，上游拦污设施是否正常，两侧有无滑坡或坍塌迹象；护坡有无裂缝、沉陷、渗水；流态是否正常。

（2）堰顶或闸室、闸墩、胸墙、边墙、溢流面、底板等处有无裂缝、渗水、剥落、冲刷、磨损和损伤；排水孔及伸缩缝是否完好。

（3）泄水槽有无气蚀、冲蚀、裂缝和损伤。

（4）消能设施有无磨损、冲蚀、裂缝、变形和淤积。应注意观察护坦、消力池的排水孔排水是否正常，有无堵塞现象。经常对水流形态进行观察，密切注意有无不正常的水流现象，必要时进行水流形态观测。对水流形态的观察，一般应注意进口段水流是否顺直，出口水跃或射流形态及位置是否正常稳定，跃后水流是否平稳，有无折冲水流、摆动流、回流、滚波、漩涡、水花翻涌等现象。河岸及河床有无冲刷，塌坡或淤积现象等，齿墙是否完好等。

小知识：齿墙的主要作用是延长渗流渗径，有时也用来增加建筑物的稳定性。设在闸、坝或护坦的下游端，用以防止水流对地基的冲刷作用。

（5）下游河床及岸坡有无冲刷、淤积，溢洪道挑流消能如引起两岸崩塌或冲刷坑恶化危及挑流鼻坎安全时，要及时采取防护措施。条件允许时可调整泄量，减轻冲刷。

（6）工作桥有无不均匀沉陷、裂缝、断裂等现象。

5．闸门及金属结构检查

（1）闸门有无变形、裂纹、螺（铆）钉松动、焊缝开裂；门槽有无堵塞、气蚀等；钢丝绳有无锈蚀、磨损、断裂；止水设施有无损坏、老化、漏水；闸门是否发生振动、气蚀现象。

（2）启闭机是否正常工作；制动、限位设备是否准确有效；电源、传动、润滑等系统是否正常；启闭是否灵活；备用电源及手动启闭是否可靠。

（3）金属结构防腐及锈蚀状况。

（4）电气控制、动力和备用电源工作状况。

（5）闸门顶是否溢流。

（6）上游漂浮物情况，拦污栅、拦鱼网是否有堵塞壅水现象。

6．近坝库岸检查

（1）库区水面有无漩涡、冒泡现象，严冬不封冻。北方地区的水库，在冬季结冰期间要注意观察库面冰盖对坝体的影响，并加强变形观测。

（2）岸坡冲刷、塌陷、裂缝、滑移、冻融迹象；是否存在高边坡和滑坡体；岸坡地下水出露及渗漏情况；表面排水设施或排水孔工作是否正常。

7．监测设施检查

水情及工程安全监测仪器设备、传输线缆、通信设施、防雷设施和保护设施、供电设施是否正常工作。对拦河坝、溢洪道、放水洞等所有观测标点、基点、设备等，进行经常性检查，保持完好。对各项观测项目的工作基点、校核基点、水尺、断面桩等，应定期进行校测。对观测用的仪器量具，应定期检查并进行率定。

8．管理与保障设施检查

与大坝安全有关的电站、供电系统、预警设施、备用电源、照明、通信、交通等应急设施是否损坏，工作是否正常。对水库各项建筑物的动力和照明设备、安全防护设备以及其他附属设备都要注意观察是否正常完好。对各水工建筑物的工作桥、交通桥、交通廊道、电梯、爬梯、人孔以及对外交通道路、通信设备和线路，均应经常检查，保持通畅。

（三）检查方法

（1）日常检查。主要依靠目视、耳听、手摸、鼻嗅等直观方法，可辅以锤、钎、量尺、放大镜、望远镜、照相摄像设备等工（器）具，也可以利用视频监视系统辅助现场检查。

（2）年度检查和定期检查。除采用日常检查方法外，还可以采用钻孔取样、注水或抽水试验，水下检查或水下电视摄像等手段，根据需要进行适当的检测与探测。有条件的水库可组织潜水员或利用水下照相、水下电视等方法进行水下部位的检查，如常年处于水下的门槽、门枢、导向轨道止水设备等有无损坏、气蚀、变形；行水部分的混凝土面有无磨损、冲蚀和钢筋裸露等。检查冲坑深度，核算是否危及大坝安全。

（3）应急检查。包括即时检查、详细检查和后续检查。即时检查和后续检查的方法可参阅有关规范。检查信息应及时上报主管部门。

（四）检查记录

（1）检查记录和整理应符合下列要求：

（2）每次检查应详细填写现场检查表，其格式及内容见P454。必要时应附简图、照片或影像记录。

（3）应及时整理现场记录，并将本次检查结果与上次或历次检查结果对比分析，同时结合相关仪器资料进行综合分析，如发现异常，应立即在现场对该检查项目进行复查。重点缺陷部位和重要设备应设立专项记录，检查记录应形成书面电子文档。

（五）检查报告

检查报告应符合下列要求：

（1）日常检查中发现异常情况，应立即提交检查报告。

（2）年度检查和定期检查工作结束后，应及时提交检查报告。如发现异常，应立即提交检查报告，并分析原因。

（3）应急检查结束后，应立即提交检查报告。

（4）现场检查报告及其电子文档应存档备查，报告内容及格式见附件。

三、水工建筑物的安全监测

（一）大坝安全监测项目及设备

1．监测项目

（1）环境量（荷载或工作条件）观测。上下游水位、流量、波浪、冰凌、岸坡地下水位、隧洞外水压力、气温、水温、混凝土坝体温度、坝前淤积及坝后填土情况、坝区地震情况等。

（2）变形观测。水平位移（包括挠曲）、垂直位移（包括倾斜）、混凝土建筑物的伸缩缝及裂缝表面变化、土石坝的固结等。

（3）渗透观测。渗透流量、渗水化学分析、绕渗、混凝土闸坝基础扬压力，土石坝浸润线及坝基渗水压力，导渗降压、渗水透明度、孔隙水压力等。

（4）混凝土结构内部观测。应变、应力、伸缩缝及裂缝变化、渗压、自身变形、温度、钢筋应力、外侧填土压力等。

（5）水流观测。水流平面形态，异重流，过水建筑物上水面线位置，挑流、射流及水跃的高度、距离，水流脉动压力、流速及压力分布，掺气、补气情况、水工建筑物振动等。

（6）其他观测。地基断层变化，库坝区山体及危岩滑坡。

混凝土坝具体监测内容见表2-7；土石坝监测项目见表2-8。

2．工程一般性安全监测设备

（1）环境量。

1）水位。上游坝前水位一般用水尺或自计水位计，有条件时可设遥测水位计，其可测读水位应高于校核洪水位。坝后无水时，下游水位应采用坝趾地下水位。

2）坝前水温。在靠近上游坝面的库水中布置测温垂线，观测设备一般采用耐水压温度计。

3）气温。气温用温度计，设在百叶箱内。

4）降水量。一般用雨量计。

5）冰冻及大气压。寒冷地区需监测冰情（静冰压力、动冰压力、冰厚、冰温度），应在坚固建筑物前缘设置压力传感器进行观测。当大坝安全检测仪器或参数与大气压力相关时，应设大气压力观测。一般采用水银气压表或空盒气压计。

6）坝前淤积和下游冲刷。坝前淤积和下游冲刷区域应至少各设一个观测断面，可采用水下摄像法、地形测量法或断面测量法进行观测。

（2）变形。变形监测项目一般包括坝体变形、裂缝、接缝、坝基变形以及坝区岩体、高边坡、滑坡体和地下洞室的位移等。重力坝的坝基水平位移一般采用垂线法、引张线法和真空激光准直法监测。拱坝坝体和坝基一般采用垂线法（倒垂、正锤）监测。

（3）渗流。渗流监测项目一般包括扬压力、渗透压力、渗流量、绕坝渗流和水质监测。扬压力一般用渗压计或埋设测压管来监测。廊道或平洞内的渗流水量一般用量水堰法或流量计监测。测压管是测量液体相对压强的仪器。用一根细管，一端向上与大气相通，另一端置于测压点处，管内液柱高度与测压点处的压强成正比，可按液柱高度求得相对压强。测量动水压强时，管口方向应与流动方向正交。

量水堰亦称“测流堰”，是量测渠道、水槽内水流流量的一种设备。堰板用具有缺口的薄铁板、木板或混凝土板做成，缺口有直角三角形、梯形或矩形等数种。水经缺口流下，量测堰上水面超过堰顶的高度，即可推算流量。

（4）应力、应变。应力、应变监测项目包括混凝土内部及其表面的应力、应变等。一般用预先埋设的应变计来测量。

（二）大坝安全监测阶段及频次

1．阶段的划分

第一阶段：原则上从建立观测设备起，至竣工移交管理单位止。坝体填筑进度快的，变形和应力观测的次数应取上限。若本阶段提前蓄水，测次需按第二阶段执行。

第二阶段：从水库首次蓄水达到（或接近）正常蓄水位后再持续3年止。在上蓄过程中，测次应取上限；完成蓄水后的相对稳定期可取下限。若竣工后长期达不到正常蓄水位，则首次蓄水3年后可按第三阶段要求执行。但当水位超过前期运行水位时，仍需按第二阶段执行。

第三阶段：指第二阶段之后的运行期。渗流、变形等性态变化速率大时，测次应取上限；性态趋于稳定时可取下限。若遇工程扩（改）建或提高水位运行，或经长期干库又重新蓄水时，需重新按第一、二阶段的要求执行。若因水库淤满、废弃、改变用途，或因多年运行性态稳定等，需减少测次、减少项目或停测时，应报上级部门批准。

2．监测频次

混凝土坝、土石坝监测频次分别见表2-9、表2-10。

（三）检查及监测重点项目介绍

1．扬压力

混凝土和砌石建筑物基础面上的扬压力，是指建筑物处于尾水位以下部分所受浮力和在上下游水位差作用下，水从基底及岩石裂隙中自上游流向下游所产生的向上的渗透压力的合力。向上的扬压力相应减少坝体的有效重量，降低了坝体的抗滑能力，扬压力的大小直接关系到建筑物的稳定性。混凝土和砌石建筑物设计中，必须根据建筑物的断面尺寸、上下游水位以及防渗排水措施等确定扬压力大小，作为建筑物的主要荷载之一来进行稳定计算。影响坝基扬压力大小的因素主要有上下游水位、地质特性、裂缝程度、帷幕灌浆质量、排水系统的效果及坝基轮廓线和作用面积、温度、淤积等。

建筑物投入运用后，实际扬压力大小是否与设计相符，对于建筑物的安全稳定十分重要。因此，必须进行扬压力观测，以掌握扬压力的分布和变化，判断建筑物是否稳定。设计中一般是按设计水头的0.25～0.4进行折减，当发现扬压力超过设计值，应即时采取补救措施。

2．混凝土坝的变形

其主要有水平位移、垂直位移、接缝和裂缝变化等观测项目。混凝土和砌石建筑物的变形往往是几种因素综合形成的，静水压力引起的弹性变形以δh表示；温度变化引起的变形以δT表示；坝体和坝基由于水压和坝体自重引起的时效变形以δ0表示。

（1）水平位移变化规律。

1）水平位移和挠度与建筑物高度成正比，建筑物越高水平位移和挠度越大。在建筑物的纵向，河床段的幅度较大，岸坡段较小。挠度随坝高呈抛物线分布，测点越高位移变幅越大，坝底接近于零。

2）水平位移和挠度与库水位的若干次方成正比。库水位上升，位移和挠度向下游发展，库水位下降，位移和挠度向上游回复。库水位越高，位移和挠度越大。

3）水平位移和挠度与温度有显著的线性关系。温度变幅大，位移和挠度的变幅亦大。位移的方向与建筑物结构有关，重力坝和拱坝在夏季温度高时向上游移动，冬季向下游位移。

4）通常水库与温度的影响在以年为周期的变化中恰恰相反。夏季温度高将影响坝体向上游位移，而此时可能库水位也高，将影响坝体向下游位移，可能使总变形变幅减小。但北方的一些水库在运用上形成的水位变化情况往往与南方水库不同。北方水库径流集中在汛期7—9月，通常都在6月以前降低水位迎汛，夏季气温最高的时期可能也是水库水位较低的时候，至9月以后才开始蓄水。到冬季气温低时，也可能是库水位最高的阶段。这样，库水位与温度的影响正好叠加，总变形变幅较大。

5）坝体混凝土弹模高、整体性好的坝段，比弹模低、整体性差的或有裂缝的坝段位移变幅要小。

6）温度影响坝体位移或挠度滞后于气温的变化，因此以前期平均气温作因子进行分析，相关关系更好。

7）温度对水平位移和挠度的影响，通常比库水位的影响大。

8）坚硬、完整的坝基上的坝段，比软弱、破碎坝基的坝段水平位移和挠度的变幅要小。

（2）垂直位移的一般变化规律。

1）垂直位移与建筑物高度成正比。河床段垂直位移较大，岸坡段较小。同一坝段或同一垂直线上，测点高的垂直位移大，测点低的垂直位移小，坝顶测点垂直位移最大。

2）坝体上部特别是坝顶，温度和库水位都是垂直位移的主要影响因素。温度高，坝体膨胀而升高，温度低，坝体收缩而降低。水位的影响一般与温度影响相反，通常是水位上升，坝体浸水而降温。而冬季蓄水位高的，由于水温变幅小于气温，混凝土温度受水温影响，垂直位移变幅较水位低时坝体受气温影响的要小。库水位的升降影响坝体的倾斜，库水位高，作用于坝体的水平推力大，坝体向下游倾斜；库水位低则向上游回复。

3）对于坝基，水位是坝基垂直位移的主要影响因素，而几乎没有温度的影响。

（3）规范对水工建筑物变形量的正负符号规定。

1）水平位移：向下游为正，向左岸为正；反之为负。

2）船闸闸墙的水平位移：向闸室中心为正；反之为负。

3）垂直位移：下沉为正，上升为负。

4）倾斜：向下游转动为正，向左岸转动为正；反之为负。

5）接缝和裂缝开合度：张开为正，闭合为负。

3．渗漏

其包括坝体渗漏、坝基渗漏和绕坝渗漏。应经常对混凝土坝和砌石坝下游坝面、溢流面、廊道及坝后地基表面有无渗水现象进行检查，特别是高水位期间要加强观察。如发现有渗水现象，应测定渗水点部位、高程、桩号等，并详细记载，绘制渗水位置图，或进行照相。必要时，需定期进行渗水量观测。冬季结冰期间，应注意观察渗水结冰情况。在下游坝面或廊道内发现渗水出逸点，经分析怀疑上游面有漏水孔洞时，应尽可能查明并进行处理。有条件的可降低水位检查或进行水下检查。

坝基测压管水位变化与渗流量规律如下：

（1）当测压管水位和渗漏量同时降低，且上游部分的测压管水位降得较多，下游部分的测压管水位降得较少，则说明上游渗水入口部分受到淤堵。

（2）当测压管水位逐渐降低，下游部分的测压管水位降得较多，且渗漏量逐渐增加，则说明下游部分遭到渗透冲刷，此时渗水中常会出现浑浊颜色。

（3）当测压管水位逐渐抬高，下游部分的测压管水位抬高较多，且渗漏量逐渐减少，说明下游反滤设备遭到堵塞。

（4）当测压管水位逐渐抬高，上游部分的测压管水位抬高较多，且渗漏量增加，则说明上游防渗设备遭到破坏，如防渗墙开裂、铺盖裂缝、帷幕失效等。

4．混凝土裂缝

由于温度收缩，材料干缩，不均匀沉陷，负载过大，抗拉强度不足及设计不当等原因，大坝表面和内部常产生裂缝，裂缝会增加水的渗透作用，削弱大坝的整体性，进而影响大坝安全。应经常对坝顶、坝面和廊道内有无裂缝进行检查观察。对于较高的坝，用目测观察坝面有困难的，可在适当位置用经纬仪上的望远镜进行观察，上游坝面还可在船上观察检查。

发现坝身有裂缝时要量测裂缝所在坝段（或桩号）、高程、走向、长度、宽度等，并详细记载，绘制裂缝平面位置图、形状图，必要时进行照相。对于较重要的裂缝，应埋设标点和标志，定期观测裂缝长度和宽度变化。

水工混凝土建筑物出现裂缝，应加强检查与观测。根据裂缝的特征，结合设计、施工资料分析，查明裂缝性质、原因及其危害程度，为制定修理措施提供可靠依据。检查与观测的内容如下：

（1）裂缝位置、高程、走向、长度、宽度、深度、错距及分布范围。

（2）裂缝开度，特别是最大开度的出现时间及其温度、水位的变化关系。

（3）有渗水的裂缝，还要观察碳酸盐等分解情况，有条件的尽可能进行定量观测，以判断混凝土内部裂缝情况。

5．冲刷

水流对下游消能防冲设施的冲刷破坏，以及对下游河床的冲刷，对大坝安全也有威胁。此外，大坝上、下游护坡混凝土，泄水以及消力池、渠道等护面混凝土，常易遭受冲刷破损。应经常检查消能防冲设施，对下游河床可以进行水下地形测量，与上次进行对比，判断冲坑是否加深等。对护坡混凝土、泄水以及消力池、渠道等护面混凝土表面进行检查观察。

6．空蚀

当水流流经不规则表面，水流压力降低到水的蒸汽压力时，就会产生空穴。空穴随水流进入高压区而溃灭，溃灭时产生极大的局部压力，引起混凝土或钢材的破坏，这种破坏现象叫空蚀破坏。空蚀破坏，常发生在溢洪道、泄洪隧洞底部高流速区，龙抬头泄洪洞的反弧段底板和闸门槽、消力墩、消力槛、分流墩等流线曲度变化的位置。溢流表面设计体形不良，施工质量差，混凝土表面不平整，有凸凹的错台或钢筋露头等易造成空蚀破坏条件。空蚀破坏如未及时处理，再次过水时，不仅加剧空蚀程度，并会伴有冲刷，可能会发生更为严重的破坏。

（四）监测资料的整编与分析

以下阶段需对监测资料进行整编分析，分析结果分正常状态、异常状态、险情状态。异常状态、险情状态时需要分析上报：

（1）首次蓄水时。

（2）蓄至规定高程时。

（3）分阶段验收时。

（4）竣工验收时。

（5）大坝安全鉴定时。

（6）出现异常或险情状态时。

四、水工建筑物的养护修理

必须坚持“经常养护，随时维修，养重于修，修重于抢”的原则进行养护修理。一般可分为经常性的养护维修、岁修、大修和抢修。无论是经常性的养护维修，还是岁修、大修或抢修，均以达到恢复或局部改善原有工程结构为原则。管理单位应根据有关规程规定，并结合工程具体情况，确定养护项目和内容。

经常性的养护维修是根据经常检查发现的问题而进行日常的保养维护和局部修补，保持工程完整。

岁修是指根据汛后全面检查所发现的工程问题，编制岁修计划，报批后进行岁修。

当工程发生较大损坏、修复工作量大、技术复杂时，可委托设计、科研及施工等单位研究制订专门的修复计划，报批后进行大修。当发生事故危及工程安全时，应立即组织力量进行抢修（或抢险），并同时上报主管部门采取进一步的处理措施。

（一）砌石坝与混凝土坝的日常养护工作

1．一般规定

（1）保持坝面完整，局部如果有缺陷、松动及磨损，必须及时修补。浆砌石坝体内有填充料（沙、石）的，如有下陷，应及时填充密实。

（2）坝体出现裂缝、渗漏或异常位移时，应查明原因，分析研究其性质及危害程度，采取外部填补加固、灌浆、锚固等一种或多种措施处理。

（3）坝基透水性增大或扬压力增高，影响安全时，要及时采取截渗、延长渗径或加强排水等措施。

（4）严禁在大坝管理和保护范围内进行爆破、炸鱼、采石、取土、打井、毁林开荒等危害大坝安全的活动。

（5）严禁将坝体作码头停靠各类船只。在大坝管理和保护范围内修建码头，必须经大坝主管部门批准，并与坝趾和泄水、输水建筑物保持一定距离，不得影响大坝安全和工程管理。

（6）经批准兼作公路的坝顶，应设置路标和限荷标示牌，并采取相应的安全防护措施。

（7）严禁在坝面堆放超过结构设计荷载的物资和使用引起闸墩、闸门、桥、梁、板、柱等超载破坏和共振损坏的冲击、振动性机械；严禁在坝面、桥、梁、板、柱等构件上烧灼；有限制荷载要求的建筑物必须悬挂限荷标示牌。各类安全标志应醒目、齐全。

2．表面养护和防护

（1）坝面和坝顶路面应经常整理，保持清洁整齐，无积水、散落物、杂草、垃圾和乱堆的杂物、工具。养护包括工程表面、伸缩缝止水设施、排水设施、监测设施等的养护以及冻害、碳化与氯离子侵蚀、化学侵蚀等的防护。应注意观察混凝土坝和砌石坝的溢流面有无冲蚀、磨损及钢筋裸露现象。

常见坝面破损现象有蜂窝、麻面、疏松、脱落以及冲刷、空蚀等，表面破损现象多发生在水位变化范围和与水经常接触的部位。溢流坝面常常由于磨损、气蚀和冲刷，使混凝土表面损坏甚至产生骨料裸露的现象。水的化学侵蚀作用也不容忽视，长期侵蚀会逐渐往内部发展，造成混凝土强度降低，缩短混凝土的使用年限。混凝土破损最常见的原因有碱活性骨料反应和其他化学反应，冻融作用、溶蚀作用、水流侵蚀、气蚀及过应力等。

（2）过水面应保持光滑、平整，否则应及时处理；泄洪前应清除过水面上能引起冲磨损坏的石块和其他重物。

（3）冻害防护可采取下列措施：

1）易受冰压损坏的部位，可采用人工、机械破冰，或安装风、水管吹风以喷水扰动等防护措施。

2）冻胀损坏防护措施：①冰冻期注意排干积水、降低地下水位，减压排水孔应清淤、保持畅通；②采用草、土料、泡沫塑料板、现浇或预制泡沫混凝土板等物料覆盖保温；③在结构承载力允许时可采用加重法减小冻胀破坏。

3）冻融损坏防护措施：①冰冻期注意排干积水，溢流面、迎水面水位变化区出现的剥蚀或裂缝应及时修补；②易受冻融损坏的部位可采用物料覆盖保温或采取涂料涂层防护；③防止闸门漏水，避免发生冰坝和冻融损坏。

（4）碳化与氯离子侵蚀防护应采取下列措施：

1）对碳化可能引起钢筋锈蚀的混凝土表面采用涂料涂层全面封闭防护。

2）对有氯离子侵蚀的钢筋混凝土表面采用涂料涂层封闭防护，也可采用阴极保护。

3）碳化与氯离子侵蚀引起钢筋锈蚀破坏应立即修补，并采用涂料涂层封闭防护。

4）化学侵蚀防护。已形成渗透通道或出现裂缝的溶出性侵蚀，采用灌浆封堵或加涂料涂层防护。轻微侵蚀的采用涂料涂层防护，严重侵蚀的采用浇筑或衬砌形成保护层防护。

3．伸缩缝止水设施养护

（1）各类止水设施应完整无损、无渗水或渗漏量不超过允许范围。

（2）沥青井出流管、盖板等设施应经常保养，溢出的沥青应及时清除。

（3）沥青井5～10年加热一次，沥青不足时应补灌，沥青老化及时更换，更换的废沥青应回收处理。

（4）伸缩缝充填物老化脱落，应及时充填封堵。

4．排水设施养护

（1）排水设施应保持完整、通畅。

（2）坝面、廊道及其他表面的排水沟、孔应经常进行人工或机械清理。

（3）坝体、基础、溢洪道边墙及底板的排水孔应经常进行人工掏挖或机械疏通，疏通时应不损坏反滤层。无法疏通的，应在附近补孔。

（4）集水井、集水廊道的淤积物应及时清除。

5．渗漏处理

（1）坝体渗漏。由于温控不严，坝体拉应力超过材料允许值而产生裂缝，或遭受强烈地震使大坝或基础产生裂缝都能引起渗漏。止水结构破坏也会形成坝身渗漏。对于拱坝和连拱坝，由于坝身尺寸较为单薄，作为超静定结构，对温度和地基的变形十分敏感，在各种荷载组合作用下，当坝体及坝基应力超过允许应力时将引起裂缝，并造成坝体渗漏。尤其是浆砌石拱坝，由于其灰缝的抗拉强度较低，更易产生坝体裂缝和渗漏。对于重力坝，当施工质量较差时，在温度和地基不均匀沉陷变形的影响下，也可能出现不同程度的坝体裂缝和渗漏。

对于结构强度影响不大的坝身裂缝渗漏，先用埋管或钻孔导渗，把缝内渗漏水量导出之后，再封堵裂缝和封堵导渗管孔。坝身渗漏的处理，主要是在上游面封堵，以直接阻止渗水，降低渗透压力。一般不宜在坝的背水面封堵，以免增加渗透压力。对于分布较广的裂缝渗漏，可在坝的上游面作混凝土沥青防渗层防渗；也可采用混凝土或钢筋混凝土护面作防水层防渗。对于伸缩缝止水结构渗漏的处理，如为沥青井止水结构，可加热补灌沥青，或采用具有一定弹性的化学材料灌浆止水，有的也可在上游坝面补作止水设施。

（2）基础渗漏。由于混凝土坝与岩石接触处理不良将产生接触面渗漏，防渗漏帷幕拉裂、老化失效引起渗漏。岩石基础渗漏一般表现为漏水量增大和扬压力升高。基础断层破碎引起的渗漏，应采用补强灌浆和固结灌浆处理；大坝与地基接触面渗漏宜采用固结灌浆；原有帷幕运行年久老化失效而引起的渗漏，需对原帷幕进行补强灌浆。在基础渗漏处理中，截水的目的是阻止渗漏，排水则为降低扬压力。在软弱地基中，要注意防止排水的副作用。如果截水措施的效果不佳，大量排水也可能引起渗透变形。

（3）绕坝渗漏。坝肩处于强风化或岩石卸荷发育，建坝时灌浆处理不到位，在蓄水后产生绕坝渗漏，需进行补强帷幕灌浆。

6．其他养护

（1）有排漂设施的应定期排放漂浮物；无排漂设施的可利用溢流表孔定期排漂，无溢流表孔且漂浮物较多的，可采用浮桶、浮桶结合索网或金属栏栅等措施拦截漂浮物并定期清理。

（2）坝前泥沙淤积应定期监测。有排砂设施的应及时排淤；无排砂设施的可利用底孔泄水排淤，也可进行局部水下清淤。

（3）坝肩和输、泄水道的岸坡应定期检查，及时疏通排水沟孔，对滑坡体应根据情况进行处理。

（二）土坝（包括堆石坝）的主要养护修理工作

（1）在坝面上不得种植树木、农作物，放牧、铲草皮以及搬动护坡和导渗设施的砂石材料等。

（2）在坝顶、坝坡、戗台上不得大量堆放物料，坝面不得作为航运过坝转运码头，不得利用坝顶、坝坡、坝脚作输水渠道。

（3）在坝上或坝的上、下游影响工程安全的范围内，不得任意挖坑、建鱼池、打井或进行其他对工程有害的活动。

（4）维护坝顶、坝坡、防浪墙的完整；保护各种观测设施的完好；排水沟要经常清淤，保持畅通；防止雨水对坝面的侵蚀和冲刷；维护坝体滤水设施和坝后减压设施的正常运用。

（5）处理坝坡渗漏、坝端接触渗漏、绕坝渗流以及透水坝基的不正常渗漏。常用的处理方法是上游堵截渗漏、灌浆堵漏以及下游用滤料导渗等方法。对岩石坝基漏水的还可采用帷幕灌浆方法处理。

1）坝基渗漏与绕坝渗漏。一般坝基往往存在不同程度的缺陷，其渗透性多不能满足设计要求，水库蓄水后常易产生坝基渗漏现象，通常均要求对坝基进行灌浆处理。由于山体岩石破碎或在大坝施工时山体出现过滑坡等，在坝体施工中处理不够，以及水库蓄水后产生绕坝渗漏现象，在水库运行期需进行处理。

2）处理坝体裂缝，应根据不同情况，分析裂缝原因，分别采取不同措施。对表面干缩裂缝和冰冻裂缝，一般可做封闭处理；其他裂缝多用开挖回填夯实和灌浆等措施处理但对滑坡裂缝不宜采用灌浆办法。

3）对坝体的滑坡处理，应根据其产生的原因、部位、大小、坝型、严重程度及水库内水位高低等情况，进行具体分析，采取适当措施。

对均质土坝或黏土心墙坝的滑坡，一般可采用透水性较大的砂石料压住坝趾或采取其他措施，使滑坡体稳定，将裂缝处理好后，再填筑夯实，并适当放缓边坡或在坡趾加筑戗台。对已蓄水的黏土斜墙坝的滑坡，可向水中大量抛土，增加坝坡稳定和防渗能力；待库水位降低后，再将松散的滑坡体清除，重新回填夯实。在坝的下游坡脚，要做好排水反滤、导渗设施，以排除坝体内多余水分。

4）堆石坝的堆石体发生局部下陷时，应及时填补。

（三）输水洞（包括涵管）及溢洪道（包括泄洪闸）的主要养护修理工作

（1）输水洞出现分缝渗漏，内外力所引起的各种裂缝，常用洞内修补、补强、衬砌套管及灌浆等措施进行处理。

（2）溢洪道进口、陡坡、消力池以及挑流设施应保持整洁，如有石块和竹木等杂物，必须清除；溢流期间必须注意打捞上游的漂浮物，严禁木排及船只等靠近溢洪道进口。

（3）溢洪道或其他泄水建筑物，如果有陡填开裂、侧墙砌石和消能设施损坏时，有条件的应立即停止过水进行抢修，且应使用速凝、快硬黏结材料。

（4）输水洞在纵断面突变处、高流速区以及压力管道闸（阀）门因振动出现气蚀破坏时，必须及时用抗气蚀性能较好的材料进行填补加固，如环氧树脂砂浆、钢渣混凝土或金属板等，并尽可能改善和消除产生气蚀的原因。

五、压力钢管的运行维护

（一）压力钢管失稳破坏原因及修理

钢管是一种薄壳结构，在受外压或管内产生负压的情况下，很容易失去弹性稳定而发生皱曲破坏。受外压后，稳定性较差的钢管一般在钢管顶部或底部沿着轴线方向产生不同程度的鱼脊形鼓起变形，或在很小范围内鼓包突起，严重的可能使钢管顶部和底部压缩皱曲到一起，而使钢管失稳破坏。主要原因有以下几个：

（1）设计考虑不周，钢管稳定性能差。或者钢管制作、安装达不到设计要求。回填灌浆不到位，围岩承载力未发挥。

（2）水文地质条件发生了显著变化，或排水失效，作用在钢管外部的外水压力升高。

（3）由于运行年限较长，防腐处理不到位，原设计的锈蚀裕度偏小，钢管管壁及加劲环的有效厚度因锈蚀变薄，使钢管的承载能力下降。

（4）运行管理不善，如不注意通气孔（阀）的维护，致使通气管（阀）失灵，当钢管在泄空过程中，因得不到空气补给而发生负压。在特殊情况下，如下游段钢管发生破坏使出口流量突然增大时，通气孔（阀）补气不能满足需要，也可能使上游段钢管遭受真空破坏。进水闸门开启之前，必须经充水管将整个压力管路充满水，在静水条件下开启上游进水闸门。如果在不充满水条件下强行开启闸门，因启门力大增，可能引起闸门启闭设备损坏，同时蜂拥而入的水流将压力管路中来不及排出的空气挤压到下降段内，当压力大到一定值时可能发生爆管的恶性事故。同时由于破坏了水流的连续性，使机组也无法稳定运行。

压力钢管失稳破坏，一般都有一个发展过程，如及时修理是可以防止破坏的加剧。当地下埋设钢管在局部管壁出现小鼓包时，除采取导管或减压井等措施降低地下水位外，应迅速在鼓包处钻小孔泄放管外的水（减卸外压力），用油压千斤顶将鼓起部分顶压复原，并向管壁与隧洞缝隙间灌注水泥砂浆等（注意选用合适的灌浆压力）。明钢管出现小鼓包时，除顶压复原外，可在钢管外采取加劲环的措施，加强钢管的刚性。如鼓包面积比较大或整段钢管被压缩严重皱曲或破坏时，应割除已损坏段，重新设计钢管，分别情况采取增设加劲环或更换较厚钢板等办法修复。

（二）压力钢管脆性破坏的原因及修理

钢管脆性破坏主要现象是管壁、焊缝或有关构件突然发生断口，有的发展速度极快，断口呈晶粒均匀的平面，并与构件表面垂直。压力钢管的脆性破坏，一般与选用的钢材、结构形式和工作时的温度（特别是沸腾钢低温冷脆性破坏）等因素有密切的关系。当压力钢管发生脆性破坏的迹象或经分析可能发生脆性破坏时，可采用下述预防性措施：

（1）在钢管外壁上加设钢箍。利用钢箍分担部分水压力，以降低管壁和纵向焊缝所受的张力。

（2）改变构件外形。将一些有尖锐缺口或外形突变的构件，改为弧形的过渡段，减少局部应力集中。

（3）改善焊缝。对一些间断焊缝适当改为连续焊缝。

（4）改善焊接质量。对一些焊接质量较差的焊缝进行无损探伤检查，如发现缺陷，应即铲除重焊。

（5）增设事故防护设施。为预防钢管发生破坏而影响厂房及机电设备，可在厂房增设挡水墙与事故排水道。设置时，一般应考虑下述因素：

1）在最高运行水位时，压力钢管单管发生全断面爆破时的最大流量。

2）钢管破坏后，进口闸门或上、下蝴蝶阀的关闭时间，及全部下泄水量的排除时间。

3）厂房区机电设备状况所允许的安全积水高度。

4）为排除积水，排水道的出口底面高程应较低，并应有防御尾水渠最高洪水时倒灌的措施。

（三）压力管道日常维护

为了保证压力钢管的正常运行，需进行必要的维护工作，其要求如下：

（1）水库水位不得低于最低设计值，以免因淹没深度不足而出现漩涡、掺气、负压及明满流交替情况；避免在振动较大的情况下运行；泄空或充水时均应按规定进行，不骤然增减流量，以防出现过大水锤及负压。

（2）应对镇支墩进行位移等的观测，经常检查明管支墩、镇墩的基础是否松动、塌陷，混凝土有无剥落、开裂。高压管身、支墩、镇墩、护面、排水、检修步道及山坡应保护整洁，防止冲刷。应经常检查支墩上的钢板抱箍有无锈蚀，螺栓有无松动，对已经没有抱紧力的抱箍应及时更换。

（3）支承环与支墩混凝土之间无障碍物影响支承环自由移动，钢管支座清洁无杂物，润滑良好，支座防护罩保持密闭状态。

（4）通气管阀和排水管阀、调压阀畅通完好，并定期在转动、活动部位加注润滑油（脂），使阀门操作灵活；调压阀与水轮机调速器的联动装置应保证准确、灵活。

（5）伸缩节和进人孔的止水密封不漏水；如果发现水泥明管的管身有渗漏水，渗漏水将导致水泥管壁内的预应力钢丝网锈蚀，这段水泥管的寿命已经不长，应立即更换。

（6）管（洞）附近的地面及地下排水设施正常畅通；钢管基础附近的地下水位应在冻深以下1.5～2.5m；当气温降至0℃以下时，要防止管内结冰。在严寒条件下需临时停机时，一般不宜将钢管泄空，以免在钢管泄空后重新充水时因温差过大发生事故。

（7）应定期对钢管外壁除锈和涂料保护，金属结构防腐涂层完好。

六、闸门及启闭机的操作及管理

闸门要安全可靠，启闭灵活。如开启不灵，可能会造成上游水位急剧壅高，严重的会酿成洪水漫坝失事；如关闭不严，又会造成水量损失，降低水库的使用效益。衡量闸门及启闭机养护工作好坏的标准是：动力保证、传动良好、润滑正常、制动可靠、操作灵活、指示准确、连接紧密、结构牢固、门体端正、启闭自如、支承坚固、埋件耐久、封水不漏和清洁无锈。

（一）闸门及启闭机等金属结构的检查

（1）对放水洞、溢洪道等泄水建筑物的闸门应经常检查有无变形、裂纹、脱焊等损坏现象；油漆是否脱落，有无锈蚀；闸门主侧轮、止水设备是否正常；闸门及闸门槽有无气蚀等情况。闸（阀）门部分启闭时，应注意观察闸（阀）门有无振动情况。闸门布置在进水口时尚应避免闸孔和门槽顶部同时过水。

在发现金属结构有裂纹或开焊以后，应立即用油漆划上记号，并采取适宜的焊补或加强措施。对连接闸门的钢丝绳、节链、拉杆、螺杆等要注意检查有无锈蚀、裂纹、断丝弯曲等损坏现象。防锈黄油有无变质，以及绳芯是否缺油或在起重时有无出油现象等，对不合格的钢丝绳应予更换。吊点结构应牢固可靠。

（2）对闸门的启闭机应经常检查运转是否灵活；制动设备熔断器、安全阀、限位开关、过负荷开关等安全设备是否准确有效；以及电源系统、传动系统、润滑系统等是否正常。对平时极少用的溢洪道闸门启闭机，应在汛前进行空载试验，并在整个汛期经常检查，保持启闭灵活。启闭机运转过程中要注意其工作状态。发现有不正常的声响、震动、发热、冒烟等情况应立即停车检查，进行检修。

（3）对溢洪道闸门启闭机还应检查双回路电源及备用动力设备或手动启闭是否可靠。

例如，2009年3月5日，江西省吉安县功阁水电站因持续降雨，库水位上涨，外送110kV输电线路遭受雷击损坏导致机组停止发电，闸门无法正常开启，造成溢流坝10孔弧形闸门顶部过水险情，一度危及下游2县7镇5万余人民群众生命财产安全，通过采取转移疏散群众等紧急措施，才使险情得到排除。

小知识：金属结构焊接、铆接检查方法

焊接：①查看金属表面，如有一条凸起的红褐色铁锈，附近有流锈或油漆开裂现象，就可能有裂纹；②用木锤敲击金属构件，如声音窨哑不脆，传声不匀，有突然中断现象，则附近可能有裂纹；③在发现有裂纹迹象的金属表面，滴以煤油，观察其渗散情况，如油渍不成圆弧形渗开，在某处渗印截然成线条，该处即为裂纹；④在焊缝的一侧涂以白粉笔灰，然后在其另一侧滴以煤油，如煤油渗至有粉笔灰的一侧，即有开焊现象。

铆接：①铆钉头周围有水锈痕迹或周围油漆有裂纹；②用小锤轻敲铆钉头，发生窨哑或震动的声响；③用锤轻敲钉头一侧，用手指按在另一侧，感到震手或钉头颤动；④用锤轻敲钉头一侧，用一圆头铁棒的圆头按在另一侧，棒头有跳起现象。

（二）闸门的养护

1．一般养护

（1）清理检查。要经常清理闸门上附着的水生物和杂物、污物等，避免钢材腐蚀、保持闸门清洁美观，运用灵活。

（2）防止块石杂物卡阻。门槽处极易被块石或杂物卡阻使闸门开度不足或关闭不严，因此在水深不大时，应经常用竹篙或木杆进行探摸，遇有卡阻时应及时处理。

2．门叶部分的养护

门叶是闸门的主体结构，它的作用在于挡水并将作用于闸门上的荷载传递到支承行走部分，因而，要求门叶结构不锈不漏，保证设计需要的强度和刚度，保持面板梁系的完整。门叶在运用中受到剧烈振动和严重汽蚀以后，经常出现门叶变形、杆件弯曲或断裂、铆钉及螺栓松动脱落及汽蚀等现象。因此，在门叶养护中，除保证门体端正，不使扭曲别劲外，还必须做好闸门的防振、抗振和防气蚀等工作。

3．支承行走机构部分的养护

支承行走机构是闸门升降时主要活动和承力部件，它的作用一方面是将门体所受外力传递到建筑物上去，另一方面是减少运动中的摩擦阻力。支承行走机构的常见病害有滚轮锈死，变滚动摩擦为滑动摩擦；弧形闸门固定铰座润滑不良而引起卡阻；平板滑动闸门的滑块与轨道间锈蚀而致阻力增大等。危害的后果是使闸门运行不良、启闭力增大、剪断螺栓等。有关这部分的养护主是做好润滑和防锈工作。

4．水封装置

在闸门门叶和门槽之间，因为两者有相对运动，难免有一定的间隙，这就会造成漏水的通道，水封装置的作用就是既要保证有必要的间隙，又要保证不漏水。水封装置按不同的设置位置来分，有顶水封、底水封和侧水封3种，水封的材料多用定型的橡胶制成。水封不严，属于设计方面的原因有布置不当、选型不好、闸门刚度过小等；属于安装方面的原因有水封座不平整、水封座与水封安装偏差过大、安装不够牢固、水封接头不良、预压缩量过小等；属于运用管理方面的原因有长期磨耗造成间隙过大、橡皮老化弹性失效、断裂或撕裂等。金属水封常因磨损、锈蚀、气蚀破坏或因受荷载作用而翘曲变形、水封固定螺栓松动、脱落或锈断、漂浮物或冰凌的冲击撞坏等原因而漏水。

针对以上原因，养护工作主要是及时清理缠绕在水封上的杂草、冰凌或其他障碍物；拧紧或更换松动锈蚀的螺栓，定期调整橡胶水封的预压缩量，使之松紧适当，并使在该型设计数值范围内使用；打磨或涂敷环氧树脂于水封座的粗糙表面，使之光滑平整；对橡胶水封要做好防老化措施，如搭防晒棚、淋水降温、涂聚醚聚氨酯或GNA型防老涂料等；金属水封要做好防锈防气蚀工作等。

5．门槽及理固件

门槽及理固件主要包括工作轮轨道、反轮轨道、侧轮轨道、门槽、门框、护面、底坡等，要保证其完整和牢固，表面平整并具备一定的光洁度。养护的措施是对各种轮轨摩擦面采用涂油保护，其他埋固铁件涂坚硬耐磨的防锈漆，如门槽处水流情况恶劣，流态紊乱且有气蚀现象时，应在征得设计单位同意后予以改建，使水流平顺，消除气蚀原因；门槽处如有淤积堵塞，应及时清理；如发现埋固件有松动、脱落、变形、翘起、剥蚀现象时，应按具体情况予以紧固、矫正或补强。

6．金属结构防腐

闸门、启闭机、埋固件等长期在日光曝晒、阴暗潮湿、干湿交替、常浸水下、高速水流冲刷、水生物腐蚀、泥沙、冰凌及其他漂浮物的冲磨等恶劣环境下工作，极易发生锈蚀，主要有直接的化学腐蚀和间接的电化学腐蚀两种。化学腐蚀是在没有电流产生的情况下发生的腐蚀，电化学腐蚀是钢铁材料与水或电解质溶液接触时形成无数微小的腐蚀电池而引起的腐蚀，水工金属结构的腐蚀大多属于这类腐蚀。它对结构物的破坏十分严重，危害也最大。

目前我国水工金属结构的防腐蚀措施，一种是在金属表面涂上覆盖层，将基体与电解质隔开，杜绝形成腐蚀电池的条件，称为覆盖层保护；另一种是设法供给一个适当的保护电能（低压电流），使金属表面积聚足够的电子，人为地使之成为一个整体阴极，从而得到保护，称为电化学保护。

覆盖层防腐主要有涂料（油漆）保护、金属被覆（喷镀）保护。金属被覆（喷镀）保护常用的被覆金属有铝、锌、铬、镍几种。被覆的方法有浸镀法、喷镀法和电镀法3种。浸镀和电镀适用于被覆闸门零件，喷镀则适用于被覆大尺寸的门叶或结构物。管理中应严格按照《水工金属结构防腐蚀规范》（SL 105）进行处理。

（三）启闭机的养护

1．启闭设备的运行管理

（1）设置在室外固定式启闭机应加设活动机罩。

（2）启闭机起吊平面闸门时的起吊中心线应与闸门起吊中心线一致。

（3）对用以操作泄洪及其他应急闸门的启闭机，线路应有防雷、防冲等措施，必须设置可靠的备用电源。

（4）启闭机的各种安全保护联锁元件如荷载限制器、行程开关、压力阀及安全手摇把等都应处在完好状态。

（5）对电气控制设备应妥善保护，处在温暖潮湿环境时，应有良好的通风干燥措施。启闭机的电气部分做好防潮和防雷等安全措施。

（6）加强启闭机的润滑工作。水下及低速传动装置的润滑部件上，如启闭机的起重机构齿轮、滑动轴承、起重螺杆、弧形门支铰、闸门滚轮、吊耳、滑轮组等可选用钙基润滑脂润滑。变速器、齿轮联轴器等封闭的部件常用润滑油进行润滑。具体润滑材料应按随机附带的产品使用说明书规定选用。启闭机润滑要求见表2-11。

2．电动机的养护

（1）清扫电动机外壳上的灰尘污物，以利散热。

（2）检查接线盒压线螺栓是否松动烧伤。

（3）拆开检查轴承润滑油脂，使之填满轴承空腔的1/2～2/3，脏了应更换。

（4）检查定子与转子之间的间隙是否均匀合格，以判断轴承磨损情况，如发现磨损严重的就应予更换。

（5）每年用摇表测量一次电动机相间及各相对铁芯的绝缘电阻，如果小于0.5Ω说明线圈受潮，此时应用红外线灯泡或白炽灯泡烘干，切忌用明火烧烤。

3．操作设备的养护

（1）电动机的主要操作设备如闸刀、电磁开关、限位开关、补偿器等应保持清洁干净，接触良好。机械传动部件要灵活自如，接线头要连接可靠。电动机的稳压、过载保护装置必须有效。

（2）限位开关应经常检查调整，使其处于准确、可靠的工作状态。

（3）严禁用其他金属丝代替熔丝。

（4）应按有关规定对操作设备上的电流表、电压表、相序表、压力表等进行检验，保证指示准确。

小知识：闸门的振动与汽蚀

闸门过流时，水流的脉动会引起闸门振动，当与闸门本身自振频率相谐时，便会发生共振，使闸门发生强烈的振动。这种强烈的振动会引起结构的疲劳损坏，甚至导致解体性破坏，并影响到其他结构（如墩墙、启闭机、工作桥、操纵室等）的安全。

防振抗振措施。加固原来刚度小的闸门（如跨度大而单薄的各型闸门），使刚度增加，以改变结构的自振频率，使之不易发生振动，即使振动了也降低其振幅，这是提高闸门抗振能力的主要措施。当闸门遭到的外界振动原因系因水封形式不当所致时，可改用合理的水封结构形式。例如，有些工程把弧形闸门门底的木水封和P形橡皮水封结构形式改成刀形和带形水封后，基本上解决了闸门的振动问题；当外界振动原因是由于门叶底缘形式不当（如底缘后倾角θ过小，甚至θ=0的平底角形），水流经面板后，形成挑滚回旋，迫使闸门振动时，可通过改变底缘形状与后倾角θ的大小来改善。

闸门的汽蚀危害及防护措施。当闸门小开度运行时，由于流速很大，在门槽、底板、潜没门的门叶后翼或弧形门的支臂等处，易发生汽蚀作用，对闸门的危害是使闸门发生振动，启闭操作不稳定并使闸门结构剥蚀破坏等。由于汽蚀大多在外廓形状不良和表面不平整的部位产生，因此防止汽蚀的主要措施是修正边界形状，消除行水结构表面的不平整度，改变闸门底缘形式，使水流流线贴合边界，消除分离现象和出现负压。其次是采用抗蚀性能较高的材料。最后是改善气蚀部位的补气条件，以消除能导致汽蚀的负压的产生。对已遭汽蚀的部位，要用耐蚀材料修复或补强。例如，金属部位可用锰钢或低合金钢钢板镶护，混凝土部位可用环氧砂浆或环氧混凝土粘补。

七、水电站水库调度及优化运行

电站应根据电网调度部门下达的发电计划，编制优化运行方案。电站优化运行方案按照工作周期长短及内容的不同，可划分为长期优化运行、短期优化运行和厂内优化运行。

（一）基本要求

（1）加强电站设备、设施的运行管理与维修，设备完好率应在95%以上，主要设备完好率应达到100%。

（2）多泥沙河流上的电站，应采取排沙、防淤、防磨蚀等措施，保持水库或径流式电站前池的调节能力并减轻设备磨蚀。

（3）应加强发电引水系统、尾水系统及其附属设备管理，减少渗漏和水头损失，定时巡视、检修、清污防堵。

（4）电站优化运行应充分发挥水库的综合利用效益，按照设计要求、优化运行方案或按其他专门文件规定执行，不应随意改变。

（5）电站优化运行时应以水库特征水位等工程设计参数为依据，不应随意改变。

（6）已建成投运的水情自动测报系统、水库调度自动化系统应编制运行管理细则，加强设备维护检修，保证系统长期、可靠运行。电站水库应做好水情预报，在满足防洪要求的前提下，合理调度，做到少弃水、多发电。

（7）电站宜使机组在高效率区运行。

（8）在实施电站优化运行过程中，应适时对电站有关工程特性参数及机组动力特性和电厂动力特性等资料进行复核修正，不断提高优化运行水平。

（9）电站应建立运行技术档案，积累基本资料；加强运行调度人员的培训，不断提高调度管理水平和技术水平；采用新技术，利用计算机和先进的通信手段，逐步实现调度现代化。

（10）大坝运行应当根据批准的计划和大坝主管部门的指令进行水库的调度运用。在汛期，综合利用的水库，其调度运用必须服从防汛指挥机构的统一指挥；以发电为主的水库，其汛限水位以上的防洪库容及其洪水调度运用，必须服从防汛指挥机构的统一指挥。

（11）服从水行政主管部门、防汛部门统一调度。有调度方案、调度规程和调度制度；调度原则及调度权限清晰；严格执行调度方案，并有记录。水电站运行能满足防洪、供水、生态安全的需要，保证下游群众生产生活用水和河道生态流量。

（二）水库调度图（graph of reservoir operation）

水库调度图表示水库调度方案和规则（即决策变量与状态变量关系）的曲线图。电站水库调度图可采用确定性来水条件下的时历法八进制基本调度线的方法编制；有条件的电站应采用反映随机来水过程的优化法编制。

电站水库调度图应包括下列主要内容：

（1）基本调度线和保证出力调度区。

（2）加大出力调度线和加大出力调度区。

（3）降低出力调度线和降低出力调度区。

（4）防洪调度线和调洪区。

（5）综合需水调度线。

防洪限制线（guide curve for flood control）：水库调度图上为满足防洪要求而拟定的汛期各时段必须预留库容的控制线。

上基本调配线（保证供水线、防破坏线，upper critical guide curve）：调度图上水电站按保证出力运行与加大出力运行区的分界线。

下基本调配线（限制出力线，lower critical guide curve）：调度图上水电站按保证出力运行与降低出力运行区的分界线。

防弃水线（guide curve for reducing aband on water）：调度图上尽量减少平水年弃水以增加发电量的控制线。

（三）水电站优化运行

1．需要收集与分析的基本资料

（1）电站所属流域的水文、气象资料。

（2）电站水库特性资料、水库特征水位。

（3）电站下游水位流量关系资料。

（4）电站引水系统、尾水系统及其水头损失资料。

（5）电站历年运行资料。

（6）电力系统对电站运行的要求，市场交易情况。

（7）综合利用的用水要求。

2．应收集和整理电站的机组动力特性资料

机组应以生产厂家提供的水轮机模型综合特性资料、发电机效率特性资料及电站引水系统和尾水系统的设计资料为依据。有条件时可通过实测获取机组特性资料。

（1）水轮机运转特性曲线。

（2）机组功率损失特性曲线。

（3）机组功率特性曲线或流量特性曲线。

（4）机组效率特性曲线。

（5）机组耗水率特性曲线。

（6）机组流量微增率特性曲线。

（四）长期优化运行

电站长期优化运行应根据水库综合利用任务和水库调度图，按照电网和电站的实际运行情况，并依据不同水文条件，统筹兼顾，编制水库调度方案和年度发电计划。电站水库进行预报调度，应随时掌握预报来水、水库蓄水及发电用水等具体情况，加强计划用水。

当实际来水与年初预测来水相接近时，宜按原拟订的年预报调度线进行调度。当实际来水与年初预测来水偏离较大时，应根据面临时期预报来水过程，修正后期水库调度线。编制电站水库调度方案，制定各种水文条件下的水库优化运行方式，编制电站年度发电计划，年发电量宜按平水年考虑，同时应根据蓄水和来水情况做必要调整。

（1）在设计水文条件下，应在满足防洪及其他综合利用正常用水要求的前提下，使电站按保证运行方式发电。

（2）在比设计条件有利（来水偏丰）的水文条件下，应使电站在以保证运行方式参加电力系统容量平衡和满足防洪及其他综合利用正常用水要求的前提下，按电站发电量最大准则制定电站及其水库的运行方式。

（3）在比设计条件不利（来水偏枯）的水文条件下，可采用均匀降低出力的运行方式，使电站降低出力的保证率不低于设计保证率。

（五）短期优化运行

（1）电站短期优化运行应以长期优化运行方案确定的发电用水量为依据，在满足防洪及其他综合利用用水要求的前提下，以电站发电效益最大为准则。

（2）电站短期优化运行方案宜根据短期水文预报及有关电力市场信息进行编制。

（3）对至少具有日调节库容的电站，编制短期优化运行方案时，应充分发挥水库的调节作用。

（六）厂内优化运行

（1）电站厂内优化运行应根据出力、流量和水头平衡关系及机组动力特性编制厂内优化运行总图或厂内优化运行总表。

（2）当总负荷给定时，以电站所消耗的总水量最小为准则；当发电总水量给定时，以电站总发电效益最大为准则。

（3）厂内优化运行机组间最优负荷分配，可结合机组特性，采用等微增率法或动态规划法。

（4）厂内优化运行应实施机组无功负荷的优化分配。

（5）厂内优化运行宜采用计算机实时监控；负荷变化不大的电站亦可由运行值班人员按厂内优化运行总图、总表操作实施。

（七）梯级电站优化运行

（1）梯级电站优化运行应以全梯级总发电效益最大为目标。

（2）实施优化运行的各梯级电站的机组特性资料及其他有关资料应完备。

（3）实施优化运行的各梯级电站宜具有计算机实时监控系统或具有厂内优化运行总图或总表。

（4）梯级电站应与电网调度中心有信息接口，电网调度中心应及时将运行指标下达给各电站，以确定优化运行方式。有条件的梯级电站，宜选择一座骨干电站设置优化运行调度中心。

（八）农村水电站群优化运行

（1）有条件的流域可实行电站群的优化运行。电站群的优化运行应以年发电总效益最大为目标，应以系统中各电站的优化运行为基础，应充分利用各电站水文特性及水库调节能力的差异，进行相互之间的补偿调节，充分利用水能资源，还应考虑系统整体综合效益最大的目标。

（2）电站群的年优化运行方案，应由电力系统根据负荷情况和各电站水文特性、调节性能及发电量，下达各电站运行计划。各电站应在满足规定的发电约束条件和水库综合利用要求的前提下，实现发电效益最大。

（3）电站群的月优化运行方案，应根据年优化运行方案和电网需求的情况，在满足其他部门正常用水要求的条件下，通过各电站的优化运行，少用水、多发电，完成各月电力电量平衡。

（4）电站群的日优化运行方案应以地方电力系统提供的日负荷曲线为基础，合理确定各电站在日负荷图上的工作位置，各电站实行厂内优化运行，达到耗水少、发电效率高的目的。

小知识：“绿色水电”

“绿色水电”是指通过有效的规划、设计、建设和运行管理措施，将水电工程对生态环境的负面影响降至最低程度，使河流生态系统的结构和功能处于良好状态，达到相应技术要求的水电站，称为绿色水电。

绿色水电必须确保生态流量的下泄。陕西省规定，生态基流一般不应小于坝址控制断面多年平均流量的10%（当多年平均流量大于80m3/s时按5%取用）。但不能一刀切均按10%执行，而使取值简单化，缺乏科学性。应根据地域差别、河流特性、生态功能及水生动植物保护要求，按照《建设项目水资源论证导则》（SL 1—2002）及有关规程、规定，采用水文学法（Tennant、7Q10、10年最枯月平均流量）、水力学法、栖息地评价法等不同方法科学分析论证。对有景观等要求的，可按最小水深控制。总之，无论按何种方法计算，生态基流坚持取大不取小的原则，不能低于断面多年平均流量的10%，并随季节有所调整。既要满足最小生态需水量，也要满足敏感期最小生态需水量。既要满足量的要求，也要逐步满足自然水文过程的要求。

调度运行中应实行有利于生态保护的运行方式，当来流量小于最小下泄流量时，全部下泄不发电。库容较大的水库电站初期蓄水应选择合理时机及方案，运行期应实行生态调度模式。针对我省多泥沙河流的实际，根据分界流量、造床流量确定运行方式，控制泥沙淤积，尽量减少水库末端淤积上延及对河势的改变。加强水电站厂内及梯级水电站优化调度，强化上下游在发电、生态、灌溉、供水等方面的协作，加强流域水能资源统一管理，提高资源利用率。梯级电站统筹考虑下泄生态流量，发挥调蓄能力，各水库可分别承担调节、反调节功能，确保下游任何时段不断流。