水利工程中各种水工建筑物所处的环境和工作条件十分复杂，运行过程中受到诸多不确定性因素的影响，使得水工建筑物的安全与管理面临巨大挑战。本书围绕水工建筑物安全与管理的相关要求、法律法规、维护修理、安全巡视检查、无损检测、安全监测、管理信息化等内容，系统梳理并论述水利工程中不同类型水工建筑物的安全与管理问题，提出相应的安全鉴定、隐患探测、分析方法和工程处理措施，既有理论探索，又紧密结合工程实际，对水利工程的设计、施工、运行管理和维护修复等，均有较强的指导意义。 本书可供水利工程、水电工程、农业工程、土木工程和工程管理等领域从事科学研究、工程设计、工程施工和运行管理工作的技术人员参考，也可作为高等院校水利水电工程等专业师生的参考用书。

第1章　绪论
　　1.1　概述
　　管理学是一门综合性的交叉学科，是系统研究管理活动基本规律和一般方法的科学。管理学是适应现代社会化大生产的需要而产生的，主要研究内容是在现有条件下，如何通过合理地组织和配置人、财、物等相关因素进一步提高生产力水平。
　　1.1.1　管理和公共管理
　　1. 管理的含义
　　管理是管理者为有效地达到组织目标，对组织资源和组织活动有意识、有组织、不断进行的协调活动。这个概念包含以下4层含义。
　　(1) 管理是一种有意识、有组织的群体活动。
　　(2) 管理是一个动态的协调过程。
　　(3) 管理的目的在于有效地达到组织目标，提高组织活动的成效。
　　(4) 管理的对象是组织资源和组织活动。
　　管理作为一种特殊的实践活动，具有二重性、科学性和艺术性(焦强等，2005)。信息由数据生成，是数据经过加工处理后得到的，如报表、账册和图纸等。信息用于反映客观事物的规律，从而为管理工作提供依据。有用信息必须具有高质量、及时性和完全性。
　　2. 公共管理及其相关概念
　　公共管理是指以政府为核心的公共部门处理公共事务、提供公共物品和服务的活动。公共管理中的两个重要概念是公共物品和公共事务(李军鹏，2005)。公共管理的直接对象是各类公共事务。公共事务涉及的范围极为广泛，从人到物，从有形的制度到无形的精神，可以说无所不在。公共事务的广泛性与公共领域的广阔和公共管理活动的宽泛是一致的(胡象明，2006)。
　　公共管理与私人管理有许多相似之处，它们均包含合作团体的活动，而且所有的大组织都必须履行一般的管理职能，如计划、组织、人事和预算等。但公共管理在许多重要方面与私人管理存在差别，主要表现在以下4个方面。
　　(1) 公共管理与私人管理的使命不同。
　　(2) 与私人管理相比，公共管理的效率意识不强。
　　(3) 与私人管理相比，公共部门尤其是政府管理更强调责任。
　　(4) 就人事管理方面而言，公共组织尤其是政府中的人事管理系统更加复杂和严格。
　　1.1.2　水利工程安全与管理
　　1.1.2.1　水利工程安全与管理的概念及特点
　　1. 水利工程安全与管理的概念
　　所谓水利工程安全与管理，是指以国家的法律、法规、技术标准和施工企业的标准及制度为依据，采取各种手段，对水利工程生产的安全状况，实施有效制约的一切活动，是管理者对安全生产进行建章立制、计划、组织、指挥、协调和控制的一系列活动(丛杨，2012)。
　　水利工程安全与管理是水利工程管理的一个重要部分，其目的是保护职工在生产过程中的安全与健康，保障职工的人身与财产安全。水利工程安全与管理是从图纸设计就启动的管理工作，它贯穿水利工程施工的整个过程(石自堂，2009)，其基本环节是：①制定安全管理总目标；②建立管理团队、管理制度和相关预算；③计划宣布、细则制定和宣传教育；④日常执行与监督检查；⑤及时处理与总结经验；⑥成果验收。
　　2. 水利工程安全与管理的特点
　　水利工程安全与管理的特点体现在以下8个方面。
　　(1) 产品的固定性。水工建筑物作为水利工程产品，一般就地施工，具有不可移动性，这是不同于其他产品的根本特点。水利工程的一切生产活动都围绕建筑物进行，这就需要在有限的场地上集中大量的工人、建筑材料、设备和机具进行作业。作业环境和各种作业的重叠和交叉，造成现场的安全问题异常复杂(赵登贵，2011)。
　　(2) 生产的流动性。生产是流动的，各工种的工人在一个水利工程的各个分部流动，工人在一个工地范围的各项施工对象之间流动。同时，施工队伍从一个工地转移到另一个工地，从一个建设区域转移到另一个建设区域，形成生产和人员的大量流动，若安全教育与培训活动未能及时开展，易造成安全隐患，因此安全形势不容乐观(李胜利，2009)。
　　(3) 产品的单件性。水利工程中水工建筑物的使用功能多种多样，其建筑类型也不同。另外，即使是使用功能、建筑类型相同，不同地区、不同条件下的建筑产品也有差异。建筑产品生产的单件性决定了安全管理的多变性。
　　(4) 水利工程涉及面广、综合性强。从建筑业角度来看，水利工程施工是多工种的综合作业；从外部角度来看，通常需要专业化企业、材料供应、运输、公共事业和劳动部门等方面的配合和协作。多工种、多部门的协同作业造成安全生产的可变因素非常多，若组织、协调差，极易出现安全问题。
　　(5) 水利工程施工的条件差异大、可变因素多。水利工程施工的自然条件(地形、地质、水文和气候等)、技术条件(结构类型、技术要求、施工水平、材料和半成品质量等)及社会条件(物资供应、运输、专业化和协作条件等)常常有很大差别，造成生产的预见性、可控性差(张军，2010)。
　　(6) 生产周期长、露天作业多、受自然气候条件影响大。一个水利工程项目施工周期短则一两年，长则十几年甚至几十年，而且大多是露天施工。施工队伍面临酷暑严寒、风吹日晒、劳动条件差等挑战。因此，劳动保护是多层次并随季节而变化的。
　　(7) 立体交叉施工、高空地下作业多。在水利工程施工中，由于多工种混合作业，往往需要立体交叉进行，组织比较复杂。此外，建筑物多从低到高建设，地下作业和高空作业都较多，施工的危险程度较大，若各工种之间的协调与配合不当，易造成意外伤害事故。
　　(8) 手工操作、劳动繁重、体力消耗大。建筑业有些工种至今仍是手工劳动，如砌砖工、抹灰工、架子工、钢筋工和管工等都要从事繁重的体力劳动。
　　1.1.2.2　水利工程安全与管理的基本要求
　　水是人类生产和生活必不可少的宝贵资源，但其自然状态并不完全符合人类需求。只有修建水利工程，才能调控水流，防止洪涝灾害，进行水量的调节和分配，满足人民生产和生活对水资源的需要。水利工程用于控制和调配自然界的地表水和地下水，是为了除害兴利而修建的工程，也可称之为水工程。
　　水利工程建成后，必须通过全面有效的管理，才能实现预期的工程效益，并验证工程规划与设计的合理性。水利工程管理的根本任务是利用工程措施，对天然径流进行实时时空再分配，即合理调度，以适应人类生产、生活和自然生态的需求(李石等，1991)。水工建筑物是水利工程管理中的核心对象，其管理目的、管理要求、管理内容均应符合水利工程管理要求。水工建筑物管理的目的在于保持建筑物和设备处于良好的技术状况，正确使用工程设施，调度水资源，充分发挥工程效益，防止工程事故发生。因为水工建筑物管理种类繁多，功能和作用不尽相同，所处客观环境也不一样，所以水工建筑物管理具有综合性、整体性、随机性和复杂性的特点(周小桥，2003)。
　　根据国内外数十年现代管理的经验，大坝安全是管理工作的中心和重点。我国国务院颁布的《水库大坝安全管理条例》(2018年3月19日修订版)规定，“大坝管理单位必须按照有关技术标准，对大坝进行安全监测和检查”，该条例还指出“大坝包括永久性挡水建筑物以及与其配合运用的泄洪、输水和过船建筑物等”。这里的“大坝”，实际上是指包括大坝在内的各种水工建筑物(赵志仁等，2005)。国际上“大坝”一词，有时也具有“水库”“水利枢纽”“拦河坝”等综合性含义。本书中“水库大坝”通常指代整个水利枢纽工程，“大坝”通常指代单个拦河坝建筑单元。因此，这里所讨论的“管理”，实际上也可以理解为以大坝为中心的水利工程安全监测和检查，属于水工建筑物的技术管理，其基本工作要求有以下6点。
　　1. 检查与观测
　　通过管理人员现场观察和仪器测验，监视工程的状况和工作情况，掌握其变化规律，为有效管理提供科学依据；及时发现不正常迹象，采取正确应对措施，防止事故发生，保证工程安全运行；通过原型观测，对建筑物设计的计算方法和计算数据进行验证；根据水质变化提供动态水质预报。检查观测的项目一般有观察、变形观测、渗流观测、应力观测、混凝土建筑物稳定观测、水工建筑物水流观测、冰情观测、水库泥沙观测、岸坡坍塌观测、库区浸没观测、水工建筑物抗震监测、隐患探测、河流观测及观测资料的整编与分析等(王伯恭，2000)。
　　2. 养护修理
　　对水工建筑物、机电设备、管理设施及其他附属工程等进行经常性养护，并定期检修，以保持工程完整、设备完好。养护修理一般可分为经常性养护维修、岁修和抢修。
　　3. 调度运用
　　制订调度运用方案，合理安排除害与兴利的关系，综合利用水资源，充分发挥工程效益，确保工程安全。调度运用要根据已批准的调度运用计划和运用指标，结合工程实际情况和管理经验，参照近期气象水文预报情况，进行优化调度(龙智飞等，2018)。
　　4. 水利管理自动化系统运用
　　水利管理自动化系统运用的主要项目有大坝安全自动监控系统、防洪调度自动化系统、调度通信和警报系统及供水调度自动化系统。
　　5. 科学试验研究
　　针对已经投入运行的工程，在安全保障、提高社会经济效益、延长工程设施的使用年限、降低运行管理费用，以及在水利工程中采用新技术、新材料、新工艺等方面进行试验研究。
　　6. 积累技术材料并建立技术档案
　　水工建筑物管理乃至水利工程安全与管理正沿着制度化、规范化、自动化及信息化方向发展，在这一方面，我国与发达国家相比还有一定差距。我国已修建了大量的水工建筑物，做好水工建筑物管理工作越来越重要。目前，我国已颁布了《中华人民共和国水法》，国务院也颁布了关于水利工程安全与管理的一系列条例与规范，随着科学技术的进步，这些法律法规都将成为做好水利工程管理的重要依据和有利条件。
　　1.1.2.3　水利工程安全与管理的主要内容
　　1. 安全管理制度
　　以施工阶段为例，施工项目确立以后，施工单位应根据国家及行业有关安全生产政策、法规、规范和标准，建立一整套符合项目工程特点的安全生产管理制度，包括安全生产责任制、安全生产教育制度、安全生产检查制度、现场安全管理制度、电气安全管理制度、防火与防爆安全管理制度、高处作业安全管理制度和劳动卫生安全管理制度等。用制度约束施工人员的行为，达到安全生产的目的。安全生产责任制是所有安全生产管理制度的核心，也是*基本的安全管理制度。安全生产责任制是按照安全生产管理方针和“管生产的同时必须管安全”的原则，明确规定各级负责人员、各职能部门及其工作人员和岗位生产工人在安全生产方面职责的一种制度。
　　2. 安全管理组织
　　为保证国家有关安全生产的政策、法规及施工现场安全管理制度的落实，企业应定期召开安全工作会议，分析安全生产形势，总结和布置安全工作，及时研究解决工作中出现的重大安全问题；建立健全安全管理组织，并对安全管理组织的构成、职责及工作模式做出规定；认真贯彻国家和地方政府有关安全生产的法律、法规，建立健全安全管理组织和各项规章制度，培养安全管理专业人才，依法管理安全生产；根据生产的变化，主持制定年度安全生产措施或方案，按规定比例落实安全措施经费，确保安全投入；组织、督促和检查安全教育和技术培训、考核工作；企业还应重视安全档案管理工作，及时整理完善安全档案、安全资料，为预防、预测和预报安全事故提供依据。
　　3. 作业人员操作规范化管理
　　以施工阶段为例，施工单位要严格按照国家及行业的有关规定、各工种操作规程及工作条例要求，规范施工人员的行为，坚决贯彻执行各项安全管理制度，杜绝违反操作规程引发的工伤事故(郭春轩，2013)。各级工程技术人员、职能科室和生产工人在各自职责范围内对安全工作负责，要求熟练掌握、严格执行安全规章制度和安全技术规程，严格遵守各项安全生产规章制度，听从指挥，制止违章作业；进行日常安全教育、培训和考核，不断提高自身安全意识和素质；岗前认真检查工具、设备和防护用品，发现安全隐患及时上报解决，保持各种机械设备和生产设施状态良好；确保劳逸结合。
　

目录
总序一
总序二
总序三
前言
第1章 绪论 1
1.1 概述 1
1.1.1 管理和公共管理 1
1.1.2 水利工程安全与管理 2
1.2 水利工程安全与管理的重要性 7
1.2.1 水利工程发展趋势 7
1.2.2 水利工程溃坝事故及其原因分析 7
1.2.3 水利工程安全与管理的必要性 9
1.3 相关法律法规 9
1.3.1 《中华人民共和国水法》 9
1.3.2 《水库大坝安全管理条例》 11
1.4 本书主要内容 13
第2章 土石坝的维护与加固处理 15
2.1 土石坝的检查与养护 15
2.1.1 土石坝的日常检查与观察 15
2.1.2 土石坝的养护 17
2.2 土石坝的裂缝及其处理 18
2.2.1 土石坝裂缝的类型及成因 18
2.2.2 土石坝裂缝的检查 19
2.2.3 土石坝裂缝的预防措施 24
2.2.4 土石坝裂缝的处理 25
2.3 土石坝滑坡及其处理 29
2.3.1 滑坡的类型 30
2.3.2 滑坡的原因 31
2.3.3 滑坡的预防与处理 32
2.4 土石坝渗漏及其加固处理 36
2.4.1 土石坝异常渗漏的类型和成因 36
2.4.2 土石坝渗透变形的判别与计算 38
2.4.3 土石坝的渗漏处理及加固措施 40
2.5 土石坝及堤防的白蚁防治 65
2.5.1 白蚁的种类及生活习性 65
2.5.2 白蚁的预防措施 67
2.5.3 白蚁的灭治方法 68
第3章 混凝土坝和浆砌石坝的维护与加固处理 73
3.1 混凝土坝和浆砌石坝的日常巡查与维护 73
3.2 重力坝失稳原因分析及防护措施 74
3.2.1 重力坝失稳原因分析 74
3.2.2 增加重力坝稳定性的措施 75
3.3 混凝土坝和浆砌石坝的裂缝处理 79
3.3.1 裂缝原因及分类 79
3.3.2 裂缝处理原则 80
3.3.3 裂缝处理措施 81
3.4 混凝土坝和浆砌石坝的渗漏处理 89
3.4.1 渗漏的原因及危害 89
3.4.2 渗漏处理的措施 90
第4章 泄水、输水建筑物的维护与修理 92
4.1 输水隧洞的维护与修理 92
4.1.1 输水隧洞的日常检查与维护 93
4.1.2 输水隧洞的常见病害 93
4.1.3 输水隧洞常见的病害治理 97
4.2 涵管(洞)的维护与修理 101
4.2.1 涵管(洞)的日常检查与维护 101
4.2.2 涵管(洞)裂缝病害分析 102
4.2.3 涵管(洞)的修理 103
4.3 渡槽的维护与修理 105
4.3.1 渡槽的日常检查与维护 105
4.3.2 渡槽的常见病害分析 105
4.3.3 渡槽的老化病害防治与修理 109
4.4 倒虹吸管的维护与修理 112
4.4.1 倒虹吸管的日常检查与维护 112
4.4.2 倒虹吸管的主要病害及原因分析 113
4.4.3 倒虹吸管的裂缝处理措施 113
4.5 渠道的维护与修理 116
4.5.1 渠道的日常检查与维护 117
4.5.2 渠道的常见病害及原因分析 117
4.5.3 渠道的修理 118
4.6 溢洪道的养护和修理 121
4.6.1 溢洪道的检查和养护 121
4.6.2 溢洪道泄水能力的扩大 123
4.6.3 溢洪道的冲刷与处理 125
4.6.4 溢洪道其他病害及处理 128
4.6.5 闸门及启闭设备的养护和修理 129
第5章 水利工程安全巡视检查 133
5.1 巡视检查的要求与分类 133
5.1.1 日常巡视检查 133
5.1.2 年度巡视检查 134
5.1.3 特别巡视检查 135
5.1.4 安全定期检查 135
5.2 巡视检查范围 136
5.3 巡视检查方法 138
5.4 土石坝的巡视检查 140
5.4.1 目的及一般要求 140
5.4.2 土工建筑物的观察 141
5.4.3 混凝土建筑物的观察 141
第6章 水工建筑物无损检测 143
6.1 无损检测的定义与特点 143
6.2 无损检测的方法 143
6.2.1 探地雷达法 143
6.2.2 电磁与电测法 145
6.2.3 冲击反射法 145
6.2.4 超声波成像技术 145
6.2.5 回弹法 146
6.2.6 表面波检测法 146
6.3 典型结构的无损检测 147
6.3.1 裂缝无损检测 147
6.3.2 堤坝隐患无损检测 151
6.3.3 隧洞衬砌无损检测 153
6.3.4 防渗墙无损检测 153
6.4 无损检测的仪器设备 155
第7章 水工建筑物及其基础变形监测 159
7.1 变形监测网 159
7.2 水平位移监测 160
7.2.1 工作基点 160
7.2.2 测量仪器与方法 161
7.3 垂直位移监测 169
7.3.1 基岩标和深埋标 170
7.3.2 测量方法 176
7.4 挠度监测 179
7.4.1 建筑物挠度监测 179
7.4.2 基岩挠度监测 180
7.5 倾斜监测 181
7.6 特殊基础的变形监测 182
7.7 变形监测仪器 184
7.7.1 变形监测仪器选型的基本原则 184
7.7.2 变形监测仪器选型 185
第8章 水工建筑物渗流、应力应变、裂缝、环境量及其他监测 193
8.1 渗流监测 193
8.1.1 渗透压力监测 194
8.1.2 渗流量监测 196
8.1.3 水质监测 197
8.1.4 渗流监测仪器及设施 198
8.1.5 渗流热监测的理论和方法 202
8.2 应力应变、坝体温度与裂缝等监测 205
8.2.1 应力应变监测 206
8.2.2 坝体温度监测 206
8.2.3 接缝监测 206
8.2.4 裂缝监测 207
8.2.5 钢筋应力监测 208
8.2.6 土压力监测 208
8.2.7 应力应变与温度同步监测 209
8.3 环境量监测 216
第9章 安全监测数据处理与分析 219
9.1 概述 219
9.2 监测数据的误差分析 220
9.2.1 观测数据误差 220
9.2.2 粗差的判识和处理 221
9.3 监测数据的定性分析 222
9.3.1 作图法 223
9.3.2 比较法 224
9.3.3 特征值统计法 225
9.4 统计回归分析方法 225
9.4.1 统计学方法概述 225
9.4.2 多元回归分析方法 226
9.4.3 逐步回归分析法 235
9.4.4 其他回归分析方法 240
9.5 监测数据统计模型的因子选择 241
9.5.1 统计模型的水压分量因子选择 241
9.5.2 统计模型的其他因子选择 246
9.6 监测数据的其他分析模型 247
第10章 安全监控指标拟定与预警预报 250
10.1 混凝土坝的变形过程及转异特征 250
10.2 监控指标的拟定准则 251
10.3 监控指标拟定与预警预报方法 253
10.3.1 数理统计法 253
10.3.2 极限状态法 255
10.3.3 结构计算分析法 256
10.3.4 其他安全监控指标拟定方法 260
10.3.5 大坝安全预警预报 261
第11章 水库大坝安全鉴定与安全性态综合评判 262
11.1 水库大坝安全鉴定的目的 262
11.2 水库大坝安全鉴定的内容与方法 264
11.2.1 基本要求 264
11.2.2 安全鉴定的内容 264
11.2.3 安全鉴定的方法 267
11.3 水库大坝安全鉴定分级结果 268
11.3.1 各专项安全性分级结果 268
11.3.2 综合评定结果 269
11.4 水库大坝安全性态综合评判与决策 272
第12章 水库大坝安全监测管理信息系统 275
12.1 水库大坝信息管理系统 275
12.1.1 数据管理子系统 275
12.1.2 图形与图表子系统 278
12.1.3 文档管理子系统 281
12.2 水库大坝安全监测资料分析及预报系统 281
12.3 水库大坝安全评价系统 283
12.3.1 大坝单项关键指标评价子系统 284
12.3.2 大坝安全综合评价子系统 284
12.3.3 大坝安全评判专家系统 288
12.4 水库大坝安全管理系统 292
12.4.1 水库大坝日常安全管理子系统 292
12.4.2 水库大坝安全应急管理子系统 293
参考文献 295
附录 300
附录A 大坝现场安全检查表 300
附录B 大坝安全鉴定报告书 309