淺析水利水電工程中的大壩安全監(jiān)管

宋銘明

【摘 要】為貫徹我國對水電站安全管理的要求，發(fā)揮水電站主體責任，水電站就必須要建立與自身需求相符的安管體系，在明確責任的同時，提高大壩管理的監(jiān)測技術(shù)水平和監(jiān)管效率。這對于實現(xiàn)大壩安管精細化、規(guī)范化，監(jiān)測工作實效化而言有很大的意義。本文以大壩安管體系為出發(fā)點，分析安管需求、監(jiān)測需求，希望可以在提高大壩設(shè)計有效性的同時，提高大壩監(jiān)測質(zhì)量，發(fā)揮大壩本身的意義。

【關(guān)鍵詞】水利水電工程；大壩；安全監(jiān)管；監(jiān)測技術(shù)

近些年國家對電力事業(yè)的深化改革，推動了我國水電大壩管理模式的創(chuàng)新，與之對應(yīng)的是國家對大壩的安全運行提出了越來越高的要求。發(fā)改委在2015年頒布的安全監(jiān)督規(guī)定中指出，電力企業(yè)必須要重視信息化建設(shè)與安全監(jiān)測工作。及時獲取監(jiān)測信息，了解大壩運行狀態(tài)。當前大壩安全運行管理是由安全監(jiān)測、檢查以及分析資料技術(shù)實現(xiàn)的。借助于評級管理、安全等級方法了解大壩運行能力。在日常補強加固、維護中消除大壩本身的缺陷與問題。雖然不同電力單位本身有著不同的管理體系，但不論采用哪一種管理方式，都可以利用數(shù)據(jù)質(zhì)量監(jiān)測，以量化形式體現(xiàn)工作完成情況。

一、水電站大壩安管體系

（一）監(jiān)測維護

在水電站大壩監(jiān)測設(shè)備應(yīng)用后，電站就必須做好設(shè)備的定期維護與保養(yǎng)工作，以便保障設(shè)備與監(jiān)測系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、可靠地運行。假如工作人員出現(xiàn)工作疏忽以及態(tài)度不端正問題，那么監(jiān)測系統(tǒng)很有可能會陷入失效的困境，出現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)確實與問題情況。DL/T5272—《大壩安全監(jiān)測自動化系統(tǒng)實用化要求及驗收規(guī)程》中指出，大壩監(jiān)測系統(tǒng)每年無故障時間不應(yīng)低于6300h[1]。該時長是滿足考核監(jiān)控自動化運行能力的重要依據(jù)。此外為了更加清楚的分析監(jiān)控系統(tǒng)的能力，減少不同月時常差異帶來的影響，還要根據(jù)平均無故障時間設(shè)置對應(yīng)的運行率指標。該指標的作用能夠為了解監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)提供合理的參數(shù)依據(jù)，幫助監(jiān)測工作人員掌握監(jiān)控系統(tǒng)的工作能力。

（二）質(zhì)量監(jiān)管

對大壩安管監(jiān)測萊索，數(shù)據(jù)采集是最重要的工作之一。數(shù)據(jù)采集的有效性、完整性、系統(tǒng)性會直接影響到建筑物結(jié)構(gòu)安全性、合理性、科學性。對后續(xù)文件資料的分析與編排有很大的應(yīng)用意義。目前常用的數(shù)據(jù)采集方法包括兩種，分別是人工觀測數(shù)據(jù)與自動化觀測數(shù)據(jù)，其對應(yīng)的是人工觀測數(shù)據(jù)完整率與自動化觀測數(shù)據(jù)完整率兩類指標。

首先是人工觀測數(shù)據(jù)完整率，改完整率需要專業(yè)人士根據(jù)觀測點的數(shù)據(jù)總量判斷與分析。利用的要素包括人工觀測數(shù)據(jù)量、統(tǒng)計天數(shù)、觀測頻數(shù)、觀測點總數(shù)。

其次是自動化觀測數(shù)據(jù)完整率，該完整率由自動化系統(tǒng)對觀測頻次、數(shù)據(jù)總量比值、天數(shù)、統(tǒng)計時段、數(shù)據(jù)量進行判斷。需說明的還是驗收過程中對于自動化系統(tǒng)狀態(tài)的考核只考慮數(shù)據(jù)質(zhì)量。

（三）巡查監(jiān)管

水電站有必要定期開展巡查工作，用于大壩與附屬物的運行狀態(tài)、安全狀態(tài)調(diào)查。大壩安檢工作由特種檢查、定期檢查、年度詳查和日常巡查四中形式組成。其中年度詳查和日常巡查一般為水電站單位內(nèi)部監(jiān)理部門定期檢查，是數(shù)據(jù)統(tǒng)計、數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)工作。大壩系統(tǒng)中年度詳查與日常巡查區(qū)別在于路線的劃分以及周期的劃分[2]。所以定期檢查工作的考核，應(yīng)當設(shè)立檢查完成率指標。巡查完成率指標包括實際檢查次、規(guī)定檢查次、檢查完成率、巡查路線總量。

（四）時效性

結(jié)束數(shù)據(jù)采集工作后必須立刻對用人工審核的方式確認數(shù)據(jù)有效性。假如在審核工作中出現(xiàn)不合格數(shù)據(jù)，則必須重新復(fù)測。人工觀測數(shù)據(jù)中，由于有人為因素介入，技術(shù)人員直接參與了數(shù)據(jù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)觀察、數(shù)據(jù)讀取的全過程，因此在遇到異常數(shù)據(jù)時，往往能夠直接復(fù)測。而自動化觀測因為數(shù)據(jù)從錄入采集到入庫時間很短，所以對于專業(yè)人士的及時審核有著更大的需求。為規(guī)范巡察成果與數(shù)據(jù)監(jiān)測工作，就必須設(shè)立巡察審核率與數(shù)據(jù)監(jiān)測檢查率兩項指標。其中巡察審核率內(nèi)容包括成果審核率、審核記錄量、巡查總次數(shù)、巡查總線路。數(shù)據(jù)監(jiān)測監(jiān)測率則包括監(jiān)測檢查率、數(shù)據(jù)記錄量、數(shù)據(jù)總量、測點總數(shù)。

二、大壩監(jiān)測技術(shù)

事實上大壩監(jiān)測是近些年才興起的技術(shù)學科，其早期是以原型觀測為目的，也就是說在大壩中設(shè)置觀測設(shè)備，獲知大壩形態(tài)變化。最初使用的技術(shù)為撓度觀測，甚至有些大壩還是用了壓阻式儀器、溫度觀測儀器。這些觀測技術(shù)的應(yīng)用目的都是為了了解大壩應(yīng)力狀態(tài)、溫度與實際變形，是驗證大壩設(shè)計，改進大壩理論，創(chuàng)新大壩技術(shù)的工作。自從法國與德國研制出振弦儀器，人們便開始使用振弦儀器鋼弦自振動頻率計算大壩滲流壓力、應(yīng)變、應(yīng)力。隨后美國還制作出差動電阻，獲得了世界各國的認同與廣泛使用[3]。

上個世紀末伴隨著人們對水電站認知與了解程度加深，越來越多的水電站拔地而起。但因缺少對大壩安全重視，于是當時出現(xiàn)了許多事故問題。事故的頻發(fā)引起了社會的關(guān)注。各國紛紛成立大壩案管機構(gòu)推出了安管發(fā)行。早期出現(xiàn)的大壩觀測目的從原本大壩形態(tài)變化監(jiān)測轉(zhuǎn)變?yōu)閷Υ髩慰蒲小⑹┕?、設(shè)計的研究。在此過程中出現(xiàn)了大量的大壩安管方法與理論。

與國際大壩安管監(jiān)測發(fā)展相似的是，我國大壩監(jiān)測同樣度過了由微觀監(jiān)測到宏觀監(jiān)測轉(zhuǎn)變的過程。至上個世紀的六十年代，我國學者已經(jīng)開始了對大壩應(yīng)力應(yīng)變、水位、雨量、拉裂縫、揚壓力、撓度、傾斜、波浪、滲水濁度、滲流量、滲流的深度研究。對于大壩滲壓、滲流、變形設(shè)備的研究也取得了進步。越來越多的高精尖設(shè)備與工藝被應(yīng)用于大壩監(jiān)測，如大壩CT、全球定位GPS、電荷耦合元件、光纖傳感、巖層電測為大壩監(jiān)測的有效性奠定了技術(shù)方面的支持。

三、大壩安管意義

因大壩處于特殊的地理環(huán)境，需要承受巨大的溫度環(huán)境、水壓力沖擊、、地震荷載沖擊，所以大壩施工、大壩建設(shè)需要應(yīng)對續(xù)作復(fù)雜的問題。此外施工過程中的人為因素以及材料本身性能的屬性都會導(dǎo)致大壩長期的使用出現(xiàn)部位老化、裂縫以及病變的問題。如果無法及時發(fā)現(xiàn)與解決這些問題，那么大壩就會失去安全運行的能力，發(fā)生嚴重的災(zāi)害事故。事實上從我國大壩建設(shè)現(xiàn)狀來看，我國當前約有大壩近10萬座，可其中過半大壩為上個世紀中期建設(shè)，并沒有安置安全監(jiān)測裝置，而有一些大壩雖然有安裝安全監(jiān)測裝置，但是因設(shè)備使用年限過久，出現(xiàn)了嚴重的病害問題，必然會影響到監(jiān)測質(zhì)量與監(jiān)測結(jié)果。近些年貧乏的大壩安全問題使得越來越多的人漸漸重視了大壩監(jiān)測問題。

導(dǎo)致大壩出現(xiàn)事故的原因有很多，包括：本身泄水能力無法滿足泄水要求；大壩基礎(chǔ)與質(zhì)量存在問題；管理不合格。土石大壩在壩坡失穩(wěn)以及滲透破壞下會出現(xiàn)滑坡、流土、管涌、塌坑、壩基滲漏、壩體滲漏的現(xiàn)象。據(jù)資料顯示國內(nèi)出現(xiàn)事故的大壩約有47%是因為泄洪能力無法支撐泄水需求導(dǎo)致的，源自于大壩設(shè)計時沒有考慮防洪泄洪結(jié)算。此外其他失事大壩則是由與運行管理以及工程本身問題導(dǎo)致的，這些問題事實上都可以利用安全監(jiān)測系統(tǒng)及時解決與及時處理。所以健全大壩監(jiān)測體系有著很重要的現(xiàn)實意義。

四、結(jié)語

對水電站大壩安管來說，日常巡查與安全監(jiān)測是保障大壩正常運轉(zhuǎn)的前提，是水電站安全管理的重要項目。大壩安管質(zhì)量的好壞與大壩能否正常、安全的運行有很大關(guān)系。對大壩安管來說巡視檢查、監(jiān)測質(zhì)量審核、系統(tǒng)維護都是需要重點關(guān)注的項目。當前水電站單位安管工作包括外委（又分局部和完全兩種）、自行開展等形式。雖說水電站單位會定期將監(jiān)測報告送至國家能源局，不過水電站作為責任主體，必須要加強內(nèi)部監(jiān)管。建立合理、規(guī)范的監(jiān)管體系，用于準確掌握現(xiàn)場情況。監(jiān)管單位必須要全面掌握大壩信息，這對實現(xiàn)大壩有序管理、精細化管理、規(guī)范化管理來說有著重要意義，是安全工作的前提。

【參考文獻】

[1]李嘯嘯，馮永祥，李小偉.電站群大壩運行安全監(jiān)管指標研究與應(yīng)用[J].水力發(fā)電，2018，44（08）：96-100.

[2]江新，朱沛文.水電站大壩群安全應(yīng)急管理協(xié)同度測度研究[J].中國安全生產(chǎn)科學技術(shù)，2015，11（10）：133-140.

[3]李宗坤，葛巍，王娟等.中國大壩安全管理與風險管理的戰(zhàn)略思考[J].水科學進展，2015，26（04）：589-595.