法国电力公司水电站水工建筑物安全管理最新进展

杜德进 编译

（国家电力监管委员会大坝安全监察中心，浙江杭州 310014）

对法国电力公司（EDF）而言，大坝安全是第一位的，也就是说，如果必要，电力生产要服从于大坝安全。为了满足这一优先权，2005年，公司应用风险分析方法为每类设备（如大坝、压力管道、闸门、渠道、隧洞等）的维修工作进行优先排序。第二年，公司提出了水工监察计划（SuperHydro计划），旨在为与水工设施持续安全运行关系重大的结构和设备的维修、更新工作提供一个框架。

作为SuperHydro计划的工作成果和排序结果，法国电力公司在2007～2011年间安排了300多项维修工作，总计耗资将超过5亿欧元（7.16亿美元）。这些工作大多涉及闸门、压力管道，比如更换或维修闸门、更换或油漆压力管道。

尽管有了这一计划，法国电力公司的大坝安全并不是没有挑战。2007年10月，法国一项法律根据坝高、大坝体积将大坝和堤坝划分为四类。作为法规和分类的一部分，在后续5年内必须向管理单位提交新的包含危险源分析和阶段性安全评估的文件，并且每10年进行一次更新。对于法国电力公司，这就要求在未来5年内进行239项危险源辨识和149项阶段性安全评估。

1 出台水工安全监察计划（SuperHydro计划）

法国电力公司（EDF）负责运行的水电站共有450座。这些电站的建设时期可以上溯到19世纪末到2009年，平均年龄大约为60年。2005年和2006年，这些电站发生的几个事故表明，需要对设备的老化程度进行更好的检测，并针对性地开展维修工作。

2005年，为了保证长期发电效益，EDF引入了风险分析方法。该方法确定了主要的失事模式、失事概率和潜在后果。为了进行风险分析，EDF将结构和设备分成17组（或称为族）。对每组（族），工作组辨识并描述了主要的失事机理，随后用一个通用方法对所有的组（族）进行了后果评估。

2006～2008年，对每个结构和设备的每个构件进行了评估。评估结果——“风险图”为制订维护程序提供了参考。

就眼前而言，在寻求永久解决方案的同时，公司采取了快捷、临时的措施来控制最重要的风险。

从更长期考虑，EDF发布了水工安全监察计划（SuperHydro计划）。该计划旨在指导对水电站持续安全运行起决定性作用的结构或设备的维修或更新，重点是压力管道和闸门。该计划5年内的预算总费用是5亿欧元（7.16亿美元）。

2 压力管道维护

EDF的水电站共有约600条压力管道，总长约260 km，这些管道包括了不同的施工技术，如：铆接、焊接等。

2006年底，EDF开始对压力管道进行诊断。第一步，根据运行人员提供的资料列出所有压力管道清单。清单同时考虑了各个结构特有的风险（必须包含安全和经济方面的因素）和老化模式（如腐蚀、裂缝、变形等）的总体估计。

一旦列表工作完成，就要对最关键的压力管道进行深入分析。分析包括：历史分析、外观和/或外观检查、剩余壁厚检查、异常情况的目视检查、土建结构的目视检查、不同运行工况下的最大压力检测、现状安全系数计算、某些特殊技术的病理分析（如因腐蚀、应力松弛、焊缝缺陷等导致的局部缺陷）。

2008年底，EDF得出结论，需要更换30条压力管道。另外，大约60条压力管道需要进行运行维修，包括防腐保护层的更新、土建结构（如锚锭和支撑柱）的修整等。

目前正在进行一些更换工作。例如，EDF正在更换装机180 MW的Pragneres电站右岸管道的底部部分。该电站主要功能是调峰，因此在当地具有举足轻重的作用。2005年发生事故后，EDF对整个管道进行了专家分析。为了保证电厂的安全，EDF决定让该电站停止运行，重建700 m直径1 m的压力管道。这项工作的工作环境非常差。电站处于2 100 m以上的高海拔地区，必须在大于45°的陡坡上安装约1 000 t钢材，而唯一可能的运输方式是直升机或一条整修后的索道。EDF预计，2009年底电站将恢复满负荷运行。

图1 Pragneres电站右岸管道的底部部分更换Fig.1 Replacement on the lower section of the right bank pen-stock at Pragneres facility

3 闸门维护

装机容量32 MW的Tuilieres水电站是EDF正在执行的闸门工作的一个例子。2006年1月，Tuilieres水电站8扇闸门中的1扇发生了无控制开启的事故。该电站是闸坝，安装了8扇平板门。厂房安装了8台卡普兰机组，平均发电水头12 m。幸运的是，此次闸门开启事故没有对大坝下游居民造成负面后果。

事故后，EDF立即决定对该大坝进行彻底翻修。翻修工作包括：更换闸门及其操作设备和更换提升设备的支撑排架。为了提高大坝溢洪道的泄洪能力，EDF抬高了上部门式起重机和扶梯的位置，这样可以将闸门的最大泄洪能力从5 950 m3/s增加到6 725 m3/s（增加775 m3/s）。

2006年，EDF拆除了8扇闸门和上部门式起重机。后续的翻修工作分为两个阶段，以控制进入厂房的流量。2007年，EDF翻修了右岸的4个闸门段，安装了一台新的门式起重机，安装了第一批泄洪闸门。2008年，EDF翻修了左岸的4个闸门段，安装了剩余的泄洪闸门，在右岸建造了一条渔道设施，对厂房进行了现代化改造。2009年1月，EDF完成了该电站大坝和厂房的更新改造工作，总计大约花费3 700万欧元（5 300万美元）。

图2 Tuilieres水电站闸门更换Fig.2 Replacement of the eight gates at the 32-MW Tuilieres project

4 大坝安全新法规的挑战

2006年，一部关于水环境的新法律修改了法国水工建筑物安全监管的法律框架。该法律自2007年12月11日起生效实施。该法律就大坝涉及的公共安全和沿河土地的利用对大坝和/或堤岸的业主提出了新的要求。根据坝高H和体积V，该法律将大坝、堤坝分为四类：

A高度H大于20 m；

B 高度H大于10 m且 H2×V0.5＞200；

C 高度H大于5 m且 H2×V0.5＞20；

D高度H大于2 m。

业主或运行单位必须对A类大坝进行风险评估，并定期进行安全审核，每10年进行一次更新。

风险评估的目的是确定和量化对大坝上游、周边和下游公众的风险（死亡、伤害、财产损失等）。对由大坝和堤岸引起的所有现有和潜在的风险都要进行评估，包括风险的大小和后果：因极端情况（如溃坝）导致的灾难或较轻微的危害（如伤害），也包括较少遇的风险状况（如闸门破坏）。风险评估也表明了业主或运行单位如何辨识、监测和处理危险状况，如何采取适当的措施来解决问题并减轻后果。

安全评估的目的是“提出一份有关大坝及其组件安全的评估报告”。通过复查、整编以前的运行资料（监测报告、10年一次的现场检查、运行管理行为准则分析），将安全检查的范围扩展到与安全有关的大坝各个组成部分，尤其是闸门。

根据这一新的法规，EDF需要进行239项风险评估研究项目和149项定期安全审核工作。对A类坝，这些工作都应在2012年底前完成，对B类坝，这些工作应在2014年底前完成。为了达到这个目标，EDF已经制订了一个包括不同工程措施和水库调度方式的大坝安全计划。第一阶段的研究工作还没有发现此前没有辨识的风险，但提供了一个更全面的安全评估，包括所有风险，考虑了这些风险后果的严重性。

[1]Alain Petitjean,Bernard Denis.Dam safety progress and challenges at Electricite de France.Hydro Review Worldwide,2009,10:20～25.