浅析水利水电工程中的大坝安全监管

宋铭明

【摘 要】为贯彻我国对水电站安全管理的要求，发挥水电站主体责任，水电站就必须要建立与自身需求相符的安管体系，在明确责任的同时，提高大坝管理的监测技术水平和监管效率。这对于实现大坝安管精细化、规范化，监测工作实效化而言有很大的意义。本文以大坝安管体系为出发点，分析安管需求、监测需求，希望可以在提高大坝设计有效性的同时，提高大坝监测质量，发挥大坝本身的意义。

【关键词】水利水电工程；大坝；安全监管；监测技术

近些年国家对电力事业的深化改革，推动了我国水电大坝管理模式的创新，与之对应的是国家对大坝的安全运行提出了越来越高的要求。发改委在2015年颁布的安全监督规定中指出，电力企业必须要重视信息化建设与安全监测工作。及时获取监测信息，了解大坝运行状态。当前大坝安全运行管理是由安全监测、检查以及分析资料技术实现的。借助于评级管理、安全等级方法了解大坝运行能力。在日常补强加固、维护中消除大坝本身的缺陷与问题。虽然不同电力单位本身有着不同的管理体系，但不论采用哪一种管理方式，都可以利用数据质量监测，以量化形式体现工作完成情况。

一、水电站大坝安管体系

（一）监测维护

在水电站大坝监测设备应用后，电站就必须做好设备的定期维护与保养工作，以便保障设备与监测系统能够稳定、可靠地运行。假如工作人员出现工作疏忽以及态度不端正问题，那么监测系统很有可能会陷入失效的困境，出现监测数据确实与问题情况。DL/T5272—《大坝安全监测自动化系统实用化要求及验收规程》中指出，大坝监测系统每年无故障时间不应低于6300h[1]。该时长是满足考核监控自动化运行能力的重要依据。此外为了更加清楚的分析监控系统的能力，减少不同月时常差异带来的影响，还要根据平均无故障时间设置对应的运行率指标。该指标的作用能够为了解监控系统状态提供合理的参数依据，帮助监测工作人员掌握监控系统的工作能力。

（二）质量监管

对大坝安管监测莱索，数据采集是最重要的工作之一。数据采集的有效性、完整性、系统性会直接影响到建筑物结构安全性、合理性、科学性。对后续文件资料的分析与编排有很大的应用意义。目前常用的数据采集方法包括两种，分别是人工观测数据与自动化观测数据，其对应的是人工观测数据完整率与自动化观测数据完整率两类指标。

首先是人工观测数据完整率，改完整率需要专业人士根据观测点的数据总量判断与分析。利用的要素包括人工观测数据量、统计天数、观测频数、观测点总数。

其次是自动化观测数据完整率，该完整率由自动化系统对观测频次、数据总量比值、天数、统计时段、数据量进行判断。需说明的还是验收过程中对于自动化系统状态的考核只考虑数据质量。

（三）巡查监管

水电站有必要定期开展巡查工作，用于大坝与附属物的运行状态、安全状态调查。大坝安检工作由特种检查、定期检查、年度详查和日常巡查四中形式组成。其中年度详查和日常巡查一般为水电站单位内部监理部门定期检查，是数据统计、数据分析的基础工作。大坝系统中年度详查与日常巡查区别在于路线的划分以及周期的划分[2]。所以定期检查工作的考核，应当设立检查完成率指标。巡查完成率指标包括实际检查次、规定检查次、检查完成率、巡查路线总量。

（四）时效性

结束数据采集工作后必须立刻對用人工审核的方式确认数据有效性。假如在审核工作中出现不合格数据，则必须重新复测。人工观测数据中，由于有人为因素介入，技术人员直接参与了数据监测、数据观察、数据读取的全过程，因此在遇到异常数据时，往往能够直接复测。而自动化观测因为数据从录入采集到入库时间很短，所以对于专业人士的及时审核有着更大的需求。为规范巡察成果与数据监测工作，就必须设立巡察审核率与数据监测检查率两项指标。其中巡察审核率内容包括成果审核率、审核记录量、巡查总次数、巡查总线路。数据监测监测率则包括监测检查率、数据记录量、数据总量、测点总数。

二、大坝监测技术

事实上大坝监测是近些年才兴起的技术学科，其早期是以原型观测为目的，也就是说在大坝中设置观测设备，获知大坝形态变化。最初使用的技术为挠度观测，甚至有些大坝还是用了压阻式仪器、温度观测仪器。这些观测技术的应用目的都是为了了解大坝应力状态、温度与实际变形，是验证大坝设计，改进大坝理论，创新大坝技术的工作。自从法国与德国研制出振弦仪器，人们便开始使用振弦仪器钢弦自振动频率计算大坝渗流压力、应变、应力。随后美国还制作出差动电阻，获得了世界各国的认同与广泛使用[3]。

上个世纪末伴随着人们对水电站认知与了解程度加深，越来越多的水电站拔地而起。但因缺少对大坝安全重视，于是当时出现了许多事故问题。事故的频发引起了社会的关注。各国纷纷成立大坝案管机构推出了安管发行。早期出现的大坝观测目的从原本大坝形态变化监测转变为对大坝科研、施工、设计的研究。在此过程中出现了大量的大坝安管方法与理论。

与国际大坝安管监测发展相似的是，我国大坝监测同样度过了由微观监测到宏观监测转变的过程。至上个世纪的六十年代，我国学者已经开始了对大坝应力应变、水位、雨量、拉裂缝、扬压力、挠度、倾斜、波浪、渗水浊度、渗流量、渗流的深度研究。对于大坝渗压、渗流、变形设备的研究也取得了进步。越来越多的高精尖设备与工艺被应用于大坝监测，如大坝CT、全球定位GPS、电荷耦合元件、光纤传感、岩层电测为大坝监测的有效性奠定了技术方面的支持。

三、大坝安管意义

因大坝处于特殊的地理环境，需要承受巨大的温度环境、水压力冲击、、地震荷载冲击，所以大坝施工、大坝建设需要应对续作复杂的问题。此外施工过程中的人为因素以及材料本身性能的属性都会导致大坝长期的使用出现部位老化、裂缝以及病变的问题。如果无法及时发现与解决这些问题，那么大坝就会失去安全运行的能力，发生严重的灾害事故。事实上从我国大坝建设现状来看，我国当前约有大坝近10万座，可其中过半大坝为上个世纪中期建设，并没有安置安全监测装置，而有一些大坝虽然有安装安全监测装置，但是因设备使用年限过久，出现了严重的病害问题，必然会影响到监测质量与监测结果。近些年贫乏的大坝安全问题使得越来越多的人渐渐重视了大坝监测问题。

导致大坝出现事故的原因有很多，包括：本身泄水能力无法满足泄水要求；大坝基础与质量存在问题；管理不合格。土石大坝在坝坡失稳以及渗透破坏下会出现滑坡、流土、管涌、塌坑、坝基渗漏、坝体渗漏的现象。据资料显示国内出现事故的大坝约有47%是因为泄洪能力无法支撑泄水需求导致的，源自于大坝设计时没有考虑防洪泄洪结算。此外其他失事大坝则是由与运行管理以及工程本身问题导致的，这些问题事实上都可以利用安全监测系统及时解决与及时处理。所以健全大坝监测体系有着很重要的现实意义。

四、结语

对水电站大坝安管来说，日常巡查与安全监测是保障大坝正常运转的前提，是水电站安全管理的重要项目。大坝安管质量的好坏与大坝能否正常、安全的运行有很大关系。对大坝安管来说巡视检查、监测质量审核、系统维护都是需要重点关注的项目。当前水电站单位安管工作包括外委（又分局部和完全两种）、自行开展等形式。虽说水电站单位会定期将监测报告送至国家能源局，不过水电站作为责任主体，必须要加强内部监管。建立合理、规范的监管体系，用于准确掌握现场情况。监管单位必须要全面掌握大坝信息，这对实现大坝有序管理、精细化管理、规范化管理来说有着重要意义，是安全工作的前提。

【参考文献】

[1]李啸啸，冯永祥，李小伟.电站群大坝运行安全监管指标研究与应用[J].水力发电，2018，44（08）：96-100.

[2]江新，朱沛文.水电站大坝群安全应急管理协同度测度研究[J].中国安全生产科学技术，2015，11（10）：133-140.

[3]李宗坤，葛巍，王娟等.中国大坝安全管理与风险管理的战略思考[J].水科学进展，2015，26（04）：589-595.