大坝安全管理信息系统在大坝高边坡日常监管中的应用

徐金英 胡明庭

摘 要：大坝高边坡是大坝设计、施工和运行阶段的关键技术问题，本文以华电集团某大坝高边坡为例，详细介绍华电集团大坝安全管理信息系统中的数据采集及录入、数据检查及记录、报告报表制作、监督管理等功能在大坝高边坡日常监管中的应用，为大坝高边坡日常监管工作提供有力的技术支撑。

关键词：大坝安全管理信息系统;大坝高边坡;日常监管;数据采集;数据检查;报告报表

中图分类号：TV641           文献标识码：A            文章编号：1006—7973（2020）10-0158-03

1研究背景

水电能源是一种清洁的可再生资源，开发水电资源是实现可再生能源发展、改善我国能源结构、推动我国能源转型、兑现《巴黎协定》承诺[1]的重大举措。我国西南地区有着高耸的峡谷，拥有修建高坝大库的天然优良坝址[2]，开发西南山区的水电资源是当代经济建设发展的必然选择。高坝大库的修建意味着工程规模大、边坡高[3]、技术复杂、施工难度大，这些高坝大库一旦破坏，后果无可估量，因此，保障高坝大库的安全建设和稳定运行是当前和今后开发水电资源的重大问题。据统计，全球40%的大坝失事是由坝基破坏引起的[2]，而边坡失稳又是坝基破坏的常见形式，因此，关注大坝高边坡的稳定问题是保障大坝安全建设和运行的重要研究内容。高边坡开挖支护是保障水利工程建设的重要基础工作[4，5，6]，建设过程中具有施工难度大、技术要求高等特点。施工完成后，高边坡的开挖支护工作仍是水利工程的“软肋”，一旦高边坡开挖支护部分出现失稳，将直接关乎水利工程的命脉，因此针对大坝高边坡运行期的日常监测和管理工作是大坝主管单位和发电企业的重点工作。

华电集团作为国家大型电力央企，确保每座水电站大坝的安全和保障大坝上下游人民的生命和财产安全有着不可推卸的社会责任，为了整体提升集团的大坝安全管理水平和技术水平，华电集团早在2010年左右，就开启建立集团大坝安全管理系统V1.0，2017年对大坝系统V1.0进行了全面升级改造，建成了发电行业首个基于大坝集群统一安全管理的信息化平台，平台构建C/S软件和B/S系统的架构模式[7]，业务涵盖大坝安全管理的各项工作，是华电集团大坝安全一体化、集约化、专业化管理的有力“装备”。本文基于华电集团乌江流域某大坝高边坡的日常监管工作，结合华电集团近年来构建的大坝集群安全管理信息系统[7]，总结发电企业应用大坝安全信息管理系统在大坝高边坡日常监测和管理中的技术措施和管理经验。

2工程概况

华电集团某电站位于贵州省六广河河段，大坝为碾压混凝土重力坝，最大坝高115.95米，工程于2002年开工，2006年全部机组转商运行。坝址右坝肩上方的灰岩陡崖上有个危岩体，是坝址范围规模最大、危害最严重的危岩体，距右坝肩距离140米，分布高程880～1095米。通过分析危岩体地形地貌、地层岩性、地质构造、岩溶水文地质条件及岩体风化及卸荷特征，并综合考虑危岩体所处地理位置，分析确定危岩体可能的破坏模式应以剪切（座滑）破坏模式为主，其次以局部崩塌、滑移破坏模式，整体倾倒破坏可能性较小。危岩体的加固处理工作从2003年开始实施，整个危岩体加固处理历时约10年。2017年危岩体监测现状评估结论为：危岩体变形和支护结构整体处于稳定状态。

按照华电集团的统一安排，该大坝于2017年接入集团大坝安全信息管理系统，危岩体作为大坝高边坡日常监测和管理的重点内容，集成开展数据采集、数据查询、数据处理、数据检查、报告定制等各项大坝安全信息相关管理工作。

3大壩安全管理信息系统应用

3.1 数据采集及录入

基于危岩体的加固措施和监测设计文件，按部位整理危岩体的监测项目为外观观测、内观测量、锚固洞、中上部有追挖洞、底部设有抗滑桩，布置的主要仪器类型有：单向测缝计、双向裂缝计、多点变位计、锚索测力计、钢筋计、温度计及土压力计等。据统计，危岩体主要测点为265支，损坏24支，整体仪器完好率为91%，详细台账见表1。

分析各监测测点的数据来源，主要分为人工和自动化两种类型，人工数据录入以Excel表和C/S软件界面传入为主，自动数据录入采用自动化数据库接口程序导入，同一测点下设有自动化数据源及人工比测数据分量，便于人工和自动化数据的相互校准，详见下图。

3.2 数据检查及记录

数据检查及反馈的主要表现为监测数据越限预报警，通过设置监测测点的正常范围上下限、异常范围上下限、变化速率等指标进行实时评判，及时给出数据评判越限预报警;设置测点观测频次，用于统计监测数据的缺报漏报次数及缺失率情况;设置数据入库（包含自动化录入和人工录入）自动审查机制，对存在问题的数据给予测值未审核状态，需要人工给予审核通过或不通过处理，并对人工审核情况进行统计;针对上述数据检查情况，最终形成检查记录单，便于汇总阶段性大坝安全管理工作。

3.3 报告报表制作

依据华电集团大坝安全管理规定，各大坝主管单位需及时提交周报、月报及年度整编报告至华电集团大坝安全信息管理系统中。因此，针对危岩体的变形和渗流的测值历史过程线及其布设位置，绘制图形、 制作表格及编制Word分析模板，对重要监测项目的测值过程线给出分析与数值统计，最终给出危岩体月度、年度及周分析报告。

3.4 监督管理

依据华电集团的规定，大坝安全监测工作每年设有技术监督水工专业现场检查、集团大坝安全专题会议以及集团水电技术中心和各区域公司的日常监督检查等。该大坝高边坡危岩体在进行2019年危岩体检查时，发现部分测点测值有不收敛的状态，随即集团公司联合集团水电技术中心、乌江公司及大坝主管单位、大坝监测单位和河海大学紧急召开大坝危岩体专题会议，结论认为：部分测点虽呈现不断增长的趋势，但仍在设计范围内;个别测点虽有较大测值，但经整体分析危岩体状态却与监测测值反应情况不符，因此需排除个别测点干扰;综合评定该大坝高边坡自2013年开挖支护竣工验收以来，危岩体和变形支护结构整体趋于稳定。

4结论

保障大坝安全是大坝建设和运行的首要任务，大坝安全监测作为大坝的“耳目”，用于实时监视大坝安全运行状态。虽然大坝安全监测工作只是大坝安全管理的一部分，仅能反应大坝安全状态的局部，由于其作为大坝安全状态表现的直观信息，被发电企业和大坝主管单位所重视。本文基于华电集团针对大坝安全管理的工作思路，技术上建成以大坝安全监测、监控为核心，包含大坝安全管理各项业务的统一大坝安全信息管理系统，接入集团全部大坝安全监测数据，分层级关注各大坝监测项目，重点分析大坝关鍵测点信息;管理上按照“集团-区域-厂级”三级管理体系，涉及大坝安全问题的工作以专题会议的形式，及时研究解决方案，快速解决大坝安全隐患，全力保障大坝安全稳定运行。

纵观我国整个大坝安全管理行业的技术导向和管理思路，华电集团从技术和管理双向提升、双向保障集团大坝安全管理经验是可行有效和可观的，但展望未来，随着技术革新和“无人值守、少人维护”管理模式的推进，当前的大坝安全信息管理系统不能满足未来大坝安全管理的需要，研发在线监控、专家诊断、无人机巡检、三维可视化、数字仿真的实际应用和实时在线诊断是下一步华电集团开展大坝安全管理研究工作的重点内容。

参考文献：

[1]张博庭.中国水电70年发展综述-庆祝中华人民共和国成立70周年[J].水电与抽水蓄能，2019，5（5）：1-6.

[2]徐金英.混凝土大坝-地基-库水体系非线性动力响应分析[D].北京：中国水利水电科学研究院硕士学位论文，2015：1-2.

[3]蒙覃军.洛古水电站节理岩体边坡及坝基稳定性分析研究[D].南京：河海大学硕士学位论文，2007：1-11.

[4]刘岩，石继忠.大坝高边坡开挖支护工程施工管理质量调控[J].中国水运，2016，16（7）：139-140.

[5]周建军.隔河岩大坝变形及高边坡GPS自动化监测系统[J].人民长江，1998，29（11）：44-45.

[6]张阿峰.恰甫起海大坝高边坡GPS监测的数据处理及稳定性分析[J].广西水利水电，2014（4）：10-12.

[7]徐金英，胡明庭，潘利坦.关于大坝集群统一安全管理的研究与应用[J].水电与抽水蓄能，2019，5（5）：43-45.