水库大坝工程运行过程中的安全检测及其策略

汤子隆

(中山市水库水电工程管理中心，广东 中山 528400)

0 引 言

城市化建设工程的逐步推进，带动了地区水利工程的发展，与此同时，水库大坝的建设规模与工程数量逐年增多，尽管这一发展趋势为产业经济提升起到了促进作用，但由于早期支撑大坝工程的运行模式缺少现代化技术作为支撑，导致建成的工程在投产运行中仍存在较大安全风险[1]。为了进一步提升工程质量，提高工程运行的稳定性，提供作业人员人身安全保障，本文将设计一种针对此工程运行的安全检测方法，并根据产业建设与发展需求，制定大坝工程安全运行方案。

1 水库大坝工程运行过程中的安全检测

1.1 确定水库大坝工程安全检测范围

为了提高水库大坝工程运行的稳定性与可行性，需要在设计安全检测方法前，进行检测范围的圈定。通常情况下，大坝工程的安全检测与质量鉴定项目包括坝体结构稳定性、坝基结构牢固性、坝肩结构安全性三个方面。在此次研究中，增设对水库大坝工程具有重大影响的周边岸坡与近坝检测项目，并结合工程施工区域地质情况与水库工程的运转条件，明确工程周边对工程安全性与稳定性具有直接干预的建筑物与设备。

在此基础上，基于空间角度进行大坝工程安全检测范围的圈定，综合技术人员对现场作业情况的分析，应将梯级水库一并列入检测项目中。并将检测的时间从工程设计阶段开始计时，保证检测行为具有连续性，即使工程在投入使用后，也应当采取有效的措施，对其工程质量及运行情况进行检测，并在有必要的情况下，定期进行大坝工程安全设备、机电设备、泄洪设备的运行检测，避免由于环境因素对大坝工程设备的可持续运行造成负面影响。综上所述，实现对水库大坝工程运行过程中安全检测范围的有效圈定，从而为后续相关监控与检测工作的有序实施，提供依据。

1.2 建设水库大坝工程自动化远程监控系统

为了给水库大坝工程的安全运行提供技术支撑，应结合互联网技术，构建一个可实现终端远程通信的自动化监控系统，对接系统与终端服务器，在确保网络覆盖良好的条件下，进行工程雨情、工程实体结构稳定性的实时监测[2]。系统架构示意图如图1所示。

图1 水库大坝工程自动化远程监控系统

为了确保开发的系统可以满足预设需要，在进行系统开发时，需要选择具有代表性的仪器设备对系统运行进行支撑。完成仪器设备的优选后，进行设备参数的调试，使之在性能相对稳定的条件下持续运行[3]。此外，应注意系统在投入使用时，应增设人工辅助测量端口，一旦系统的自动化运行出现异常，可以通过人工介入的方式，进行系统运行补修与维护，或直接参照工程实体结构在开发与设计中的稳定需求，进行大坝工程主体结构上裂纹长度、宽度等相关数据的人工主动获取。综上所述，本文系统选择了延展性较高的架构，使用渗压计作为辅助监测设备，通过对MCU1～MCU3(监测单元)的对接，实现远程监控的合理性与有效性。

1.3 水情检测及工程实体安全检测

为实现对水库大坝工程在运行过程中的安全检测，首先需要结合自动测报系统、视频远程监控系统实现对工程区域内水情的检测[4]。将遥测站分布在水库大坝工程中各个位置上，通过多类型通信的方式实现其与调度中心和遥测中心的通信传输，并以短信的方式实现对数据链路的构建[5]。水库大坝工程水情检测组网分布图如图2所示。

图2 水库大坝工程水情检测组网分布图

在水情检测过程中，通过自动测报系统能够为检测提供更加准确的数据，并实现对数据的及时传输，为调度中心提供可靠的降水数据以及水位信息[6]。为了确保水库大坝工程的正常运行，还需要针对大坝变形情况、库区渗流、应力变化的工程实体数据进行实时监测和检测。科学且合理地布置测点(测点可布置在大坝工程实体结构的连接点上)、优化不同监测设备的组合方式，确保从前端获取的数据具有一定连续性与实用性。在对水库大坝工程实体进行安全检测时，还需要根据工程在投入使用后的土工建筑物与混凝土建筑物结构、建筑物中金属结构等进行针对性检测。在针对土工建筑物进行检测时，应当主要针对水库大坝本身有无裂缝、塌坑结构或滑坡等现象进行检测；针对混凝土建筑物在检测的过程中，需要从不同工程部位以及容易出现安全问题的位置进行重点检测，并注意混凝土建筑物上是否存在裂缝、渗漏、剥蚀、冲刷等现象进行判断；针对金属结构的检测需要结合构件本身受到的外界因素影响条件，分析是否存在变形、裂纹等方面的异常，针对焊接位置需要对其是否存在焊缝开裂、结构衔接点铆钉松动等现象进行检测。

1.4 巡视检查与工程养护

除了按照上述内容实现对水库大坝工程的安全检测外，还需要采用巡视的方式实现对运行过程中各项内容进行检查[7]。合理安排常规巡视检查手段，在检查时明确部位、内容、周期、标准等内容，并对检查路线和环节进行规划。常规巡视检查的频率为每月2次，若在工程运行阶段，存在汛期高水位的现象，或存在大洪水现象，则需要每天完成1次检查[8]。由于气象灾害和地质灾害属于不可预见因素，会在一定程度上影响大坝工程的正常运行，为了确保工程运行的安全，还需要进行特殊巡视检查，对可能存在风险的部位进行长时间的监控。在检查的过程中，一旦出现问题，则需要对其进行及时的养护和维护。在进行工程养护的过程中，应当在不改变建筑物原有工程特性的基础上进行，对各个存在缺陷问题的零件或结构进行更换。针对工程运行过程中影响运行安全的渠道淤积问题，为了避免其对工程整体效益的影响，还需要对其进行合理的养护处理，在确保原有渠道断面结构保持不变的基础上，对淤积位置进行清淤和整修，以此实现对水库大坝工程的养护工作。按照本文上述论述内容，完成对工程运行过程中的安全检测后，还应当对得到的检测结果进行及时整理，并绘制相应的图表，做好对检测资料的整理和编辑工作。若在检测过程中发现被检测对象的数据或结构变化不符合一般变化规律，则应当对其进行充分检测，并根据第二次的检测结果找出上述现象发生的具体原因，并进行检查和处理，直到检测结果符合规律变化为止。

2 水库大坝工程安全运行策略

2.1 合理制订水库调度方案

结合上述提出的安全检测思路，为确保水库大坝工程的安全运行，首先需要对水库调度方案进行合理制订。水库大坝工程施工单位需要与水库大坝负责企业联合对该区域范围内的气象情况、水文条件、汛期等进行全方位的分析，并按照水利行业的规程规范对水库大坝工程调度方案进行编写。结合不同水域的特点，通过联合调度计算，绘制出各个水库调度图，如图3所示。

在图3所示的某水库大坝工程中的水库调度图，根据不同水利工程条件，在明确其校核洪水位、正常蓄水位和死水位的基础上，划分出加大供水区域、保证供水区域和限制供水区域。在实际施工过程中，根据不同的工程运行月份对其进行合理调度。同时，结合调度计划能够针对水库大坝工程运行过程中的施工条件是否符合安全性进行检测，从而确保工程的安全运行。

图3 水库调度图

2.2 完善水库大坝工程应急突发事件安全预案

在确保开发的系统在运行中具有较强稳定性的基础上，应根据国家水利工程建设有关规定与大坝安全政策EPP要求，编制完善的大坝工程应急突发事件安全预案。参照文件见表1。

表1 大坝工程应急突发事件安全预案参照文件

按照表1中内容，编制完善、标准的突发事件安全预案，提出针对突发事件的基本处理措施。例如，大坝工程实体结构在完成施工后，可能遗留钢筋断头，或在投入使用一段时间后，受到外界环境等多方面因素的影响，出现外表结构脱皮、残渣掉落等现象，对此提出应急处置措施。针对一些常见的安全问题，可采用定期加固与维护的方式，进行大坝工程安全处理。例如，对于机械清理不完善的表层，可采用人工辅助施工的方式，清除表层结构凿毛、修正裸露在外部的钢筋结构，并在此基础上，对锈蚀严重的结构层配备一个直径约为9.0 mm、间距约为8.0 cm的钢筋网，并使用专业的密封膏进行结构缝的镶嵌，从而降低安全事故突发的概率。

3 结束语

本文从水情检测、水库集中调度与工程养护三个方面，设计一种针对大坝工程运行的安全检测方法，并从建设水库大坝工程自动化远程监控系统、完善工程应急突发事件安全预案两个方面，对工程安全运行方案展开了设计规划。希望此次提出的设计方案有助于解决相关工程在运行阶段存在的安全隐患，但要在真正意义上实现为大坝工程的稳定运行提供指示，还需要在后续的相关研究中，进一步完善应急突发事件的安全预案，并将预案尝试投入使用，在实践中掌握设计成果的不足并持续加以改进，以此提高水利工程对市场建设与发展带来的收益。