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      水電站大壩監測

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      水電站大壩監測系統專項設計、專項施工、專項驗收的必要性      

      大壩是水電站最主要的水工建筑物,與其它工程結構一樣,也存在著失事的可能性。國 務院頒布的《水庫大壩安全管理條例》第十九條明確規定,大壩管理單位必須按照有關技術標準,對大壩進行安全監測和檢查;對監測資料應當及時整理分析,隨時掌握大壩運行狀況。發現異?,F象和不安全因素時,大壩管理單位應當立即報告大壩主管部門,及時采取措施。我國大中型水電站基本上都建有大壩安全監測系統,但不同程度存在觀測設施年久失修、設備陳舊落后、觀測精度低等問題,沒有很好地起到監視大壩工作性態的作用。究其原因,這些問題與設計、施工、運行各環節的質量把關不嚴和管理不到位有直接關系。因此,《水電站大壩運行安全管理規定》(以下簡稱《規定》)中對新建工程的高壩或監測系統復雜的中、低壩,要求對監測系統進行專項設計、專項審查、專項驗收;對已建電站監測設施不完備或監測項目不能滿足電站安全運行的大壩,應限期進行整改,并對改造方案進行專項設計、專項審查,竣工時進行專項驗收。   

      1大壩安全監測系統存在的問題    

      首輪96座水電站大壩的定期檢查發現,80%水電站的監測設施不健全,主要問題有: 監測項目不全,監測儀器完好率低,監測儀器的精度不滿足要求,測值不穩定,耐久性差等。  

      針對首輪定檢發現的問題,很多水電廠對大壩監測系統進行了更新改造,據粗略統計,約50%水電站大壩的部分或全部監測項目實現了自動化監測。更新改造后情況雖有改善,但一些自動化改造的項目并不十分成功。有些改造后的系統,其精度和長期穩定性甚至還不及原系統,個別花了幾百萬的自動化改造項目幾乎處于癱瘓狀態,不能做到代替人工觀測或減少人工測次,沒有發揮應有的作用。上世紀九十年代以后興建的水電站,其大壩安全監測系統也不盡如人意。有的系統過于龐雜,項目設置面面俱到,重點不突出,儀器種類繁多,質量參差不齊,對后期的運行管理造成了很大的不便;有的大壩的監測系統又過于簡陋,項目設置和監測精度遠沒有達到規范規定,不能有效地監視大壩安全運行;有些水電站的工程竣工之日甚至就是監測系統改造之時。   

      此外,監測項目的針對性不強、監測重點不突出、監測的目的性不明確、監測資料不及時進行分析是目前存在的帶有普遍性的問題。   

      2新建工程的大壩監測系統   

      2.1 《規定》第四條條文       

      水電站大壩在建設過程中的安全管理,由項目法人負責。       

      對于壩高70 m以上的高壩或者監測系統復雜的中壩、低壩,項目法人應當按照國家有關規定,組織有關單位對水電站大壩監測系統進行專項設計、專項審查;在工程竣工驗收時,進行專項檢查驗收。水電站大壩監測系統的專項檢查驗收報告應當報送國家電力監管委員會大壩安全監察中心備案。  

      2.2 專項設計、專項審查、專項驗收的必要性 

      2.2.1 問題的原因  從上世紀八十年代開始,大壩安全監測和大壩安全運行管理已經受到了上級有關部門的重視。到上世紀八十年代末,壩工設計規范、大壩監測規范、大壩安全管理法規等都已建立,監測系統埋設技術經過前二、三十年的實踐也已積累了很多經驗。上世紀九十年代后興建的水電站,其大壩監測系統理應比較完善,可事實上仍存在不少問題,究其原因有以下幾方面:設計不合理,審查不嚴格,施工不規范,監理不到位,驗收不細致,運行管理不負責任等。 

      2.2.2 設計方面   

      設計是整個工作的龍頭,設計方案的合理與否直接決定了監測系統的好壞。一個好的設計方案,首先要求設計人員全面掌握工程的結構特點和地質情況,對工程的薄弱部位、關鍵問題、重要設計假定、主要參數選取等可能影響大壩安全的因素了如指掌。項目和測點設置,應明確監測目的,緊密結合工程實際,突出重點,兼顧全面;儀器設備選型要考慮耐久、可靠、實用、有效、便于運行維護等。但在實際工作中,經常出現設計人員不深入了解工程的具體情況,籠統按規范要求布置測點,更有甚者,甚至連規范的基本要求和以往同類系統投運后的實際效果都不顧,照抄照搬以往其它工程的設計方案,給日后運行期的大壩安全監測造成不利影響。因此,設計單位應重視大壩監測系統的設計,應配置既精通壩工結構,又懂監測技術、儀器特性和大壩運行的專業人員,專門從事水電站大壩監測系統的專項設計,設計方案要精心優化。 

      2.2.3 審查方面   

      對設計方案審查也是整個工作的一個重要環節。大壩安全監測系統作為大壩設計的一個重要組成部分,對其審查往往包含在大壩的設計審查工作中,除了一些特大型工程外,一般不單獨組織審查。由于水電站工程涉及的專業面廣、重大問題多,實際審查時大都邀請移民、規劃、水工、地質、機電等專業的專家。一方面專家對大壩監測技術不一定十分了解;另一方面與其它專業相比,監測的技術問題似乎又太小,審查時關注的大都是一些重大問題,這樣就很容易造成漏審或粗審。反之,對監測設計進行過專項審查的工程,既保證了質量,又控制了投資,實踐證明這樣的專項審查是卓有成效的。長江三峽工程在技術設計審查時,將大壩安全監測作為與大壩、水電站廠房 、永久船閘等并列的8個專題之一,成立專門的專家組單獨組織審查,取得了很好的效果。審查后的最終方案比原設計優化了很多,突出了監測的重點,提高了監測的針對性。優化后的儀器、設備數量大為減少,據統計,變形監測由1061點條、臺、套 減少至550點條、臺、套,滲流監測點由2081個減少至926個,應力應變監測由12257支套、臺減少至3682支套、臺,水力學、動力監測等約減少1/2。 

      2.2.4 驗收方面       

      除了優良的監測設計方案之外,設計方案的具體實施也是整個監測工作的關鍵環節。監測系統施工質量的好壞,首先取決于施工隊伍的素質,要求監測系統施工單位有質量保證體系,和實踐經驗豐富的、專門從事儀器安裝埋設的技術人員。此外,與其它建設工程一樣,必須對監測系統的實施進行監理。監測系統施工是一項技術要求較高的工作,要求從業人員有較高的技術水平和責任心。但在實際工作中發現有些施工單位沒有專業人員,由外行甚至臨時工負責精密儀器埋設;工程監理單位有的雖也配備了專門的監測技術人員,但對監測系統的施工監理往往只流于形式。       

      為使大壩安全監測系統切實發揮作用,除了要加強對監測系統施工和監理的管理外,驗收是監測系統建立的最后一道關口,必須把好。實際工作中,在工程竣工驗收時往往把重點放在財務、移民、尾工等方面,而大壩監測系統是否滿足監視大壩安全運行要求則很少有人關注。因此,在工程竣工驗收時,有必要組織有關專家對監測系統進行專項檢查和驗收。    

      3已建工程的大壩監測系統 

      3.1 《規定》第十二條條文      

      水電站大壩的補強加固和更新改造工程,應當進行設計審查。對于涉及水電站大壩地基和隱蔽工程的施工項目,應當按照隱蔽工程的要求,進行專項驗收。施工完成后,應當進行竣工驗收。       

      水電站大壩監測系統的更新改造,水電站運行單位應當組織專項設計、專項審查,并在工程竣工驗收時,向大壩中心申報專項檢查驗收。 

      3.2 專項設計、專項審查、專項驗收的必要性 

      3.2.1 問題的原因   

      水電站大壩經過首輪定檢和二輪定檢,發現大多數監測系統存在這樣那樣的問題,很多水電廠對大壩監測系統存在不足進行了更新改造。更新改造后情況雖有改善,但結果并不盡如人意。究其原因有以下幾方面:設計方案不合理,方案不審查或審查不嚴格,儀器設備選型和安裝調試單位選擇不慎重等。 

      3.2.2 設計方面       

      已建大壩監測系統更新改造時,必須先對現有監測系統進行一次詳細檢查測試和和鑒定評價,弄清楚現有系統存在的具體問題;其次要對已有的所有監測資料,并結合大壩的設計、施工資料進行全面分析,掌握大壩的實際工作性態,特別應對影響大壩安全的薄弱部位和重要部位有清醒的認識;然后要按照突出重點兼顧全面的原則,從監視大壩安全運行角度,針對具體問題提出有效的監測措施,布置相應的監測項目和測點,提出系統的運行管理要求等。但在實際工作中,有些水電廠并沒有按上述原則開展工作。有的電廠只請儀器生產廠家做一個簡單的方案,設計思路不明確,監測的重點不突出,監測項目和測點布置過多、過濫,更有少數廠商甚至為推銷自己的儀器設備,在設計方案中摻合有明顯不合理的成份;有的電廠雖請設計單位做了設計方案,但有的設計單位限于其自身的水平,設計出來的也僅僅是一個沒有針對性的籠統方案。 因此,為了保證監測系統更新改造的質量,應由專業設計單位的資深設計人員在全面了解、深入研究的基礎上,提出高水平的設計方案。 

      3.2.3 審查方面      對設計方案的審查是保證設計質量的重要環節。應邀請有水工和監測方面的高水平專家參與審查。專家應了解大壩的實際工作性態和安全運行要點,重點應審查方案的設計原則和測點布置和儀器選型。實際工作中,個別電廠曾出現過聘請了責任心不強、業務水平低的專家參與審查,沒有起到把關的作用;還有個別電廠甚至出現過某些專家為了個人或部門的私利,影響、干擾設計方案的情況。因此,水電站運行單位應當重視對設計方案的審查,以便確保設計方案的最優化。  

      3.2.4 實施方面      

      監測系統更新改造的實施一般都通過招投標方式選擇承包商。承包商要有豐富的實踐經驗和良好的信譽。由于大壩監測儀器安裝在現場,有些部位較潮濕,有些部位有電磁波干擾,在儀器設備選擇時,一定要注意選擇適合大壩現場工作環境的設備。設備采購要排除非技術因素干擾,應根據水電廠實際情況選擇最合適的產品。對自動化系統的關鍵監測設施要現場率定,并在高濕度惡劣環境下經過長時間的通電考驗。電廠技術人員應在系統的安裝調試全過程跟班操作,掌握基本的維修保養技能。實際工作中,曾發現個別電廠在選購儀器設備時較草率,過于聽從儀器生產廠家的一面之詞,結果造成改造后的系統與更改的初衷不一致,達不到設計的要求。  

      3.2.5 驗收方面      

      與其它工程項目一樣,監測系統更改完畢后,為了檢查土建施工和儀器設備安裝調試的質量是否滿足合同要求,應對建成后的系統進行驗收。由于大壩監測系統是與大壩安全有關的重要項目,其改造效果直接關系到大壩的安全運行,因此大壩安全監督部門必須對改造結果進行檢查驗收。對于監測自動化改造項目,要求更改后的新系統達到實用化程度,否則對應的人工監測仍不能停止。實際工作中發現,有些電廠在實現大壩監測自動化后,情況雖有所改善,但效果并不理想,有些自動化系統的精度和長期穩定性甚至低于人工監測,結果自動化系統運行的同時,人工監測仍不能停止,造成了人力、物力、財力的極大浪費。這種情況不但對大壩安全監測工作與事無補,還耗費了監測人員的大量精力,干擾了正常的大壩安全監測工作。因此,監測系統的更新改造一定要保證質量,并在工程竣工驗收時,把好最后一道關,只有質量達到要求方能通過合同驗收,同時還應向大壩中心申報專項檢查驗收。   

      4結   語         

      大壩安全監測系統是一種特殊的單項工程,其建設或改造質量的好壞直接關系到水 電站大壩安全運行,有關單位對此必須十分重視。在具體執行過程中,應抓好各個環節的工 作,把好質量關,應對監測系統進行專項設計、專項審查、專項驗收,確保大壩監測系統在大壩安全運行中切實發揮其應有的作用。

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