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水电站大坝监测

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水电站大坝监测系统专项设计、专项施工、专项验收的必要性      

大坝是水电站最主要的水工建筑物,与其它工程结构一样,也存在着失事的可能性。国 务院颁布的《水库大坝安全管理条例》第十九条明确规定,大坝管理单位必须按照有关技术标准,对大坝进行安全监测和检查;对监测资料应当及时整理分析,随时掌握大坝运行状况。发现异常现象和不安全因素时,大坝管理单位应当立即报告大坝主管部门,及时采取措施。我国大中型水电站基本上都建有大坝安全监测系统,但不同程度存在观测设施年久失修、设备陈旧落后、观测精度低等问题,没有很好地起到监视大坝工作性态的作用。究其原因,这些问题与设计、施工、运行各环节的质量把关不严和管理不到位有直接关系。因此,《水电站大坝运行安全管理规定》(以下简称《规定》)中对新建工程的高坝或监测系统复杂的中、低坝,要求对监测系统进行专项设计、专项审查、专项验收;对已建电站监测设施不完备或监测项目不能满足电站安全运行的大坝,应限期进行整改,并对改造方案进行专项设计、专项审查,竣工时进行专项验收。   

1大坝安全监测系统存在的问题    

首轮96座水电站大坝的定期检查发现,80%水电站的监测设施不健全,主要问题有: 监测项目不全,监测仪器完好率低,监测仪器的精度不满足要求,测值不稳定,耐久性差等。  

针对首轮定检发现的问题,很多水电厂对大坝监测系统进行了更新改造,据粗略统计,约50%水电站大坝的部分或全部监测项目实现了自动化监测。更新改造后情况虽有改善,但一些自动化改造的项目并不十分成功。有些改造后的系统,其精度和长期稳定性甚至还不及原系统,个别花了几百万的自动化改造项目几乎处于瘫痪状态,不能做到代替人工观测或减少人工测次,没有发挥应有的作用。上世纪九十年代以后兴建的水电站,其大坝安全监测系统也不尽如人意。有的系统过于庞杂,项目设置面面俱到,重点不突出,仪器种类繁多,质量参差不齐,对后期的运行管理造成了很大的不便;有的大坝的监测系统又过于简陋,项目设置和监测精度远没有达到规范规定,不能有效地监视大坝安全运行;有些水电站的工程竣工之日甚至就是监测系统改造之时。   

此外,监测项目的针对性不强、监测重点不突出、监测的目的性不明确、监测资料不及时进行分析是目前存在的带有普遍性的问题。   

2新建工程的大坝监测系统   

2.1 《规定》第四条条文       

水电站大坝在建设过程中的安全管理,由项目法人负责。       

对于坝高70 m以上的高坝或者监测系统复杂的中坝、低坝,项目法人应当按照国家有关规定,组织有关单位对水电站大坝监测系统进行专项设计、专项审查;在工程竣工验收时,进行专项检查验收。水电站大坝监测系统的专项检查验收报告应当报送国家电力监管委员会大坝安全监察中心备案。  

2.2 专项设计、专项审查、专项验收的必要性 

2.2.1 问题的原因  从上世纪八十年代开始,大坝安全监测和大坝安全运行管理已经受到了上级有关部门的重视。到上世纪八十年代末,坝工设计规范、大坝监测规范、大坝安全管理法规等都已建立,监测系统埋设技术经过前二、三十年的实践也已积累了很多经验。上世纪九十年代后兴建的水电站,其大坝监测系统理应比较完善,可事实上仍存在不少问题,究其原因有以下几方面:设计不合理,审查不严格,施工不规范,监理不到位,验收不细致,运行管理不负责任等。 

2.2.2 设计方面   

设计是整个工作的龙头,设计方案的合理与否直接决定了监测系统的好坏。一个好的设计方案,首先要求设计人员全面掌握工程的结构特点和地质情况,对工程的薄弱部位、关键问题、重要设计假定、主要参数选取等可能影响大坝安全的因素了如指掌。项目和测点设置,应明确监测目的,紧密结合工程实际,突出重点,兼顾全面;仪器设备选型要考虑耐久、可靠、实用、有效、便于运行维护等。但在实际工作中,经常出现设计人员不深入了解工程的具体情况,笼统按规范要求布置测点,更有甚者,甚至连规范的基本要求和以往同类系统投运后的实际效果都不顾,照抄照搬以往其它工程的设计方案,给日后运行期的大坝安全监测造成不利影响。因此,设计单位应重视大坝监测系统的设计,应配置既精通坝工结构,又懂监测技术、仪器特性和大坝运行的专业人员,专门从事水电站大坝监测系统的专项设计,设计方案要精心优化。 

2.2.3 审查方面   

对设计方案审查也是整个工作的一个重要环节。大坝安全监测系统作为大坝设计的一个重要组成部分,对其审查往往包含在大坝的设计审查工作中,除了一些特大型工程外,一般不单独组织审查。由于水电站工程涉及的专业面广、重大问题多,实际审查时大都邀请移民、规划、水工、地质、机电等专业的专家。一方面专家对大坝监测技术不一定十分了解;另一方面与其它专业相比,监测的技术问题似乎又太小,审查时关注的大都是一些重大问题,这样就很容易造成漏审或粗审。反之,对监测设计进行过专项审查的工程,既保证了质量,又控制了投资,实践证明这样的专项审查是卓有成效的。长江三峡工程在技术设计审查时,将大坝安全监测作为与大坝、水电站厂房 、永久船闸等并列的8个专题之一,成立专门的专家组单独组织审查,取得了很好的效果。审查后的最终方案比原设计优化了很多,突出了监测的重点,提高了监测的针对性。优化后的仪器、设备数量大为减少,据统计,变形监测由1061点条、台、套 减少至550点条、台、套,渗流监测点由2081个减少至926个,应力应变监测由12257支套、台减少至3682支套、台,水力学、动力监测等约减少1/2。 

2.2.4 验收方面       

除了优良的监测设计方案之外,设计方案的具体实施也是整个监测工作的关键环节。监测系统施工质量的好坏,首先取决于施工队伍的素质,要求监测系统施工单位有质量保证体系,和实践经验丰富的、专门从事仪器安装埋设的技术人员。此外,与其它建设工程一样,必须对监测系统的实施进行监理。监测系统施工是一项技术要求较高的工作,要求从业人员有较高的技术水平和责任心。但在实际工作中发现有些施工单位没有专业人员,由外行甚至临时工负责精密仪器埋设;工程监理单位有的虽也配备了专门的监测技术人员,但对监测系统的施工监理往往只流于形式。       

为使大坝安全监测系统切实发挥作用,除了要加强对监测系统施工和监理的管理外,验收是监测系统建立的最后一道关口,必须把好。实际工作中,在工程竣工验收时往往把重点放在财务、移民、尾工等方面,而大坝监测系统是否满足监视大坝安全运行要求则很少有人关注。因此,在工程竣工验收时,有必要组织有关专家对监测系统进行专项检查和验收。    

3已建工程的大坝监测系统 

3.1 《规定》第十二条条文      

水电站大坝的补强加固和更新改造工程,应当进行设计审查。对于涉及水电站大坝地基和隐蔽工程的施工项目,应当按照隐蔽工程的要求,进行专项验收。施工完成后,应当进行竣工验收。       

水电站大坝监测系统的更新改造,水电站运行单位应当组织专项设计、专项审查,并在工程竣工验收时,向大坝中心申报专项检查验收。 

3.2 专项设计、专项审查、专项验收的必要性 

3.2.1 问题的原因   

水电站大坝经过首轮定检和二轮定检,发现大多数监测系统存在这样那样的问题,很多水电厂对大坝监测系统存在不足进行了更新改造。更新改造后情况虽有改善,但结果并不尽如人意。究其原因有以下几方面:设计方案不合理,方案不审查或审查不严格,仪器设备选型和安装调试单位选择不慎重等。 

3.2.2 设计方面       

已建大坝监测系统更新改造时,必须先对现有监测系统进行一次详细检查测试和和鉴定评价,弄清楚现有系统存在的具体问题;其次要对已有的所有监测资料,并结合大坝的设计、施工资料进行全面分析,掌握大坝的实际工作性态,特别应对影响大坝安全的薄弱部位和重要部位有清醒的认识;然后要按照突出重点兼顾全面的原则,从监视大坝安全运行角度,针对具体问题提出有效的监测措施,布置相应的监测项目和测点,提出系统的运行管理要求等。但在实际工作中,有些水电厂并没有按上述原则开展工作。有的电厂只请仪器生产厂家做一个简单的方案,设计思路不明确,监测的重点不突出,监测项目和测点布置过多、过滥,更有少数厂商甚至为推销自己的仪器设备,在设计方案中掺合有明显不合理的成份;有的电厂虽请设计单位做了设计方案,但有的设计单位限于其自身的水平,设计出来的也仅仅是一个没有针对性的笼统方案。 因此,为了保证监测系统更新改造的质量,应由专业设计单位的资深设计人员在全面了解、深入研究的基础上,提出高水平的设计方案。 

3.2.3 审查方面      对设计方案的审查是保证设计质量的重要环节。应邀请有水工和监测方面的高水平专家参与审查。专家应了解大坝的实际工作性态和安全运行要点,重点应审查方案的设计原则和测点布置和仪器选型。实际工作中,个别电厂曾出现过聘请了责任心不强、业务水平低的专家参与审查,没有起到把关的作用;还有个别电厂甚至出现过某些专家为了个人或部门的私利,影响、干扰设计方案的情况。因此,水电站运行单位应当重视对设计方案的审查,以便确保设计方案的最优化。  

3.2.4 实施方面      

监测系统更新改造的实施一般都通过招投标方式选择承包商。承包商要有丰富的实践经验和良好的信誉。由于大坝监测仪器安装在现场,有些部位较潮湿,有些部位有电磁波干扰,在仪器设备选择时,一定要注意选择适合大坝现场工作环境的设备。设备采购要排除非技术因素干扰,应根据水电厂实际情况选择最合适的产品。对自动化系统的关键监测设施要现场率定,并在高湿度恶劣环境下经过长时间的通电考验。电厂技术人员应在系统的安装调试全过程跟班操作,掌握基本的维修保养技能。实际工作中,曾发现个别电厂在选购仪器设备时较草率,过于听从仪器生产厂家的一面之词,结果造成改造后的系统与更改的初衷不一致,达不到设计的要求。  

3.2.5 验收方面      

与其它工程项目一样,监测系统更改完毕后,为了检查土建施工和仪器设备安装调试的质量是否满足合同要求,应对建成后的系统进行验收。由于大坝监测系统是与大坝安全有关的重要项目,其改造效果直接关系到大坝的安全运行,因此大坝安全监督部门必须对改造结果进行检查验收。对于监测自动化改造项目,要求更改后的新系统达到实用化程度,否则对应的人工监测仍不能停止。实际工作中发现,有些电厂在实现大坝监测自动化后,情况虽有所改善,但效果并不理想,有些自动化系统的精度和长期稳定性甚至低于人工监测,结果自动化系统运行的同时,人工监测仍不能停止,造成了人力、物力、财力的极大浪费。这种情况不但对大坝安全监测工作与事无补,还耗费了监测人员的大量精力,干扰了正常的大坝安全监测工作。因此,监测系统的更新改造一定要保证质量,并在工程竣工验收时,把好最后一道关,只有质量达到要求方能通过合同验收,同时还应向大坝中心申报专项检查验收。   

4结   语         

大坝安全监测系统是一种特殊的单项工程,其建设或改造质量的好坏直接关系到水 电站大坝安全运行,有关单位对此必须十分重视。在具体执行过程中,应抓好各个环节的工 作,把好质量关,应对监测系统进行专项设计、专项审查、专项验收,确保大坝监测系统在大坝安全运行中切实发挥其应有的作用。

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