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如何做好运行期大坝安全监测

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如何做好运行期大坝安全监测

发布日期:2018-12-29 作者: 点击:

1什么是运行期

在水利水电行业,一般认为,大坝首次蓄水后,经历一段时间(有些规范认为是三年)的初期运行或初蓄期,就进入了运行期;也有人认为机组全部投产发电即标志着从建设转为了运行,或者枢纽工程专项验收完成即是建设期的结束,运行期的开始;笔者认为,从大坝及周边建筑物运行的角度出发,只要坝前水位雍高至可以判断大坝是否达到设计既定目标的高度,并完整经历了一个主汛期,就可认为大坝进入了运行期。

根据《水库大坝安全管理条例》和《水电站大坝运行安全监督管理规定》的要求,对大坝进行安全监测和检查是运行单位或管理单位的责任。而大坝是可以长期甚至超长期服役的,因此,运行期的大坝安全监测是一个长期、经常性的工作。

据公开数据披露,在国家能源局大坝安全监察中心注册的493座大坝中(截止2017年底),监测工作34%由外委单位负责,66%由运行单位负责。全国近3000座水库大坝中,也有部分省市或水库采用委托专业公司进行运行观测的情况。

随着国内水电开发进程的不断推进,将会有更多的水电站大坝进入运行期,因此,对目前监测工作存在的问题进行分析,并对应提出解决方法,保证运行期大坝安全监测工作能够越做越好,是非常有必要的,这也是本文的主要目的。

2目前运行期大坝安全监测工作存在的问题

2.1安全监测系统得不到有效的维护,无法正常运行

本文所指的安全监测系统是指在施工期埋设的各类传感器、监测装置和相应的数据采集设备,以及为了完成数据采集而配置的软件系统。

由于仪器设备自身的寿命远小于大坝的寿命,因此,在大坝整个运行期,各类仪器将会陆续失效,需要运行单位每年或定期维护。而现状是,埋入式不可更换仪器不可避免的失效,可更换仪器或装置受经费、人员技术水平、管理能力等因素的影响,得不到有效的维护,造成存在缺陷却依然采集“正常数据”,特别是变形、渗流等观测设施。

这种现象几乎在所有的大坝中都存在,是一个普遍的问题。而安全监测系统是大坝安全监测工作的基础,这更是一个需要高度重视的问题。

2.2采集到的数据质量无法保证

使用自动化采集的数据,由于不同厂家的采集装置、采集软件等技术水平不一,出现采集到的部分数据明显偏离实际值,需人工观测核实。

未实现自动化的以及需人工采集的数据,受观测频次能否严格执行、现场工作人员认真程度、数据录入及计算是否有误、外界影响能否准确记录等环节或主观因素的制约,数据质量更无法保证。

由于监测数据时间性很强,基本无法追溯,对于这类问题,只能靠资料分析时进行数据检查和甄别,一定程度上降低了数据的价值。

2.3巡视检查流于形式

据调查,特大型水库大坝巡视检查比较到位,部分大中型及多数小型大坝未按要求开展或基本未开展巡视检查。

究其原因,大部分从业人员没有理解巡视检查的作用和意义,认为仪器监测就是安全监测,所以,不论是填一些检查表,还是拍一下照片,甚至使用新的水工点检系统,大都是走一下过程。

只有在大坝某部位有异常数据需要分析,建筑物某处有不正常现象需要查找原因时,才会发现,原来曾经做的巡视检查的各类记录和表格,在需要的时候都用不上。

2.4资料分析价值不高

对于观测资料的整理和分析是安全监测工作的最重要环节,也是最能体现监测的作用和价值的地方。

目前,在资料整理分析方面,普遍存在以下问题:分析方法简单,基本只绘制过程线;分析内容不全,对相关影响因素认识不到位;分析深度不足,脱离工程实际,只以数据统计、模型计算为主,没有从结构的运行机理出发;反馈不及时,只按合同或规范定期分析,没有在发现异常时及时分析反馈。

因为资料分析问题多,不能从监测数据中挖掘更多的价值,所以,监测工作的价值得不到认可。

3原因分析

3.1对监测的认识不足

很多运行管理单位的领导或技术干部都是从工程建设口转成运行的,他们大多数认为现阶段大坝的设计水平高,建设条件好,施工质量受控,经历了首次蓄水,进入运行期后肯定是安全的,就算不监测也不会垮。目前持这种观点和观念的人很多,而且预计在未来的很长一段时间都不会有大的改变。

所以,虽然国内几乎所有的大坝都在做监测,但其根本原因是中国法律法规的要求,上级单位的强制,以及相关行业管理制度和手段的约束。如果没有这些配套,可能大多数中小型工程甚至部分大型工程都不会去做监测,部分水电开发程度不高的国家就有这种现象。

如果运行单位认为监测并不是他们需要做,而只是国家要求做,就会对监测工作不重视,就不会配备足够的费用,费用低了,就不会吸引更多优秀的人才,也不会得到较好的外委单位的服务,监测工作就会越做越差,监测的价值无法体现出来,就会让运行单位进一步印证自己的判断,更加不重视,陷入一种恶性循环。

类似的认识在委外单位中也比较多,绝大多数监测从业人员及其后方管理层都认为运行期监测就是去测个数据,出个报告,并没有什么技术含量,也不能给单位带来更多的收益,所以,配置的资源往往都比较落后。

应该说,正是由于上述认识的偏差和不足,使得目前运行期大坝安全监测陷于低质、低效益、认可度不高的困境,亟需改进。

3.2人员能力参差不齐

目前监测工作存在的四方面问题,都和人的能力有关。监测仪器的运行维护需要现场作业人员有一定的仪器仪表基础,懂得仪器的原理和常见故障,有较强的动手能力,能够判断问题并及时解决;日常观测要求操作人员有一定的测绘知识,并能够做一些基本的计算,具备判别数据是否异常的能力;巡视检查需要实操人员有一定的水工、地质等专业背景,并对建筑物可能会出现的问题有一定的预见能力;资料分析更是一种综合能力的体现,没有受过水利水电工程相关专业培训、并经历过类似工程监测实践的人员,想要较好的完成综合分析,难度比较大。

能够同时具备上述四种能力的人寥寥无几。通过经常性的培训、交流,组建由熟练技术工人和经验丰富的资料分析工程师组成的专业团队是可行的。

3.3监测手段单一,技术水平总体落后

从本世纪初开始进行大规模水电开发以来,安全监测所使用的大部分仪器仪表几乎没有明显的改进和更新,虽然一些新产品、新技术通过一些大型工程在不断的尝试,但对于监测技术的提升作用有限。目前存在的主要问题有:

1)由于仪器设备的价格依然没有降低,为在有限的建设投资内完成要求,监测设计只能继续选择性的布置,关键部位的仪器失效后无法弥补。

2)由于仪器仍以单点或多测点的形式组成,造成数据分析时空间上未覆盖的区域只能以一定的数学模型来推算。

3)由于大多仪器仍需被动激励,而非主动输出,使得采集频次不得不以规范的形式作出强制要求,即使是自动化采集也很难做到真正意义的实时。

当然,上述问题可能并非短时间内可以解决,也受制于其他基础行业的革新,但新技术、新手段的滞后,客观上影响了监测的效果。

4对运行单位的建议

运行单位作为大坝的责任主体,肯定比其他单位更希望大坝能够安全、稳定的运行下去。因此,他们结合自己的特点和需要,在大坝安全监测方面,做了很多有效的工作。如,大唐国际从水工技术监督的角度分级管理,单独委托技术监控管理服务单位,加强对外委单位的监督考核,是一种值得学习的模式;国家电投成立大坝中心,做为专业化监督和技术支持单位,组建专委会、专家库和工作网,以监控管理系统为支撑,对包括安全监测的全部工作进行管理,履行大坝运行全过程安全管理职责,管理理念先进,体系完善,值得推广。

当然,每个单位、集团都有自己的管理体系和发展思路,不必模仿,但可以借鉴。从监测工作的特点来说,无论是自行管理,还是外委,建议运行单位都要建立一个以现场监测工人为基础、资料分析工程师为骨干、多专业大坝安全专家为支撑的技术团队,并设立考核、监督和约束机制,以PDCA的管理模式为导向,不断提高大坝安全管理水平。

5外委单位应该怎么做

作为外委单位,面对越来越低的合同价格,越来越高的成本,能够做的是什么呢?

1)是通过自身的努力,发挥监测的作用和价值,来改变整个行业的认识。

贵阳院负责的一个中型水电站运行期安全监测,某年溢洪道汛期泄流后,底板混凝土冲蚀严重,汛后加固后,第二年又出现了同样的问题,我们通过对底板仅有的4支渗压计和6套锚杆应力计历史数据进行分析,找到了根本原因,甲方据此调整了处理方案(较之前的方案节约500万元),到目前工程安全运行,没有出现过类似问题。经历此事后,甲方对大坝安全监测的态度和认识发生了根本性扭转,以前每年都在想着怎么压缩运行期安全监测的支出,现在不光不压缩,还主动增加费用,对监测设施进行改造。

监测工作做好了,通过数据分析,为运行单位节约成本或提高效益,监测的价值得到了体现,就会改变运行单位的认识,费用就不会降低,就会吸引更多优秀的人才,监测工作就会做的更好,这就是一种良性循环。

2)是不断加强自身能力的建设,合理配置优质资源,提高服务质量,让选择外委的大坝越来越多。

这一点必须要强调一下,目前很多从事大坝监测外委的单位都同时在做水电站施工期监测,由于施工期需要紧密结合土建进度,又有监理时刻在监督,所以,很多单位都会把优秀的管理人员和技术工人优先安排到施工项目中。对于运行项目,经常会派遣一下不那么得力的人,甚至刚毕业的学生,所以,才会出现很多问题。如果长期这样做,那么,选择外委的大坝可能会越来越少。对于外委单位来说,将会失去一片可以长期维系的市场。

3)是持续的满足甲方更多的需求,而不仅限于合同约定。

对于外委单位派驻现场的负责人来说,除了组织好日常观测和资料报送以外,还应该全面熟悉国家能源局及相关政府机构出台的各类法律法规,掌握相应的技术规范,并认真阅读竣工安全鉴定、竣工验收、历次专家检查、注册及定检等关键节点的报告,对大坝存在的问题或缺陷熟记于心,对运行单位本年度的各项工作有一定的了解,主动沟通,及时提供甲方与大坝监测相关的所有需求,无论是否属于合同约定。

6其他相关方的对策

6.1行业监督机构

目前很多行业都取消资质许可,改为行业自律。大坝安全监测虽市场规模不大,但从业单位不多仍鱼龙混杂,技术水平差异较大,很多中小型水电站在外委时以低价为选择标准。外委单位以低于成本价拿到项目后,为获得利润,节约成本,使用没有经验的工人,有些甚至连全站仪都不会操作,交出来的成果达不到要求,严重影响了行业的发展。

鉴于此,建议相关行业监督机构建立健全从事大坝安全监测工作单位的监督考核机制,对于严重违反行业技术标准或不履行合同职责的单位定期公开通报,形成全国范围的信用管理体系。

6.2仪器设备商

大坝安全监测对监测仪器的需求是长期的,即使是进入运行期,也需要对设备经常性的维护和定期的改造。因此,设备厂商应该对大坝监测有较强的信心,虽然运行期的需求量没有施工期大,但长期的需求必定会带来稳定的现金流。

建议设备商一方面加大对新产品的开发和新技术的追求,将技术革新作为市场竞争的主要手段,另一方面建立快速的售后服务体系,能够提供差异化服务。

6.3设计单位

大坝设计单位拥有整个工程的勘测设计资料和熟悉各个专业的技术人才,有着其他单位不可替代的优势。但是,随着各设计单位在后水电时代的转型升级,很多熟悉工程的人员陆续转岗,优势将会逐渐消失。

因此,建议设计单位可通过建立知识管理系统、总结技术优势等方式将工程的经验固化,也可与运行单位一起组建大坝安全专家库,定期对大坝进行回访,一方面保持和发挥自身的作用,另一方面做好技术的传承和缺陷修补、加固市场的铺垫。

7结语

运行期大坝安全监测虽大多为常规技术,工作量不大,预期产出激励性不高,条件相对艰苦,但对从业人员的综合能力要求高,工作繁琐,考验耐心,考量职业道德,体现管理水平,需要参与各方通力协作,在维系自身利益的同时,更要以大坝的安全为共同目标,以体现监测的价值为共同追求,以促进行业的健康发展为首要选择。

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