1、 电力管理大全10冯玉杰 主编 中国言实出版社 图 书 在 版 编 目 (CIP)数 据电 力 管 理 大 全 10/冯 玉 杰 主 编北京 中国言实出版社 2004.9ISBN 7-80128-321-6电 卢电力工业 法规 中国 汇编 F407.616中国版本图书馆 CIP 数据核字(2004)第 103281 号中国言实出版社出版发行 (北 京 市 西 城 区 府 右 街 2 号 邮政编码 100017)中铁十六局印刷厂787 1092 32 499.125 印张2004 年 9 月第 1 版 2004 年 9 月第 1 次印刷印数 1 1 000 册定价 2560.00 元 (本 卷
2、16.00 元 )I目 录我国水电站大坝安全评价的新进展 .1关于大坝安全实时在线监督管理系统的探 .11大坝安全监测的内涵及扩展 .16大坝安全监测自动化中若干概念和问题的 .27电网安全稳定呼唤流域子母水电站群的开 .37红石电站水轮机转轮叶片裂纹的分析及处 .44水轮机模型试验技术的新进展 .51输变电扩建 改建工程安全管理的思索 .57水电站励磁系统的故障及处理 .60水轮发电机的常见事故处理 .62泄水闸弧门启闭机安全运行技术措施 .63水电厂设备淹没事故的 原因分析及预防 .70水轮机旋转油盆内甩油原因分析与处理 .76水轮机主轴密封冒烟原因分析及对策 .8020 世纪我国水电建设
3、的坝工技术成就 85电建施工企业适应市场经济要求的探索与思考 .95电建行业的重大风险及其控制电建行业的重大风险及其控 制 .102小水电建设中的问题及对策 .108I水电建设应重视前期设计管理工作 .113电线电缆识别标志 .120儿童玩耍触电,供电局无责任 .123以案为戒,警钟长鸣,北京供电公司深入开展反腐倡廉警示 教育工作 .125风筝缠上高压线,全线断电人住院 .126淮北公司打赢一起电伤害官司 .127河南安阳上料架倾斜倒塌事故死亡人数增至 21 人 . 130 零星 分散作业易发事故的原因分析及预防对策 .131一起人身高压触电事故的教训 .136人身触电事故三例 .139配电人
4、身事故的原因及其预防措施 .140水内冷发电机定子回路故障的分析与防范 .149陕西岐山一变压器起火 .154南京一高压电塔倒塌直接损失 700 多万 155上海一浴室发生锅炉爆炸 .158一起主变跳闸事故原因分析 .161电动给水泵电机端部故障分析 .170三次锅炉爆炸敲响警钟 .176一起塔吊事故的分析与思考 .177一起未遂事故的深刻教训 .182银川某厂锅炉爆炸 .185ISW6 220 型断路器故障分析 185III380V 低压变压器中性点母排漏接引发 188SC 125 带电作业车侧翻事故 191防止汽轮机组超速事故 .193防止继电保护事故 .195电流互感器二次开路的原因与查
5、找处理 .196电力安全管理 1我国水电站大坝安全评价的新进展1 水电站大坝安全评价概况 我国目前由电力部门负责管理的 130 多座大 中型水电站大坝中,混凝土坝约占 85%,土石坝约占 15%, 坝高超过 30M 的中 高坝约占 80%,水库库容超过 1 亿 M3 的大型水库约占 55%,建 成 时 间 大 多 数 在 20 世纪80 年代末以前 至 2000 年底,有 50 多座坝的坝龄超 过 30 年 这些大坝蓄水运行以后,持续受到渗流 溶 蚀 冲刷 冻 融 等 有 害 作 用 ,还 有 可 能 受 到 超 标 准 洪 水 和 大 地 震 的 破 坏 ,筑 坝 材 料 逐 渐 老 化 ,
6、大 坝 承 受 水 压力 渗 压 力 等 巨 大 荷 载 的 能 力 不 断 降 低 ,因 而 必 须 及 时 通 过 评 价 分 析 ,准 确 掌 握 大 坝 性 态 变 化 规 律 ,确 定 危 及 大 坝 安 全 的 主 要 问 题 并 设 法 加 以 消 除 ,以 保 证 大坝的安全运行 倘 若 ,这 些 大 坝 的 缺 陷 和 隐 患 得 不 到 及 时 诊 断 评 价 和 整 治 处 理 ,任 其 恶 化 下 去 ,轻 则 影 响 水 电 站 设 计 功 能 的 发 挥 ,重 则 可 能 造 成 坝 溃 厂 毁 , 殃及下游,给人民的生命财产 国 民 经 济 建 设 乃 至 生 态
7、环境和社会稳定带来极大的灾难 我国在 1987 年 以 前 ,只 有 少 数 几 座 坝 做 过 安 全 评 价 ,一 般 着 重 就 某 一单项进行评价分析 如:丰满大坝在 1964 1993 年期间,对坝体混凝土做过 12 次性能测试研究,包括混 凝土密实程度 抗压强度 开裂情况等 个别大坝的电力安全管理 2评 价 项 目 较 多 ,如 新 安 江 大 坝 在 蓄 水 运 行 十 几 年 后 , 曾提出 22 份报告,对大坝质量做过一次安全鉴定 从 1987 年开始,我国逐步对每一座大 中型水电站大坝 开 展 安 全 评 价 工 作 ,其 覆 盖 面 之 广 ,触 及 问 题 之 复 杂
8、, 都是史无前例的 至 1998 年底,共完成了 96 座大坝的首轮安全评价 至 2001 年底,又完成了 48 座大坝 的二轮安全评价 通 过 安 全 评 价 ,掌 握 了 大 坝 的 主 要 缺 陷 和 隐 患 ,廓 清 了 某 些 重 大 工 程 疑 难 技 术 问 题 ,确 定 了 消 缺 除 险 的 关 键 项 目 ,取 得 了 显 著 的 工 程 和 社 会 效益 在 实 践 中 经 过 总 结 和 探 索 ,各 项 评 价 技 术 有 了 进 一 步 提 高 ,大 坝 安 全 评 价 系 统 将 不 断 得 到 充 实 和 完 善 2 全面评价安全状况 根据 1987 年的调查统
9、计,当时已建成的 108 座 大 中 型 水 电 站 大 坝 ,经 过 国 家 正 式 竣 工 验 收 的 只 有 38 座,仅占总数的 35%,有的大坝虽然通过了竣工验收, 但 因 验 收 时 主 要 精 力 牵 扯 在 水 库 移 民 的 善 后 处 理 上 , 未能对某些重大工程技术问题做深入的分析和总结 在 108 座大坝中,只有少数对长期积累的大坝监测资 料 做 过 系 统 分 析 ,大 多 数 大 坝 处 于 工 程 设 计 和 施 工 资 料不全 运 行 性 态 不 明 的 状 态 针 对 这 些 情 况 ,1987 年 开 始 的 首 轮 安 全 评 价 ,从 设 计 施工 运
10、行全过程电力安全管理 3对大坝安全状况进行全面评价 在设计复核中 ,统一 按 照 现 行 规 范 复 核 大 坝 的 安 全 度 在 施 工 复 查 中 ,重 点分析因施工质量造成的弱点和隐患 在运行总结中, 主要探索大坝变形 渗流等性态变化规律和异常现象 的物理成因 首轮安全评价 96 座大坝的主要缺陷和 隐患,从中可见,防洪标准偏低 裂缝损害严重 坝基 存 在 隐 患 和 渗 流 异 常 的 大 坝 所 占 比 重 较 大 ,泄 洪 冲 刷 破 坏 以 及 混 凝 土 老 化 现 象 较 普 遍 ,监 测 设 施 也 存 在 问 题 这些都是首轮安全评价中亟待解决的薄弱环节 第 二 轮 安
11、 全 评 价 则 突 出 运 行 性 态 的 评 价 分 析 ,并 将 大 坝 水 下 部 位 和 水 工 金 属 结 构 作 为 评 价 重 点 ,并 发 现 了 一些新问题 如 普 定 和 水 东 两 座 整 体 碾 压 混 凝 土 坝 , 蓄水运行不久即发生性态异常 普定拱坝虽设置了坝 体 诱 导 缝 ,但 因 其 构 造 及 施 工 技 术 问 题 ,诱 导 缝 未 起 作用,在其他部位产生了 2 条 上下游贯穿性裂缝,并 有 渗 水 现 象 ,主 要 原 因 是 整 体 连 续 浇 筑 上 升 过 程 中 , 混 凝 土 入 仓 温 度 偏 高 ,因 而 在 运 行 中 低 水 位
12、与 温 降 组 合 条 件 下 产 生 了 数 值 可 观 的 拉 应 力 ,再 与 气 温 骤 降 引 起 的 表 面 拉 应 力 迭 加 ,就 在 拱 坝 左 右 两 端 各 产 生 一 条 贯穿性裂缝 水 东 重 力 坝 运 行 初 期 ,坝 体 大 量 渗 漏 并 析出钙质,虽经 4 次坝体补强灌浆,渗漏和析钙仍很严 重 ,且 坝 体 扬 压 力 高 ,坝 体 混 凝 土 强 度 低 ,渗 透 系 数 大 ,电力安全管理 4表 明 上 游 面 防 渗 结 构 已 失 效 ,坝 体 已 遭 到 一 定 程 度 的 损害 通 过 水 下 检 查 和 分 析 ,发 现 了 一 些 隐 蔽 在
13、 水 下 的重大工程隐患 如:刘家峡大坝约 70M 水深下的泄 水道 2 号孔进水口部位冲刷破坏严重,已危及到正常 泄洪冲沙过水运行 太平哨大坝溢流坝段上游面水下 存在累计长达 375M 的水平向裂缝,缝宽 1 5MM,很可 能 是 廊 道 内 相 应 部 位 渗 漏 水 的 入 口 ,对 坝 体 稳 定 有 不 利影响 在 金 属 结 构 检 测 分 析 中 ,发 现 了 一 些 亟 待 处 理的重大缺陷 如 :西 津 大 坝 溢 洪 闸 门 焊 缝 质 量 普 遍 不合格 黄 坛 口 大 坝 闸 门 钢 材 极 限 强 度 下 降 ,有 从 塑 性向脆性转变的迹象 20 世纪 50 年代治
14、淮期间兴建 的梅山 佛子岭等坝,已运行了 40 多年,水工金属结 构 老 化 现 象 严 重 ,有 的 工 作 闸 门 主 材 为 沸 腾 钢 ,有 的 木面板结构大型泄洪闸门刚度低,螺栓松动 3 重点分析病险程度 在 大 坝 安 全 评 价 中 ,洪 水 漫 坝 的 可 能 性 是 评 价 分析的重点 国 内 外 长 系 列 溃 坝 资 料 统 计 一 致 表 明 ,诸 多 原 因 之 中 ,洪 水 漫 坝 引 发 溃 坝 列 在 首 位 我国曾发 生 过 几 次 洪 水 漫 过 坝 顶 的 事 故 ,其 中 喀 什 一 级 大 坝 比 较典型 该 坝 为 粘 土 心 墙 砂 砾 石 坝 ,
15、最 大 坝 高 205M, 总库容 009 亿 M3 1998 年 6 月 1 日洪水漫过坝顶,480M 长的坝体被冲毁 1/2 以上,下游 3 个梯级水电站全部电力安全管理 5瘫痪 坝体修复后,1999 年 7 月 31 日洪水漫过心墙顶, 下 游 坝 面 已 有 渗 水 涌 出 ,只 是 特 大 洪 水 持 续 1H40MIN 后 就 消 退 了 ,才 未 再 次 酿 成 溃 坝 事 故 修 文 佛子岭 及其上游的磨子潭大坝(最大坝高 82M,库容 347 亿 M3), 曾在 1963 年和 1969 年分别发生过洪水漫坝 这三座 坝 都 是 混 凝 土 坝 ,抗 御 洪 水 破 坏 的
16、能 力 强 于 土 坝 ,因 而 没 有 引 发 溃 坝 事 故 ,但 造 成 的 损 失 也 是 巨 大 的 磨 子 潭 水 电 站 厂 房 被 淹 停 电 ,左 坝 肩 下 游 基 岩 遭 受 严 重 冲刷破坏 佛 子 岭 水 电 站 坝 后 厂 房 被 砸 毁 ,下 游 两 岸 基岩大范围被冲刷淘空 上 述 大 坝 洪 水 漫 坝 ,有 管 理 不善和大坝防洪能力偏低两方面的原因 为防止这类 灾 害 性 事 故 的 发 生 ,一 方 面 应 加 强 管 理 ,杜 绝 人 为 调 度和操作的失误 另 一 方 面 ,提 高 大 坝 的 防 洪 能 力 也 是至关重要的 首轮评价确定的 9 座
17、险 病坝中,有 7 座 防 洪 标 准 明 显 偏 低 ,其 中 一 部 分 大 坝 兴 建 时 缺 乏 洪 水 资 料 ,随 着 运 行 时 段 的 延 长 ,洪 水 加 大 ,而 且 个 别 大 坝在建设时又因人为干扰降低了防洪标准 由于洪水 的 随 机 特 性 尚 难 以 准 确 掌 握 ,一 旦 洪 水 漫 坝 后 果 将 极 为 严 重 ,因 而 在 运 行 中 及 时 评 价 分 析 大 坝 的 实 际 防 洪 能力,无疑是十分必要的 大 坝 抗 滑 稳 定 和 结 构 强 度 能 否 满 足 安 全 运 行 的 要 求 ,是 评 价 分 析 的 另 一 个 重 点 内 容 首 轮
18、 评 定 的 9电力安全管理 6座险 病坝中,有 4 座稳定系数或应力标准与现行规 范 的 规 定 相 差 较 大 ,说 明 这 几 座 坝 在 设 计 预 想 的 荷 载 组 合 条 件 下 ,发 生 失 稳 或 破 坏 的 可 能 性 比 较 大 ,抗 御 意外荷载的能力更低 这是必须消除的重大缺陷 裂 缝对大坝稳定性 整体性 耐久性 抗渗性的危害是 一个突出的问题 表 1 中青铜峡和佛子岭两座大坝遭 受裂缝破坏尤为严重 青铜峡大坝与坝轴线平行的 3 条 纵 向 大 裂 缝 ,有 将 坝 体 分 割 成 四 大 块 的 趋 势 ,损 害 了 大 坝 的 整 体 性 ,降 低 了 大 坝 的
19、 刚 度 ,胸 墙 上 有 多 条 竖向贯穿性裂缝,渗水析钙 风化剥蚀严重,对电 站的正常运行和大坝耐久性极为不利 佛子岭连拱坝 拱 上 由 裂 缝 切 割 组 成 的 三 角 形 块 体 和 垛 的 上 游 侧 面 板 上 由 裂 缝 切 割 组 成 的 四 边 形 块 体 ,都 有 在 高 压 库 水 作用下被顶出的危险 裂缝对每一座坝的危害有着强 烈 的 个 性 特 点 ,应 在 定 量 分 析 计 算 的 同 时 ,结 合 经 验 判断,对其危害程度做出比较准确的评价 4 深入研究疑难问题 一 些 大 坝 曾 长 期 受 到 重 大 疑 难 工 程 技 术 问 题 的困扰 如 ,上 犹
20、 江 坝 基 板 岩 泥 化 夹 层 和 盐 锅 峡 坝 基 红 层 的 软 化 泥 化 问 题 ,八 盘 峡 坝 基 接 触 面 硫 酸 盐 侵 蚀 破 坏问题,经过评价分析,都消除了疑虑 丰满大坝耐久性和稳定性 陈村大坝裂缝危害性,电力安全管理 7是两个突出的疑难问题,经过深入研究 综合分析,也 有了比较明确的评价结论 以下简要介绍这两座大坝 的评价情况 丰满混凝土重力坝最大坝高 91M,水库总 库容 1078 亿 M3,始 建 于 1937 年 ,1942 年蓄水,1951 年 进行扩建和改建 由于混凝土强度低,施工质量差,又 长期受到风化 冻胀 渗漏溶蚀的损害,至 20 世纪 80 年
21、代,大坝已严重老化,1986 年汛期泄洪时,溢流面混 凝土被大面积冲刷带走 同时大坝还存在防洪标准偏 低 坝体整体性差 抗震能力不够等缺陷 1987 年开 始全面补强加固,至 1997 年竣工,完成投资 12 亿元 主要加固项目为:坝顶加高 12M,上游面 226 245M 高 程 防 渗 处 理 ,上 下 游 面 外 包 钢 筋 混 凝 土 ,溢 流 面 修 补 , 大 坝 预 应 力 锚 固 ,坝 体 灌 浆 和 排 水 (挡 水 坝 段 加 固 布 置) 经过全面复核计算和长系列监测资料分析研究, 认 为 该 坝 全 面 加 固 以 后 ,防 洪 标 准 已 达 到 现 行 规 范 的
22、规 定 ,抗 滑 稳 定 安 全 系 数 基 本 满 足 要 求 ,整 体 性 和 抗 震 能 力 增 强 ,大 坝 应 力 水 平 与 一 般 工 程 相 比 在 可 接 受 的范围之内,混凝土老化速度得到控制,在 1995 年高 水位运行中实测大坝变形 坝体和坝基渗漏量 坝基 扬 压 力 ,都 小 于 以 往 相 近 库 水 位 时 的 测 值 存在的主 要 问 题 是 坝 体 扬 压 力 较 高 ,大 坝 的 整 体 性 需 进 一 步 加 强2 同时,考虑到该坝已在正常高水位以上运行了电力安全管理 8400 多天,最高蓄水位接近 500 年一遇洪水位,综合评价后得出结论,该坝目前可以正
23、常运行 1995 年在遭 遇 100 年一遇大洪水时,为保下游安全,该坝滞洪削峰, 减免灾害损失 1768 亿元,若与全面加固费用相比,仅 这一次防洪效益,产出约为投入的 150 倍 1972 年浇筑至原设计坝顶高程,1978 年坝顶加高13M 在停工 6 年后续建浇筑下游侧 期断面时,当 期 断 面 齐 平 并 缝 后 间 歇 时 间 很 短 ,就 开 始 浇 筑 顶 部混凝土 由于 期断面早已收缩稳定, 期断面冷却 收 缩 时 受 到 它 的 强 烈 约 束 ,产 生 应 力 集 中 ,结 果 下 游 面在并缝高程 105M 附近产生累计长度约 450M 的水平 向大裂缝,横贯 24 个坝
24、段 1976 1979 年该坝长期在 死 水 位 以 下 运 行 ,在 高 温 低 水 位 低 温 低 水 位 的 反 复 作 用 下 ,坝 顶 向 上 游 的 位 移 量 不 断 加 大 ,促 使 下 游 面 水平向裂缝急骤扩展 至 1984 年,河床 10 个坝段缝 深已超过 5M,最大缝宽达 7MM 从 20 世 纪 80 年代中 期开始,投资 013 亿元,做了裂缝灌浆 帷幕灌浆 边 坡 喷 锚 和 溢 洪 道 边 墙 加 固 等 保 护 性 处 理 ,同 时 对 裂 缝 危害性做定性和定量的研究 根据回归统计分析,在 裂 缝 显 著 扩 展 阶 段 ,裂 缝 是 影 响 坝 体 变
25、位 的 主 要 因 素 之一 在水位 温度 时效和裂缝 4 个影响因素之中, 裂缝约占 1/5 1/4 说明拱坝刚度已受到一定程度的电力安全管理 9损害 进一步采用断裂力学进行分析,在地震工况下, 拱冠 17 1 断面缝深将向上游扩展 44M 按此复核 105M 高 程 以 上 坝 体 的 抗 滑 稳 定 ,仍 可 满 足 规 范 的 要 求 综 合 评 价 认 为 ,该 坝 可 以 正 常 运 行 ,属 正 常 坝 ,同 时 指 出 , 虽 然 拱 坝 超 载 能 力 较 强 ,整 体 作 用 能 力 较 好 ,但 应 尽 快研究增强大坝整体性的措施 1996 年发生 100 年一 遇 大
26、洪 水 时 ,该 坝 各 项 监 测 数 据 正 常 ,为 减 少 下 游 的 淹 没 损 失 ,充 分 发 挥 水 库 调 蓄 能 力 ,先 后 两 次 滞 洪 削 峰,减灾效益达 516 亿元,约为近 10 年内加固投资的400 倍 5 不断完善评价体系 对 运 行 中 大 坝 的 结 构 性 态 和 安 全 状 况 做 出 准 确评价,是十分复杂的问题 20 世纪 80 年代中期研制的 一 套 评 价 方 法 和 标 准 ,在 我 国 是 从 无 到 有 的 重 大 技 术 突破,反映了当时设计 施工和运行管理的技术水平, 并吸取了国外的一些成熟经验 这 套 方 法 和 标 准 ,依 据
27、 大 坝 的 现 状 ,追 溯 到 勘 测 设计 施 工 和 运 行 全 过 程,从设计标准 坝基 坝体 消 能 设 施 和 近 坝 库 岸 边 坡 稳 定 等 多 方 位 对 大 坝 进 行 综 合 评 价 ,从 而 确 定 大 坝的安全等级,提出意见和建议 100 多座大坝即按照 这 套 方 法 和 标 准 进 行 了 评 价 ,揭 示 了 大 坝 存 在 的 主 要 缺 陷 和 隐 患 ,基 本 上 掌 握 了 大 坝 的 安 全 状 况 ,为 促 进电力安全管理 10补 强 加 固 ,改 善 运 行 条 件 ,保 证 大 坝 安 全 运 行 ,充 分 发 挥 水 电 站 的 综 合 效
28、 益 创 造 了 条 件 ,取 得 了 显 著 成 果 随着大坝设计 施 工 和 运 行 管 理 技 术 的 飞 速 发 展 ,尤 其是全社会安全意识 环 境 意 识 的 逐 步 提 高 ,以 及 经 济 全 球 化 的 日 益 临 近 ,上 述 评 价 体 系 需 要 不 断 加 以 完 善 就 评 价 范 围 而 言 ,该 评 价 系 统 集 中 在 坝 体 及 其 附 近,仅在设计标准和稳定 应力计算中,统一从工程等 级 上 来 考 虑 大 坝 的 失 事 风 险 ,对 于 特 定 的 评 价 对 象 , 未 能 反 映 溃 坝 失 事 造 成 的 后 果 对 大 坝 安 全 性 的 要
29、 求 , 因 而 需 从 确 定 论 转 向 概 率 论 ,对 每 一 座 坝 失 事 的 可 能 性以及可能带来的后果,进行识别 研究和评估,进而 对大坝安全状况做出更为符合实际要求的评价 在具 体 评 价 指 标 方 面 ,有 相 当 一 部 分 内 容 需 做 深 入 的 研 究 如大坝变形的警戒值 坝基和坝体渗漏量的异常 值 坝基红层和软弱夹层恶化程度的界定值 坝基析 出 物 是 否 为 机 械 管 涌 的 判 定 值 ,以 及 渗 水 析 钙 和 冻 融 冻 胀 对 耐 久 性 使 用 年 限 的 影 响 ,裂 缝 对 整 体 性 危 害 程 度 的 确 定 等 ,这 些 关 系 到
30、 大 坝 是 否 性 态 正 常 的 重 大 工 程 技 术 问 题 ,在 评 价 中 虽 有 部 分 量 化 指 标 ,但 目 前 主 要仍依赖于专家的经验判断 通过总结以往多座大坝 评 价 的 宝 贵 技 术 成 果 ,参 照 国 际 上 某 些 适 合 我 国 国 情 的 先 进 评 价 方 法 ,研 制 出 一 套 以 定 量 评 价 为 主 ,结 合电力安全管理 11经 验 判 断 的 评 价 标 准 ,将 会 使 我 国 水 电 站 大 坝 安 全 评 价水平提升到一个新的高度 关于大坝安全实时在线监督管理系统的探0 概 述 大 坝 安 全 属 社 会 公 共 安 全 ,涉 及 社
31、 会 公 共 财 产人 类 生 命 安 全 ,世 界 各 国 政 府 对 此 都 很 重 视 ,我 国 政 府 也 非 常 重 视 ,先 后 颁 布 了 水 电 站 大 坝 安 全 管 理 办 法 水电站大坝安全监测工作管理办法 以及土石 坝 混 凝 土 坝 的 安 全 监 测 技 术 规 范 等 ,并 设 立 了 专 门 的 政 府 管 理 机 构 和 经 授 权 的 行 业 技 术 管 理 部 门 ,明 确 指出 水 电 站 业 主 负 责 大 坝 安 全 运 行 管 理 ,政 府 行 使 监 督 管 理 随 着 社 会 经 济 建 设 科 学 技 术 的 高 速 发 展,安全管理工作要求
32、做到集中 实时 在线,以适应 当 前 社 会 发 展 的 需 要 ,满 足 政 府 大 坝 安 全 监 督 管 理 部 门准确 及 时 掌 握 大 坝 安 全 信 息 的 要 求 ,从 全 局 高 度 决策指导各级工作 但 目 前 大 坝 安 全 监 测 技 术 和 管 理 工 作 还 不 能 满 足 准确 及时 的要求,其主要原因有: 大 坝 安 全 监 测 自 动 化 系 统 在 已 实 施 的 工 程 中 , 从 运 行 方 式 到 设 备 配 置 ,从 安 全 评 价 方 法 到 设 计 原 则 , 在合理性 实用性等方面存在差异且不规范 电力安全管理 12大 坝 安 全 监 测 工
33、作 受 以 经 济 效 益 为 中 心 的 企电力安全管理 13业 行 为 影 响 ,往 往 安 全 监 测 系 统 维 护 管 理 不 及 时 ,造 成 监 测 资 料 断 缺 ,从 资 料 分 析 到 反 馈 大 坝 运 行 工 况 要 相当长时间才有结果 大坝安全监测工作贯穿设计 施工 运行整个 工 程 建 设 过 程 ,技 术 涉 及 多 专 业 ,目 前 专 业 研 究 管 理 机 构 尚 不 具 备 全 面 的 技 术 条 件 ,难 以 胜 任 全 面 工 作 所 以 非 常 有 必 要 研 究 建 立 符 合 我 国 国 情 的 大 坝 安 全 实时在线监督管理系统 要实现大坝安
34、全在线监督管 理 ,其 重 要 的 基 础 工 作 是 水 电 水 利 工 程 大 坝 安 全 监 测 自动化系统设计 施工 验收 运行管理必需有章可 循,机构设置 系 统 运 行 方 式 明 确 ,设 备 运 行 可 靠 ,安 全评价方式正确 合理 实用 ,配备人员 ,管理到位 这样才能保证大坝安全管理系统各级的整体运行 1 大坝安全实时在线监督管理系统 1 1 系统的管理模式及构成 大 坝 安 全 在 线 管 理 总 体 模 式 可 分 为 四 级 :大 坝 安全监测现场层 流域或电厂管理机构层 全国大坝安 全在线技术监督管理机构层 全国大坝安全政府监督 机构层 (1)大 坝 安 全 监
35、测 现 场 层 ,完 成 大 坝 安 全 监 测 数 据 的 定 时 自 动 采 集 存贮 电 子 文 档 整 编 评判 ,做 到 测 判 报 同 期 ,指 导 现 场 一 般 运 行 人 员 针 对电力安全管理 14无人值守 监测评判结果的处理 (2)流 域 或 电 厂 管 理 机 构 层 ,完 成 对 定 期 监 测 的历 史 数 据 的 分 析 工 作 ,结 合 五 年 一 次 的 大 坝 安 全 定 检 , 在专家论证基础上修正 完善已采用的安全监控模型, 及 时 分 析 确 认 监 测 中 的 异 常 现 象 ,并 据 情 况 及 时 处 理 整理组织上报 (3)全 国 大 坝 安
36、全 在 线 技 术 监 督 管 理 机 构 层 ,及 时 掌 握 全 国 大 坝 安 全 状 态 信 息 ,对 大 坝 安 全 监 测 中 的 异常及时组织专家在线会诊 处 理 ,监 督 企 业 大 坝 安 全技术的落实情况 (4)全 国 大 坝 安 全 政 府 监 督 机 构 层 ,指 导 全 国 大 坝 安 全 工 作 ,制 定 大 坝 安 全 法 规 ,监 督 各 级 企 业 安 全 法规的执行情况 1 2 系统的特点 大坝安全实时在线监督管理系统具有如下特点: 符 合 我 国 现 在 和 今 后 水 电 水 利 企 业 发 展 的 格局 加快目前我国大坝安全监测工作的制度化 规范化 有
37、 效 监 督 大 坝 业 主 的 安 全 工 作 执 行 情 况 ,杜 绝以经济效益为中心而忽视削弱大坝安全工作 充分考虑了大坝安全技术行业特点 电力安全管理 1513 系 统 应 遵 循 的 基 本 原 则 目 前 系 统 四 级 管 理 已 具 备 了 必 要 的 硬 软 件 条 件 ,其 中 计 算 机 测量 通讯设备和基础软件平台已经成熟 具体实施可遵循如下原则: 各层站设备采用标准工业计算机设备 目 前 可 选 择 的 远 程 组 网 数 据 通 讯 方 式 很 多 ,可利 用 全 国 电 力 系 统 通 讯 网 作 为 主 通 讯 系 统 ,其 他 通 讯 网作为备份通讯 基础软件
38、平台采用 WINDOWSNT 系统,通讯协议 采用当前标准化 TCP/IP 协议或专用协议 考虑到系 统 通 讯 数 据 社 会 共 用 性 很 窄 ,建 议 建 立 独 立 的 大 坝 安 全 专 用 网 络 系 统 ,这 样 可 有 效 防 止 黑 客 攻 击 病毒侵 害,安全性 保密性好,费用低,实现方便可靠 2 目前需要解决的关键技术问题 (1)由 于 利 用 实 时 监 测 资 料 快 速 评 价 大 坝 运 行 工况 的 方 法 理 论 尚 在 发 展 之 中 ,对 监 测 到 的 数 据 如 何 进 行 分 析 评 价 以 及 现 场 与 各 级 管 理 中 心 间 传 递 什
39、么 样 信息是要解决的关键问题 现今多数大坝安全监测软 件 系 统 ,仅 仅 是 将 多 种 数 学 处 理 方 法 程 序 集 成 ,而 运 用 监 测 资 料 分 析 评 价 大 坝 工 况 的 准 确 性 ,取 决 于 使 用 软件的专业技术人员的水平 由于大坝安全问题涉及 电力安全管理 16多 专 业 ,而 大 坝 现 场 专 业 技 术 人 员 有 限 ,这 样 的 大 坝电力安全管理 17安 全 监 测 自 动 化 系 统 仅 仅 是 实 现 在 线 自 动 测 量 和 事 后 处 理 ,而 远 程 监 测 管 理 系 统 只 是 将 所 有 监 测 数 据 进 行 传 输 的 数
40、 据 管 理 系 统 ,难 以 满 足 及 时 掌 握 大 坝 安 全 状况的要求 因 此 ,笔 者 认 为 大 坝 安 全 监 测 系 统 发 展 方向应是: 利 用 人 们 对 大 坝 安 全 监 测 现 有 的 专 家 知 识 水 平,建立现场专家知识库,对监测数据进行在线处理 首 先 对 结 构 异 常 和 设 备 故 障 区 分 后 ,将 真 实 的 异 常 结 论 及 时 在 线 传 输 至 全 国 大 坝 安 全 在 线 技 术 管 理 监 督 机构,由专家及时会诊 复核 确认,使大坝安全政府 监 督 机 构 能 准 确 无 误 地 清 楚 及 时 地 掌 握 全 国 各 水 电
41、 工程大坝的工况 大坝现场 无 人 值 守 运 行 方 式 ,应 不 间 断 在 线 监 测 ,要 求 监 测 量 通 过 结 构 化 坝 工 逻 辑 推 理 评 价 或 与监测 设计资料综合分析时提出的技术警戒值相比 较,正常时监测数据不存盘,异常时声光报警 远程上 报及存盘 按监测规范的频次要求定时数据采集存盘, 为监控模型研究 修正和发展采集样本资料 (2)目 前 已 实 施 和 在 建 的 大 坝 安 全 监 测 自 动 化 系 统 一 般 测 点 多 ,信 息 量 很 大 ,输 入 输 出 非 标 准 产 品 多 , 包括:变形 渗流 应力应变等,给运行带来许多问题 所以对纳入安全监
42、测自动化系统的测点必须 突出重电力安全管理 18点 ,产品技术应尽快朝国际标准化方向发展 3 结 语 大坝安全实时在线监督管理系统集先进的坝工 计算机 电子 通讯 管 理 技 术 为 一 体 ,符 合 现 代 社 会发展 管理的需要,是加强政府监督的有力工具,是 企 业 大 坝 安 全 工 作 的 目 标 ,是 提 高 我 国 大 坝 安 全 管 理 工作的根本 大坝安全监测的内涵及扩展众 所 周 知 ,大 坝 是 一 种 特 殊 建 筑 物 ,其 特 殊 性 主 表现在如下 3 个方面:1 投资及效益的巨大和失后造 成灾难的严重性 2 结构 边界条件及运行环的复杂 性 3 设计 施工 运行维
43、护的经验性 不确性和涉 及内容的广泛性 以上特殊性说明了要准了解大坝工 作 性 态 ,只 能 通 过 大 坝 安 全 监 测 来 实 ,同 时 也 说 明 了 大坝安全监测的重要性 事 实 上 ,坝 安 全 监 测 已 受 到 人 们 的 广 泛 重 视 ,我 国 已 先 后 布 了 差 阻 式 仪 器 标 准 及 监测仪器系列型谱 水电大坝安全检查实施细则混凝大坝安全监测技规范 水库大坝安全管理条 例 土石坝安全监技术规范 等,同时,国际大坝会 议也多次讨论过坝安全问题 大 坝 安 全 监 测 是 人 们 了 解 大 坝 运 行 性 态 和 安 全 状况的有效手段 随着科学技术的发展 管理水
44、平的电力安全管理 19提 高 及 人 们 观 念 的 转 变 ,大 坝 安 全 监 测 的 内 涵 也 进 一 步加深 为此,笔者从分析影响大坝安全的因素入手, 对大坝安全监测的若干问题进行探讨 1 影响大坝安全的因素 影 响 大 坝 安 全 的 因 素 很 多 ,据 国 际 大 坝 会 议 关于水坝和水库恶化 小组委员会记录的 1100 座大坝 失事实例,从 1950 年至 1975 年大坝失事的概率和成 因 分 析 中 得 出 大 坝 失 事 的 频 率 和 成 因 分 别 为 :30% 是由 于 设 计 洪 水 位 偏 低 和 泄 洪 设 备 失 灵 引 起 洪 水 漫 顶 而失事 27
45、%是由于地质条件复杂,基础失稳和意外结 构事故 20%是 由 于 地 下 渗 漏 引 起 扬 压 力 过 高 渗流 量增大 渗透坡降过大引起 11%是 由 于 大 坝 老 化 建筑材料变质(开裂 侵蚀和风化)以及施工质量等原 因 12%是 不 同 的 特 有 原 因 所 致 通 过 上 面 的 数 值 可 以 作 如 下 分 析 :大 坝 失 事 的 原 因 很 多 涉 及 范 围 也 很 广 ,但大致可以分成 3 类 第一类是由设计 施工和 自 然 因 素 引 起 ,它 没 有 一 个 从 量 变 到 质 变 的 过 程 ,而 是 一 旦 大 坝 建 成 就 已 确 定 了 的 ,如 设 计
46、 洪 水 位 偏 低 混凝土标号过低 未考虑地震荷载等 第二类是在运 行管 理 过 程 中 逐 步 形 成 的 ,有 一 个 从 量 变 到 质 变 的 发 展 过 程 ,如 冲 刷 浸蚀 混 凝 土 的 老 化 金属结构 的锈蚀等 第 三 类 是 上 述 两 种 混 合 情 况 ,即 设 计 施电力安全管理 20工 中 的 不 完 善 在 运 行 中 得 不 到 改 正 ,或 者 说 随 着 时 间 的推移和运行管理的不力使设计 施工中的隐患发展 为破坏 就 目 前 而 言 ,大 坝 安 全 监 测 主 要 是 针 对 后 两 种情况 下面将从设计 施工 运行维护 3 个阶段来 讨 论 ,着
47、 重 强 调 目 前 大 坝 安 全 监 测 容 易 忽 视 的 一 些 方 面 1 1 设计阶段 众所周知,在设计阶段,坝址的确定决定了地形地质 地震发生频率及水文条件等 枢纽的总体布置 坝型及结构 材料选择和分区 水文资料的收集及洪 水演算 地质勘探等都将影响大坝的安全 1980 年 6 月 19 日,乌江渡水库泄洪水雾引起开关站出线相间短 路跳闸 引出线烧断 工地停电,类似情况 1980 年 6月 23 日在黄龙滩 1986 年 9 月 3 日在白山等也曾发 生 以上事故的发生引起工地停电和泄洪闸门不能开 启 的 严 重 后 果 ,均 是 由 于 整 体 布 置 不 合 理 ,对 泄 洪
48、 水 雾飘移危害认识不够所致 喀什一级大坝位于高地震 烈 度 区 ,粘 土 斜 墙 坝 的 抗 震 性 能 差 ,而 设 计 又 将 防 渗 膜 放 在 斜 墙 下 游 侧 ,形 成 潜 在 的 最 薄 弱 滑 裂 面 ,因 而 在 1985 年大地震时,迎水面滑落库中,其原因是坝体 结构设计不合理 综 上 所 述 ,大 坝 的 许 多 安 全 隐 患 是 由 设 计 阶 段 留 下 的 ,特 别 是 水 文 计 算 及 地 质 勘 探 和 处电力安全管理 21理 两 个 方 面 ,如 纪 村 坝 基 红 层 问 题 ,前 期 勘 探 工 作 不 够是重要原因之一 1 2 施工阶段 施工阶段能
49、否贯彻设计意图 确 保 施 工 质 量 ,特 别 是 有 效 解 决 施 工 中 发 现 的 新 问 题 是 确 保 大 坝 安 全 的 关 键 因 素 之 一 ,如 混 凝 土 坝 的 温 控 措 施 土石坝的 碾压及防渗排水结构的施工 有关泄洪建筑物的机电 安 装 等 都 将 直 接 影 响 大 坝 的 安 全 喀 什 一 级 大 坝 在 1982 年 施 工 中 ,其 坝 体 及 防 渗 墙 都 未 进 行 碾 压 ,致 使密 实 度 降 低 ,在 强 震 时 容 易 液 化 和 沉 陷 ,这 也 是 1985 年地震时引起大坝整体破坏原因之一 1 3 运行管理 运行管理涉及水库调度 大坝及附属机电设施检 查 监测手段及资料分析方法 大坝安全状况评价等 , 其中每一环节都事关大坝的安全 佛子岭大坝
