【摘要】水利水電工程是我國重要的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目種類之一，對于我國的現(xiàn)代化建設(shè)有著十分重要的促進(jìn)作用，如何提高水利水電工程壽命已經(jīng)成為相關(guān)單位十分重要的研究課題之一。本文對重大水利水電工程壽命診斷的相關(guān)理論與方法進(jìn)行了全面的介紹，希望能夠起到參考作用。

【關(guān)鍵詞】理論與方法；壽命診斷；水利水電工程

水利水電工程的主要功能包括發(fā)電、灌溉與防洪。是我國維持經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會穩(wěn)定的重要基礎(chǔ)設(shè)施保障。而做好重大水利水電工程的設(shè)計(jì)與維護(hù)工作，是提高工程建設(shè)質(zhì)量、工程使用壽命的重要手段，相關(guān)單位需要綜合運(yùn)用各項(xiàng)科學(xué)技術(shù)，在增強(qiáng)水利水電工程應(yīng)用性能的基礎(chǔ)上，提高其使用壽命，將水利水電工程的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益最大程度上發(fā)揮出來。

一、影響水利水電工程壽命的有關(guān)因素

（一）設(shè)計(jì)的科學(xué)性

以都江堰為例，都江堰主要由灌溉渠系工程、附屬工程以及渠首工程三個部分組成，以寶瓶口、飛沙堰、魚嘴為渠首，各部分配合巧妙，工程結(jié)構(gòu)合理。在長期投入使用的過程中，其飛沙堰和魚嘴的位置都經(jīng)歷了多次的調(diào)整與變動，但仍然保留了完整的整體功能，不需要投入過多的運(yùn)維費(fèi)用，兼具生態(tài)價值、社會價值與經(jīng)濟(jì)價值，雖然也存在諸如防洪要求高、泥沙問題嚴(yán)重以及地址復(fù)雜等方面的問題，但仍然能夠從中看出都江堰在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的完整性與科學(xué)性，這也是都江堰經(jīng)歷2200年歷史仍具使用價值最主要的原因。

（二）與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展

當(dāng)前我國許多水利水電工程過分注重經(jīng)濟(jì)效益，沒有考慮到水利水電工程與生態(tài)環(huán)境之間的協(xié)調(diào)發(fā)展。以三峽工程為例，雖然該工程為相關(guān)區(qū)域的發(fā)電、灌溉與防洪創(chuàng)造了不可替代的便利條件，但在建造期間一定程度上忽視了泥沙問題，對生態(tài)環(huán)境造成一定的負(fù)擔(dān)。而在都江堰2200年長期投入使用的過程中，工程布局巧妙、規(guī)模宏大，灌溉效益明顯，一直能夠與周圍生態(tài)環(huán)境和諧共處。

（三）工程的維修與保護(hù)

新中國成立以來，我國一直持續(xù)對都江堰樞紐主體進(jìn)行維護(hù)，不斷修繕或更換砌石與竹籠。由此可知，工程的使用壽命一方面取決于建筑材料自身的質(zhì)量，同時也取決于后期的運(yùn)行維護(hù)工作，通過各種新技術(shù)、新材料對工程進(jìn)行科學(xué)有效的修理與維護(hù)是提高工程使用壽命的關(guān)鍵。

二、確定水電工程壽命的原則

任何水利水電工程都有特定的生命周期，提高工程使用壽命，一方面需要相關(guān)單位重點(diǎn)加強(qiáng)技術(shù)方面的投入，同時也要全面考慮到關(guān)于政治、經(jīng)濟(jì)、社會等方面的問題，只有在確定水電工程壽命的前提下，才能夠在降低工程隊(duì)生態(tài)環(huán)境負(fù)面影響的同時，最大程度上發(fā)揮水利水電工程的經(jīng)濟(jì)效益。

（一）安全性層面

診斷水利水電工程壽命，需要綜合考慮工程耐久性、穩(wěn)定性以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等方面的因素，根據(jù)現(xiàn)行的相關(guān)規(guī)范要求，對大壩進(jìn)行定期的分析與檢查，全面了解病變、老化機(jī)理，深入分析各種病害對大壩安全所產(chǎn)生的影響。

（1）強(qiáng)度分析理論與方法

相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定，水利水電工程的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度判斷需要具體考慮控制部位壓應(yīng)力與拉應(yīng)力兩方面的因素，既保證所需要用的拉壓應(yīng)力大于最大壓力與最大拉力。在宏觀的角度方面，通過彈性力學(xué)與固體力學(xué)深入分析結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塑性大變形的可能性，通過有限元軟件對水利水電工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。在微觀結(jié)構(gòu)方面，通過分子動力學(xué)理論與原子鑲嵌模型，模擬裂紋尖端附近區(qū)域行為。

（2）穩(wěn)定分析方法與理論

相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范要求水利水電工程在規(guī)定荷載作用力條件下，在安全系數(shù)超過規(guī)范值時，既達(dá)到合格的穩(wěn)定性，未達(dá)到以上要求即可判定水利水電工程結(jié)構(gòu)處于失穩(wěn)狀態(tài)。隨著我國工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，有限元法成為處理工程力學(xué)問題最為常用的方法之一，為了彌補(bǔ)該處理方法的不足之處，也衍生出了NMM、DDA等新的方法與理論。

（3）耐久性分析方法與理論

水利水電工程結(jié)構(gòu)耐久性可以通過抗?jié)B、抗沖擊以及抗凍等指標(biāo)進(jìn)行反映，同時也需要深入檢測工程結(jié)構(gòu)裂縫、滲漏量以及應(yīng)力應(yīng)變等方面的缺陷隱患，以定量分析的方式通過時變模型來模擬結(jié)構(gòu)耐久性水平的變化過程。

（4）安全監(jiān)測技術(shù)

水利水電工程普遍坐落于比較偏遠(yuǎn)的城郊地區(qū)，存在許多不可控因素，需要通過4S監(jiān)測技術(shù)和納米監(jiān)測技術(shù)持續(xù)進(jìn)行安全檢測，建立工程結(jié)構(gòu)安全分析評價體系，通過納米傳感器監(jiān)測大壩的形變與滲流數(shù)據(jù)，全面進(jìn)行對比分析并采集相關(guān)數(shù)據(jù)，為工程壽命診斷奠定堅(jiān)實(shí)的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

（二）工程效益層面

從工程功能特性的角度出發(fā)，可以將工程壽命劃分為存在壽命和使用壽命兩種概念，其中使用壽命指的是水利水電工程能夠真正發(fā)揮應(yīng)用價值的時間段，水利水電工程投入使用的根本目的就在于能夠發(fā)揮灌溉、發(fā)電以及防洪等方面的作用，在工程無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，若工程效益下降或無法投入使用，尤其是在修繕費(fèi)用超出工程效益時，可以判斷該工程失去使用價值，應(yīng)立即停止使用。

（三）生態(tài)影響層面

以當(dāng)前我國的工業(yè)發(fā)展水平來看，許多行業(yè)的發(fā)展都或多或少的要以犧牲生態(tài)環(huán)境為代價，尤其是水利水電工程，更加需要通過各種新型技術(shù)嚴(yán)格控制工程運(yùn)行過程中對生態(tài)效益所造成的負(fù)面影響。相關(guān)部門需要準(zhǔn)確評估、診斷水利水電工程壽命，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的和諧統(tǒng)一。

結(jié)束語：

當(dāng)前我國已經(jīng)進(jìn)入到現(xiàn)代化建設(shè)的關(guān)鍵階段。因此，在水利水電工程設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)上要滿足安全性、耐久性以及結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等方面的要求，充分發(fā)揮水利水電工程在發(fā)電、灌溉以及防洪等方面的作用，從“以人為本”的角度出發(fā)，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共處，為我國的現(xiàn)代化建設(shè)貢獻(xiàn)力量。

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