湯子隆

(中山市水庫水電工程管理中心，廣東 中山 528400)

0 引 言

城市化建設(shè)工程的逐步推進，帶動了地區(qū)水利工程的發(fā)展，與此同時，水庫大壩的建設(shè)規(guī)模與工程數(shù)量逐年增多，盡管這一發(fā)展趨勢為產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟提升起到了促進作用，但由于早期支撐大壩工程的運行模式缺少現(xiàn)代化技術(shù)作為支撐，導(dǎo)致建成的工程在投產(chǎn)運行中仍存在較大安全風(fēng)險[1]。為了進一步提升工程質(zhì)量，提高工程運行的穩(wěn)定性，提供作業(yè)人員人身安全保障，本文將設(shè)計一種針對此工程運行的安全檢測方法，并根據(jù)產(chǎn)業(yè)建設(shè)與發(fā)展需求，制定大壩工程安全運行方案。

1 水庫大壩工程運行過程中的安全檢測

1.1 確定水庫大壩工程安全檢測范圍

為了提高水庫大壩工程運行的穩(wěn)定性與可行性，需要在設(shè)計安全檢測方法前，進行檢測范圍的圈定。通常情況下，大壩工程的安全檢測與質(zhì)量鑒定項目包括壩體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、壩基結(jié)構(gòu)牢固性、壩肩結(jié)構(gòu)安全性三個方面。在此次研究中，增設(shè)對水庫大壩工程具有重大影響的周邊岸坡與近壩檢測項目，并結(jié)合工程施工區(qū)域地質(zhì)情況與水庫工程的運轉(zhuǎn)條件，明確工程周邊對工程安全性與穩(wěn)定性具有直接干預(yù)的建筑物與設(shè)備。

在此基礎(chǔ)上，基于空間角度進行大壩工程安全檢測范圍的圈定，綜合技術(shù)人員對現(xiàn)場作業(yè)情況的分析，應(yīng)將梯級水庫一并列入檢測項目中。并將檢測的時間從工程設(shè)計階段開始計時，保證檢測行為具有連續(xù)性，即使工程在投入使用后，也應(yīng)當(dāng)采取有效的措施，對其工程質(zhì)量及運行情況進行檢測，并在有必要的情況下，定期進行大壩工程安全設(shè)備、機電設(shè)備、泄洪設(shè)備的運行檢測，避免由于環(huán)境因素對大壩工程設(shè)備的可持續(xù)運行造成負面影響。綜上所述，實現(xiàn)對水庫大壩工程運行過程中安全檢測范圍的有效圈定，從而為后續(xù)相關(guān)監(jiān)控與檢測工作的有序?qū)嵤?，提供依?jù)。

1.2 建設(shè)水庫大壩工程自動化遠程監(jiān)控系統(tǒng)

為了給水庫大壩工程的安全運行提供技術(shù)支撐，應(yīng)結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，構(gòu)建一個可實現(xiàn)終端遠程通信的自動化監(jiān)控系統(tǒng)，對接系統(tǒng)與終端服務(wù)器，在確保網(wǎng)絡(luò)覆蓋良好的條件下，進行工程雨情、工程實體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的實時監(jiān)測[2]。系統(tǒng)架構(gòu)示意圖如圖1所示。

圖1 水庫大壩工程自動化遠程監(jiān)控系統(tǒng)

為了確保開發(fā)的系統(tǒng)可以滿足預(yù)設(shè)需要，在進行系統(tǒng)開發(fā)時，需要選擇具有代表性的儀器設(shè)備對系統(tǒng)運行進行支撐。完成儀器設(shè)備的優(yōu)選后，進行設(shè)備參數(shù)的調(diào)試，使之在性能相對穩(wěn)定的條件下持續(xù)運行[3]。此外，應(yīng)注意系統(tǒng)在投入使用時，應(yīng)增設(shè)人工輔助測量端口，一旦系統(tǒng)的自動化運行出現(xiàn)異常，可以通過人工介入的方式，進行系統(tǒng)運行補修與維護，或直接參照工程實體結(jié)構(gòu)在開發(fā)與設(shè)計中的穩(wěn)定需求，進行大壩工程主體結(jié)構(gòu)上裂紋長度、寬度等相關(guān)數(shù)據(jù)的人工主動獲取。綜上所述，本文系統(tǒng)選擇了延展性較高的架構(gòu)，使用滲壓計作為輔助監(jiān)測設(shè)備，通過對MCU1～MCU3(監(jiān)測單元)的對接，實現(xiàn)遠程監(jiān)控的合理性與有效性。

1.3 水情檢測及工程實體安全檢測

為實現(xiàn)對水庫大壩工程在運行過程中的安全檢測，首先需要結(jié)合自動測報系統(tǒng)、視頻遠程監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)對工程區(qū)域內(nèi)水情的檢測[4]。將遙測站分布在水庫大壩工程中各個位置上，通過多類型通信的方式實現(xiàn)其與調(diào)度中心和遙測中心的通信傳輸，并以短信的方式實現(xiàn)對數(shù)據(jù)鏈路的構(gòu)建[5]。水庫大壩工程水情檢測組網(wǎng)分布圖如圖2所示。

圖2 水庫大壩工程水情檢測組網(wǎng)分布圖

在水情檢測過程中，通過自動測報系統(tǒng)能夠為檢測提供更加準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的及時傳輸，為調(diào)度中心提供可靠的降水?dāng)?shù)據(jù)以及水位信息[6]。為了確保水庫大壩工程的正常運行，還需要針對大壩變形情況、庫區(qū)滲流、應(yīng)力變化的工程實體數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)測和檢測。科學(xué)且合理地布置測點(測點可布置在大壩工程實體結(jié)構(gòu)的連接點上)、優(yōu)化不同監(jiān)測設(shè)備的組合方式，確保從前端獲取的數(shù)據(jù)具有一定連續(xù)性與實用性。在對水庫大壩工程實體進行安全檢測時，還需要根據(jù)工程在投入使用后的土工建筑物與混凝土建筑物結(jié)構(gòu)、建筑物中金屬結(jié)構(gòu)等進行針對性檢測。在針對土工建筑物進行檢測時，應(yīng)當(dāng)主要針對水庫大壩本身有無裂縫、塌坑結(jié)構(gòu)或滑坡等現(xiàn)象進行檢測；針對混凝土建筑物在檢測的過程中，需要從不同工程部位以及容易出現(xiàn)安全問題的位置進行重點檢測，并注意混凝土建筑物上是否存在裂縫、滲漏、剝蝕、沖刷等現(xiàn)象進行判斷；針對金屬結(jié)構(gòu)的檢測需要結(jié)合構(gòu)件本身受到的外界因素影響條件，分析是否存在變形、裂紋等方面的異常，針對焊接位置需要對其是否存在焊縫開裂、結(jié)構(gòu)銜接點鉚釘松動等現(xiàn)象進行檢測。

1.4 巡視檢查與工程養(yǎng)護

除了按照上述內(nèi)容實現(xiàn)對水庫大壩工程的安全檢測外，還需要采用巡視的方式實現(xiàn)對運行過程中各項內(nèi)容進行檢查[7]。合理安排常規(guī)巡視檢查手段，在檢查時明確部位、內(nèi)容、周期、標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容，并對檢查路線和環(huán)節(jié)進行規(guī)劃。常規(guī)巡視檢查的頻率為每月2次，若在工程運行階段，存在汛期高水位的現(xiàn)象，或存在大洪水現(xiàn)象，則需要每天完成1次檢查[8]。由于氣象災(zāi)害和地質(zhì)災(zāi)害屬于不可預(yù)見因素，會在一定程度上影響大壩工程的正常運行，為了確保工程運行的安全，還需要進行特殊巡視檢查，對可能存在風(fēng)險的部位進行長時間的監(jiān)控。在檢查的過程中，一旦出現(xiàn)問題，則需要對其進行及時的養(yǎng)護和維護。在進行工程養(yǎng)護的過程中，應(yīng)當(dāng)在不改變建筑物原有工程特性的基礎(chǔ)上進行，對各個存在缺陷問題的零件或結(jié)構(gòu)進行更換。針對工程運行過程中影響運行安全的渠道淤積問題，為了避免其對工程整體效益的影響，還需要對其進行合理的養(yǎng)護處理，在確保原有渠道斷面結(jié)構(gòu)保持不變的基礎(chǔ)上，對淤積位置進行清淤和整修，以此實現(xiàn)對水庫大壩工程的養(yǎng)護工作。按照本文上述論述內(nèi)容，完成對工程運行過程中的安全檢測后，還應(yīng)當(dāng)對得到的檢測結(jié)果進行及時整理，并繪制相應(yīng)的圖表，做好對檢測資料的整理和編輯工作。若在檢測過程中發(fā)現(xiàn)被檢測對象的數(shù)據(jù)或結(jié)構(gòu)變化不符合一般變化規(guī)律，則應(yīng)當(dāng)對其進行充分檢測，并根據(jù)第二次的檢測結(jié)果找出上述現(xiàn)象發(fā)生的具體原因，并進行檢查和處理，直到檢測結(jié)果符合規(guī)律變化為止。

2 水庫大壩工程安全運行策略

2.1 合理制訂水庫調(diào)度方案

結(jié)合上述提出的安全檢測思路，為確保水庫大壩工程的安全運行，首先需要對水庫調(diào)度方案進行合理制訂。水庫大壩工程施工單位需要與水庫大壩負責(zé)企業(yè)聯(lián)合對該區(qū)域范圍內(nèi)的氣象情況、水文條件、汛期等進行全方位的分析，并按照水利行業(yè)的規(guī)程規(guī)范對水庫大壩工程調(diào)度方案進行編寫。結(jié)合不同水域的特點，通過聯(lián)合調(diào)度計算，繪制出各個水庫調(diào)度圖，如圖3所示。

在圖3所示的某水庫大壩工程中的水庫調(diào)度圖，根據(jù)不同水利工程條件，在明確其校核洪水位、正常蓄水位和死水位的基礎(chǔ)上，劃分出加大供水區(qū)域、保證供水區(qū)域和限制供水區(qū)域。在實際施工過程中，根據(jù)不同的工程運行月份對其進行合理調(diào)度。同時，結(jié)合調(diào)度計劃能夠針對水庫大壩工程運行過程中的施工條件是否符合安全性進行檢測，從而確保工程的安全運行。

圖3 水庫調(diào)度圖

2.2 完善水庫大壩工程應(yīng)急突發(fā)事件安全預(yù)案

在確保開發(fā)的系統(tǒng)在運行中具有較強穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，應(yīng)根據(jù)國家水利工程建設(shè)有關(guān)規(guī)定與大壩安全政策EPP要求，編制完善的大壩工程應(yīng)急突發(fā)事件安全預(yù)案。參照文件見表1。

表1 大壩工程應(yīng)急突發(fā)事件安全預(yù)案參照文件

按照表1中內(nèi)容，編制完善、標(biāo)準(zhǔn)的突發(fā)事件安全預(yù)案，提出針對突發(fā)事件的基本處理措施。例如，大壩工程實體結(jié)構(gòu)在完成施工后，可能遺留鋼筋斷頭，或在投入使用一段時間后，受到外界環(huán)境等多方面因素的影響，出現(xiàn)外表結(jié)構(gòu)脫皮、殘渣掉落等現(xiàn)象，對此提出應(yīng)急處置措施。針對一些常見的安全問題，可采用定期加固與維護的方式，進行大壩工程安全處理。例如，對于機械清理不完善的表層，可采用人工輔助施工的方式，清除表層結(jié)構(gòu)鑿毛、修正裸露在外部的鋼筋結(jié)構(gòu)，并在此基礎(chǔ)上，對銹蝕嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)層配備一個直徑約為9.0 mm、間距約為8.0 cm的鋼筋網(wǎng)，并使用專業(yè)的密封膏進行結(jié)構(gòu)縫的鑲嵌，從而降低安全事故突發(fā)的概率。

3 結(jié)束語

本文從水情檢測、水庫集中調(diào)度與工程養(yǎng)護三個方面，設(shè)計一種針對大壩工程運行的安全檢測方法，并從建設(shè)水庫大壩工程自動化遠程監(jiān)控系統(tǒng)、完善工程應(yīng)急突發(fā)事件安全預(yù)案兩個方面，對工程安全運行方案展開了設(shè)計規(guī)劃。希望此次提出的設(shè)計方案有助于解決相關(guān)工程在運行階段存在的安全隱患，但要在真正意義上實現(xiàn)為大壩工程的穩(wěn)定運行提供指示，還需要在后續(xù)的相關(guān)研究中，進一步完善應(yīng)急突發(fā)事件的安全預(yù)案，并將預(yù)案嘗試投入使用，在實踐中掌握設(shè)計成果的不足并持續(xù)加以改進，以此提高水利工程對市場建設(shè)與發(fā)展帶來的收益。