水力發(fā)電廠水工技術(shù)監(jiān)督中的常見問題及其應(yīng)對(duì)措施

汪俊波，蔣金磊

（1.西安熱工研究院有限公司，陜西西安，710032；2.華能瀾滄江水電股份有限公司景洪水電廠，云南景洪，666100）

水力發(fā)電廠水工技術(shù)監(jiān)督中的常見問題及其應(yīng)對(duì)措施

汪俊波1，蔣金磊2

（1.西安熱工研究院有限公司，陜西西安，710032；2.華能瀾滄江水電股份有限公司景洪水電廠，云南景洪，666100）

為進(jìn)一步提高水電廠水工技術(shù)監(jiān)督水平，及時(shí)消除和規(guī)避運(yùn)行過程中的隱患和風(fēng)險(xiǎn)，分析總結(jié)了21家水電廠水工技術(shù)監(jiān)督中發(fā)現(xiàn)的常見問題，包括監(jiān)督管理方面的不完善、大壩監(jiān)測過程中的不規(guī)范、滲漏、淤積、引水管破裂風(fēng)險(xiǎn)、泄流建筑物磨損、地質(zhì)災(zāi)害、水庫調(diào)度及水情測報(bào)等方面問題。對(duì)此，提出了完善監(jiān)督體系和制度、強(qiáng)化管理和巡查、規(guī)范大壩安全監(jiān)測工作、調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)和積極消缺、開展專題研究等方面的措施，為水工技術(shù)監(jiān)督工作提供參考。

水電廠；水工監(jiān)督；常見問題；應(yīng)對(duì)措施

0 前言

水工技術(shù)監(jiān)督是保障水力發(fā)電廠大壩和附屬水工建筑物安全運(yùn)行的重要措施，它貫穿于勘察、設(shè)計(jì)、施工、安裝、蓄水、運(yùn)行以及檢修的各個(gè)階段[1]。在全過程管理中對(duì)水工建筑物的安全性、可靠性、穩(wěn)定性等方面重要指標(biāo)和參數(shù)進(jìn)行監(jiān)督、檢查和分析，以確保水工設(shè)施能夠在良好狀態(tài)下或可控范圍內(nèi)運(yùn)行。

1 水工技術(shù)監(jiān)督發(fā)現(xiàn)的常見問題

1.1 監(jiān)督管理問題

（1）在對(duì)全國的21家水電廠進(jìn)行技術(shù)監(jiān)督檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)，各電廠基本按照相關(guān)要求，建立了監(jiān)督體系和監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)，但部分電廠由于人員緊張，只設(shè)置了兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)，并存在人員設(shè)置不齊全的問題。在實(shí)際操作中，部分電廠存在監(jiān)督者、被監(jiān)督者由一人承擔(dān)的不合理現(xiàn)象。

（2）水工技術(shù)監(jiān)督實(shí)施細(xì)則和制度是水工監(jiān)督的指導(dǎo)方針，由于水工監(jiān)督涉及運(yùn)行維護(hù)、安全監(jiān)測、水文測報(bào)、防洪度汛、補(bǔ)強(qiáng)加固、庫岸和水工金屬構(gòu)件的監(jiān)督等多方面內(nèi)容[1-2]，一些電廠未能根據(jù)國家、行業(yè)最新標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)修訂和完善相關(guān)制度和規(guī)程。

（3）電廠未能建立完善的技術(shù)檔案資料，缺少消缺記錄以及大壩安全監(jiān)測儀器臺(tái)賬。少數(shù)電廠由于缺失部分埋設(shè)儀器的計(jì)算參數(shù)，導(dǎo)致完好設(shè)備失效。

（4）電廠的水工監(jiān)督專責(zé)呈現(xiàn)出年輕化的態(tài)勢，缺少必要的現(xiàn)場工程經(jīng)驗(yàn)。

1.2 監(jiān)測方面的問題

大壩安全監(jiān)測在運(yùn)行階段是水工運(yùn)行管理的一項(xiàng)重要工作，它是評(píng)價(jià)大壩和水工建筑安全的重要依據(jù)[3]。但對(duì)于一些混凝土閘壩或規(guī)模較小的壩，電廠重視程度不夠，監(jiān)測工作和報(bào)告編寫存在不少問題，具體表現(xiàn)在以下幾方面：

（1）存在部分監(jiān)測項(xiàng)目缺失或不規(guī)范的現(xiàn)象。如某土壩由于設(shè)計(jì)問題，土壩排水體底部高程低于尾水高程，導(dǎo)致無法進(jìn)行滲流觀測；某電廠混凝土壩測量頻次不合規(guī)范要求，目前滲流觀測的頻次是1次/月，不滿足規(guī)范[4-5]中“滲流量觀測頻次1次/旬～2次/月”的要求；有些電廠因壩體沉陷、壩面后期加高致使變形觀測墩的高度不滿足規(guī)范要求，影響觀測精度。

（2）大壩安全監(jiān)測數(shù)值存在明顯增大以及異常的情況。如某大壩的水平位移存在明顯的時(shí)效變化，如圖1所示，監(jiān)測數(shù)據(jù)隨時(shí)間變化沒有收斂，但電站對(duì)異常數(shù)據(jù)的跟蹤分析重視程度不夠。某些電廠的大壩自動(dòng)化監(jiān)測數(shù)據(jù)跳動(dòng)較大，并且沒有按照標(biāo)準(zhǔn)要求開展相應(yīng)的人工比測工作，數(shù)據(jù)的可信度較低。

圖1 某電廠大壩測點(diǎn)水平位移過程線Fig.1Horizontaldisplacementcurveofmeasuringpointina dam

（3）有的電廠大壩安全監(jiān)測工作大部分外委給其他監(jiān)測單位，對(duì)第三方的管理有待加強(qiáng)。部分電廠監(jiān)測數(shù)據(jù)整編不及時(shí)、不規(guī)范，如監(jiān)測月報(bào)中過程線未及時(shí)更新、對(duì)于測值異常的情況未進(jìn)行分析等；甚至有部分電廠的內(nèi)觀、外觀觀測工作委托給兩家不同的監(jiān)測單位，監(jiān)測報(bào)告單獨(dú)出具，不利于大壩的安全綜合分析和評(píng)判。另外，有些外委單位工作人員不固定，無法保證監(jiān)測工作的連續(xù)性和有效性。

（4）部分監(jiān)測儀器失效，未能及時(shí)恢復(fù)，影響監(jiān)測工作的有效開展；無法恢復(fù)的或沒必要恢復(fù)的儀器未能及時(shí)進(jìn)行報(bào)廢和封存，致使監(jiān)測設(shè)施和儀器完好率不達(dá)標(biāo)。

1.3 滲漏問題

（1）施工過程質(zhì)量把關(guān)不嚴(yán)以及運(yùn)行過程中缺陷處理不及時(shí)，導(dǎo)致部分電站壩體滲漏或繞壩滲漏嚴(yán)重。某廠的均質(zhì)土壩壩后坡面滲水明顯（如圖2所示），分析原因主要是施工期間層間處理不當(dāng)，再加上排水體失效，導(dǎo)致的壩體滲漏。監(jiān)測的壩體浸潤線坡腳逸出點(diǎn)高程明顯高于排水體頂部高程，見圖3。

圖3 某土壩斷面浸潤線Fig.3 Saturation line of an earth dam

某廠的右岸下游坡腳有多處滲漏水現(xiàn)象，主要是由于右側(cè)巖體風(fēng)化破碎、節(jié)理較為發(fā)育，加上建設(shè)期間對(duì)問題處理不當(dāng)，形成滲漏通道，如圖4所示。

圖4 某土壩壩后坡腳滲水情況Fig.4 Seepage at the toe of an earth dam

（2）廠房、配電室的漏水現(xiàn)象。由于屋頂防水材料老化或施工質(zhì)量不佳，部分電廠的廠房存在不同程度的漏雨、漏水現(xiàn)象，對(duì)廠房內(nèi)的設(shè)備安全造成隱患。

（3）閘門漏水問題。多發(fā)生在推移質(zhì)較多的河流，閘門底部水封經(jīng)常損壞。

1.4 泄流建筑物的空蝕、磨損以及底板變形等問題

泄流面磨損是各電站普遍存在的一個(gè)問題[6]，主要是由于空蝕以及石塊翻滾、碰撞造成的，不少電站護(hù)坦和海漫都出現(xiàn)不同程度的磨損和鋼筋裸露的現(xiàn)象。由于電站未能選擇合適的修補(bǔ)時(shí)機(jī)，或未能優(yōu)化相應(yīng)的修補(bǔ)方案，導(dǎo)致問題未能得到有效解決。

1.5 引水管破裂風(fēng)險(xiǎn)

少數(shù)電廠由于設(shè)計(jì)階段考慮不周全，引水或供水管路中間未設(shè)置調(diào)壓井或伸縮結(jié)構(gòu)，在甩負(fù)荷或調(diào)整閥門開度時(shí)，存在水錘壓力過大管道破裂的風(fēng)險(xiǎn)。

1.6 地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)

（1）受地震影響的部分電廠，庫區(qū)、上壩公路、廠房附近山體破碎嚴(yán)重，雨季泥石流頻發(fā)，并有碎石滾下的可能，威脅電廠人員的安全。

如圖5所示，某電廠發(fā)生的泥石流導(dǎo)致下游河床抬高近30 m，庫區(qū)內(nèi)靠近右岸側(cè)被泥石流沖填至泄洪閘門頂部高程位置，嚴(yán)重影響電站的正常運(yùn)行。

圖5 某電廠泥石流沖積情況Fig.5 Mudslides alluvium of a power plant

（2）部分電廠庫區(qū)內(nèi)存在有滑裂面的巖體，夏季到秋冬季庫水位變化較大，巖體的受力情況和內(nèi)部孔隙水壓力都要發(fā)生變化，易發(fā)生滑坡和塌方，有涌浪的風(fēng)險(xiǎn)。

1.7 護(hù)岸水毀問題

部分電廠的下游河道水流不暢，泄洪時(shí)下游河道極易被沖毀。如圖6所示。由于原護(hù)岸漿砌石基礎(chǔ)做得較淺，加之下游河道形態(tài)不好，導(dǎo)致下泄水流形成折沖，使下游岸坡淘刷嚴(yán)重，護(hù)岸砌體形成垮塌。

1.8 淤積問題

（1）個(gè)別電廠的淤積較為嚴(yán)重，多發(fā)生在泥沙較多的河流。

（2）汛期河道漂浮物比較多，主要是灌木、生活垃圾，電廠對(duì)漂浮物清理不及時(shí)，一方面增加了攔污柵的前后壓差，影響機(jī)組出力；另一方面影響庫區(qū)環(huán)境。

1.9 水庫調(diào)度及水情測報(bào)方面的問題

（1）部分流域梯級(jí)電廠的水庫調(diào)度有待進(jìn)一步優(yōu)化。未開展中長期多目標(biāo)下的最大化調(diào)度方案的研究和優(yōu)化[7]。

（2）水情測報(bào)系統(tǒng)維護(hù)不到位。部分電廠的水文站、雨量站設(shè)備損壞，未及時(shí)進(jìn)行修復(fù)，導(dǎo)致水情測報(bào)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通暢率不滿足規(guī)范要求。

圖6 某電廠下游河岸護(hù)坡水毀情況Fig.6 Riparian revetment damaged by flood downstream a power plant

2 應(yīng)對(duì)措施

2.1 完善監(jiān)督體系及制度，強(qiáng)化管理

電廠應(yīng)按照相關(guān)規(guī)定，結(jié)合自身實(shí)際完善監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)，保證監(jiān)督機(jī)構(gòu)和人員的健全，并明確各級(jí)網(wǎng)絡(luò)人員的職責(zé)。結(jié)合本廠水工設(shè)施特點(diǎn)，依據(jù)國家、行業(yè)最新標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)本廠的水工技術(shù)監(jiān)督管理制度進(jìn)行修訂，并組織相關(guān)專業(yè)人員進(jìn)行學(xué)習(xí)。建立和完善監(jiān)督的各類臺(tái)賬，以便日后運(yùn)行、檢修、改造以及消缺時(shí)使用，做到心中有數(shù)。

要將各種制度落到實(shí)處，依據(jù)本廠實(shí)際情況，制訂各級(jí)網(wǎng)絡(luò)成員的考核管理辦法，并定期考核，使技術(shù)監(jiān)督工作得以有效開展。

2.2 強(qiáng)化日常巡查工作

日常巡查是檢查大壩及其附屬設(shè)施安全的最為直接和有效的方法。電廠運(yùn)行人員應(yīng)加強(qiáng)日常的巡視檢查工作，按照規(guī)定的頻次和檢查程序，對(duì)水工各方面設(shè)施進(jìn)行仔細(xì)檢查，并以文字、圖表等形式記錄。針對(duì)發(fā)現(xiàn)的各類問題，及時(shí)上報(bào)，并采取相應(yīng)的措施。針對(duì)土壩的滲漏問題，應(yīng)密切跟蹤和巡視，并結(jié)合監(jiān)測結(jié)果分析注意發(fā)展趨勢，如有異常，及時(shí)進(jìn)行處理。

2.3 加強(qiáng)大壩安全監(jiān)測

大壩安全監(jiān)測工作是評(píng)判大壩安全性態(tài)的重要手段和方法。電廠從建壩起就應(yīng)嚴(yán)密地對(duì)大壩及配套的水工建筑物進(jìn)行監(jiān)測，掌握其運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)不安全跡象及隱患，從而采取措施防患于未然。

各電廠應(yīng)根據(jù)大壩的規(guī)模和等級(jí)并按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求的監(jiān)測項(xiàng)目、監(jiān)測頻次進(jìn)行監(jiān)測，及時(shí)進(jìn)行資料整編，對(duì)于測值異常和有明顯時(shí)效變化的情況，應(yīng)認(rèn)真分析原因，必要時(shí)采取相應(yīng)的措施。

對(duì)于大壩安全監(jiān)測工作外委的水電單位，電廠水工監(jiān)督人員應(yīng)定期參加監(jiān)測單位組織的大壩監(jiān)測工作，以便掌握大壩的安全運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí)應(yīng)對(duì)監(jiān)測單位的監(jiān)測工作加強(qiáng)監(jiān)管，如發(fā)現(xiàn)監(jiān)測過程中有不規(guī)范之處，要及時(shí)敦促監(jiān)測單位改正，確保大壩安全監(jiān)測工作能規(guī)范、有效地開展。

針對(duì)大壩監(jiān)測儀器損壞問題，對(duì)于外觀、可恢復(fù)的測點(diǎn)應(yīng)及時(shí)恢復(fù)。內(nèi)觀儀器大多無法恢復(fù)，建議電廠按照《水電站大壩安全監(jiān)測工作管理辦法》中的要求和程序，及時(shí)對(duì)無法恢復(fù)或不需要恢復(fù)的儀器進(jìn)行報(bào)廢、封存，使大壩安全監(jiān)測工作能夠高效開展。

2.4 調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)，積極進(jìn)行消缺

大壩常修建在各種各樣的地形、地質(zhì)、水文環(huán)境中，承受著靜水、動(dòng)水、滲水的各種作用，工作條件十分復(fù)雜。由于客觀條件的復(fù)雜性和技術(shù)水平的限制，即使是精心設(shè)計(jì)、精心施工的壩，也不能做到盡善盡美，萬無一失。隨著時(shí)間的推移，壩還會(huì)老化、衰弱，所處的環(huán)境也在不斷變化。因此，大壩及所屬的水工建筑物一般都會(huì)存在或多或少的缺陷。

對(duì)于存在的缺陷，應(yīng)該根據(jù)其嚴(yán)重程度、處理?xiàng)l件等適時(shí)進(jìn)行處理。針對(duì)泄流面磨損問題，如修補(bǔ)過早，表面混凝土修補(bǔ)層太薄容易受溫度變化等因素影響而與底層混凝土結(jié)合不牢；沖坑過大，又不利于下游護(hù)坦的安全。因此建議電廠研究修補(bǔ)方案，選擇一些抗沖刷、抗磨蝕性能好的材料，適時(shí)維修。

對(duì)于庫區(qū)淤積應(yīng)采用“蓄清排渾”的運(yùn)行方式[8]，利用汛期沖沙。同時(shí)積極組織對(duì)庫區(qū)及攔污柵漂浮物的清理。

對(duì)于一些設(shè)計(jì)、基建遺留問題及地質(zhì)災(zāi)害問題，一般整改難度較大，應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)視，調(diào)整運(yùn)行方式，并制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

2.5 開展專題研究

針對(duì)流域梯級(jí)調(diào)度的問題，可以設(shè)專題進(jìn)行研究。通過長系列水文資料，研究流域短中長期來水豐平枯情況下，水庫調(diào)度的一般策略，制作短中長期水文氣象滾動(dòng)預(yù)報(bào)，結(jié)合豐平枯情況下水庫調(diào)度的策略和梯級(jí)水庫運(yùn)用計(jì)劃，提出多種水庫水位控制、當(dāng)期發(fā)電量計(jì)劃優(yōu)化方案及相應(yīng)的梯級(jí)水電站汛期棄水概率風(fēng)險(xiǎn)分析，以追求最高的水能利用率和發(fā)電量的最大化。

3 結(jié)語

大壩及附屬的水工建筑物的安全是水力發(fā)電廠運(yùn)行和發(fā)電的基本保障，也是關(guān)系到國計(jì)民生的大事，因而運(yùn)行階段水工技術(shù)監(jiān)督工作就顯得尤為重要。通過完善監(jiān)督體系和制度、強(qiáng)化管理和巡查、規(guī)范大壩安全監(jiān)測工作、調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)和積極消缺、開展專題研究等方面的措施，及時(shí)解決大壩運(yùn)行過程中存在的各類問題，從而保證大壩能夠安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

水工技術(shù)監(jiān)督工作和電廠的日常運(yùn)行管理工作密不可分。監(jiān)督工作的開展不僅需要電廠主管單位和監(jiān)督服務(wù)單位的支持，更需要電廠自身的重視。電廠應(yīng)對(duì)每一項(xiàng)工作的落實(shí)、成效都進(jìn)行監(jiān)督，通過自我監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)整改，使電廠的水工監(jiān)督和管理工作得到持續(xù)改進(jìn)。 ■

[1]Q/HN-1-0000.08.043-2014，中國華能集團(tuán)公司水力發(fā)電廠水工監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)[S].

[2]DL/T 1051-2007，電力技術(shù)監(jiān)督導(dǎo)則[S].

[3]趙朝云.水工建筑物的運(yùn)行及維護(hù)[M].北京：中國水利水電出版社，2009.

[4]DL/T 5178-2003，混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].

[5]DL/T 5259-2010，土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范[S].

[6]汪俊波，郭俊文，馬劍民，等.華能集團(tuán)公司水工技術(shù)監(jiān)督工作探析[J].水利技術(shù)監(jiān)督,2013(2):22-24.

[7]郭壯志，吳杰康，孔繁鎳，等.梯級(jí)水電站水庫蓄能利用最大化的長期優(yōu)化調(diào)度[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2010，30 (1):20-26.

[8]童思陳，周建軍.“蓄清排渾”水庫運(yùn)用方式與淤積過程關(guān)系探討[J].水力發(fā)電學(xué)報(bào)，2006，25(2):27-30.

作者郵箱：wangjunbo@tpri.com.cn

Common problems of hydraulic technical supervision and their countermeasures in hydropower

plant

WANG Jun-bo and JIANG Jin-lei

Xi'an Thermal Power Research Institute Co.,Ltd.

To further enhance the level of hydraulic technical supervision in hydropower plant,eliminate hazards and avoid risks timely during operation,common problems of hydraulic technical supervision in 21 hydropower plants were analyzed and summarized,including imperfection of supervision and manage?ment,non-standard in the process of dam monitoring,the risks of seepage and sedimentation,rupture risk of water diversion pipe,wear of discharge structures,geological disasters,reservoir operation and hydro?logical forecasting,etc.This paper put forward the ideas to improve the supervision system and institution, strengthen management and inspection,standardize dam safety monitoring work,adjust the operation state and eliminating defects positively and carry out the research on special topic,for reference.

hydropower plant;hydraulic supervision;common problems;countermeasures

TV697

A

1671-1092（2015）04-0031-04

2015-03-05；

2015-03-31

汪俊波（1983-），男，河南信陽人，工程師，從事電力水工技術(shù)監(jiān)督工作。