大壩安全監(jiān)測(cè)與無損檢測(cè)的現(xiàn)狀與研究

楊倩嵐

摘 要:大壩安全監(jiān)測(cè)工作雖然存在一定的問題,但是其發(fā)展現(xiàn)狀是向著自動(dòng)化的先進(jìn)模式拓展的,在這樣的發(fā)展過程中要重視對(duì)大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)硬件研發(fā),并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化項(xiàng)目系統(tǒng)的開發(fā)和有效利用。本文探索了當(dāng)前大壩安全監(jiān)測(cè)中存在的問題,并提出了相應(yīng)的解決對(duì)策和自動(dòng)化發(fā)展建議。

關(guān)鍵詞:大壩安全監(jiān)測(cè)無損檢測(cè)

中圖分類號(hào):TV698.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào)1672-3791(2012)05(b)-0126-01

1 大壩安全監(jiān)測(cè)中存在的問題

1.1 監(jiān)測(cè)技術(shù)落后

大壩安全監(jiān)測(cè)是通過儀器監(jiān)測(cè)和巡視檢查對(duì)水利水電工程主體結(jié)構(gòu)、地基基礎(chǔ)、兩岸邊坡、相關(guān)設(shè)施以及周圍環(huán)境所作的測(cè)量及巡查;“監(jiān)測(cè)”既包括對(duì)建筑物固定測(cè)點(diǎn)按一定頻次進(jìn)行的儀器觀測(cè),也包括對(duì)建筑物外表及內(nèi)部大范圍對(duì)象的定期或不定期的直觀檢查和儀器探查。但是對(duì)目前的大壩安全監(jiān)測(cè)工作來講,仍然是采用傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方式,多數(shù)是以人工控制、實(shí)地巡查為主,缺乏自動(dòng)化的先進(jìn)技術(shù)控制,這樣的監(jiān)測(cè)技術(shù)會(huì)對(duì)水資源的科學(xué)合理利用產(chǎn)生影響,不能全面地保證大壩的安全防洪作用。

1.2 監(jiān)測(cè)資料利用率低

目前,大壩水工觀測(cè)人員對(duì)觀測(cè)資料整理分析工作內(nèi)容包括月報(bào)表、日常資料整編以及年度觀測(cè)成果初步分析等,分析評(píng)價(jià)深度只停留在短期的定性分析。這些監(jiān)測(cè)工作缺乏系統(tǒng)性與綜合性,使監(jiān)測(cè)成果不能完整、客觀地反映大壩安全狀況。這些問題的產(chǎn)生除了與監(jiān)測(cè)技術(shù)有關(guān)外,也體現(xiàn)了監(jiān)測(cè)技術(shù)人員對(duì)監(jiān)測(cè)資料的利用不合理,沒有將監(jiān)測(cè)到的資料做出明確的、準(zhǔn)確的、細(xì)致化及規(guī)范化的分析,使得監(jiān)測(cè)成果過于簡(jiǎn)單,無法掌握大壩的運(yùn)行性態(tài),嚴(yán)重阻礙了安全控制的能力。因此,有必要進(jìn)行現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)分析軟件和硬件設(shè)施建設(shè),提升監(jiān)測(cè)資料的利用率。

1.3 監(jiān)測(cè)資料整理不及時(shí)

對(duì)于一座大型的水電站大壩,監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)量較大,若沒有專業(yè)人員及時(shí)整理,長(zhǎng)期積壓,未能及時(shí)捕捉到異常的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),使得監(jiān)測(cè)項(xiàng)目形同虛設(shè),發(fā)揮不了安全監(jiān)控的耳目作用。采用傳統(tǒng)的人力收集整理方法難以保證監(jiān)測(cè)資料的及時(shí)性,監(jiān)測(cè)資料的整理不及時(shí)往往會(huì)使得大壩的安全控制處于失控狀態(tài)。因此,對(duì)監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行及時(shí)的整理,有利于及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題,及時(shí)處理,消除大壩潛在的安全隱患。

2 大壩安全監(jiān)測(cè)與無損檢測(cè)現(xiàn)狀

2.1 大壩安全監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀

目前大壩安全監(jiān)測(cè)工作存在著監(jiān)測(cè)設(shè)施陳舊,自動(dòng)化程度不高,監(jiān)測(cè)資料分析的深度、廣度缺乏全面性和系統(tǒng)性等現(xiàn)象。為此,必須重視監(jiān)測(cè)設(shè)施和儀器設(shè)備的保養(yǎng)和維護(hù),重視計(jì)算機(jī)在大壩安全管理工作中的應(yīng)用,全面系統(tǒng)地開展水工監(jiān)測(cè)資料的綜合分析,積極穩(wěn)妥地推進(jìn)大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)自動(dòng)化建設(shè),努力實(shí)現(xiàn)專業(yè)化管理,使安全監(jiān)測(cè)工作真正起到耳目作用。基本的監(jiān)測(cè)儀器包括應(yīng)變計(jì)、測(cè)縫計(jì)、滲壓計(jì)、鋼筋計(jì)、位移計(jì)、溫度計(jì)等屬于內(nèi)埋式儀器,一旦埋入就不可更換,所以對(duì)這些儀器的質(zhì)量要求更高。

2.2 無損檢測(cè)現(xiàn)狀

大壩的無損檢測(cè)工作現(xiàn)狀包括:(1)檢測(cè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,大多情況下自動(dòng)設(shè)備不一定能發(fā)揮太多作用。(2)材料范圍廣,包括大壩建造的多種材料,然而適合不同材料的檢測(cè)方法也會(huì)有所不同。(3)對(duì)象復(fù)雜。大壩及其基礎(chǔ)受荷載的影響,很多設(shè)備都會(huì)出現(xiàn)不同的情況變化,給檢測(cè)工作帶來很大困難。(4)需要對(duì)大壩底部的特殊區(qū)域和可能的缺陷檢測(cè)方法進(jìn)行預(yù)先研究,這種檢測(cè)方式對(duì)運(yùn)行中的大壩來講存在一定難度,因而風(fēng)險(xiǎn)往往較大。(5)無損檢測(cè)工作與安全監(jiān)測(cè)的自動(dòng)化鏈接存在問題,受技術(shù)的影響,二者往往是兩條線的工作,缺乏正確的對(duì)接,使得安全管理工作出現(xiàn)重復(fù)浪費(fèi)。

2.3 大壩安全監(jiān)測(cè)與無損檢測(cè)對(duì)接

大壩安全監(jiān)測(cè)與無損檢測(cè)對(duì)接要依靠監(jiān)測(cè)技術(shù)的先進(jìn)處理,例如:無損檢測(cè)采用的超聲波檢測(cè),通過超聲波與試件相互作用,就反射、透射和散射的波進(jìn)行研究,對(duì)試件進(jìn)行宏觀缺陷檢測(cè)、幾何特性測(cè)量、組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能變化的檢測(cè)和表征,形成了特定應(yīng)用的評(píng)價(jià)技術(shù)。而這種技術(shù)完全可以形成超聲波的安全控制,由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的介入,超聲成象技術(shù)異軍突起,使超聲檢測(cè)技術(shù)向數(shù)字成象自動(dòng)化方向發(fā)展,在水利水電工程中將發(fā)揮越來越大的作用。

3 大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化項(xiàng)目

3.1 自動(dòng)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)原則

大壩安全監(jiān)測(cè)能夠起到監(jiān)視及預(yù)警工程運(yùn)行性態(tài)、保障水庫(kù)大壩安全運(yùn)行的作用,故現(xiàn)代大壩安全監(jiān)測(cè)的首要目的應(yīng)是保障水庫(kù)大壩的安全、穩(wěn)定運(yùn)行,這也是為何對(duì)一定規(guī)模的工程普遍要求設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的原因所在。一般大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化的實(shí)施應(yīng)包括如下步驟:大壩安全(結(jié)構(gòu)、施工、材料)分析→安全監(jiān)測(cè)設(shè)施的檢驗(yàn)、運(yùn)行及監(jiān)測(cè)資料分析→自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的安裝調(diào)試→初步驗(yàn)收→系統(tǒng)試運(yùn)行→系統(tǒng)最終驗(yàn)收→系統(tǒng)投入運(yùn)行。

3.2 自動(dòng)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

自動(dòng)化項(xiàng)目設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)包括:大壩安全監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)及監(jiān)測(cè)項(xiàng)目,監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備的工作原理、安裝埋設(shè)使用維護(hù),測(cè)值計(jì)算方法自動(dòng)化技術(shù)(系統(tǒng)),大壩安全實(shí)時(shí)分析與評(píng)價(jià)系統(tǒng)等。設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)往往采用分布式的體系結(jié)構(gòu),測(cè)量控制單元可以安裝靠近傳感器的地方,傳感器的信號(hào)可以不需要傳輸較遠(yuǎn)的距離,信號(hào)的衰減和外界的干擾可以大大減輕;同時(shí)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)由以前的專用型變成了通用型。根據(jù)功能的不同,開發(fā)不同的功能模塊,將系統(tǒng)內(nèi)部功能模塊化,已開發(fā)了弦式功能模塊、模擬量功能模塊、通信功能模塊等。

3.3 自動(dòng)化項(xiàng)目系統(tǒng)開發(fā)

目前自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集軟件均有巡測(cè)和選測(cè)功能,設(shè)置自動(dòng)進(jìn)行巡測(cè)、在線診斷、自動(dòng)報(bào)警是對(duì)系統(tǒng)的基本要求。與此同時(shí)自動(dòng)化項(xiàng)目系統(tǒng)的開發(fā)也取得了優(yōu)勢(shì)化的發(fā)展。如:光纖傳感器近幾年得到快速發(fā)展,測(cè)量參數(shù)從單一的溫度測(cè)量發(fā)展到滲漏檢測(cè)到變形、位移、應(yīng)力等多參數(shù)。目前光纖溫度測(cè)量技術(shù)比較成熟并在大壩領(lǐng)域應(yīng)用。還有,計(jì)算機(jī)層析成像技術(shù),通過計(jì)算機(jī)處理,重建物體特定層面上的二維圖像及三維圖像的技術(shù)。由于其能夠定量反映大壩內(nèi)部材料性質(zhì)的分布情況和缺陷部位,所以減少了儀器設(shè)備的復(fù)雜性并提高了大壩的安全度,而且與無損檢測(cè)技術(shù)來講有著更為實(shí)效的對(duì)接發(fā)展前景。

3.4 自動(dòng)化系統(tǒng)硬件研發(fā)

大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)硬件研發(fā)實(shí)現(xiàn)了與監(jiān)測(cè)儀器數(shù)據(jù)采集的接口,實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)資料的實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)庫(kù)管理與整編、資料的圖形處理、綜合分析與評(píng)價(jià),并運(yùn)用多種數(shù)學(xué)模型、分析理論預(yù)測(cè)大壩未來的發(fā)展性狀。集GPS衛(wèi)星定位、計(jì)算機(jī)通信、網(wǎng)絡(luò)傳輸、數(shù)據(jù)處理與管理、分析計(jì)算及新型傳感器等高新技術(shù)于一體,從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)、實(shí)時(shí)、連續(xù)的數(shù)據(jù)采集、傳輸、分析、顯示、報(bào)警等功能,為安全生產(chǎn)決策提供可靠資料及依據(jù)。

綜上所述,大壩安全監(jiān)測(cè)工作雖然存在一定的問題,但是其發(fā)展現(xiàn)狀是向著自動(dòng)化的先進(jìn)模式拓展的,在這樣的發(fā)展過程中要重視對(duì)大壩安全監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)硬件研發(fā),并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化項(xiàng)目系統(tǒng)的開發(fā)和有效利用。

參考文獻(xiàn)

[1] 闞乃立,陳新建.城西水庫(kù)大壩安全監(jiān)測(cè)分析與評(píng)價(jià)系統(tǒng)研究[J].治淮,2011(7).