一條關于“三峽大壩已經變形,潰堤在即”的言論近日在社交媒體引發關注,三峽集團方面對此回應稱,三峽樞紐運行以來的監測資料表明,各建筑物工作性態正常,工程運行安全可靠。
大壩是調控水資源時空分布、優化水資源配置的重要工程措施, 因為大壩的安全極其重要,故其安全監控也受到了高度的關注和重視。大壩安全監控始于1891年德國的埃施巴赫重力壩位移觀測,隨后美國、澳大利亞等國先后開展了大壩變形、揚壓力、溫度、應力、應變和滲流等原型觀測,這些原型觀測檢驗了設計,為改進壩工理論提供了指導。大壩安全監控是人們了解大壩運行狀態和安全狀況的有效手段和方法,它的目的主要是了解大壩安全狀況和發展態勢并為采取缺陷處理措施提供指導,是一個包括由獲取各種環境、水文、結構、安全信息到經過識別、計算、判斷等步驟,給出一個大壩安全程度并采取相對應處理措施的全過程。
大壩安全監控研究的主要內容可分為以下幾個方面:大壩安全監控儀器和技術方法的研究;獲取各種信息資料并進行誤差處理和分析,給出綜合安全評判與決策以控制大壩安全運行;校核計算參數的準確性和計算方法的實用性;利用大壩安全監測資料進行正、反分析,及時評價大壩和壩基的工作性態,對在建或擬建大壩提出反饋意見,以達到檢驗和優化設計、指導施工的目的;為科學研究提供現場資料,檢驗各種理論、校正各種模型和參數,協助找出各種觀測量的變化規律和進行各種變化的物理成因分析;大壩安全監控智能系統的開發和研究等。這些方面的研究相互聯系,共同構成大壩安全監控理論與技術的框架體系。
中國從20世紀50年代以來,修建了大量大壩,是世界壩工大國,而我國大壩安全監控亦開始于上世紀50年代,現如今大壩安全監控不斷融合新理論、新技術和新方法,已發展成為一門新興的技術學科和工程專業,主要表現在:1)從原型觀測發展為安全監測到現在的安全監控,研究領域和監測對象進一步擴大;2)大量程、高精度、智能化、無線化的觀測儀器不斷被應用,自動化監測系統發展日趨成熟,監測手段更加先進;3)安全監測數據在線實時監控和處理技術得到應用,監控分析的數學模型中統計模型、確定性模型和混合模型等傳統模型不斷被改進,時間序列、灰色理論、模糊數學、神經網絡等多種新方法被引入大壩安全監測資料分析。大壩安全監控的主要項目有:變形、滲流、壓力、應力應變、水力學及環境量等。其中,變形和滲流監控直觀可靠,可基本反映在各種荷載作用下的大壩安全性態,因而成為重要的監測項目。
大壩的變形監測、分析與預報是一個涉及多學科的邊緣課題,其方法正確或合適與否,直接影響到對建筑物安全進行判定的正確性和可靠性,其涉及到的理論和方法有回歸分析法、時間序列分析法、頻譜分析法、卡爾曼濾波法、有限元法、人工神經網絡法、小波分析法及系統論方法等統計模型、確定性模型及其混合模型在大壩安全資料分析中得到了廣泛應用。
三、大壩安全監控技術展望
傳統的大壩安全監測都是以人工監測為主,通過人工測量的方法來判定壩體的穩定程度,對監測人員的經驗和操作水平要求很高,并且增加了產生粗差的概率,使得監測結果準確性不高。目前大壩安全監測技術已由傳統監測技術轉向多學科相融合的自動化監測技術,自動化、數字化、專家評判結構一體化和效益化是大壩安全監測發展的必然方向,展望未來安全監控將呈現以下發展趨勢:
(1)監測設計優化。以小的監測工作量解決大壩安全監測中需要解決的技術問題,在保證安全的前提下,以少的投入獲得大的效果或以相同的投入建立更為完善的監測體系,充分發揮安全監測的作用。
(2)研究新的監測技術新方法并發展智能傳感器, 如大壩CT 技術、分布式光纖溫度及應力應變監測、光纖光柵傳感技術、數字攝影測量技術等,同時將傳感器與微型計算機集成在一起的裝置,使其具有感知本能外,還具有認知能力,以實現數據監控即時、精準和智能化。
(3)群壩信息系統集成管理。統一管理流域系統或附近地區的多座大壩,實行統一管理、遠程操控、監測數據采集、分析評價和網絡報送等,提高共同調度和系統風險識別的工作效率。
大壩所具有的潛在安全問題既是一個復雜的技術問題,也是一個日益突出的公共安全問題,無論哪種原因引起的大壩安全隱患,在大壩正常運行過程中,只要加強安全監控,及時發現問題并解決問題,都可以有效地保障大壩安全運行。因此,在將來大壩安全監控的重要性將更加突出,監控技術也將隨著新技術的不斷涌現而更加先進、系統和智能化。
(保留所有權利,轉載請注明作者和“制度開門”。資料來源:王啟:大壩安全監控現狀和發展趨勢,財富與科學2014年第2期)