黄河水电公司大坝安全管理模式及经验

张 毅，李 季，李长和

（1.黄河上游水电开发有限责任公司，青海西宁，810008；2.黄河上游水电开发有限责任公司大坝管理中心，青海西宁，810008）

1 概况

黄河上游水电开发有限责任公司（简称黄河水电公司）是为适应国家西部大开发的需要，利用当时已建成的黄河龙羊峡和李家峡水电站为母体，以流域滚动开发为机制，加快黄河上游水电资源开发，建设黄河上游水电基地，推进“西电东送”和全国联网，于1999年10月在陕西省西安市挂牌成立，2000年正式运作。2002年电力体制改革后，黄河水电公司原属国家电力公司系统的股权全部划入中国电力投资集团公司（简称集团公司），现集团公司拥有黄河水电公司94.17%的股权。

黄河水电公司成立14年来，遵循“流域、梯级、滚动、综合”的开发原则，加快黄河上游水电资源开发。目前公司拥有运行水电站16座，在建水电站4座。龙羊峡水电站水库总库容274.19亿m3，是黄河上最大的水库；拉西瓦水电站装机容量350万kW，是黄河流域大坝最高、总装机容量和单机容量最大的水电站；公伯峡水电站是公司成立后投资兴建的首座百万千瓦水电站，装机容量150万kW，工程被树为中国水电建设的样板工程，在工程建设中成功探索出的基本建设“八条经验”得到中国水电行业的普遍认可和推广，先后荣获“国家优秀设计金奖”、“中国电力优质工程奖”、中国建筑最高奖“鲁班奖”、“中国土木詹天佑奖”、“国家环境友好工程奖”、“新中国成立60年百项经典建设工程”等诸多荣誉，铸就了黄河上游水电建设史上的又一座丰碑。

截至2013年12月底，黄河水电公司电力总装机容量1 201.32万kW，其中水电装机1 072.84万kW。

2 大坝安全管理模式、机构设置与职责划分

黄河水电公司作为流域性水电开发公司，一贯高度重视水电站防汛和大坝安全管理工作，将此作为安全生产工作的重中之重，常抓不懈。公司大坝安全管理按照专业化管理模式运作，具体业务由大坝管理中心负责。

图1 黄河上游干流梯级水电站布置示意图Fig.1 Hydropower stations on the upstream section of Yellow River

表1 黄河干流10座运行水电站技术参数Table 1 Technical parameters of the 10 hydropower stations in operation

（1）按照公司《事权界定手册》、《水电站大坝安全管理制度》规定，公司水电站大坝安全管理工作由公司总经理全面领导，分管水电与新能源安全生产的副总经理负责运行水电站大坝安全；分管水电与新能源基建工程的副总经理负责水电在建工程大坝安全。公司水电与新能源生产部归口管理公司大坝安全工作，部门设置分管水工专业副主任1人，大坝安全高级主管1人，具体负责运行水电站大坝安全管理；水电与新能源工程部负责在建水电站大坝安全管理，部门设置分管水电建设工程大坝安全的主任、副主任各1人，主管和专责各1人。

（2）运行水电站管理单位和在建水电站管理单位分别是所管水电站大坝安全的责任主体单位，均配备了分管大坝安全的副总经理、职能部门主任（副主任）和水工专责工程师1-2人，按公司授权负责做好所管水电站大坝安全管理工作。

（3）大坝管理中心主要任务是为公司大坝安全管理提供技术支持。大坝管理中心内设综合部和生产调度室（生产指挥）2个管理部门，设置大坝信息部、监测系统维护部、大坝观测部、工程质量检测室4个专业部室，配备了符合岗位要求的大坝安全工作人员，目前定员160人，大专以上学历135人，中级职称及以上人员30人。大坝管理中心主要负责青海境内黄河干流水电站大坝安全监测工作、大坝监测自动化系统的维护工作、公司所属电站大坝监测信息分析和上报、负责数字地震台网管理及地震监测资料的分析和上报、开展建设工程的质量检测工作。

公司及各水电站管理单位依据国家有关法律法规、集团公司管理制度要求，建立了完善的防汛与大坝安全管理制度体系。公司大坝安全管理机构健全，职责明确，岗位责任制落实。

3 大坝安全管理主要特点和具体做法

3.1 主要特点

公司大坝安全管理具有“专业化、信息集中化、日常工作规范化、异常诊断程序化”等显著特点。

3.1.1 管理专业化

图2 黄河水电公司大坝安全管理机构图Fig.2 Organization structure

图3 黄河水电公司大坝管理中心大坝安全管理体系图Fig.3 Dam safety management system

公司所管水电站按照坝型分为重力坝、拱坝、当地材料坝（堆石坝、土石坝）三种类型。水电站主要分布在青海、甘肃和宁夏三省境内，大部分水电站地处少数民族地区，距离城市较远，工作和生活条件相对艰苦。近年来公司加快水电建设速度，对大坝安全监测和管理人员数量和素质要求不断提高。观测人员分散在各水电站，人员数量日益紧张，迫切需要改变常规的大坝安全分散管理模式，集中专业人员开展大坝安全监测、信息统一管理和对水电站大坝安全进行远程管理。考虑以上因素，2011年公司成立大坝管理中心，集中专业人员从事大坝安全监测、系统维护、资料分析等工作，实行大坝安全专业化管理。大坝安全专业化管理优势主要体现在三方面：一是有效节约了人力资源和观测仪器设备。专业化管理后，根据各电站现场实际工作量和大坝测量工作需求，可以合理调配观测人员和仪器设备，提高了工作效率和设备利用率。二是优化观测方法，安全监测和信息处理迅速。如：近年来，通过采用GPS观测方法，替代传统的龙羊峡库区及坝址区岩体地表变形50 km水准网水准测量作业方式，在满足规范要求的测量精度前提下，由原来观测1次耗时30 d减少到5～6 d，工作人员由15人减至6人，大大提高了工作效率，测量计算成果快，判别迅速。三是监测管理趋于精细，体现不同坝型结构差异化的特点。观测人员工作范围由单站转向多站，增进了相互间的技术交流，加深了对不同坝型监测工作关注重点的认识，使监测管理差异化更加精细。

3.1.2 信息集中化

除苏只电站外，黄河干流10座运行水电站均建立了安全监测自动化系统。按照原国家电监会2006年9月颁布的《水电站大坝运行安全信息报送办法》要求，在各电站大坝安全监测自动化系统基础上，黄河水电公司于2007年9月正式启动大坝安全信息管理分系统建设，2010年11月顺利完成，实现了公司大坝安全信息化建设初期规划目标。龙羊峡、李家峡、公伯峡、盐锅峡、八盘峡、青铜峡6座大坝安全信息通过互联网向国家能源局大坝安全监察中心大坝安全信息管理主系统直接报送，苏只实行电子邮件报送。2011年后又逐步将班多、拉西瓦、积石峡3座水电站大坝安全信息纳入了集中管理。公司建立的大坝安全信息管理分系统为坝群安全信息集中处理与分析提供了专业化工作平台。目前公司所管黄河干流10座运行水电站的大坝安全信息在西宁中心站实现了监测数据统一管理、统一处理、资料集中分析，初步形成了大坝安全远程管理与现场巡视检查相结合、信息实时监测分析与日常管理工作相结合的大坝运行安全监控和管理新模式。信息集中化优势主要体现在三个方面：一是能够及时发现大坝监测异常信息和运行中出现的问题；二是能够迅速判断洪水、地震等偶然工况下的大坝运行状态；三是在确保大坝监测质量的前提下，最大限度地减轻现场观测人员的劳动强度。

3.1.3 日常工作规范化

公司严格贯彻落实国家有关大坝安全法律法规和集团公司相关规定，建立健全大坝安全管理制度体系，以管理标准和制度为基础，规范大坝安全日常管理工作。目前公司已发布实施的相关管理制度与应急预案共8部，分别是：《大坝安全管理制度》、《防汛管理制度》、《水电站防汛应急预案》、《水电站垮坝应急预案》、《水电站水库地震事件信息通报规定》、《地震灾害专项应急预案》、《地质灾害专项应急预案》、《气象灾害专项应急预案》，对指导水电站（水库）大坝安全管理与防汛工作发挥了重要作用。水电站管理单位均按照公司要求建立了完善的制度体系，“五规五制”齐全。公司大坝管理中心和陇电分公司、宁电分公司等单位依据大坝安全监测规范和公司大坝安全管理制度，严格开展大坝安全监测工作。依据《水电站大坝安全监测工作管理办法》相关要求，公司建立完善了大坝安全信息月报、水工监测月报、年度监测资料整编分析和大坝运行特殊工况专题分析报告制度。

图4 黄河水电公司大坝安全信息管理分系统网络架构Fig.4 Network framework of the management system for the dam safety information

图5 黄河水电公司大坝安全信息管理分系统信息传输流程Fig.5 Information transmission procedure of the dam safety information management system

（1）大坝管理中心每月5日前汇总上报梯级电站《大坝安全信息月报》，每月10日前编制上报各水电站《水工监测月报》，及时进行监测资料简要分析，提出各水电站重点关注问题和监测意见，指导现场监测工作，发现异常及时报告。

（2）为服务公司生产经营活动，大坝管理中心每月编制2期《公司大坝安全运行情况报告》，在每月2次的公司生产经营协调会上通报有关情况。

（3）每年3月10日前，大坝管理中心和陇电分公司、宁电分公司等单位按照监测规范和公司制度要求，对上一年度监测资料进行整理、审核、入库，完成上年度大坝安全年度监测资料整编，对所管大坝运行性态进行定性分析评价，编制刊印《水工监测年报》。每年3月中旬按时完成运行水电站年度大坝安全监测资料整理整编分析工作。

（4）结合水电站大坝安全监测资料整编和年报编制情况，大坝管理中心编制《黄河水电公司梯级水电站大坝安全管理工作年报》，每年3月20日前报送公司水电与新能源生产部，分送有关领导和各发电分公司。公司大坝安全日常工作做到了规范化管理，最大限度保证了水电站运行安全。

3.1.4 异常诊断程序化

大坝异常情况是指大坝运行过程中偏离于正常变化趋势的现象。异常识别诊断是大坝安全管理的首要任务。为做好监测数据异常管理工作，大坝管理中心设置了资料审核人员和资料分析人员，每天监视检查大坝安全监测数据库资料，以及时发现各水电站大坝异常信息。发现异常信息后，立即按规定的流程开展异常诊断分析，逐级过滤大坝观测数据异常排查。异常信息经诊断分析确认为异常情况后，立即启动异常跟踪监测和巡视手段，并编制异常报告报公司生产部和电站管理单位，对异常采取进一步的处理措施。目前，结合所管各水电站大坝实际情况，通过对设定时间段内数据库所有测值数据进行扫描，形成了异常逐级过滤的模式。通过总结和分析，制定了异常管理制度和诊断流程，极大地提高了异常排查的速度。每年资料审核查出的异常在100条左右，被分析人员确认的异常10条以内，大坝管理中心组织内部人员对被确认的异常进行分析，每年认定的异常为0-3个。

3.2 具体做法

3.2.1 重视大坝安全管理“三支队伍”建设，保障公司大坝安全

公司大坝安全管理目标是体现流域梯级电站群管理特点，管理水平达到国内领先水平。具体措施是用3～5年时间，逐步建立起资料分析、自动化监测系统维护、现场监测与测量“三支队伍”，努力建设一支技能水平高、动手能力强的技能型人才队伍，打造一支专业素质高、善于解决问题的专业技术人才队伍，培养一支具有广阔视野、能够驾驭复杂局面的管理人才队伍，充分发挥公司大坝安全信息管理系统西宁中心站资料分析中心的核心作用，借助公司大坝安全信息管理分系统和网站的技术共享平台，重心转向监测资料分析和自动化监测系统维护，指导水电站现场监测工作有效开展，大坝监测实现现场少人值守，实现公司大坝安全管理模式由现场作业型向分析监测型转变。为实现既定目标，培养和建立“三支队伍”尤为迫切。

（1）为培养现场监测与测量人才队伍，大坝管理中心定期组织观测人员开展技能培训和交流学习，立足“干中学”，提高观测人员技能水平。公司每年举办一次技术比武活动，对优胜者进行表彰奖励，激发观测人员学习和提高业务技能的热情与积极性，促进了人才培养。

（2）为培养资料分析人才队伍，公司通过组织专业技术人员参与大坝安全定期检查、承担监测资料分析报告编写、参与开展科技项目研究等形式，培养和锻炼了一批资料分析人员，为大坝安全评判和管理提供了技术保障。近年来，公司陆续组织开展了“大坝安全信息管理系统建设及应用研究”、“李家峡大坝原型观测试验和提高水库非汛期运行水位研究”、“拱坝超深强透水贯穿性断层渗流特性及影响研究”等课题，使专业人员拓展和深化了大坝安全管理内容和对大坝运行性态的认识，提升了管理水平。同时，公司开展李家峡大坝原型观测试验科技项目研究，对于分析评价设计洪水情况下李家峡大坝安全性态具有重要意义，同时为提高水库水能利用效率、做好公司径流式水电站水库群经济运行工作提供了技术支持。“李家峡大坝原型观测试验和提高水库非汛期运行水位研究”成果获得集团公司2012年度科学技术进步二等奖和黄河水电公司2012年度科学技术进步一等奖；“大坝安全信息管理系统建设及应用研究”成果获得黄河水电公司2012年度科学技术进步二等奖。

（3）为培养自动化监测系统维护人才队伍，公司重点安排大坝管理中心于2009-2012年承担了八盘峡、盐锅峡、李家峡、龙羊峡4座水电站大坝监测系统改造工程土建施工和设备安装任务，负责在设备厂家技术人员指导下完成系统调试。公司为现场观测人员提供了难得的锻炼和学习提高的机会，搭建了培训平台。4座大坝监测自动化系统改造工程完工后，公司水电与新能源生产部分别组织龙羊峡、李家峡、盐锅峡水电站相关人员召开了大坝安全监测自动化系统改造工程经验交流会，参与工程改造的主要人员均准备了书面专题发言材料并进行交流，共有50人次参加了交流会。通过交流，检验了培训效果，达到了提炼经验、总结提高的目的，收到了良好效果。

3.2.2 开展大坝安全年度详查、注册、定检工作

公司积极主动配合国家能源局大坝安全监察中心，规范开展大坝安全注册、大坝安全定期检查等工作，及时发现大坝缺陷和隐患。每年汛前与汛后，依据《水电站大坝运行安全管理规定》和《黄河水电公司大坝安全管理制度》相关要求，公司及时组织开展大坝安全年度详查，对大坝及附属建筑物进行全面的现场检查，对检查发现的问题，及时进行分析、提出处理措施并安排专项资金进行处理。

公司坚持水库经济运行必须遵循确保大坝安全和防汛安全的原则，开展龙羊峡水库按设计汛期防洪限制水位运行分析论证，实现了2012年以来龙羊峡水库汛期限制水位按照2 588～2 594 m之间动态控制，充分发挥了龙羊峡水库防洪减灾效益，保证了梯级水电站安全和发电效益。

近十年来，按照国家能源局大坝安全监察中心统一部署，公司配合大坝安全监察中心组织完成了龙羊峡、李家峡、公伯峡、金沙峡、苏只5座大坝安全首次定期检查；完成了盐锅峡、八盘峡、青铜峡3座大坝第3次安全定期检查；正在开展龙羊峡大坝第2次、青铜峡大坝第4次安全定期检查。目前已完成定期检查的大坝，定检结论均为正常坝。2014年后，公司每年将有4-5座水电站开展大坝安全定期检查。通过大坝安全定期检查，掌握了各水电站大坝安全运行性态，建立和完善了大坝安全技术档案。与此同时，公司积极配合国家能源局大坝安全监察中心，开展公司水电站大坝安全注册和换证工作，目前具备注册条件并已完成注册的龙羊峡等7座水电站大坝，注册等级均为甲级坝。班多、金沙大坝的安全注册正在办理。

3.2.3 构建“四库一网”水库地震监测系统，实施老坝安全监测系统更新改造，保障大坝安全应急管理需求

2005年以来，公司与青海省地震局合作研发，采用“四库一网”的地震监测模式，建立了龙羊峡、拉西瓦、李家峡、公伯峡水电站数字地震监测台网，在西宁建立了统一的梯级水电站数字地震监测台网中心，实现了地震信息远程监测。同时实现了与青海省地震局地震台网中心的数据和信息共享，提升了公司黄河干流梯级水电站地震监测能力和水平，为大坝安全应急管理提供了技术支持。公司设立专业负责水库微震监测管理的职能机构，负责水库微震实时监测和系统运行维护管理。建立了梯级水电站地震监测信息月报制度和年度地震监测资料汇编制度。近年来，公司投资1 800余万元，重点安排对龙羊峡、李家峡、盐锅峡、八盘峡和青铜峡5座水电站大坝安全监测自动化系统进行更新改造并已按期完成竣工验收。通过构建“四库一网”水库地震监测系统和提升大坝安全监测自动化水平，能够实时掌握大坝运行性态，提高了公司应对流域大洪水、地震等非常情况时的大坝安全监测应急管理水平，提升了公司大坝安全应急保障能力。

3.2.4 认真开展大坝隐患排查，及时消除工程缺陷

近年来，结合大坝安全年度详查结果，依据《水电站大坝除险加固管理办法》和公司相关制度规定，完成了龙羊峡、李家峡、公伯峡等电站水工建筑物消缺与补强加固。主要项目有龙羊峡主坝2 585 m以上部位防渗补强处理，李家峡水电站右中孔泄水道底板抗冲耐磨层处理、大坝2 087 m高程左右岸扬压力异常补充帷幕灌浆，公伯峡面板坝周边缝水下检查与缺陷处理，青铜峡水电站河西下导墙护岸铅丝笼块石护脚加固处理等30余项缺陷。

公司高度重视当地材料坝运行中出现的异常迹象。2011年，针对公伯峡水电站运行中出现的混凝土面板堆石坝周边缝局部变形偏大、超过设计控制值、进水口坝段向下游位移偏大、水位变动区面板裂缝逐年增多等一些异常情况，委托设计单位分析大坝运行性态，及时组织设计、科研、专业公司等单位专家进行咨询和会诊，确定公伯峡水电站水工建筑物水下检查的主要内容、范围检查及技术要求。委托青岛太平洋海洋工程有限公司对公伯峡水电站混凝土面板堆石坝周边缝、面板压性缝、面板裂缝、进水口坝段伸缩缝、左溢洪道孤岛裂缝、右岸两块典型防渗面板等部位进行了水下检查，对发现的3号面板周边缝两处混凝土破损缺陷及时进行了处理。处理后，主坝渗漏量明显减小，由原来的19 L/s下降为7 L/s。目前坝体渗漏量基本稳定在7 L/s左右。近3年的运行实践证明，这次水下检查方法得当，缺陷处理方案合理，施工工艺、程序满足方案要求，处理效果显著，达到了预期的目的。

3.2.5 及时完成汛期水毁工程修复

2012年7-8月，黄河上游来水特丰，唐乃亥断面7月25日出现最大洪峰流量3 430 m3/s，为1989年以来最大洪水。期间梯级水电站群持续泄洪。其中龙羊峡水库7月23日-8月29日泄洪38天。泄洪造成各水电站普遍出现泄水建筑物、进厂公路、河岸护坡水毁现象，其中李家峡水电站左底孔泄水道两侧边墙局部空蚀淘刷破坏尤为严重。部分水电站泄洪闸门启闭操作频繁，闸门水封损坏。依据检查结果，公司召开专题会议安排部署对各电站进行水毁工程修复施工和部分水电站消能防冲设施水下检查，安排专项资金限期修复。水电与新能源生产部责成专人组织协调、督办落实修复项目方案制定、审查，招投文件编制、审查、评标，现场施工、管理、验收等各环节工作，在2013年汛前按期完成了班多水电站泄洪闸右孔闸室底板局部冲坑修复、龙羊峡水电站左中孔泄水道侧墙局部空蚀破坏修复、李家峡左底孔泄水道两侧边墙局部冲蚀破坏修复、盐锅峡水电站第6孔非常溢洪道底板补强处理等9座水电站17项水下检查和水毁工程修复项目，确保了电站安全度汛。

4 技术管理经验

黄河水电公司成立以来，注重规范开展水电站大坝安全监测、资料整理整编与分析、大坝安全年度详查等日常工作，积极主动配合国家能源局大坝安全监察中心开展大坝安全注册和大坝安全定期检查，及时发现和消除大坝缺陷与隐患，保证了梯级水电站坝群安全运行。同时，积累了一些技术管理经验。

（1）投入运行时间较长且已进入稳定运行期的大坝，应对大坝安全监测项目进行全面评价，在评价的基础上对监测项目进行优化调整。公司结合大坝定检，采用先进成熟的监测技术和设备，对龙羊峡、李家峡、盐锅峡等大坝的安全监测项目进行了优化调整，保证大坝安全监测设施满足大坝安全监控要求，也在一定程度上减轻了观测人员劳动强度。

（2）公司近年来新投运的拉西瓦等工程实践经验证明，新投运工程要特别重视初期蓄水过程和首次蓄水至高水位的巡视检查、监测、分析工作，以确保大坝和两岸高边坡安全。

（3）要重视当地材料坝渗流控制效果的分析评价工作。要注意总渗漏量的大小和变化趋势，当渗漏量发生突变时（无论减少还是增加），应立即对大坝进行全面巡视检查，并利用监测资料进行分析排查。检查坝体浸润线变化情况，检查坝坡稳定情况，检查渗漏水水质变化情况。对于建在深覆盖层上的大坝，要注重分析检查深覆盖层防渗工程工作状况。对于面板坝，一要检查周边缝变形情况；二要检查面板间是否有挤压破坏情况；三要检查分析渗透压力变化情况，必要时要进行水下检查；四是注意检查当地材料坝与其他坝连接部位的变形稳定和渗漏情况；五是注意观察库区水面是否有旋涡等异常情况。

（4）对于混凝土高坝，垂线监测直观性强，应保证设施完好可靠，观测环境满足要求，自动化、人工观测相互间可以对比映证。

（5）要重视各类坝型防渗帷幕防渗效果的分析评价工作，定期对水质、析出物进行分析，对排水孔应定期检查扫孔。

（6）对于老坝，在重视巡视检查、监测的同时，也要重视大坝材料性能检测工作，如裂缝、碳化检测等。

（7）大坝观测环境对观测精度影响较大，许多测值异常与观测环境有关，对不符合要求的要尽快改善。

（8）根据黄河上游洪水特点，发生大洪水时会连续长时间泄洪，泄水建筑物安全是保证大坝安全的关键。一要及时消除缺陷，泄水建筑物体型平整度不符合要求的一定要进行处理。二要加强巡视检查和流态观察，尽可能对泄水建筑物安排轮换泄洪和检查。三要在泄洪结束后进行全面检查，有冲蚀破坏的要及时修复。四要重视泄洪雨雾对电站运行包括出线设备的影响，编制预案明确防范措施。

（9）水电站大多数处于深山峡谷，应重视高陡边坡坍塌、落石等问题，汛前集中清理危石；规定风、雨天气通行路线和不得开展观测作业的区域、时段等。

5 结语

黄河水电公司为适应水电开发快速发展需要，保证流域梯级水电站群大坝运行安全，成立大坝管理中心，集中专业人员从事大坝安全监测、系统维护、资料分析等工作，实行了大坝专业化管理。同时，注重大坝安全信息化建设，建立了大坝安全信息管理分系统。在黄河干流9座运行水电站建立了安全监测自动化系统，实现了大坝安全监测数据统一管理、统一处理、资料集中分析，初步形成了大坝安全远程管理与现场巡视检查相结合、信息实时监测分析与日常管理工作相结合的大坝运行安全监控和管理新模式，在保证大坝安全监测质量的前提下，极大地提高了工作效率和设备利用率，实现了新型、高效的管理模式在流域性梯级水电站群大坝安全管理中的应用，对其他流域性水电开发公司有一定借鉴和推广应用价值。大坝安全专业化管理、信息集中管控应是流域水电开发公司坝群安全管理的发展方向。