张秀丽(国家能源局大坝安全监察中心,浙江杭州,310014)
导则解析
《水电站大坝运行安全评价导则》编制情况说明
张秀丽
(国家能源局大坝安全监察中心,浙江杭州,310014)
介绍了《水电站大坝运行安全评价导则》编制的任务来源、制订目的和原则、必要性、制订过程、专题资料收集和调研情况、与国家有关大坝安全法律法规和电力行业安全鉴定的关系、与现行设计或施工规范的关系、主要内容等情况,以便应用者加深理解。
水电站大坝;运行安全评价;导则;编制
水电站大坝安全事关公共安全,中国政府历来十分重视,有关的法律法规明确规定,投运的大中型水电站大坝应每5年开展一次大坝安全定期检查,确定大坝安全等级,为政府监管提供技术支撑。自1987年以来,电力行业的水电站大坝安全定期检查已经形成制度,有效保证了水电站大坝的安全运行。截至2011年,已经完成了三轮大坝安全定期检查,同年启动第四轮定期检查。
大坝安全定期检查的重要技术活动是评定大坝安全等级,如何全面准确评定是关键,但多年来电力行业没有针对性的技术标准。2008年,原电监会大坝安全监察中心通过大坝安全监测标委会上报申请立项,制定《水电站大坝运行安全评价导则》(以下简称《导则》),填补大坝安全评价技术标准的空白。
《导则》根据发改办工业〔2008〕1242号文《国家发展和改革委员会办公厅关于印发2008年行业标准计划的通知》的要求制订。
起草单位为原国家电力监管委员会大坝安全监察中心。
《导则》制订的主要目的是为了规范水电站大坝运行安全评价工作,保证大坝安全评价质量,准确评定大坝安全等级。
制订原则是应广泛收集资料、深入调研、全面总结电力行业前三轮定期检查的成功经验,吸取教训,把成功的经验写入导则,提高电力行业大坝运行安全评价的技术水平。
鉴于大坝安全的重要性,世界各国均十分重视大坝安全评价工作,许多发达国家都由政府部门或行业协会制定了有关的指导性文件,如美国联邦能源委员会水电审核局颁发了《水电工程评价导则》,加拿大大坝安全协会、澳大利亚大坝委员会都编制了各自的《大坝安全导则》。我国水利部曾于2000 年12月颁布了SL256-2000《水库大坝安全评价导则》,但电力系统多年来没有针对性的技术标准或指导性技术文件。美国的导则针对水电工程,加拿大和澳大利亚的导则偏重于大坝安全管理而非技术。1987年开展电力系统水电站大坝安全定期检查以来,多年的实践表明,运行大坝安全评价不能完全依据设计、施工规范,国内外也无可借鉴的针对电力系统运行大坝的专门技术标准,需要填补空白。
我国水电站大坝建设于不同年代,建设立项和审批也分属于国务院水利、电力等不同行业部门,不同行业部门有不同的技术标准体系,大坝的建设阶段和运行阶段特点不同,遵循的技术标准也应有针对性。在以往大坝安全评价技术标准选用上,存在以下几种问题:(1)水利SL与电力DL规范要求不同。工程立项审批属于水利系统,大坝的设计、施工遵循水利SL相关规范,现在归属于电力系统管理,按照电力系统DL相关规范进行评价,与原遵循规范要求不一致;(2)对于同一评价内容有不同规范规定,要求不一致。如评价防洪安全性的重要指标坝顶高程和特征水位的关系,各类大坝均要求坝顶高程高于水库最高水位,但DL5180-2003《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》中8.0.2条仅要求坝顶高程不低于正常运用洪水时的水库静水位,显然后者要求更低;(3)对于评价内容没有规范规定。如坝体、坝基渗漏问题是大坝运行性态的重要指标,但设计规范没有这一指标的要求。
大坝安全管理的目标是杜绝溃坝、漫坝等恶性事故的发生,防止大坝结构出现不可接受的损坏,保证大坝正常安全运行。虽然大坝设计和建设时都是朝着这一目标努力的,但由于各种主观和客观原因,造成投运大坝的质量不符合设计或施工规范的情况时有发生。由于蓄水后大坝及其他相关建筑物运行状态的复杂性,会出现一些符合大坝设计或施工规范要求但并不安全的问题,也会出现一些不符合设计或施工规范要求但安全的问题,再加上设计或施工规范局限性,本身就需要根据工程实践不断修编和完善,因而,适用于工程建设期的设计或施工规范并不完全适用于运行期,只能是运行大坝安全评价的重要参考依据,但不能是唯一依据。
以往的实践经验表明,运用设计或施工规范来评价运行期大坝的安全性会遇到很多难于统一的问题。每座大坝情况不同,专家对规范的理解和对技术问题的看法也有认知的差异,甚至对同一问题不同规范间的条款规定不甚一致,因此,有必要在全面总结以往大坝安全评价工作经验的基础上,按照风险管理的理念综合评定大坝安全等级,编制适合运行大坝安全评价的技术标准,明确和细化规定水电站大坝运行安全评价相关问题。
根据2008年6月4日发改办工业〔2008〕1242号文《国家发展和改革委员会办公厅关于印发2008年行业标准计划的通知》要求,原国家电力监管委员会大坝安全监察中心组织人员开展了广泛的资料收集、调研工作,并于2010年11月正式成立了《导则》编写组,着手导则条文的起草工作,具体过程如下:
(1)2008年10月~2010年10月,开展资料收集、调研工作,分析研究世界坝工史上大坝失事或水电站事故的技术原因,全面总结1987年以来电力行业水电站大坝安全定期检查、特种检查工作的经验,掌握三轮定期检查对大坝安全评价的有关情况。
(2)2010年11月~2011年7月,酝酿成立《导则》编写组,确定编制工作大纲、进度计划、分工和编写要求。编写组成员按分工进行相应章节条文的编写工作,于2011年7月完成《导则》(初稿)。
(3)2011年8月~2012年10月,召开了四次编写组内部讨论会,修改完善《导则》,于2012年10月完成《导则》(征求意见稿)。
(4)2012年11~12月,向水电企业主管单位和运行单位、水电设计院、科研院校以及有关专家广泛征求意见,共计发放征求意见稿96份,其中有47个单位和专家共反馈修改意见168条。
(5)2013年1~3月,编写组根据反馈的意见,逐条进行了认真分析、讨论与研究,共采纳或部分采纳了152条意见,于2013年3月下旬完成《导则》(送审稿),提交电力行业大坝安全监测标准化技术委员会审查。
(6)2013年4月22~25日,电力行业大坝安全监测标准化技术委员会组织标委会委员、有关专家和单位,在杭州召开审查会。
(7)按照审查意见修改完善后,2013年9月报批。
(8)2014年3月国家能源局正式发布。
针对《导则》编制过程中的重要技术问题和技术指标,开展了专题资料收集和调研工作,主要专题有:
(1)历次病险坝确定情况;
(2)历次因防洪能力不足确定为病险坝的数据汇总;
(3)历次定检确定防洪专题的原因;
(4)抗震安全资料综述;
(5)重力坝结构安全评价稳定、应力、运行缺陷等背景资料收集;
(6)拱坝结构安全评价稳定、应力计算方法、参数匹配、超标问题处理等资料收集;
(7)碾压式土石坝结构国内外变形、渗流资料收集;
(8)碾压式土石坝结构坝顶结构与特征水位的关系;
(9)碾压式土石坝结构运行性态及缺陷处理资料收集;
(10)坝基不利构造性态分析、加固处理、安全评价资料收集;
(11)边坡失稳机理、稳定分析计算方法和参数、危害性分析、安全评价资料收集;
(12)泄水建筑物运行缺陷资料收集;
(13)历次定检泄水建筑物专题研究情况;
(14)历次定检金属结构安全性评价资料收集;
(15)钢材容许应力不根据使用年限折减专题分析研究;
(16)因闸门、启闭机问题造成事故的资料收集分析;
(17)监测系统评价与资料分析成果总结和反思;
(18)大坝安全评价资料要求综述;
(19)主要专题报告编写要求收集整理;
(20)世界坝工史上大坝失事或水电站事故典型案例和原因。
与大坝安全相关的法律法规有国务院《水库大坝安全管理条例》,规定大坝主管部门应当建立大坝安全定期检查及鉴定制度;有原国家电力监管委员会《水电站大坝运行安全管理规定》,要求在水电站蓄水前及工程竣工时进行安全鉴定,并规定运行水电站大坝应建立检查制度,进行日常巡查、年度详查、定期检查和特种检查。
大坝安全运行安全评价(定期检查或特种检查)是根据水电站大坝实际运行情况,对大坝结构性态和安全状况进行综合分析,评定大坝安全等级的技术活动。对照相关法律法规,大坝运行安全评价不是对整个工程安全状况的全面安全鉴定,仅是对大坝运行状态的安全性专项评价,有别于工程蓄水或竣工安全鉴定。
蓄水或竣工安全鉴定的目的是确定可否允许大坝挡水运行或工程验收,鉴定范围是全部枢纽建筑物,不需要确定其安全等级。大坝运行安全定期检查的主要目的是评定大坝安全等级,便于安全监督,促进维护管理,保证大坝运行安全。与蓄水和竣工安全鉴定相比,对大坝而言,虽然涉及内容相近,但侧重点和方法有差异。大坝运行安全评价关注的是水库蓄水后有关水文、地质条件的变化,建筑物运行性态的变化,永久性挡水与泄水建筑物、近坝库岸、金属结构等的运行状况;蓄水或竣工安全鉴定关注的是设计和施工质量能否保证工程安全投运。关于工作方式,大坝运行安全评价强调通过专门组织大坝安全定期检查和特种检查的方式进行。
综合上述因素,《导则》是与《水电站大坝运行安全管理规定》和《水电站大坝安全定期检查办法》两个部门规章配套的技术标准,并不适用于电力行业的蓄水和竣工安全鉴定。
大坝是按照设计和施工技术标准建设的人工构筑物。大坝投运后的运行性态是对大坝设计和施工质量的检验。一些评价要素的复核、复查原则上均需要按照设计施工规范,《导则》仅对运行大坝安全评价特有的问题提出指导性原则。主要在以下方面有突破:
(1)大坝安全定期检查重要工作之一是确定复核、复查、检测等专题研究项目,《导则》提出了对防洪安全、坝基问题、结构问题、边坡、监测等评价项目确定专题的条件和要求。
(2)对大坝安全评价中遇到设计规范不一致、设计规范采用时容易歧异、设计规范没有要求等问题,明确了处理原则。
(3)对专题复核结果不符合设计指标,如坝体应力超过现行规范的容许应力,边坡稳定安全系数达不到规范要求,但监测成果稳定,运行性态正常的情况,坝体混凝土质量存在先天性缺陷但不影响使用功能,稳定和应力满足现行规范要求,坝体早期出现裂缝但长期稳定未影响结构安全等运行大坝安全评价特有的问题,从大坝安全风险管理的角度出发,提出了评价指标。
(4)在分析总结世界坝工史上大坝失事和水电站事故直接技术原因、以往定检经验的基础上,全面系统地提出了大坝安全等级评定的项目和要素。
《导则》规定了水电站大坝运行安全评价内容、资料、依据、方法和要求以及大坝安全等级确定标准,具体规定了工程防洪、抗震、坝基、坝体结构(包括应力、稳定、渗流安全等)、泄水建筑物、金属结构设备、边坡等方面的安全复核或评价方法和要求,提出了应按照风险管理的理念,在全面分析大坝安全标准、防洪能力、基础状况、结构状况、运行性态、边坡状况六方面情况的基础上,综合评定大坝安全等级的具体要求。
《导则》按照建标〔2008〕182号《工程建设标准编写规定》的要求编写,主要内容共13章和3个附录,分别为:前言、1总则、2术语、3基本规定、4防洪安全评价、5抗震安全评价、6坝基安全评价、7重力坝结构安全评价、8混凝土拱坝结构安全评价、9碾压式土石坝结构安全评价、10泄水建筑物安全评价、11金属结构设备安全评价、12边坡安全评价、13大坝安全综合评价、附录A大坝安全评价资料要求、附录B主要专题报告编写要求和附录C监测系统评价。
《导则》是新编技术标准,由于编写组知识水平、经验和时间所限,难免存在很多不足之处,需要结合大坝安全定期检查工作的应用反馈意见,也希望读者提出宝贵意见,以便今后修订完善。
Title:Compilation of Guide for safety assessment of hydropower dams in operation//by ZHANG Xiu-li// Large Dam Safety Supervision Center of National Energy Administration
The paper introduces some issues about the compilation of Guide for safety assessment of hydropower dams in operation,including the origin of assignment,aim,principle and the process of the compilation,the data collection and investigation,the relation between this guide and other related regulations as well as the main contents.
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TV698
A
1671-1092(2015)01-0001-04
2015-01-20
张秀丽(1962-),女,江苏扬州人,教授级高级工程师,总工程师,研究方向为水电站设计与大坝安全管理。
作者邮箱:zhang_xl@ecidi.com