王翔 郑淇文 张志勇 张卓然 李晨
摘要:
为进一步提升水利工程安全监测水平,深入剖析了水利工程全生命周期各阶段安全监测工作常见问题,系统梳理出传统安全监测设计缺乏风险理念、安全监测系统鉴定不规范等20类典型问题。从专业监管的角度,提出7条对策建议,如建立安全监测重要成果专家审查工作机制,对安全监测设计审查、招标流程、质量检验、项目验收和系统鉴定环节加强监管等,以切实提高水利工程安全监测工作管理水平,更好应对水利工程安全风险管控难题。
关键词:
水利工程; 安全监测; 风险理念; 高质量发展
中图法分类号:TV698.1
文献标志码:A
DOI:10.15974/j.cnki.slsdkb.2023.03.014
文章编号:1006-0081(2023)03-0076-08
0 引 言
据统计,中国1973年前修建的中型水库1 833座,小型水库70 015座,中小型水库总数量占2019年底在役水库总数量的73.2%;修建堤防112 966 km,占2019年底堤防总长度的35.3%;1973年前修建的中小型水闸16 782座,1990年前修建的小型水闸25 207座,分别占2019年底水闸总数量的16.2%和24.3%[1]。根据SL 654-2014《水利水电工程合理使用年限及耐久性设计规范》,中小型水库大坝的合理使用年限为50 a;2,3级堤防合理使用年限为50 a,4级堤防为30 a,5级堤防为20 a;3级水闸合理使用年限为50 a,4,5级水闸合理使用年限为30 a,大量中小型水利工程达到或即将达到服役工作年限。而且,由于建设时受经济、技术等历史因素影响,大部分中小型水库存在防洪标准低、工程质量差和安全隐患多等问题[2]。
安全监测是水利工程风险控制的重要措施。在水利工程的安全鉴定、除险加固、调度运用、维修养护、应急预案、降等报废等管理工作中,安全监测均被列为主要工作[3]。本文结合长江流域水利建设项目安全稽察实际工作体会,对水利工程全生命周期各階段安全监测工作暴露出来的问题进行系统梳理,从专业监管的角度提出相关建议,以切实提高安全监测工作管理水平,更好地应对水利工程安全风险管控难题。
1 安全监测各阶段存在问题及原因分析
水利工程全生命周期包括可行性研究阶段、初步设计阶段、招标设计阶段、施工阶段、初期蓄水阶段和运行阶段。本文对上述6个阶段安全监测工作暴露出来的问题进行系统梳理总结。
1.1 可行性研究与初步设计阶段
可行性研究与初步设计阶段安全监测的常见问题为以下5类。
(1) 未编制安全监测系统投资定额,安全监测投资偏低。SL 551-2012《土石坝安全监测技术规范》(以下简称SL 551-2012)中,安全监测系统投资估算应为主体建筑物总投资的1.0%~2.5%。因水利行业未颁布大坝安全监测系统相关定额,简单套用土建施工定额,常使得安全监测投资概算偏低,质量难以保证。如干法造孔和湿法造孔工艺施工难度差别较大,隧洞拱顶垂直方向造孔和拱肩水平方向造孔所安装埋设监测仪器的造价成本差异较大。
(2) 多数水利工程未单独编制工程监测专题设计报告,审查把控不严。SL 551-2012规定,I,II等水利工程应单独提交工程安全监测专题设计报告,同时SL 601-2013《混凝土坝安全监测技术规范》(以下简称SL 601-2013)也规定对于1,2级或坝高超过70 m的混凝土坝,应单独提交设计报告。2016年水利部全国水库大坝安全监测系统建设与运行现状调研结果显示,全国仅有约1/3的大中型水库编制了安全监测专题设计报告,大多数水库安全监测设计内容仍未并入工程设计总报告中,安全监测设计深度不够[4]。在设计审查阶段,由于安全监测审查专家较少,多数情况由水工结构审查专家兼任,导致专题设计审查把关不严,在设计阶段即存在较多问题[5]。
(3) 安全监测设计对水工建筑物及其基础的薄弱环节、控制建筑物安全的主要因素和部位考虑不足[6]。目前,水工建筑物结构设计规范中涉及监测设计的内容较少,仅进行一般规定或对监测项目进行规定。而安全监测技术规范主要侧重于常规监测设计、仪器埋设、观测、资料整编等方面,对于不同类型结构建筑物及其基础的薄弱环节、控制其安全的主要因素或部位,缺少有针对性的监测设计[7]。
(4) 缺少具备广泛理论基础和丰富实践经验的安全监测设计从业人员,影响监测设计成果质量。安全监测不只服务于设计与施工,还承担着坝工理论学科发展任务。因此安全监测设计要求要高于普通的水工设计,对设计人员的知识储备要求较高,需涉及水工结构、岩土工程、水力学及河流动力学、测绘工程、爆破工程、数学与应用数学、大数据与人工智能、通信工程、电气工程及其自动化、软件工程等多个专业[8]。目前,安全监测行业市场需求度高,但满足上述要求的从业人员相对较少[9]。
(5) 近30 a来,水利工程安全引入风险理念后,其概念、核心、内涵和特征均有所变化[10]。基于系统风险理念的水利工程安全监测体现了“以人民为中心”的发展思想和“创新、协调、绿色、开放、共享”的新发展理念,但现有的安全监测设计技术标准体系未完全反映这一变化。传统水利工程安全理念只关注工程本身,现代水利工程安全理念关注整体,狭义安全概念扩展为工程安全、水质安全、供水安全和公共安全等。水利工程安全除了应关注工程本身工作性态良好外,还应预测水利工程溃决失事对下游造成的后果是否能够被社会和公众接受[11]。
可行性研究和初步设计阶段下易引发以下2类安全监测设计问题:① 安全监测初步设计时标准偏低。初步设计时,监测项目依据建筑物级别确定,而建筑物的级别取决于工程等别和坝高。工程等别通过工程规划时水库总库容、保护人口、保护农田面积、保护区当量经济规模、治涝面积、灌溉面积、供水对象重要性、年引水量和发电装机容量9个静态考核指标综合确定。但随社会经济的发展,与下游保护对象有关的考核指标随之发生变化,工程等别可能升高,对应的建筑物级别同步升高,导致安全监测初步设计时的标准偏低。② 部分小型水库安全监测设计标准偏低。根据SL 252-2017《水利水电工程等级划分及洪水标准》,小(1)型和小(2)型水库工程等别划分与坝高无关。然而,很多小型水库尽管库容小,但大坝高度高,一旦溃坝,后果严重,工程等别与大坝级别定得偏低,导致安全监测设计标准偏低,与现代水利工程安全监测设计理念不完全一致。
1.2 招标设计阶段
招标设计阶段安全监测的常见问题有以下3类。
(1) 部分大型水利工程安全监测未单独招标。SL 551-2012规定I、II等水利工程应单独提交工程安全监测招标文件,但多数水库由于没有单独编制工程安全监测专题设计报告,常把安全监测合并到主体土建工程内一起招标,给工程后续建设施工与运行管理埋下隐患[12]。例如部分中标的土建施工单位没有安全监测工程经验,且受报价策略因素干扰,土建施工单位合同内安全监测报价过低,按照市场价格难以找到专业的安全监测分包单位,导致监测仪器埋设施工质量差、监测仪器成活率低、施工期监测资料分析成果粗略,不符合规范要求,严重影响施工期内工程建设安全。
(2) 水利行业对安全监测投标单位的资质、从业人员资格未有明确规定,这也是招标设计阶段最突出的问题。SL 531-2012《大坝安全监测仪器安装标准》第1.0.4条及条文说明、SL 551-2012附录H.1.3、SL 601-2013《混凝土坝安全监测技术规范》第1.0.7条、11.3.7条、SL 530-2012《大坝安全监测仪器检验测试规程》第1.0.3条及条文说明、SL 766-2018《大坝安全监测系统鉴定技术规范》第1.0.5条、SL 621-2013《大坝安全监测仪器报废标准》第4.4条分别对监测施工单位的资质、监测从业人员的资格和经验、监测仪器检测单位资质、监测系统鉴定单位资质有明确要求,但由于目前水利行业未专门针对大坝安全监测系统的施工、检测与鉴定设立并颁发相应资质,使得上述规范要求的相关安全监测业务资质在实际中难以落实。
(3) 水利工程安全监测监理较少开展独立招标,基本由土建监理代管,多数土建监理人员不熟悉大坝安全监测相关业务,无法起到应有的质量监督作用。
1.3 施工阶段
施工阶段安全监测暴露出的常见问题为以下4类。
(1) 监测仪器埋设前,多数未进行现场检验、率定。事实上高精密的监测设备在物流运输、装货、卸货、现场存放及现场埋设前的运输过程中,都有可能出现出厂合格的监测仪器发生故障、失灵、损坏或计算参数、基准值发生改变等情况。SL 531-2012《大坝安全监测仪器安装标准》、SL 601-2013《混凝土坝安全监测技术规范》和SL 530-2012《大坝安全监测仪器检验测试规程》均要求仪器埋设前,由具有大坝安全监测仪器检测资质的质量检测机构进行现场检验与率定。而通常安全监测招标文件与施工合同中未明确包含监测仪器现场率定工作内容,建设单位、监理单位在不知情、疏于管理或者没有预算的情况下,未对监测仪器进行现场检验和率定。
(2) 未按规范要求进行初期加密观测或计算基准取值不科学。应变计、无应力计、温度计、多点位移计、锚索测力计等监测仪器在埋设安装阶段,需要同期浇筑在混凝土内部,或将仪器用水泥砂浆锚定。以无应力计为例,SL/T 352-2020《水工混凝土试验规程》规定选取混凝土拌合物初凝时刻的无应力计测值应作为计算混凝土自生体积应变时的基准值;GB/T 50080-2016《普通混凝土拌合物性能試验方法标准》规定贯入阻力达到3.5 MPa的时刻为混凝土拌合物的初凝时刻。相较工程现场通过室内试验来确定无应力计计算基准值的方法,显然多数不具备条件。通常情况下,流态混凝土与水泥砂浆开始具备强度,产生初始应力的时刻,即是混凝土和监测仪器开始协同作用的时刻,以该时刻监测仪器的测值作为监测物理量的计算基准值。一般水泥水化初期放热较少,随后急剧上升,达到一定时间后,放热速率减缓,急剧上升的时刻正是混凝土与水泥砂浆的初凝时刻,因此可利用初期加密观测的温度变化过程线,找到温度曲线的反弯点和其对应时刻的测值作为计算基准值[13-14];SL 601-2013第7.4.1条对这一初期加密观测过程进行了详细规定,前24 h,1次/4 h;第2~3 d,1次/8 h;第4~7 d,1次/12 h;第8~14 d,1次/24 h;之后按规范规定的施工期观测频次进行观测。埋设初期加密观测非常重要,据多个工程统计,埋设在大体积混凝土内的应变计的计算基准时间一般在20 h左右[15],若前期不进行加密观测,则无法相对准确地确定计算基准时间与计算基准值,给混凝土应力应变计算带来较大误差。
(3) 监测仪器选型不合理与施工不规范。仪器选型时,部分测缝计、应变计、锚杆应力计等监测仪器量程选择偏小,因变形与应力过大,会导致仪器损坏;或者当测缝计与位移计安装时仪器变形预留量设置不合理,导致仪器后期测量时超量程失效;当测压管压力水表量程选择偏小,超量程无法计数,当量程偏大时,水压力读数误差较大;测压管埋设深度、花管段长度和埋设位置布置不合理,测压管造孔时偶有采用泥浆护壁工艺钻孔,测压管灵敏度不满足规范要求,坝体浸润线监测和渗流压力监测未有效分开,坝体和坝基渗流压力监测未有效区分[16];渗流量监测时,未进行分区测量坝体渗流量、坝基渗流量、河床坝段渗流量与两岸坝段渗流量;量水堰安装时,偶出现堰板堰口方向安装错误。此外监测仪器安装时防雷接地施工不规范,导致避雷不成功,是导致监测仪器损坏、失效最常见的原因。
(4) 多数水利工程监测资料收集与档案管理不规范。水利工程全生命周期内安全监测业务可能聘请不同的监测单位,水利工程建设阶段与运行阶段安全监测档案资料制作、收集与保存不完善问题,将导致水利工程延续监测变得困难。例如将安全监测设计施工图直接作为竣工图保存,无施工期埋设观测原始记录、施工期安全监测整编资料、监测仪器率定资料及相关计算参数,将导致设计编号与对应传感器出厂编号对应有误,给后期安全监测延续工作带来极大困难。
1.4 初期蓄水阶段
初期蓄水阶段安全监测的常见问题为多数水利工程未建立设计监控指标或提出的设计监控指标不合理。SL 601-2013《混凝土坝安全监测技术规范》规定,在初期蓄水阶段,宜根据理论计算或模型试验成果,并参考类似工程经验,对一些重要部位的监测项目提出预计的测值变化范围,对1,2级大坝关键部位的测值提出设计监控指标。监控指标是指在某种工作条件下,如基本荷载组合的变形量、渗流量及扬压力等的设计值,或有足够监测资料时,经分析求得的允许值或允许范围。而实际工作中,多数水利工程未建立设计监控指标或提出的设计监控指标不合理。
SL 744-2016《水工建筑物荷载设计规范》依据20多座混凝土坝的坝基面实测扬压力观测资料,假定扬压力系数服从正态分布,区间估计置信度为0.9的概率统计值,并综合考虑坝型、防渗帷幕及排水孔等因素确定扬压力系数建议值,通常被作为一个静态的扬压力系数设计警戒值。事实上,在具体工程中,不同坝段地质条件不一致,有的地基岩体完整,有的存在软弱结构面,坝体结构型式也可能不一致,如溢流坝段、非溢流坝段、厂房坝段、闸门坝段、岸坡坝段等,应由设计人员结合具体的受力分析,考虑一定的安全度,计算相应的坝基扬压力系数警戒值,并根据不同库水位,设置动态扬压力系数警戒值。
其他情况如多数土石坝未设立心墙与坝基、未规范不同材料分区交接处的水力梯度控制指标;未划定坝体和坝基测压管水位合理变化范围,对估算建立在深厚砂砾石地基上大坝渗流量造成影响;未给出技术、经济可接受的渗流量控制值等。
1.5 运行阶段
水利工程运行阶段安全监测来的常见问题有以下7类。
(1) 多数水利工程安全监测资料整编不及时,整编格式不规范。SL 551-2012对监测资料整编的时效性和固定格式有明确规定,实际检查发现,运管单位监测资料整编主要是委托监测咨询单位,由于整编时对单位资质基本不做要求,监测单位良莠不齐,技术成果内控不严,导致多数水利工程安全监测资料整编不及时或整编格式不满足规范要求。
(2) 可疑监测数据处理不规范。SL 551-2012中规定监测资料收集时,如发现可疑数据,不宜删改,应标注记号,并加注说明;监测资料分析时,应对由于测量因素包括仪器故障、人工测读及输入错误等产生的异常测值进行删除或修改处理,以保证分析的有效性及可靠性。现场检查发现,监测资料分析报告内监测物理量过程线图含可疑数据,甚至特征值统计仍包含可疑数据,监测资料分析成果可靠性差。
(3) 监测资料分析深度不够,未结合监控指标进行分析。当前多数中小型水库正进入或即将进入老化阶段,大坝自身先天存在各种工程缺陷。安全监测作为大坝的主要判断手段,在进行日常的月报、年报安全监测资料分析时,应对安全监测异常情况深入分析。实际检查发现,多数水库安全监测资料分析仅对特征值进行初步统计,绘制监测物理量过程线图,未对监测值与技术警戒值进行比较。当监测数据异常时,未建立效应量与原因量的数学模型表达式,分析效应量异常的主要影响因素及其定量关系和变化规律,仅进行简单定性分析,甚至得出错误的分析结论。例如某调水利工程安全监测月报渗流监测分析结论为“渗压计的测值呈年周期变化,与环境温度负相关”,而经过专家现场检查分析,真实原因是大气降水的年周期性变化规律导致渗压计测值呈年周期变化等。
(4) 监测仪器维护不及时。主要体现在大坝安全监测系统出现故障后,运管单位发现不及时,或由于技术力量薄弱,不能及时排出故障,或由于未配置备件,需邮寄厂家维修,维修期间断测等情形。其他问题包括当测压管灵敏度下降需要進行冲洗或重新埋设,测量仪表未及时检验与率定的情形等。
(5) 监测系统鉴定不规范。目前主要依据SL 766-2018《大坝安全监测系统鉴定技术规范》对大坝安全监测系统进行技术鉴定,主要包括监测设施可靠性、监测设施完备性、监测设施运行维护、监测自动化系统和监测系统综合评价5个方面。监测设施可靠性评价以测点为评价单位,监测设施完备性评价以重要监测项目和一般监测项目布置是否合理、有无缺项作为评价依据,单个或多个监测测点组合可实现某一监测目的,合并即为某一监测项目类别,监测设施可靠性评价是监测设施完备性评价的基础。
从现场检查结果来看,以下2类错误鉴定情形较为常见。① 部分水利工程安全监测系统鉴定仅进行了安全监测仪器鉴定程序,仅完成了监测设施可靠性评价,或者进行了其中4种评价,但对监测设施完备性评价不全面或评价有误,且未对安全监测系统进行综合评价。② 鉴定报告中监测设施完备性评价未与监测设施可靠性评价结论关联。例如监测设施可靠性评价中,当某一监测断面无应力计全部失效,但应变计完好的情况下,易得出混凝土应力应变重要监测项目无缺且布置合理、监测设施完备性评价为合格的错误结论,但实际上混凝土真实应力应变需要应变计和无应力计联合计算才可得到,在无应力计失效的情况下,应判定该监测断面应变计组已全部失效;若该断面为重点监测断面,则应判定为缺项,最终得到监测设施完备性评价为不合格的相反结论。上述2类监测系统鉴定错误情形反映出目前水利行业内部分安全监测系统鉴定单位对鉴定流程和规范不熟悉、不了解的问题,同时说明了水利行业目前未颁发大坝安全监测系统鉴定资质、未对从事鉴定人员的资格进行要求会引发相应问题。
(6) 部分厂家监测自动化采集设备未预留人工比测物理接口,部分监测仪器未安装比测装置。人工比测包括自动化采集设备与振弦式、差阻式和智能读数仪测得传感器读数进行对比,同时包括与其他人工观测值,如游标卡尺读数进行对比。监测传感器接长电缆接入自动化采集设备后,若自动化采集设备未预留人工比测接口,则需要从自动化采集设备上拆卸电缆芯线再连接人工读数仪进行观测读数,读数后重新把电缆芯线接入自动化采集设备,整个人工比测过程效率极低,而且容易导致设备故障。此外,为了排除自动化采集设备接线通道与电路板的干扰,建议在接入自动化采集设备接线通道前即预留人工比测物理接口。实际检查时发现,部分水利工程外部变形观测的测缝计未设置测缝标点或三向测缝板的人工比测装置,量水堰计旁未设置人工水尺,坝基扬压力测压管未安装压力水表,倒垂线水平位移观测系统垂线坐标仪上方未安装人工比测装置等情形。
(7) 安全监测人员监测业务不熟悉。水利部财政部水办307号《水利工程管理单位定岗标准(试点)》规定,大中型水库工程、水闸工程、泵站工程和河道堤防工程的安全监测技术管理岗要求水利类大中专毕业以上学历,取得助理以上专业技术职称;对于安全监测观测岗要求水利类技校毕业以上学历,取得中级工及以上技术等级资格。安全监测技术管理岗位专业、学历及技术职称要求均偏低,实际检查过程中发现,监测单位监测作业人员多数仍不具备水工监测工证书。
2 水利工程安全监测典型问题统计分析
经统计分析,水利工程全生命周期各阶段安全监测工作典型问题共20种,其中,工程监测技术管理行为12种,行业规章制度体系不健全4种,行业监管不严4种。典型问题统计见表1。
3 典型问题对策与建议
水利建设项目稽察是落实水利行业强监管的重要手段[17]。针对水利建设项目稽察时发现的水利工程安全监测系列典型问题,从专业监管的角度出发,提出以下对策和建议。
3.1 业务单位资质及人员资格要求
水利工程安全监测需明确水利工程安全监测相关业务单位资质及其从业人员资格要求,以下为9类单位资质和安全监测从业人员职业资格建议。
(1) 安全监测设计资质。安全监測设计资质建议明确为水利工程设计资质,并要求安全监测设计人员具有工程师以上职称以及拥有相应工程等级安全监测设计业绩,专业以水利水电工程、水利工程、水工结构与岩土工程为主。
(2) 安全监测监理资质。建议明确为水利工程施工监理资质,并要求配备一定数量的安全监测专业监理工程师以及拥有相应工程等级安全监测监理业绩,需工程师以上职称,专业以水利水电工程、水利工程、水工结构与岩土工程为主。
(3) 安全监测施工资质。建议明确为岩土工程勘察资质与工程测量测绘资质,并要求配备一定数量的安全监测施工技术管理人员及拥有相应工程等级安全监测施工业绩。有工程师以上职称,专业以工程测量、水利水电工程、水利工程、水工结构与岩土工程为主。安全监测观测人员应取得水工监测职业资格证书。
(4) 安全监测测量资质。安全监测测量资质建议明确为工程测量测绘资质,并要求配备一定数量的测量员,取得测量员职业资格证书,有工程师以上职称,专业以工程测量、水利类与土木类为主,或持有工程测量员证。
(5) 安全监测仪器检测资质。依据SL 530-2012《大坝安全监测仪器检验测试规程》相关要求,建议明确为水利工程质量检测(量测类)资质,检测人员具有工程师以上职称,专业以水利水电工程、水利工程、水工结构与岩土工程为主。
(6) 安全监测资料整编资质。建议明确为水利工程设计资质与岩土工程勘察资质,并要求监测资料整编人员具有相应工程等级安全监测资料整编业绩,有工程师以上职称,专业以水利水电工程、水利工程、水工结构与岩土工程为主。
(7) 安全监测系统鉴定资质。依据SL 766-2018《大坝安全监测系统鉴定技术规范》相关要求,建议明确为水利工程质量检测(量测类)资质和水利工程设计资质,并要求鉴定人员具有相应工程等级安全监测系统鉴定业绩,有工程师以上职称,专业以水利水电工程、水利工程、水工结构与岩土工程为主。
(8) 安全监测信息综合管理系统开发资质。建议明确为电子信息系统与系统集成类资质,并要求软件开发人员应具有类似水利工程安全监测信息综合管理系统开发业绩,有工程师以上职称,专业以软件工程、水利水电工程、水利工程、水工结构与岩土工程为主。
(9) 安全监测从业人员职业资格。建议明确为具备相应工程等级的水工监测工证书或拥有水利岩土类研究生及以上学历。
通过对水利工程安全监测业务所需的单位资质及其从业人员资格要求进行明确,可确保水利工程监测的组织及人员满足工程建设与运行所需,规范水利工程监测市场经济行为。
3.2 人员业务培训及考核机制
加强水利行业安全监测设计、施工、监理、运管及仪器检验、系统鉴定单位内部安全监测技术人员业务培训并建立培训考核机制。安全监测具有跨学科与多专业交叉融合的理论知识体系和与实践紧密联系的学科特点,以及其承担的验证设计、推动水利工程设计理论与基础学科发展的任务属性,对从业人员的业务素质要求比较高。目前水利行业安全监测技术力量相对缺乏,国内水利类高校本科无此项专业设置,缺乏安全监测技术人员长效稳定培养机制。应以现有专业技术人员为基础,通过加强安全监测业务培训的方式,迅速培育一批合格的监测专业队伍。
选取水利行业安全监测理论知识和工程经验均丰富的专家,成立安全监测专家库,由省级及以上水行政主管部门抽调安全监测专家,对全国各省安全监测设计、施工、监理、运管及质量检验、系统鉴定单位的安全监测技术人员进行每年定期培训,以此作为单位投标的加分项和个人年度考核的主要依据。
3.3 编制投资定额方案
定额是编制项目概预算的主要依据,安全监测施工技术性强,有别于一般土建施工,很大程度上影响了项目招标后安全监测工程的施工质量,因此有必要组织专家编制水利行业安全监测系统投资定额方案,确保安全监测系统投资预算充足。
3.4 修订技术规范
现阶段,水利行业内安全监测技术规范同专门性水工建筑物设计规范在监测项目的选择上存在不一致,主要原因是安全监测专业技术规范对水工建筑物未进行细分,同时不同规范之间修订也存在时间差别。SL 725-2016《水利水电工程安全监测设计规范》中混凝土大坝级别分类5级,SL 601-2013大坝级别分类4级,SL 319-2018《混凝土重力坝设计规范》大坝级别分类3级,SL 282-2018《混凝土拱坝设计规范》大坝级别分类3级,即使后2种规范大坝级别分类均为3级,但由于混凝土坝结构类型不一致,在应变与坝基温度监测项目的选择上仍有细微的差别。
混凝土坝包括混凝土重力坝、混凝土拱坝、碾压混凝土坝等,土石坝包括均质土石坝、直立心墙土石坝、斜心墙土石坝、面板堆石坝等,不同结构类型的水工建筑物破坏型式、薄弱环节、控制其安全的主要因素或部位客观上存在差异[18],专门性水工建筑物设计规范在安全监测设计章节中未能体现这一点,而安全监测专业技术规范主要是对某一类水工建筑物如混凝土坝的安全监测技术进行一般规定。安全监测系统鉴定环节,SL 766-2018《大坝安全监测系统鉴定技术规范》中监测设施完备性评价章节,仅就一般混凝土坝和土石坝结构型式重要监测部位考核合格要求进行规定,未细分混凝土坝和土石坝各种不同结构类型,因而在安全监测设计时,受制于监测设计人员经验与水平差异,对水工建筑物及其基础的薄弱环节以及控制建筑物安全的主要因素和部位难以有针对性的把控。
随着经济社会的快速发展和“以人民为中心”发展思想的贯彻落实,按溃坝后果对水库大坝进行分类是必然要求。现有的安全监测设计技术标准体系未完全反映水利工程风险理念的相关要求。例如下游防护等级提高后,原安全监测设计标准可能偏低。在进行小型水库安全监测设计时,未考虑坝高对溃坝后果严重程度的影响,建议对超过一定坝高及溃坝后果超过一定程度的水利工程可适度提高水利工程安全监测设计标准。
针对上述情形,有必要组织专家对水利行业安全监测技术规范进行统一修订,适应高质量发展阶段“以人民为中心”的发展思路,关注水利工程风险的安全监测设计理念。安全监测技术规范应尽量囊括所有水工建筑物类型,同时与各专业性水工建筑物设计规范安全监测设计标准统一。
3.5 加强成果质量内部管控
加强安全监测设计成果质量内部管控及严格设计审查与招标程序。针对水利工程安全监测设计专业技术性强的特点,建议政府、行业与市场监管层面严格制定安全监测设计审查与招标程序,按照规范要求对水利工程安全监测系统进行专项设计、专项审查、单独招标和专项验收,严格审查投标单位资质及项目实施人员资格条件。同时建议监测设计单位加强安全监测设计成果质量内部管控,对水工建筑物及基础的薄弱环节或控制建筑物安全的主要因素和部位进行有针对性的安全监测设计,根据理论计算,对一些重要部位的监测项目提出合理的设计监控指标,确保水利工程安全监测设计成果科学、合理。
3.6 引入第三方鉴定仪器和安全监测系统
引入独立第三方对安全监测仪器进行检测、率定,并对安全监测系统进行鉴定。加强水利工程安全监测仪器检测与率定监管,以确保监测仪器在埋设安装前仍处于良好工作状态,是对监测仪器出厂性能参数的复核校验,也是保障水利工程安全监测施工质量的必要条件。依据SL 530-2012《大坝安全监测仪器检验测试规程》,水利工程安全监测仪器现场安装埋设前必须进行检验测试,并由具有水利工程质量检测(量测类)资质的独立第三方质量检测机构对监测仪器进行检验与率定。
加强水利工程安全监测系统鉴定监管,明确安全监测系统鉴定责任主体,落实安全监测系统鉴定资金来源,对责任主体单位是否定期开展安全监测系统鉴定行为进行严格监管,对鉴定单位鉴定资质和鉴定人员从业资格严格监管,可有效提升水利工程安全监测系统鉴定成果质量,严肃鉴定程序,确保水利工程安全监测系统运行正常。依据SL 766-2018《大坝安全监测系统鉴定技术规范》,其鉴定结论分为正常、基本正常和不正常3个等级,可作为评价水利工程安全监测系统运行状况以及监测项目是否完备的依据。水利工程安全监测系统验收类似于水利工程蓄水安全鉴定,建议建设单位在竣工前组织具有安全监测系统鉴定资质的独立第三方对水利工程安全监测系统进行鉴定,作为安全监测系统工程验收是否合格的重要补充材料。
3.7 建立专家库和成果专家审查机制
建立安全监测专家库和安全监测重要技术成果专家审查工作机制。安全监测作为水利工程日常实时在线监控的重要手段,应引起重视并充分利用好安全监测技术成果,收集水利工程安全监测专家信息名单,建立专家库,以对整个水利行业安全监测工作起到更好的指导作用,也有利于水利工程安全监测学科体系的健康发展。
加强水利工程安全监测专业监管,建立安全监测重要成果专家审查工作机制。当前水利行业安全监测设计、施工、监理、第三方仪器检验与监测系统鉴定技术力量缺口较大,政府监管力量不足,建立安全监测重要成果专家审查工作机制是对政府监管工作的有效补充。
目前安全监测重要成果主要有:① 日常监测资料整编报告如月报、季报、年报等;② 首次蓄水前安全监测资料分析专题报告;③ 蓄水到规定高程或竣工验收时安全监测资料分析专题报告;④ 水利工程安全鉴定时安全监测资料分析专题报告;⑤ 施工期或运行期水利工程出现异常或险情状态时安全监测资料分析专题报告;⑥ 水利工程安全监测系统鉴定报告。目前第②至第⑤项工作已经开展专家审查工作程序,但第①项和第⑥项工作还未开展。
由于水利行业未制定安全监测系统鉴定办法,鉴定单位资质、鉴定工作资金来源、是否组织专家评审、鉴定审定部门与鉴定工作流程均未明确或落实,目前仅编制了SL 766-2018《大坝安全监测系统鉴定技术规范》。
此外,对于较重要的监测技术成果,如年度安全监测资料分析报告,建议引入安全监测重要成果专家审查工作机制。年报作为日常监测资料整编报告,容易被忽略,甚至在汛期来临之前,往年的监测资料还未完成整编的情形也有出现,导致工程隐患不能被及時发现并处理,引发度汛期间的水利工程失事。监测资料整编单位资质未明确,整编报告质量参差不齐,引入安全监测重要成果专家审查工作机制,可有效避免此类情形发生。
4 结 语
目前,中国大量中小型水利工程已达到或即将达到服役工作年限,水利工程安全风险问题愈发突出,应提高对水利工程安全风险管理工作的重视。通过切实做好水利工程全生命周期各阶段安全监测工作,可以更好地应对水利工程安全风险管控难题,确保工程安全、水质安全与供水安全,促进新阶段水利高质量发展。
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(编辑:唐湘茜)
Current situation and promotion strategy of safety monitoring of water conservancy projects in China in high-quality development stage
WANG Xiang,ZHENG Qiwen,ZHANG Zhiyong,ZHANG Zhuoran,LI Chen
(Center for Rivers and Lakes Protection,Construction and Operation Safety,Changjiang Water Resources Commission,Wuhan 430010,China)Abstract:
Through in-depth analysis of the common problems of safety monitoring in all stages of the whole life cycle of Hydraulic engineering,20 typical problems were systematically sorted out,such as the lack of risk concept in traditional safety monitoring design and the nonstandard identification of safety monitoring system etc.And 7 countermeasures were put forward from the perspective of professional supervision,such as establishing the mechanism of expert review of important achievements of safety monitoring,strengthening the supervision of safety monitoring design review,bidding process,quality inspection,project acceptance and system identification,etc.,which can effectively improve the management level of hydraulic engineering safety monitoring and better deal with the problems of hydraulic engineering safety risk control.
Key words:
hydraulic engineering; safety monitoring; risk concept;high-quality development
收稿日期:
2022-05-11
作者簡介:
王 翔,男,高级工程师,主要从事水利建设项目稽察、安全监测研究。E-mail:931563835@qq.com
通信作者:
郑淇文,男,工程师,主要从事水利工程安全监测与健康诊断、风险评估研究。E-mail:zqw_yu@163.com