“目前，我國水庫大壩的質(zhì)量與安全總體上是過硬的，尤其經(jīng)過大規(guī)模病險(xiǎn)水庫除險(xiǎn)加固，我國已進(jìn)入世界低潰壩率國家行列。”中國大壩工程學(xué)會(huì)理事長矯勇5月10日在第七屆水庫大壩新技術(shù)推廣研討會(huì)上表示。

智慧為大壩筑起安全屏障

我國進(jìn)入世界低潰壩國家行列與我國智慧化大壩建設(shè)技術(shù)的應(yīng)用密不可分，大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等智慧技術(shù)為大壩筑起一道安全屏障，保障了水庫大壩全生命周期安全可靠。

以國電大渡河流域水電開發(fā)有限公司為例，目前，已建立含地震等環(huán)境影響因素在內(nèi)的9大類19614個(gè)庫壩運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)測(cè)點(diǎn)，制定風(fēng)險(xiǎn)度量標(biāo)準(zhǔn);全流域自建105個(gè)水情遙測(cè)站點(diǎn)，融合國家氣象中心、美國國家環(huán)境預(yù)報(bào)中心、歐洲中期天氣預(yù)報(bào)中心等外部氣象數(shù)據(jù)，形成水情氣象的大數(shù)據(jù)覆蓋。

國電大渡河流域水電開發(fā)有限公司總經(jīng)理涂揚(yáng)舉表示，大渡河流域庫壩安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)預(yù)警難、流域防洪安全與電站群經(jīng)濟(jì)運(yùn)行矛盾突出、多類型發(fā)電機(jī)組族群健康狀態(tài)難以預(yù)測(cè)，而通過推進(jìn)互通化建設(shè)，打造數(shù)據(jù)“大感知”體系，如今已構(gòu)建成流域集中統(tǒng)一的大數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)“大存儲(chǔ)”平臺(tái)涵蓋9座大型水電站。

壩工界雖然在糯扎渡、溪洛渡等工程上已開始運(yùn)用智慧建壩技術(shù)，但整個(gè)壩工行業(yè)在新一代信息技術(shù)應(yīng)用方面還處于起步階段。比如，對(duì)于98000多座水庫大壩全面感知能力明顯不足，絕大多數(shù)中小水庫缺少監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，更談不上互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)共享。

據(jù)了解，水庫大壩具有很長的生命周期，從勘測(cè)設(shè)計(jì)、工程建設(shè)到運(yùn)行管理，面臨著對(duì)自然對(duì)象認(rèn)知不足的風(fēng)險(xiǎn)、工程建造質(zhì)量隱患的風(fēng)險(xiǎn)、工程運(yùn)行中地震、氣象等自然災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)、工程調(diào)度中人為失誤的風(fēng)險(xiǎn)等等。“消除或降低這些風(fēng)險(xiǎn)，不僅要通過新技術(shù)新工藝新方法解決各類工程難題，還要通過數(shù)字化、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等技術(shù)全面感知筑壩質(zhì)量和大壩運(yùn)行情況，通過大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等技術(shù)系統(tǒng)分析大壩可能存在的質(zhì)量安全隱患、氣象水文安全隱患、抗震安全隱患、運(yùn)行調(diào)度安全隱患等。”矯勇說。

諸多建設(shè)環(huán)節(jié)有待加強(qiáng)

雖然我國通過大力發(fā)展智慧化大壩建造和管理技術(shù)，提高了水庫大壩的自身安全和綜合服務(wù)功能，也提升了壩工事業(yè)的現(xiàn)代化水平。但是，從高質(zhì)量發(fā)展的要求出發(fā)，還需清醒認(rèn)識(shí)到水庫大壩建設(shè)管理還有不少薄弱環(huán)節(jié)。

矯勇表示，從勘測(cè)設(shè)計(jì)的角度講，設(shè)計(jì)的理論基礎(chǔ)還有待完善。水庫大壩一般都建設(shè)在自然河谷中，一個(gè)基本的問題是人工結(jié)構(gòu)的大壩與自然巖體結(jié)構(gòu)的變形協(xié)調(diào)性。當(dāng)前設(shè)計(jì)手段已經(jīng)十分強(qiáng)大，但設(shè)計(jì)理論仍然存有缺陷。計(jì)算上可以解決變形和滲漏的相似性問題，即計(jì)算變形與實(shí)際變形十分相近，但還不能完全解決準(zhǔn)確性問題。

從水庫大壩建設(shè)工況角度講，面臨的局面越來越復(fù)雜。隨著水利水電建設(shè)重心的西移，水庫大壩建設(shè)將面臨高海拔、高寒、高地震烈度、高邊坡、深厚覆蓋層等一系列復(fù)雜條件。“尤其對(duì)200米級(jí)以上的超高壩，強(qiáng)震的不可預(yù)測(cè)性、高邊坡處理技術(shù)的可靠性和耐久性、高寒地區(qū)建筑材料力學(xué)性質(zhì)的穩(wěn)定性、深厚覆蓋層的基礎(chǔ)處理技術(shù)等，都帶有一定的不確定性。無論對(duì)勘測(cè)設(shè)計(jì)還是建設(shè)運(yùn)行，都是嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，而這挑戰(zhàn)將伴隨水庫大壩的全生命周期。” 矯勇表示。

從工程的運(yùn)行管理角度講，運(yùn)行過程的氣象水文風(fēng)險(xiǎn)依然存在。我國水庫老壩多、土壩多，若遇漫壩的洪水條件，潰壩風(fēng)險(xiǎn)極大，上世紀(jì)淮河流域75.8大水中板橋、石漫灘水庫潰壩事件，均是因庫容不足漫壩引起。我國水庫中，調(diào)蓄能力強(qiáng)大的多年調(diào)節(jié)水庫僅占16.5%，年調(diào)節(jié)水庫占到63.4%，還有20.1%為季調(diào)節(jié)以下的水庫，尤其是調(diào)蓄能力不強(qiáng)的水庫大壩多為老壩和土壩，在氣候變化導(dǎo)致極端氣象事件增加的情況下，水庫生命周期中難免遇到超標(biāo)準(zhǔn)洪水，漫壩乃至潰壩的風(fēng)險(xiǎn)依然存在，2013年四川大水中涪江流域13座水庫發(fā)生漫壩險(xiǎn)情，其中4座潰壩即是典型案例。

針對(duì)目前水庫大壩面臨的問題，矯勇建議，以創(chuàng)新為動(dòng)力促進(jìn)水庫大壩高質(zhì)量發(fā)展。

一是解決水庫大壩全壽命周期中遇到的挑戰(zhàn)，消除或減輕各類安全隱患，壩工行業(yè)要在創(chuàng)新上下功夫。

二是解決點(diǎn)多面廣量大的水庫安全運(yùn)行要靠創(chuàng)新。我國河流多、水庫尤其是中小水庫多，大量的小型水庫管理權(quán)限在鄉(xiāng)鎮(zhèn)一級(jí)，專業(yè)力量薄弱。要加強(qiáng)管理體制創(chuàng)新，通過類似物業(yè)托管的方式，使大中型水庫管理單位及其他專業(yè)管理隊(duì)伍能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)小型水庫的管理。

三是解決水庫大壩與江河生態(tài)系統(tǒng)和諧共生要靠創(chuàng)新。大力發(fā)展提升江河生態(tài)質(zhì)量和穩(wěn)定性的新技術(shù)，通過不斷探索與實(shí)踐，建立系統(tǒng)成套的水庫大壩生態(tài)保護(hù)技術(shù)，助力水庫大壩與江河生態(tài)系統(tǒng)和諧共生。