水利水电工程安全监测标准化问题的研究.pdf

2 0 0 65大坝与安全w w w.d a m.c o m.c n1水电工程安全监测标准化情况1 9 6 4年,原水电部水利管理司组织编写了 水工建筑物观测技术手册,这是我国第一部系统介绍水工建筑物监测技术的“法典”。1 9 7 5年,对 水工建筑物观测技术手册 进行了修订,更名为 水工建筑物观测工作手册,手册详细介绍了各种坝型监测仪器和测点的布置,成为当时监测设计的重要依据。上世纪7 0年代末和8 0年代初,我国先后颁发了 混凝土重力坝设计规范 和 混凝土拱坝设计规范,这两部规范都有观测设计一章,我国观测设计向标准化迈出了可喜的一步,后陆续颁发的重要水工类设计和施工技术规范,都有观测设计一章,但这时监测设计仅作为水工设计的一部分,并无专门的技术标准。1 9 8 5年1 1月,根据广大安全监测工作者的要求,原能源部、水利部正式组建了 混凝土大坝监测技术规范 编写组,1 9 8 9年,具有我国特色的第一本监测规范 混凝土大坝监测技术规范 问世;接着,1 9 9 4年,水利部和电力部又颁发了 土石坝安全监测技术规范,由此,大坝安全监测设计进入了标准化的新阶段。从上世纪9 0年代到2 1世纪初,根据现代设计和筑坝技术的发展,国家对多项技术规范进行了修编,如 混凝土重力坝设计规范、混凝土拱坝设计规范 等,并于2 0 0 3年对 混凝土大坝监测技术规范 进行修订,更名为 混凝土坝安全监测技术规范,于2 0 0 3年6月1日正式实施。目前,据现有资料整理,安全监测专业类技术规范、规程有2 3个,主要由监测设计类、监测仪器产品与仪器型谱类、监测资料整编类和自动化类组成,但重要的专业性规范只有两个D L/T 5 1 7 8-2 0 0 3混凝土坝安全监测技术规范 和S L 6 0-9 4土石坝安全监测技术规范。其它坝工设计和施工类技术规范中,有观测设计或原型观测一章的有5 0个,基本覆盖了水电工程的各种建筑物,但各规范中观测设计一章的繁简、深浅及篇幅相差很大。2水电工程安全监测标准的对比分析2.1我国现阶段水电工程安全监测标准体系的基本特点我国现阶段水电工程安全监测标准体系由四部分组成,即:国家标准、水利行业标准、电力行业标准、其它行业及协会标准。其中,国家标准涉及到工程安全监测的约1 2个,水利行业标准约4 4个,电力行业标准约1 2个,其它行业及协会约5个。目前,这些标准在我国各行业、各地、各单位,各取所水利水电工程安全监测标准化问题的研究郝长江,杜泽快,季凡(长江水利委员会设计院,湖北 武汉4 3 0 0 1 0)摘要:本文介绍了我国水电工程安全监测标准化和立法概况,重点对我国各种现行水电工程安全监测技术规范进行了对比分析,指出了标准体系目前所存在的问题。由此,建议统一制定国家级安全监测技术规范、整合或修编各专业规范的安全监测标准、统一安全监测专业规范与其它规范的术语和定义,并且应进一步加强对安全监测技术的研究。关键词:水利水电工程;安全监测;技术规范;标准化T i t l e:S t a n d a r d i z a t i o n o f s a f e t y m o n i t o r i n g i n h y d r a u l i c a n d h y d r o p o w e r e n g i n e e r i n g/b y H A OC h a n g-j i a n g,D UZ e-k u a i a n dJ IF a n/T h e d e s i g n i n s t i t u t e o f C h a n g j i a n g w a t e r r e s o u r c e s c o m m i s s i o nA b s t r a c t:T h i s p a p e r i n t r o d u c e d t h e s t a n d a r d i z a t i o n a n d l e g i s l a t i o n o f s a f e t y m o n i t o r i n g i n h y d r a u l i c a n d h y d r o p o w e r e n g i n e e r i n g.I t e m p h a s i z e d t h e c o m p a r i s o n a m o n g c u r r e n t t e c h n i c a l c o d e s a n d p o i n t e d o u t s o m e p r o b l e m s.A s c o n c l u s i o n,t h e a d v i c e w a s a d-v a n c e d t h a t n a t i o n a l s a f e t y m o n i t o r i n g t e c h n i c a l c o d e s h o u l d b e e n a c t e d,t h e s t a n d a r d s s h o u l d b e r e v i s e d a n d t h e r e s e a r c h o n s a f e t ym o n i t o r i n g t e c h n o l o g y s h o u l d b e e n h a n c e d.K e y w o r d s:h y d r a u l i c a n d h y d r o p o w e r e n g i n e e r i n g S s a f e t y m o n i t o r i n g S t e c h n i c a l c o d e S s t a n d a r d i z a t i o n中图分类号:T V 6 9 8.1;T V 2 2 2.5文献标识码:B文章编号:1 6 7 1-1 0 9 2(2 0 0 6)0 5-0 0 1 9-0 4郝长江,等:水利水电工程安全监测标准化问题的研究1 9D a ma n d S a f e t y 2 0 0 65w w w.d a m.c o m.c nB y H A OC h a n g-j i a n g:S t a n d a r d i z a t i o n o f s a f e t y mo n i t o r i n gi n h y d r a u l i c a n dh y d r o p o w e r e n g i n e e r i n g需,均在应用和实行,从而形成如下特点:(1)行业间相对独自为阵,各有一套标准,但又互为补充由于国家大的管理体制变化,如原水电部一分为二,成为水利部和能源部两个管理体系,但各自管理和业务范围都有水电工程这一块,形成业务范围重叠,而相应安全监测标准却各自为阵,好在从整体上来看监测标准重叠的并不是很多,基本上能起到互为补充的效果。(2)各水工(专业)标准的监测章节与安全监测专业标准并存目前,大部分水工标准内均包含安全监测章节,对监测项目、监测设施的布置等都有规定,但篇幅不大,而安全监测专业标准,如:混凝土坝安全监测技术规范、土石坝安全监测技术规范则对安全监测工作做了全面详细的规定。(3)水电工程安全监测标准已从中级阶段进入高级阶段,并日益被人们重视我国水电工程安全监测的发展经历了三个阶段,即:上世纪5 0 7 0年代为初级阶段,8 0 9 0年代为中级阶段,9 0年代末进入高级阶段。所谓高级阶段,水电工程安全监测技术被认为已非常成熟,其技术标准已基本配套和合理,理论与实践的结合更加完善,人们对工程安全的意识日益增强。(4)水电工程安全监测标准体系还存在一些不足,有待进一步完善由于管理体制两条线及水电工程建筑物类型较多,相应的技术标准也较多,难免会存在一些统一性问题,在今后的工作中需要进一步完善。2.2关于安全监测专业规范间结构形式的比较目前我国安全监测专业规范主要有两个,一个是电力行业编制的 混凝土坝安全监测技术规范,一个是水利行业编制的 土石坝安全监测技术规范,这两个规范在全国范围内均通用,也可能是一个已修编、一个还未修编的缘故,其结构形式差别较大。通过对比可知,混凝土坝安全监测技术规范一共由1 4个部分组成,而 土石坝安全监测技术规范由1 1个部分组成;混凝土坝安全监测技术规范 将范围独立编写,并增加了规范性引用文件、术语和定义、监测自动化系统等,而 土石坝安全监测技术规范 则没有这些内容;另外,混凝土坝安全监测技术规范 将水位、水温、降水量、淤积及冲刷等监测项目统称为环境量,而 土石坝安全监测技术规范 则称之为水文、气象监测。2.3关于各监测标准术语和定义的比较目前我国在众多的监测标准中,对工程安全监测的术语和定义大不相同,有的称之为安全监测,有的称之为观测,有的称之为原型观测,现将部分监测标准比较如下(见表1):表1部分安全监测标准的术语和定义比较表T a b le 1:C o mp a r is o n o f s o me s a f e t y mo n it o r in gs t a n d a r da n dd e f in it io n从表1的对比显而易知,安全监测专业规范及少数水工规范的安全监测标准已统一称为“安全监测”,而其它水工及建筑物技术规范的安全监测标准的术语极不统一。2.4关于安全监测工作阶段的比较工程安全监测工作贯穿于整个工程,从可研阶段到运行阶段,准确地划分各阶段,并合理确定各阶段工作内容,将能更好更全面地指导工程安全监测各项工作。我国现阶段通行的两个安全监测专业规范对工作阶段都做了具体说明,但区别较大。对各监测规范在不同阶段的工作内容说明和比较如下:(1)可行性研究阶段序号安全监测标准安全监测 的 术 语和定义1混凝土坝安全监测技术规范安全监测2土石坝安全监测技术规范安全监测3混凝土面板堆石坝施工规范(电口)安全监测4混凝土面板堆石坝施工规范(水口)观测仪器埋设5水闸工程管理设计规范工程观测6水电站进水口设计规范运行和观测7水工隧洞设计规范安全监测8水电站厂房设计规范安全监测设计9水闸设计规范观测设计1 0溢洪道设计规范(水口)安全监测设计1 1溢洪道设计规范(电口)观测设计1 2混凝土重力坝设计规范观测设计1 3碾压式土石坝设计规范安全监测设计1 4碾压混凝土设计导则观测设计1 5混凝土面板堆石坝设计规范原型观测1 6混凝土拱坝设计规范安全监测设计1 7水工预应力锚固设计规范原位监测设计2 02 0 0 65大坝与安全w w w.d a m.c o m.c n混凝土坝安全监测技术规范:提出安全监测系统的总体设计专题,监测仪器及设备的数量、监测系统的工程概算。土石坝安全监测技术规范:提出安全监测系统的总体设计方案,观测项目及其所需仪器设备的数量和投资估算。(2)初步设计阶段土石坝安全监测技术规范:优化安全监测系统的总体设计方案、测点布置、观测设施及仪器的数量和投资概算。(3)招标设计阶段混凝土坝安全监测技术规范:提出监测系统设计文件,包括监测系统布置图、仪器设备清单、各监测仪器设施的安装技术要求、测次要求及工程预算等。土石坝安全监测技术规范:提出观测仪器设备清单、各主要观测项目及测次;各观测设施、仪器埋设安装技术要求及投资预算。(4)施工阶段混凝土坝安全监测技术规范:提出施工详图;做好仪器设备的检验、埋设、安装、调试和保护,绘制竣工图,编写埋设记录和竣工报告;进行监测资料整理分析,评价施工期大坝安全状况,为施工提出决策依据。土石坝安全监测技术规范:提出施工详图;做好仪器设备的检验、埋设、安装、调试和保护,做好观测工作,将观测设施和竣工图、埋设记录和施工期观测记录、监测资料等全部汇编成正式文件,移交管理单位。(5)首次蓄水阶段混凝土坝安全监测技术规范:制定首次蓄水的监测工作计划和主要的设计监控技术指标;按计划要求做好仪器监测和巡视检查;拟定基准值,定时对大坝安全状态做出评价并为蓄水提供依据。土石坝安全监测技术规范:制定监测工作计划和主要监控技术指标,在大坝开始蓄水时就做好安全监测工作,取得连续性的初始值,并对土石坝工作状态做出初步评估。(6)运行阶段混凝土坝安全监测技术规范:进行经常的和特殊情况下的监测工作;定期对监测设施进行检查、维护和鉴定,以确定是否应报废、封存或继续观测、补充、完善和更新;定期对监测资料进行整编和分析,对大坝的运行状态作出评价;建立监测技术档案。土石坝安全监测技术规范:进行经常的及特殊情况下的巡视检查和观测工作,并负责监测系统和全部观测设施的检查、维护、校正、更新、补充、完善,监测资料的整编,监测报告的编写,以及监测技术档案的建立。从以上比较可见,两个规范在阶段划分上差别较大,但各工作阶段主要内容大致相同。2.5关于混凝土坝安全监测标准监测项目的比较混凝土坝有关安全监测技术标准主要有三个,即:混凝土坝安全监测技术规范、混凝土重力坝设计规范、混凝土拱坝设计规范,这些规范中均列出并规定了监测项目,现比较如下:通过对比研究可知,人工巡视检查对于任何标准、任何级别的大坝均为必须进行的项目。变形监测、渗流监测、环境量监测为各级别大坝的主要监测项目,应力应变、温度、水力学、强震反应及其它监测为混凝土坝的选设性项目,在这一方面各规范基本相同,所不同的监测项目体现为:(1)重力坝设计规范规定1、2级大坝应进行挠度监测,而其它规范没有规定。(2)近坝岸坡位移监测,重力坝设计规范没有要求,其它规范则有要求。(3)渗透压力和水质分析项目,重力坝设计规范没有要求,其它规范则有规定。(4)坝址区地下水动态监测,重力坝设计规范有要求,而其它规范则没有规定。(5)降水量、坝前淤积监测,重力坝设计规范没有要求,其它规范则有规定。(6)强震反应和冰冻监测除重力坝设计规范没有要求外,其它规范则作为选设项目。2.6关于土石坝安全监测标准监测项目的比较土石坝有关安全监测技术标准主要有两个,一个是 碾压式土石坝设计规范 中的第1 0章安全监测设计,一个是 土石坝安全监测技术规范,现就两规范所规定的监测项目比较如下:仅针对安全监测项目而言,两规范相差甚大,如:土石坝安全监测技术规范 要求必须进行人工巡视检查,而 碾压式土石坝设计规范 没规定;土石坝的内部变形、裂缝和接逢、近坝库岸位移、绕坝渗流、坝体应力、土压力、接触土压力等监测项目,在 土石坝安全监测技术规范 中规定2级大坝均郝长江,等:水利水电工程安全监测标准化问题的研究2 1D a ma n d S a f e t y 2 0 0 65w w w.d a m.c o m.c nB y H A OC h a n g-j i a n g:S t a n d a r d i z a t i o n o f s a f e t y mo n i t o r i n gi n h y d r a u l i c a n dh y d r o p o w e r e n g i n e e r i n g为选设项目,而 碾压式土石坝设计规范 则规定为必设监测项目;碾压式土石坝设计规范 要求将坝基沉降、水质分析、岸坡地下水位、混凝土防渗墙应力应变作为必测项目,而 土石坝安全监测技术规范 没规定;土石坝安全监测技术规范 明文规定上下游水位、气温、降水量等为必测项目,而 碾压式土石坝设计规范 则没做任何要求等。2.7关于溢洪道安全监测标准监测项目的比较我国目前溢洪道设计规范主要有两个,一个是水利行业标准S L 2 5 3-2 0 0 0,一个是电力行业标准D L/T 5 1 6 6-2 0 0 2,前者在第6章“安全监测设计”,后者在第9章“观测设计”中均要求溢洪道建筑物应根据其级别、水头、泄量、结构型式及地质条件,设置必要的监测项目(观测设施)。现就两个规范的监测项目比较如下:从两个标准的比较可见,各主要监测项目的规定基本一致,其它项目则差异较大,水利行业标准S L 2 5 3-2 0 0 0要求消能、绕堰渗流、高边坡地下水位及渗流、边坡加固措施、应力应变、地震对堰体结构的影响等监测为必测或选测项目,而电力行业标准D L/T 5 1 6 6-2 0 0 2则没要求;相反,电力行业标准D L/T 5 1 6 6-2 0 0 2规定建筑物挠度和倾斜为必测项目,而水利行业标准S L 2 5 3-2 0 0 0则没有加以规定。3结论及建议3.1结论我国水电工程安全监测标准体系经5 0多年的发展,目前已非常成熟,其技术标准已基本配套和合理,理论与实践的结合更加完善,人们工程安全意识日益增强。水电工程安全监测标准体系共分四部分,即:国家标准、水利行业标准、电力行业标准、其它行业及协会标准,并以电力行业标准和水利行业标准为主导,约束和规范我国水电工程安全监测工作。各行业间技术标准相对独自为阵,各有一套标准,但又互为补充。各水工(专业)标准的监测章节与安全监测专业标准并存,相对应的监测项目和要求基本一致。但水电工程安全监测标准体系还存在一些不足,如:行业间部分标准有重复,部分相关(对应)标准的监测项目不尽一致,有待进一步完善。3.2建议3.2.1统一制定国家级安全监测技术规范目前我国安全监测专业标准主要有两个:一个是电力行业标准D L/5 1 7 8-2 0 0 3混凝土坝安全监测技术规范,一个是水利行业标准S L 6 0-9 4土石坝安全监测技术规范,两规范虽然是行业标准,但均在全国通行。同样是水电工程安全监测标准,由于其在规范结构、术语和定义、安全监测工作阶段等方面不统一,致使各行业安全监测工作人员操作起来有一定困难,不利于安全监测工作顺利进行,因而,建议由国家组织和邀请各行业安全监测专家对以上两个规范做进一步研究,并重新修订,统一制订国家级安全监测技术规范。3.2.2整合或修编各专业规范的安全监测标准由上文分析比较可知,我国各水工规范的安全监测标准不是十分统一,而且还存在标准重复现象,如:现行溢洪道设计规范有两个,水闸工程管理设计规范 和 水闸设计规范 内安全监测标准不一致等。建议对所有的水工专业规范进行一次清理,对重合的规范进行整合,对其中安全监测标准不一致的规范进行修编,使其安全监测标准尽量达到统一,使其更具有可操作性。3.2.3统一安全监测专业规范与其它规范的术语和定义目前安全监测专业规范内的术语一般为“安全监测”、“监测项目”等,而其它的水工专业规范的安全监测标准则五花八门,如:“观测工作”、“工程观测”、“安全监测”、“原型观测”、“监测设计”、“观测设计”等。因而在下一步工作中需要以安全监测专业规范为基础,将其它水工专业规范的安全监测标准的术语和定义与安全监测规范尽量统一,避免在使用过程中出现混乱现象。3.2.4进一步加强对安全监测技术研究水电工程安全监测标准体系的形成与安全监测技术的发展密切相关,安全监测标准体系在安全监测技术的发展基础上自然形成和制定,而安全监测标准体系反过来又促进安全监测技术的发展,因而,进一步加强对安全监测技术的研究十分有必要。收稿日期:2 0 0 6-0 6-1 1作者简介:郝长江(1 9 5 6-),男,湖北武汉人,高级工程师,从事水工建筑物安全监测工作近三十年,现为长江委设计院安全监测专业技术负责人。2 2