楊海云，陳安逸，陳澤欽，何金平

（1.國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司電力科學(xué)研究院，福州350007；2.武漢大學(xué)水利水電學(xué)院，武漢430072；3.武漢大學(xué)水資源與水電工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢430072）

0 引 言

根據(jù)2018年全國(guó)水利發(fā)展公報(bào)，截止2018年底，全國(guó)已建成各類(lèi)水庫(kù)98 822 座，水庫(kù)總庫(kù)容8 953 億m3［1］；其中，由國(guó)家能源局監(jiān)管的水電站大壩接近600 座，裝機(jī)容量占全國(guó)總裝機(jī)的75%，水庫(kù)庫(kù)容占全國(guó)總庫(kù)容的47%，囊括了全國(guó)壩高在200 m 及以上的特高壩［2］。因此，水電站大壩安全問(wèn)題在壩工安全領(lǐng)域占有重要地位，水電站大壩及設(shè)施一旦破壞，將造成嚴(yán)重的后果［3］。

流域梯級(jí)開(kāi)發(fā)是國(guó)內(nèi)外水電開(kāi)發(fā)的主要模式［4，5］。流域梯級(jí)開(kāi)發(fā)具有水流利用充分、工程滾動(dòng)開(kāi)發(fā)、電力協(xié)同調(diào)度等多重優(yōu)越性，在我國(guó)水電建設(shè)實(shí)踐中已逐漸形成了金沙江、雅礱江、大渡河、長(zhǎng)江上游干流、瀾滄江干流、烏江、怒江、南盤(pán)江及紅水河、黃河上游及中游、湘西諸河、閩浙贛諸河、東北諸河等大型流域水電站開(kāi)發(fā)基地。例如，金沙江干流規(guī)劃了8 級(jí)梯級(jí)開(kāi)發(fā)，雅礱江干流規(guī)劃了11 級(jí)梯級(jí)開(kāi)發(fā)，瀾滄江干流規(guī)劃了15級(jí)梯級(jí)開(kāi)發(fā)等。即便是一些較小的流域或支流，也是主要采用梯級(jí)開(kāi)發(fā)模式；例如，福建省主要分布有閩江、九龍江、汀江、穆陽(yáng)溪、霍童溪等5 條流域，其中閩江流域及支流共布置了20 多座梯級(jí)水電站，分別表現(xiàn)為沙溪支流10 個(gè)梯級(jí)、金溪支流9 個(gè)梯級(jí)、尤溪支流4 個(gè)梯級(jí)、古田溪支流4 個(gè)梯級(jí)的梯級(jí)水電站開(kāi)發(fā)模式。

電力生產(chǎn)企業(yè)是水電站大壩安全的責(zé)任主體。根據(jù)我國(guó)安全生產(chǎn)領(lǐng)域的相關(guān)規(guī)定，企業(yè)是本單位安全生產(chǎn)的責(zé)任主體，政府部門(mén)承擔(dān)安全生產(chǎn)的監(jiān)管責(zé)任。我國(guó)五大發(fā)電集團(tuán)和中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)公司以及其他各流域水電開(kāi)發(fā)公司大多設(shè)置有各自的大壩中心，負(fù)責(zé)所屬水電站大壩（群）的安全管理。以雅礱江流域水電開(kāi)發(fā)有限公司為例，該公司于2011年成立“大壩中心”，按照“流域化、集團(tuán)化、科學(xué)化”的發(fā)展與管理理念，統(tǒng)籌流域梯級(jí)大壩群的安全管理，建立了流域集中管理與現(xiàn)場(chǎng)管理相結(jié)合的大壩安全分級(jí)管理機(jī)制［6］。

單座大壩安全監(jiān)控仍是目前大壩安全監(jiān)控的主要方式。安全監(jiān)控是保障大壩安全運(yùn)行的重要手段和主要途徑。雖然各大發(fā)電公司在開(kāi)發(fā)過(guò)程中逐漸形成了流域大壩群或區(qū)域大壩群，但我國(guó)現(xiàn)有的水電站大壩安全監(jiān)控主要還是針對(duì)單座大壩，即一座大壩設(shè)置一套安全監(jiān)控系統(tǒng)。雖然部分發(fā)電公司對(duì)所屬的具有關(guān)聯(lián)性的多座大壩建立了大壩群安全監(jiān)控系統(tǒng)，但主要是實(shí)現(xiàn)多座大壩監(jiān)測(cè)資料的集中管理和信息共享，并未涉及到大壩群監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)之間的實(shí)質(zhì)性融合，更未涉及到大壩群之間的安全關(guān)聯(lián)性，因而本質(zhì)上仍屬于單座大壩的安全監(jiān)控系統(tǒng)，不過(guò)是多個(gè)單座大壩監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的簡(jiǎn)單組合。仍以雅礱江流域水電開(kāi)發(fā)有限公司為例［7］，公司于2011年啟動(dòng)雅礱江流域大壩安全信息管理系統(tǒng)的建設(shè)工作，系統(tǒng)定位為雅礱江公司流域大壩安全管理和技術(shù)管理的統(tǒng)一平臺(tái)，主要功能是對(duì)各投運(yùn)水電站大壩監(jiān)測(cè)一級(jí)巡檢維護(hù)、定檢注冊(cè)等大壩安全信息進(jìn)行全面管理，并為安全監(jiān)控項(xiàng)目的管理提供信息化手段；該系統(tǒng)2013年投入試運(yùn)行，至2017年已接入二灘、桐梓林、官地、兩河口、錦屏一級(jí)、錦屏二級(jí)和楊房溝等7 座水電站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，僅占全流域22座梯級(jí)水電站的一少部分，其余大壩仍采用單座大壩安全管理模式。

綜上所述，我國(guó)目前已經(jīng)形成了流域水電站大壩群和區(qū)域水電站大壩群的開(kāi)發(fā)模式，但水電站大壩安全管理還停留在單座大壩單獨(dú)監(jiān)控的管理模式上。大壩群之間的安全性存在著相互影響，大壩群的安全管理難度比單座大壩的安全管理要復(fù)雜得多，目前針對(duì)單座大壩的安全管理模式遠(yuǎn)不能滿足和適應(yīng)大壩群控的需要。為此，本文對(duì)水電站大壩群的基本概念和大壩群控關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題進(jìn)行了探討。

1 大壩群與大壩群控的內(nèi)涵

與一般意義上的大壩安全監(jiān)控相比，大壩群安全監(jiān)控（大壩群控）有兩方面的特殊性：一是研究對(duì)象是大壩群，而不只是單座大壩；二是研究?jī)?nèi)容是大壩群的健康診斷和安全監(jiān)控，而不只是單座大壩的健康診斷和安全監(jiān)控。因此，單座大壩的健康診斷和大壩群的健康診斷在研究思路和研究方法上具有明顯的區(qū)別，在大壩群控研究過(guò)程中，需要明確大壩群的范圍，明確大壩群控應(yīng)納入的具體內(nèi)容，以及開(kāi)展大壩群控研究需要采取的技術(shù)支撐等。

1.1 大壩群的類(lèi)型

大壩群控中的大壩群，主要包括兩種類(lèi)型：一是地理位置上的大壩群，主要為同一流域上的多座大壩組成的大壩群，可稱(chēng)之為“流域大壩群”；二是隸屬關(guān)系上的大壩群，主要是同一發(fā)電公司所屬的多座大壩組成的大壩群，可稱(chēng)之為“區(qū)域大壩群”。此外，還有一類(lèi)與電網(wǎng)有關(guān)的大壩群，主要是某一范圍內(nèi)接入電網(wǎng)的多座大壩組成的大壩群，可稱(chēng)之為“電網(wǎng)大壩群”。

1.1.1 流域大壩群

我國(guó)規(guī)劃的十三大水電基地中，絕大部分是以流域梯級(jí)開(kāi)發(fā)形式呈現(xiàn)的。流域內(nèi)高壩大庫(kù)龍頭水電站的建設(shè)，密集梯級(jí)的水電站開(kāi)發(fā)，較好地解決了水資源時(shí)空分布不均的矛盾，極大地提高了流域水資源的綜合利用［8］，因此流域內(nèi)的梯級(jí)水電站群開(kāi)發(fā)已成為我國(guó)流域水資源綜合利用和能源供應(yīng)基地建設(shè)的主要模式。

然而，流域內(nèi)梯級(jí)大壩群在最大限度地實(shí)現(xiàn)水資源的綜合利用的同時(shí)，梯級(jí)大壩群之間的安全性因存在著相互影響而導(dǎo)致大壩群蘊(yùn)含著更加復(fù)雜的安全風(fēng)險(xiǎn)，因此，流域內(nèi)梯級(jí)大壩群的安全監(jiān)控比流域內(nèi)任何一座單座大壩的安全監(jiān)控都要復(fù)雜得多。

1.1.2 區(qū)域大壩群

華能、大唐、華電、國(guó)電和中電投是我國(guó)五大全國(guó)性發(fā)電集團(tuán)，所屬水電站大壩遍布全國(guó)各地，因而同一流域或同一區(qū)域存在著歸屬于不同發(fā)電公司的水電站大壩。除雅礱江流域由國(guó)務(wù)院授權(quán)雅礱江流域水電開(kāi)發(fā)有限公司進(jìn)行統(tǒng)一開(kāi)發(fā)外，其他各大型流域上的水電站開(kāi)發(fā)至少包含2家發(fā)電集團(tuán)參與。

發(fā)電企業(yè)是水電站大壩安全的責(zé)任主體，因此同一區(qū)域內(nèi)的不同大壩在安全監(jiān)控上采取各負(fù)其責(zé)的管理模式，這也就在實(shí)際上將整個(gè)區(qū)域內(nèi)的所有大壩按照其產(chǎn)權(quán)關(guān)系劃分為隸屬于不同發(fā)電公司的區(qū)域大壩群。

1.1.3 電網(wǎng)大壩群

發(fā)電公司與電網(wǎng)公司分開(kāi)是我國(guó)目前電力行業(yè)的基本體制。我國(guó)電網(wǎng)分為國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)，兩個(gè)電網(wǎng)不交叉。同一區(qū)域內(nèi)的所有水電站均接入該區(qū)域的電網(wǎng)，因此，就某一范圍而言，所有接入該電網(wǎng)的水電站大壩就在該范圍內(nèi)構(gòu)成了一個(gè)電網(wǎng)大壩群［9］。

上述三類(lèi)大壩群事實(shí)上是相互交融的。流域大壩群以流域?yàn)檩d體，包含該流域內(nèi)的所有大壩，這些大壩可能屬于一個(gè)發(fā)電公司或多個(gè)發(fā)電公司，大壩群控側(cè)重于上下游水電站大壩安全之間的相互影響；區(qū)域大壩群以責(zé)任主體為載體，包含某一區(qū)域內(nèi)某一發(fā)電公司所屬的所有大壩，區(qū)域大壩群中的大壩屬于同一發(fā)電公司，但在同一個(gè)區(qū)域可能存在分屬于不同發(fā)電公司的區(qū)域大壩群，大壩群控側(cè)重于大壩安全的集中管理和監(jiān)控。電網(wǎng)大壩群以電網(wǎng)為載體，包含某一范圍內(nèi)接入電網(wǎng)的所有大壩，這些大壩分屬于不同的發(fā)電公司，大壩群控側(cè)重于大壩安全對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響。

1.2 大壩群控的內(nèi)容

大壩群控涉及的內(nèi)容十分廣泛，既包括環(huán)境量，也包括效應(yīng)量；既包括大壩的壩體及壩基，也包括近壩庫(kù)岸和庫(kù)區(qū)；既包括大壩主體結(jié)構(gòu)，也包括閘門(mén)等附屬結(jié)構(gòu)；既包括工情監(jiān)控，也包括水雨情監(jiān)控。

1.2.1 群控對(duì)象

環(huán)境量是影響大壩安全的決定性因素，對(duì)環(huán)境量的監(jiān)控是所有大壩必須開(kāi)展的項(xiàng)目，特別是對(duì)庫(kù)水位、壩址溫度的監(jiān)控。

監(jiān)測(cè)效應(yīng)量是對(duì)大壩運(yùn)行性態(tài)的直接反映，是評(píng)價(jià)大壩安全狀態(tài)的基本依據(jù)。對(duì)不同類(lèi)型的大壩，監(jiān)控的重點(diǎn)也不盡相同。比如，對(duì)混凝土重力壩，重點(diǎn)監(jiān)控的效應(yīng)量主要有壩體變形和壩基揚(yáng)壓力；對(duì)混凝土拱壩，重點(diǎn)監(jiān)控的效應(yīng)量包含壩體變形和壩肩變形以及溫度荷載；對(duì)土石壩，重點(diǎn)監(jiān)控的效應(yīng)量主要為滲透壓力，包括壩體浸潤(rùn)線和壩體及壩基滲透坡降等；對(duì)泄洪設(shè)施，則應(yīng)重視對(duì)水力學(xué)方面效應(yīng)量的監(jiān)控。

除監(jiān)測(cè)效應(yīng)量外，大壩安全巡視檢查也是保障大壩安全的重要手段。在大壩監(jiān)控中，必須將儀器監(jiān)測(cè)與巡視檢查緊密結(jié)合。

單座大壩的監(jiān)控是大壩群安全監(jiān)控的基礎(chǔ)。對(duì)大壩群控而言，在布置單座大壩的安全監(jiān)控時(shí)，還需要關(guān)注不同大壩之間（特別是流域大壩群之間）效應(yīng)量的關(guān)聯(lián)性，為大壩群關(guān)聯(lián)監(jiān)控的實(shí)現(xiàn)提供可能。

1.2.2 群控范圍

在大壩群控中，大壩是一種泛指，是壩體、壩基、壩肩、近壩庫(kù)岸以及庫(kù)區(qū)的總稱(chēng)。因此，大壩既包括主體結(jié)構(gòu)，也包括近壩庫(kù)岸和庫(kù)區(qū)，還包括各種附屬設(shè)備等。

大壩主體結(jié)構(gòu)主要包括各類(lèi)擋水建筑物，各類(lèi)泄水建筑物（如混凝土壩的溢流壩段，土石壩的溢洪道、泄洪隧洞等），以及相應(yīng)的發(fā)電建筑物（如地面廠房、地下廠房、輸水管道等）等。

近壩庫(kù)岸和庫(kù)區(qū)的安全監(jiān)控是大壩安全監(jiān)控中容易忽視的部分。但是，已有的大壩失事實(shí)例表明，因近壩庫(kù)岸崩塌導(dǎo)致的大壩失事、因庫(kù)區(qū)滑坡和泥石流等災(zāi)害導(dǎo)致的大壩事故時(shí)有發(fā)生，有些導(dǎo)致了極其嚴(yán)重的災(zāi)難性后果，如著名的意大利瓦伊昂拱壩的失事。

大壩附屬設(shè)備的運(yùn)行安全監(jiān)控也是大壩安全監(jiān)控中比較容易忽視但確是十分重要的監(jiān)控內(nèi)容，其中閘門(mén)是大壩最主要和最重要的附屬設(shè)備，因閘門(mén)不能正常工作而導(dǎo)致的洪水漫頂并最終導(dǎo)致大壩潰決的教訓(xùn)是慘痛的，比如著名的板橋大壩的失事等。

因此，在大壩安全監(jiān)控中，不僅要重視對(duì)大壩主體結(jié)構(gòu)的監(jiān)控，而且要高度重視對(duì)近壩庫(kù)岸和庫(kù)區(qū)以及閘門(mén)等附屬設(shè)備的監(jiān)控。

1.2.3 群控系統(tǒng)

大壩群不同于單座大壩，大壩群之間的安全性具有關(guān)聯(lián)性，安全因素具有相互影響，因此，大壩群控不僅要監(jiān)控大壩結(jié)構(gòu)的安全，而且要監(jiān)控大壩群之間的安全影響因素。前者主要涉及到工情監(jiān)控系統(tǒng)，后者主要涉及到水雨情監(jiān)控系統(tǒng)。

水雨情監(jiān)控系統(tǒng)主要包括對(duì)水庫(kù)水位、庫(kù)區(qū)降雨等進(jìn)行的實(shí)時(shí)監(jiān)控，其目的是為水庫(kù)運(yùn)行調(diào)度、水情預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)等提供實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

將工情監(jiān)控系統(tǒng)與水雨情監(jiān)控系統(tǒng)有機(jī)結(jié)合對(duì)大壩運(yùn)行進(jìn)行聯(lián)合調(diào)度是未來(lái)大壩安全監(jiān)控（特別是大壩群控）的發(fā)展趨勢(shì)。工情監(jiān)控系統(tǒng)提供了大壩運(yùn)行性態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控信息和安全預(yù)測(cè)信息，水雨情監(jiān)控系統(tǒng)提供了大壩安全影響因素的實(shí)時(shí)信息和預(yù)報(bào)信息，兩者信息的有效融合可實(shí)現(xiàn)對(duì)閘門(mén)調(diào)度、水位控制等主要安全手段的控制。

對(duì)于大壩群，流域水雨情系統(tǒng)則更為重要。流域內(nèi)的雨情、上游水庫(kù)的泄洪、下游大壩的制約等都是影響大壩群安全的重要因素。

大壩群控的基本內(nèi)涵可以概括為圖1。

圖1 大壩群控的基本內(nèi)涵Fig.1 The basic connotation of dam group safety monitoring

2 大壩群控關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題

水電站大壩安全群控的研究目前還處于起步階段，實(shí)質(zhì)性的研究成果還不多，且主要集中在流域大壩群監(jiān)測(cè)信息的集中管理和潰壩洪水對(duì)流域大壩群安全的影響等方面［10-12］。然而，大壩群控不只是對(duì)多座大壩的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)實(shí)施遠(yuǎn)程監(jiān)控，或?qū)⒍嘧髩蔚谋O(jiān)測(cè)資料集中起來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一管理，大壩群控的關(guān)鍵在于對(duì)大壩群監(jiān)測(cè)資料進(jìn)行深度融合，實(shí)現(xiàn)對(duì)大壩群的智能化健康診斷和安全監(jiān)控。

2.1 大壩群控平臺(tái)建設(shè)

大壩群控平臺(tái)是實(shí)現(xiàn)大壩群監(jiān)測(cè)信息深度融合的基礎(chǔ)設(shè)施。就單座大壩而言，我國(guó)大中型水電站均布置有大壩安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，有比較完善的監(jiān)測(cè)信息感知設(shè)施，能及時(shí)獲得大壩變形、滲流和應(yīng)力應(yīng)變等監(jiān)測(cè)資料。但是，這些監(jiān)測(cè)資料主要分散在每座大壩，難以實(shí)現(xiàn)大壩群數(shù)據(jù)采集的遠(yuǎn)程控制、信息管理的多源融合和大壩安全的智能監(jiān)控。為此，需要采用現(xiàn)代信息技術(shù)和新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，開(kāi)發(fā)適合于大壩群安全監(jiān)控的系統(tǒng)和平臺(tái)。

（1）平臺(tái)的構(gòu)建技術(shù)。基于分布式技術(shù)、虛擬化技術(shù)、信息共享技術(shù)和新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的云計(jì)算平臺(tái)，將信息存儲(chǔ)空間、云計(jì)算能力和用戶應(yīng)用軟件作為一種服務(wù)提供給用戶使用，為大壩群控平臺(tái)的建立提供了一種新模式和新技術(shù)，也是大壩群控平臺(tái)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

（2）平臺(tái)的功能?；谠破脚_(tái)的大壩群控系統(tǒng)，利用現(xiàn)有的單座大壩的安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)作為大壩安全信息的感知系統(tǒng)，利用現(xiàn)代通信技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)采集的遠(yuǎn)程控制，利用云數(shù)據(jù)中心構(gòu)建虛擬化的云基礎(chǔ)設(shè)施和集成化的數(shù)據(jù)資源池以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)信息的共享與管理，因此，大壩群控平臺(tái)的主要功能在于為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)深度挖掘、多源信息融合、智能健康診斷、安全監(jiān)控預(yù)警等用戶應(yīng)用軟件功能提供基礎(chǔ)設(shè)施和數(shù)據(jù)資源。

2.2 智能化大壩群控技術(shù)

大壩群控不同于單座大壩的安全監(jiān)控，除常規(guī)的技術(shù)手段外，更側(cè)重于大壩群監(jiān)測(cè)信息的關(guān)聯(lián)、融合和挖掘，因而對(duì)智能化的要求更高。以人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)、模式識(shí)別、數(shù)據(jù)挖掘、大數(shù)據(jù)理論為代表的人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，為大壩群控提供了智能化技術(shù)支撐。

（1）多維度智能化安全監(jiān)控。單座大壩安全監(jiān)控智能化是大壩群控智能化的基礎(chǔ)，無(wú)論是單座大壩還是大壩群，安全監(jiān)控智能化在時(shí)間維度上需要貫穿建設(shè)期與運(yùn)行期的全生命周期，在空間維度上需要覆蓋全流域或全區(qū)域的范圍，在應(yīng)用維度上需要涉及到智能化監(jiān)測(cè)儀器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、智能化工程病害識(shí)別與健康診斷、智能化安全預(yù)警與應(yīng)急預(yù)案以及智能化的失事后果風(fēng)險(xiǎn)分析等全過(guò)程。智能化大壩群控涉及到工程學(xué)、儀器學(xué)、信息學(xué)、現(xiàn)代數(shù)學(xué)等多學(xué)科交叉與融合。

（2）信息深度融合。信息深度融合是大壩健康診斷和安全監(jiān)控的主要手段和重點(diǎn)內(nèi)容。對(duì)單座大壩，信息融合的重點(diǎn)是從多測(cè)點(diǎn)、多效應(yīng)量監(jiān)測(cè)資料中挖掘和提取表征大壩安全的關(guān)鍵信息；對(duì)大壩群，大壩群之間本身是具有一定關(guān)聯(lián)性的，大壩運(yùn)行條件、實(shí)測(cè)性態(tài)等方面也具有一定的關(guān)聯(lián)性，因此信息融合的重點(diǎn)在于尋找能融合具有關(guān)聯(lián)性的多座大壩監(jiān)測(cè)信息的特征參數(shù)，采用諸如信息熵理論、互信息理論、聯(lián)系度理論、機(jī)器學(xué)習(xí)等現(xiàn)代信息技術(shù)，研究大壩群信息關(guān)聯(lián)方法，實(shí)現(xiàn)大壩群之間多源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的信息融合，挖掘大壩群之間安全特性的規(guī)律性。

（3）大壩群控與智慧流域。大壩群控是智慧流域建設(shè)的基礎(chǔ)。在流域大壩群、區(qū)域大壩群和電網(wǎng)大壩群三種類(lèi)型中，最常見(jiàn)的還是流域大壩群。智慧流域以新一代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息感知技術(shù)、人工智能技術(shù)等為基本技術(shù)手段［13，14］，以全面感知、實(shí)時(shí)監(jiān)控和智能處理為基本運(yùn)行方式，將全流域水雨情監(jiān)控系統(tǒng)和工情監(jiān)控系統(tǒng)融于一體，實(shí)現(xiàn)對(duì)全流域的高度智能化綜合管理。流域大壩群控的實(shí)現(xiàn)，使得智慧流域的實(shí)施成為可能，為流域水資源綜合利用、流域洪災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)控制、流域工程效益充分發(fā)揮等提供了前提條件。

2.3 大壩群安全風(fēng)險(xiǎn)分析

大壩安全風(fēng)險(xiǎn)分析是一種以風(fēng)險(xiǎn)控制為核心的安全管理模式，主要包括風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn)和風(fēng)險(xiǎn)處置等方面的內(nèi)容。風(fēng)險(xiǎn)分析使得大壩安全管理逐步從以工程安全管理為核心的傳統(tǒng)模式向以工程風(fēng)險(xiǎn)管理為核心的現(xiàn)代理念轉(zhuǎn)變，是未來(lái)大壩安全管理的主要發(fā)展趨勢(shì)。目前對(duì)單座大壩的風(fēng)險(xiǎn)分析研究較多，但大壩群風(fēng)險(xiǎn)分析方面的研究成果還較少。

（1）流域大壩群風(fēng)險(xiǎn)分析。梯級(jí)開(kāi)發(fā)能滿足流域內(nèi)多目標(biāo)開(kāi)發(fā)的需要，獲取最大的梯級(jí)效益，但是流域梯級(jí)開(kāi)發(fā)也不可避免地面臨工程安全和管理調(diào)度兩方面的風(fēng)險(xiǎn)［11］。其中，工程安全風(fēng)險(xiǎn)主要表現(xiàn)在：流域梯級(jí)內(nèi)不同大壩的工程等級(jí)不一致，導(dǎo)致防洪標(biāo)準(zhǔn)不協(xié)調(diào)；上游干流甚至支流上的大壩一旦潰壩，將有可能引起下游大壩群發(fā)生潰壩的連鎖反應(yīng)。為此，流域梯級(jí)大壩群風(fēng)險(xiǎn)研究時(shí)，需要特別研究?jī)深?lèi)失事模式：一是尋找個(gè)體失事概率最高的薄弱大壩，這是梯級(jí)大壩群風(fēng)險(xiǎn)控制中的“短板”；二是尋找能降低潰壩風(fēng)險(xiǎn)傳遞效應(yīng)或截?cái)酀物L(fēng)險(xiǎn)的控制性大壩，一般是流域中的高壩大庫(kù)，控制著流域的整體風(fēng)險(xiǎn)水平。

（2）區(qū)域大壩群風(fēng)險(xiǎn)分析。區(qū)域大壩群的研究在水利領(lǐng)域有所研究，但在水電站大壩群中研究成果很少。這主要是由于目前的區(qū)域大壩群以省域劃分為主，水利大壩在省域內(nèi)管理職權(quán)比較明確，而水電站大壩在省域內(nèi)則分屬不同的發(fā)電集團(tuán)。區(qū)域大壩群風(fēng)險(xiǎn)分析的目的目前主要是確定區(qū)域內(nèi)各大壩的風(fēng)險(xiǎn)水平，進(jìn)而確定大壩安全改造的資金強(qiáng)度和先后順序［15］。

（3）電網(wǎng)大壩群風(fēng)險(xiǎn)分析。電網(wǎng)大壩群是一類(lèi)比較特殊的大壩群，電網(wǎng)大壩群風(fēng)險(xiǎn)不僅關(guān)心大壩本身的風(fēng)險(xiǎn)水平，而且更關(guān)心大壩失事對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)的不利影響［9］。接入電網(wǎng)的大壩群，既包括流域上的大壩群，也包括某一區(qū)域內(nèi)的大壩群，因此電網(wǎng)大壩群風(fēng)險(xiǎn)研究比流域大壩群和區(qū)域大壩群風(fēng)險(xiǎn)研究更為復(fù)雜。目前比較可行的研究方法主要有聯(lián)系度方法和貢獻(xiàn)度方法，即：將電網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)視為目標(biāo)，將接入電網(wǎng)的各大壩視為影響因子，研究各座大壩失事導(dǎo)致電網(wǎng)故障的關(guān)聯(lián)程度，或各座大壩失事對(duì)電網(wǎng)故障的“貢獻(xiàn)”程度。

3 結(jié) 語(yǔ)

無(wú)論是流域上還是區(qū)域內(nèi)的水電站大壩，主要表現(xiàn)為大壩群的形式。這些大壩群之間存在著相互聯(lián)系和相互影響，因此，在大壩安全研究時(shí)需要特別重視對(duì)大壩安全群控的研究。本文在總結(jié)了我國(guó)水電開(kāi)發(fā)模式和水電站大壩安全管控方法的基礎(chǔ)上，對(duì)水電站大壩群和大壩群控的內(nèi)涵進(jìn)行分析，提出了水電站大壩群控研究的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

本文將水電站大壩群劃分為流域大壩群、區(qū)域大壩群和電網(wǎng)大壩群三大類(lèi)。流域大壩安全群控側(cè)重于上下游水電站大壩安全之間的相互影響，區(qū)域大壩群控側(cè)重于大壩安全的集中管理和監(jiān)控，電網(wǎng)大壩群控側(cè)重于大壩安全對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的影響。

水電站大壩群控的關(guān)鍵在于對(duì)大壩群安全信息的深度融合，對(duì)大壩群健康狀態(tài)的智能診斷和監(jiān)控，主要包括大壩群控平臺(tái)建設(shè)、智能化大壩群控技術(shù)以及大壩群安全風(fēng)險(xiǎn)分析等關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。 □