乌克兰水电站的地球动力学监测系统-论文.pdf

2014年8月水利水电快报EWRHI第35卷第8期一～究与验试研～一文章编号：1006-0081(2014)08-0010-03√乌克兰水电站的地球动力学监测系统[乌克兰]Y·比索夫茨基等摘要：在21世纪初，独联体所有成员国包括水电站在内的许多基础设施已运行了40多年。目前，水电站建筑物已出现了不可避免的老化现象，必需运用新措施、采用新技术对其安全状况进行监测。为此，乌克兰开发的水电站自动监测系统目前已处于实施的最后阶段，介绍了该系统的功能特性、监测目的及方式、系统结构中所采用的新概念及新技术，以及系统的实施过程。关键词：水电站；监测系统；乌克兰中图法分类号：TV98文献标志码：A等已被摈弃。l监测的目的(5)在水电站设计和运行方面借鉴了大量国际水工建筑物对经济、社会及环境发展具有重要先进经验。的意义，因此，必须对其运行状态实施定期监测(包现场检查的范围是按照设计的操作规程，在工括肉眼观测及仪器监测)，这也是行业规范的要求。程开发阶段即已获得批准。乌克兰水电公司旗下所对水电站实施监测是一个包括系统观测、定期调有水电工程在施工阶段均按现有施工程序配置了监查、研究及测试在内的复杂过程，旨在确定水工建筑测设备，对水电站运行阶段的状态监测及现场检查物及其基础和附属建筑物的运行状态。另外，监测还一直是依靠肉眼观测，并将观测数据记录在工作日应包括对建筑物所承受的荷载进行评估，以验证其可志上，维护人员会对每台检测仪器的测量值与其极靠性及安全性。因此，监测过程不仅仅是检查与观限值进行比较，根据比较结果，来控制建筑物参数的测，还应对所涉及的长度、完整性、化学性质、容量、过一致性。工作人员定期将监测及观测日志连同检测滤及水力学流态等监测结果进行计算和分析。数据一并提交给专业研究机构，以对水电站各部分建筑物及机组状况进行综合分析，为今后的补救工2监测方式的改进作及其方案研究提供参考。目前，对位于乌克兰第聂伯(Dniepro)河和德涅乌克兰水电站目前所采用的控制系统可以确保斯特(Dniester)河已投运的水电站及抽水蓄能电站水电站在设计、施工及运行等各阶段的安全与稳定。按照现行监测惯例，维修队或专业机构仍应坚持现在监测方式方面进行了改进，具体描述如下。(1)对监测系统的监管规划及监测点进行了补场检查，对发现的问题及时加以分析研究。充更新。3新概念安全控制系统(2)提高了控制水工建筑物安全性及可靠性方面的要求。由于监测系统不符合现代要求，乌克兰最大的(3)采用的控制设备及监测技术更加先进。公共水电股份公司(PJSCUkrhydroenergo)要求其子(4)陈旧或破损的检测设备、过时的监测方法公司一乌克兰水电工程公司(PJSCUkrhydropr~ect)收稿日期：2014—05—19·l0· [乌克兰]Y·比索夫茨基等乌克兰水电站的地球动力学监测系统开发了一个新的概念项目，即第聂伯河和德涅斯特给出客观的评定。其原因是设计标准给定的参考值河梯级水电站水工建筑物安全控制系统，以综合改通常是假定的，且有时会出现不合理或无意义的情进水工建筑物安全监测方法。况。欧洲设计标准中所采用的现代建筑物可靠性理该系统是一个涉及工业、技术、研究、经济及法论是概率法，它能提供一个更为客观的安全评估方律等诸多领域的综合性系统，各级政府均采取了相法。该方法是目前乌克兰现代工程实践中优先采用应措施，以使水工建筑物性能的可靠性及安全性达的方法之一。到更高的水平。该系统的主要目标如下：2000年，在基辅水电站启动了一个基于自动化(1)实现水电站综合监测，包括评估水电站的监测系统的概念项目。项目招标方为国际复兴开发当前状况和提出一些补救建议及措施。银行，中标人为加拿大洛克泰斯特(Roctest)集团，(2)运用特殊分析技术，对初步控制结果进行班卡姆兹维雅佐克(Bancomzvjazok)公司为项目分定期分析，并据此对水工建筑物磨损程度及安全可包商。这一概念项目目前正处于建设中。靠性进行定期评估。继基辅水电站之后，克列缅丘克(Kremenchuk)(3)根据水电站运行维修要求以及其他监管手和卡霍夫卡(Kakhovka)水电站也安装了自动化监册，对水工建筑物状态进行技术检测。测系统。目前，卡尼夫(Kaniv)、第聂伯、第聂伯捷尔监测水工建筑物的安全控制系统的作用及功能任斯克(Dnieprodzerzhynsk)及德涅斯特等水电站类可以用下列等式表达为SCS=MS+SSMM，其中SCS似的自动化监测系统安装工作已接近尾声。表示安全控制系统；MS表示技术维护；SSMM表示4新控制系统的主要任务现代化安全特别措施。技术维护是指对水工建筑物进行适当的检查及新的自动化监测系统可以完成以下3个主要任维护，包括诊断检查、设计、研究、修复及补救等必要务。的工作。自动监测系统是水电站控制的基础，图1(1)实现水电站建筑物状况评估，有助于制定显示了自动化监测系统的工作流程。及时必要的措施以确保水电站安全可靠地运行。(2)研究建筑物老化过程，预测其使用寿命。水电站安全控制(自动监测系统)(3)维护科研信息数据库，以改善水电站运行目测检查JJ手动测量lI自动测量工况。该系统的操作是由安装在测试点、本地数据集数据自动处理ll原始数据自动处理中器(多路器)、服务器、工作站、通信信道及用户软件的众多传感器(主要测量传感器)来实现的。系测量数据自动分析处理、解释及概括统的主要目的是最大限度地提高自动化处理数据的能力，采用综合方法实现测量过程及数据处理自动图形、表格及其他视图化，可以最大限度地减少人工误差对测量结果精度可视化控制造成的影响。结论和建议在现有监测系统中，能够实现数据自动采集、自动化处理并与极限值进行比较，以及对观测结果进图1自动化监测系统流程行图表分析，旨在防止水利工程及基础设施发生不实现水电站安全现代化需要采取特别的措施。良事故。执行这些措施(包括调查研究)需要有明确的计划乌克兰首次在其自动化监测系统中添加了一个或遵照特定的要求。在该过程中，部门或跨部门委独立元素，即实时空间位移测量系统，该国目前还没员会及技术检查人员负责组织指挥，其他监管部门有类似配置的系统投入运行。基于全球导航卫星系给出相关指令。统(GNSS)的大地测量技术，可用来监测水工建筑物第聂伯河及德涅斯特河梯级水电站高压建筑物变形。乌克兰水电站所用的大地测量监测系统包含安全评价，是一种基于多标准安全评价体系的综合有一个永久性大地控制网，该控制网是由2组基点概念。极限状态设计法虽然具有优势，但由于受到综合而成，其中第1组基点配备有高精度的GNSS设计标准的限制而不能对建筑物的可靠性及安全性接收器以及环形反射器；而第2组则配备有自动全·11· 2014年8月水利水电快报EWRHI第35卷第8期站仪。数据量，并可运用数学工具及统计技术对数据进行对其他平面控制点，除了配备有GNSS接收机多变量分析；同时，还可以通过定量定性分析，来确外，还在高程控制点和斜面控制点上布置了环形反定建筑物特性是否与设计参数(强度、完整性、破坏射器。自动全站仪是利用传统的反射器或环形反射评估及可靠性评估、风险评价与评估)相符。器来读取水平、垂直角度以及基站到控制点的距离。5结语所有测量数据均通过各种数据信道实时地传输到中央数据处理单元，数据处理中心则从最近的国家永乌克兰在国内水电站水工建筑物中安装了自动久性网站在线接收GNSS测量数据，并进行连续的化监测系统，其安装及运行状况如下。数据处理。(1)已运营的水电站目前正在安装自动化监测因此，GNSS控制网给水电站分配了一个独立系统，现有建筑物正在埋设传感器。的位移动力学参考系统，该系统的组成包括基点、全(2)该系统会对所有测试点数据进行全自动化站仪及控制点。综合空间测量可以保证对基线网的处理，对现场肉眼检查结果进行半自动化处理。连续控制并可识别网络控制点的位移。建筑安全统(3)为实现现场数据全自动化分析，提出了开计学显示，安装了传感器监测系统的工程建筑物，发发并运用定制软件的要求。生意外事故的概率要比那些没安装的至少低一个数(4)正在建立水电站运行、状态及安全信息的量级。工程建筑的监测设备成本尚不及建筑物总成综合电子数据库。本的0．5％～2％，比发生事故时的损毁成本更要低(5)该系统为乌克兰水电站的设计与运行管理得多。提供了有价值的信息。目前，班卡姆兹维雅佐克公司正在开发分析软(6)为其他国家应用该系统提供了最好的经件CASCAD，该软件是综合监测系统最后阶段的组验。’成部分。CASCAD软件可以自动处理测试点的最大(左志安蔡建清编译)灌溉是否会降低地下水的可靠性与在倾盆大雨和干旱之间大幅度波动的降雨不通过对两种情景的比较，能够表明抽水灌溉作同，地下水是相对稳定、可靠的。然而通过研究含水物转变了变化的主导时间尺度，增加了地下水系统层对干旱、灌溉或过多降雨的敏感程度，以及应对外内的时间持续性，因此，可以认为灌溉引起这种效果在影响的速度表明，灌溉通过增加整个地下水系统是由于取水水龙头直接进入了地下水系统。因为灌的高频率变异性，会降低地下水的可靠性。溉用水从地表影响到含水层，因此，季节性的抽取地以往的研究虽已评估过灌溉对地下水位的影下水会给含水层带来额外的高频率变异性，进而影响，但只能说明增加抽水量会降低地下水的存储量，响到整个流域。并未调查含水层的根本变化。为研究抽取地下水是灌溉不仅会改变含水层的运动，也会影响土地否会改变整个地下水系统的性质，美国科罗拉多州表面的潜热通量，潜热通量代表植物的蒸腾量。在矿业大学的研究人员采用一种水文模型，在俄克拉无灌溉情景下，潜热通量的上升和下降是随机的，但荷马州西南的沃希托河流域取用地下水，进行有灌当灌溉发生时，时间持续性在增加。这意味着灌溉溉和无灌溉两种情景下的模拟。在有灌溉的模拟增加的是灌溉场地内地表水系统的存储量。这项研中，指定385个独立试验场地，在生长季节，如果表究表明，至少在半干旱地区，为了保持地下水的缓冲面饱和度低于一定阈值，则抽水灌溉作物。这不同能力，更需要采取谨慎的水资源管理模式。于以前的模拟，需要假设灌溉需求不变。(陈娟编译)·12·