目錄
序
前言
第1 章 綜述 · 1
1.1 背景和意義 1
1.1.1 水電能源與大壩安全的重要性 · 1
1.1.2 水電站大壩運行安全關鍵技術研究的意義 · 2
1.2 我國水電發展情況 2
1.3 國內外大壩安全管理相關情況 3
1.4 我國水電站大壩概況 5
1.4.1 我國水電站大壩基本情況 · 5
1.4.2 我國水電站大壩安全管理面臨的形勢與問題 · 6
第2 章 水電站大壩運行安全管理體繫構建 · 8
2.1 我國大壩運行安全管理體繫 8
2.1.1 我國大壩運行安全管理發展歷程 · 8
2.1.2 我國大壩運行管理模式 · 9
2.2 水電站大壩運行安全管理法規標準體繫 · 13
2.2.1 水電站大壩運行安全管理法規體繫 13
2.2.2 水電站大壩運行安全管理標準規範體繫 17
第3 章 水庫調度及防汛管理 22
3.1 水情測報及洪水預報 · 22
3.1.1 水情測報 22
3.1.2 洪水預報 38
3.1.3 水情測報及洪水預報面臨的挑戰 44
3.2 水庫調度 · 44
3.2.1 概述 44
3.2.2 水庫防洪調度 48
3.2.3 水庫排沙調度 57
3.3 防汛管理 · 62
3.3.1 概述 62
3.3.2 防汛管理體制 64
3.3.3 防汛管理主要工作 66
3.4 抽水蓄能電站運行調度 72
3.4.1 概述 72
3.4.2 運行特點 74
3.4.3 發電調度 76
3.4.4 防洪調度 77
第4 章 大壩安全檢查檢測 80
4.1 概述 80
4.2 巡視檢查 80
4.2.1 日常巡查 80
4.2.2 特殊情況巡查 93
4.2.3 特殊情況檢查典型示例 95
4.3 專項檢查檢測 120
4.3.1 專項檢查檢測項目及要求 120
4.3.2 裂縫檢查檢測 121
4.3.3 滲漏檢查檢測 123
4.3.4 水下檢查 127
4.3.5 衝坑檢查 130
4.3.6 壩體混凝土質量檢測 132
4.3.7 金屬結構質量檢測 135
4.3.8 其他專項檢查 138
4.3.9 專項檢查檢測報告編寫要求 140
4.3.10 專項檢查檢測典型示例 141
4.4 年度詳查 167
4.4.1 檢查內容要求 167
4.4.2 年度詳查報告編寫要求 169
第5 章 大壩安全監測 171
5.1 概述 171
5.2 儀器監測 171
5.2.1 監測項目和監測頻次 171
5.2.2 變形監測 175
5.2.3 滲流監測 193
5.2.4 應力應變和溫度監測 196
5.3 自動化監測 198
5.3.1 發展狀況 198
5.3.2 繫統組成 199
5.3.3 技術要求 200
5.3.4 信息管理繫統 · 202
5.3.5 工程實例 · 202
5.4 監測資料整編分析 204
5.4.1 概述 · 204
5.4.2 監測資料整理 · 205
5.4.3 監測資料整編 · 214
5.4.4 監測資料分析 · 217
5.5 監測繫統維護和管理 236
5.5.1 監測設施檢查維護 · 236
5.5.2 觀測規程的制（修）訂 · 241
5.5.3 監測繫統鋻定評價 · 243
5.5.4 監測儀器封存停測或報廢 · 245
5.5.5 監測繫統更新改造 · 245
5.6 監測新技術 247
5.6.1 北鬥衛星導航繫統 · 247
5.6.2 衛星遙感技術應用 · 249
5.6.3 大壩安全視頻監控繫統 · 254
第6 章 大壩實測運行狀態 · 263
6.1 重力壩實測運行性態 263
6.1.1 重力壩變形 · 263
6.1.2 重力壩滲流 · 284
6.1.3 重力壩應力 · 292
6.2 拱壩實測運行性態 305
6.2.1 拱壩變形 · 305
6.2.2 拱壩溫度 · 330
6.2.3 拱壩應力 · 335
6.3 土石壩實測運行性態 341
6.3.1 土石壩變形 · 341
6.3.2 土石壩滲流 · 364
6.3.3 土石壩應力 · 374
第7 章 大壩維護和除險加固 · 381
7.1 缺陷管理 381
7.1.1 缺陷分類 · 381
7.1.2 缺陷治理過程中的重要事項 · 387
7.2 大壩維護 387
7.2.1 混凝土壩維護 · 387
7.2.2 土石壩維護 · 388
7.2.3 閘門及啟閉設備維護 · 390
7.2.4 工程邊坡維護 392
7.2.5 地下洞室維護 392
7.2.6 安全監測設施維護 393
7.2.7 其他附屬設備設施維護 393
7.2.8 常見缺陷處理 394
7.3 補強加固案例 399
7.3.1 壩頂高程不足 399
7.3.2 混凝土重力壩橫縫滲漏 400
7.3.3 混凝土重力壩上遊面裂縫 400
7.3.4 混凝土拱壩壩內裂縫 400
7.3.5 碾壓混凝土重力壩上下遊貫穿性裂縫 401
7.3.6 面板堆石壩滲漏 401
7.3.7 復合土工膜防滲缺陷 401
7.3.8 心牆防滲缺陷 402
7.3.9 洩水消能建築物衝蝕 402
第8 章 大壩安全風險管理 403
8.1 概述 403
8.1.1 大壩安全風險管理的基本概念 403
8.1.2 國外大壩安全風險管理模式 405
8.1.3 我國大壩風險研究進展 415
8.2 大壩安全風險評估方法 416
8.2.1 潰壩可能性分析方法 416
8.2.2 潰壩後果分析方法 418
8.2.3 大壩安全風險指數法 420
8.2.4 大壩安全風險評價 424
8.3 我國水電站大壩運行安全風險管理 425
8.3.1 風險綜合評價方法 425
8.3.2 水電站大壩安全風險動態管控 427
8.3.3 水電站大壩安全風險動態管理繫統 429
第9 章 大壩運行安全應急管理 435
9.1 大壩運行安全突發事件 435
9.1.1 突發事件分類 435
9.1.2 突發事件影響分析 435
9.1.3 突發事件分級 447
9.1.4 突發事件預防 449
9.1.5 潰壩洪水分析 450
9.2 大壩應急準備 450
9.2.1 應急體繫 450
9.2.2 應急能力建設評估 · 452
9.2.3 應急預案 · 452
9.2.4 應急保障 · 455
9.3 大壩應急響應 455
9.3.1 監測預警 · 456
9.3.2 響應分級 · 458
9.3.3 響應程序 · 458
9.3.4 應急處置 · 458
9.3.5 應急結束 · 460
9.4 恢復重建 460
9.5 瑞士大壩應急管理簡介 461
9.6 我國水電站大壩應急管理現狀與展望 463
9.6.1 大壩應急管理存在的問題 · 463
9.6.2 展望 · 466
第10 章 大壩運行安全智能化管理 468
10.1 大壩運行安全信息化發展概述 468
10.2 大壩運行安全信息感知技術 470
10.2.1 信息感知簡介 470
10.2.2 巡視檢查 470
10.2.3 外部變形監測 471
10.2.4 內觀傳感器 472
10.2.5 自動化采集繫統 472
10.2.6 物聯網技術 473
10.3 大壩運行安全在線監控繫統 473
10.3.1 繫統簡介 473
10.3.2 在線監測管理 473
10.3.3 在線快速結構計算 475
10.3.4 在線安全綜合評判 479
10.3.5 在線繫統建設 482
10.4 大壩運行安全管理平臺 484
10.4.1 平臺簡介 484
10.4.2 平臺架構 484
10.4.3 平臺功能 485
10.4.4 平臺建設成果 487
10.5 智慧大壩展望 490
10.5.1 智慧大壩概述 490
10.5.2 信息智能感知 490
10.5.3 數據智能分析 491
10.5.4 結構智能診斷 492
10.5.5 智能輔助決策 493
10.5.6 數字孿生 494
第11 章 總結與展望 496
參考文獻 · 498

前言隨著我國水電事業的高速發展，投運的高壩大庫持續增加。截至2022 年年底，在國家能源局注冊和備案的大壩總數達662 座，占全國水電總裝機的79%，占全國水庫總庫容的56.8%。國家能源局大壩安全監察中心（以下簡稱大壩中心）負責為水電站大壩運行安全提供技術監督服務和管理保障，承擔電力行業水電站大壩安全注冊（備案）、定期檢查、監測管理、應急管理、信息化建設、隱患排查治理等工作及相關技術監督服務。在過去近40 年時間裡，大壩中心開展了5 輪大壩安全定期檢查，完成了1100 餘座次大壩全面檢查，累計發現了21 座次的病、險壩，提出了數千條工程問題、管理問題。積極配合國家能源局和各派出機構督促電力企業落實主體責任，完成了全部病、險壩的隱患消缺治理，並依法依規、科學有序地推動各類問題整改閉環。在多方共同努力下，近年來我國能源繫統大壩運行安全管理總體呈現穩中有進的良好態勢。其一，大壩安全法規體繫更加健全。國家能源局電力安全監管司牽頭指導，大壩中心提供技術支持，對我國大壩安全監督管理法規體繫進行了全面梳理、持續完善，一繫列行業亟須的規章制度出臺，使新形勢下大壩安全責任鏈條進一步壓實，各項工作的規範化、科學化水平進一步提高。其二，大壩安全監管手段。大壩安全注冊、定檢、信息報送、在線監控、隱患與缺陷管理、應急管理等多種監管機制運行良好，大壩運行安全評價的技術和質量控制體繫切實有效，能夠精準指導電力企業開展大壩安全隱患排查和風險管控，在近年國際上多起大壩事故造成重大人員財產損失的背景下，避免了潰壩、漫壩、重大結構損壞事件的發生。其三，大壩安全行業基礎更加堅實。在多年積澱基礎上，大壩中心建立了近900 人的全國大壩安全監察專家庫，存有超過1.8 萬餘冊歷年資料的監察數據庫，以及具備了信息實時報送和在線監控功能的信息化監察平臺。配合國家能源局電力安全監管司將行之有效的管理方法和技術裝備向包括偏遠地區小型發電企業在內的全行業推廣，確保水電站大壩運行安全受控、在控，推動行業整體管理和技術水平不斷提升。經過多年努力，我國能源繫統水電站大壩運行安全管理體繫已基本完善、技術基本成熟，為了總結近40 年來我國水電站大壩運行安全管理方面積累的技術經驗，本著圍繞中國特色、充分結合實際、突出重點工程、貫徹新的安全管理理念等原則，撰寫了《水電站大壩運行安全關鍵技術》一書，以期為今後國內外大壩運行安全管理提供有益的借鋻，為本行業本領域高質量發展提供更加有力的支撐。本書以大壩中心多年工作實踐為基礎，以理念創新為先導、技術創新為主線，確保實用性、科學性、前瞻性有效結合。全書共分11 章，簡要介紹了水電站大壩運行安全的發展背景、管理體繫，重點闡述了水電站安全運行關鍵技術，包括水庫調度及防汛管理、大壩安全檢查檢測、大壩安全監測、大壩實測運行狀態、大壩維護和除險加固、大壩安全風險管理、大壩運行安全應急管理、大壩運行安全智能化管理等方面，並對部分水電站大壩運行典型事故案例進行了分析，對水電站大壩運行安全關鍵技術的發展成就進行了總結，對未來技術進步的趨勢進行了展望。本書兼具專業性和資料性，可供從事各類大壩運行安全管理的科研、技術人員參考借鋻。在編寫過程中，時雷鳴、張秀麗、池建軍、杜德進、瀋海堯、謝霄易、鄭子祥、陳重喜、王玉潔、陳振文、何明傑、劉西軍、趙花城、朱錦傑、鄭曉紅、劉貝貝、黃偉、劉俊武等領導和專家，或給予了大力支持，或付出了辛勤勞動，在此一並表示衷心的感謝。由於本書涉及專業眾多，限於水平，難免有錯誤和不當之處，敬請各位讀者給予批評指正。作者2023 年3 月