CN112257973A - 一种基于大坝安全监测成果的水电站大坝安全管理成效积分动态计算方法 - Google Patents

一种基于大坝安全监测成果的水电站大坝安全管理成效积分动态计算方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于大坝安全监测成果的水电站大坝安全管理成效积分动态计算方法，方法包括：步骤1：采集水电站大坝自安全运行以来的大坝安全监测数据，并统计水电站大坝安全监测成果的正常区间与异常区间范围；步骤2：获得各水电站当前由大坝中心出具的大坝安全管理实绩考核评分；步骤3：采集水电站大坝当年的大坝安全监测数据，并统计计算当年水电站大坝安全监测成果；步骤4：获得或计算水电站大坝当年的大坝安全日常管理评价结果，提取日常管理评价指标；步骤5：引入静态积分因子和动态积分因子，算得水电站大坝安全管理成效综合积分。本发明原理清晰、合理，计算过程明了、简单，适用范围广，计算结果符合大坝安全管理实际情况。

Description

一种基于大坝安全监测成果的水电站大坝安全管理成效积分 动态计算方法
技术领域
本发明涉及一种已建水电站大坝安全管理成效积分的计算方法，尤其是涉及一种基于大坝安全监测成果的水电站大坝安全管理成效积分动态计算方法，属于水电站大坝安全管控技术领域。
背景技术
随着物联网、智能技术、云计算及大数据等新一代信息技术的发展，以流域集控或发电企业集团公司建立全流域、全区域甚至全集团的大坝安全管控平台并配合管控制度体系的管控模式愈发普遍。但就基层发电企业而言，“重电轻机不管水”的管理理念误区依然存在，其中的“不管水”就是不关心水库大坝安全管理工作，主要表现为“大坝安全管理人员配备不齐，大坝安全监测系统落后，监测设备损坏后不修复，监测设备无备品备件，巡视检查工作不开展或开展不到位，大坝监测信息长期中断，大坝监测信息瞒报造假，大坝除险加固工作不开展”等现象。总结起来，目前大坝安全管控行业内主要存在两大极端：一个是以集团或集控为首的“高精尖”技术手段建设的大坝安全管控平台，用于汇集所辖大坝的安全监测信息并开展日常管理工作；一个是以多数基层发电企业的安全管理意识不足，严重轻视大坝安全管控工作。
分析大坝安全管控行业现状，以集团或集控为首的“高精尖”技术手段与以“重电轻机不管水”的基层发电企业之间存在巨大的矛盾，技术手段的“软实力”并不能从根本上保障大坝的安全运行，提升基层发电企业的大坝安全管控能力和意识是真正保证大坝安全的唯一路径。提升基层的能力和意识就需要对大坝安全管理成效进行量化计算，但由于水工建筑物枢纽结构庞大，工程具有单一性、独立性特点，地质条件和周围环境影响复杂，无法进行科学有效的量化计算，即便学术界上有对大坝安全管理的评价，但大都基于结构有限元计算与复杂评价模型，且学术成果普适性较差，不利于推广应用。且目前也没有适用于大坝安全管理成效横向及纵向对比的计算方法，无法进行大坝本身和大坝之间的安全管理成效对比。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种基于大坝安全监测成果的水电站大坝安全管理成效积分动态计算方法，能够实现对水电站大坝本身和水电站大坝之间的大坝安全管理成效的对比分析。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于大坝安全监测成果的水电站大坝安全管理成效积分动态计算方法，其特征是，包括如下步骤：
步骤1：采集水电站大坝自安全运行以来的大坝安全监测数据，并统计计算大坝坝顶累计垂直位移、累计水平位移(重力坝和土石坝为：坝顶上下游和坝顶左右岸；拱坝为坝顶切向和坝顶径向)和坝体总渗流量的近十年最大、最小值和历史最大、最小值作为水电站大坝安全监测成果的控制指标，并作为各水电站大坝安全管理成效积分的动态积分计算的标准。
步骤2：获得各水电站当前由国家能源局大坝安全监察中心(简称“大坝中心”)出具的《注册等级检查意见》中大坝安全管理实绩考核评分，作为各水电站大坝安全管理成效积分的静态积分计算依据。
步骤3：采集水电站大坝当年的大坝安全监测数据，并统计计算年内大坝坝顶累计垂直位移、累计水平位移(重力坝和土石坝为：坝顶上下游和坝顶左右岸；拱坝为坝顶切向和坝顶径向)和坝体总渗流量的最大、最小值，并计算基于步骤1所述标准的动态积分。
步骤4：获得或计算水电站大坝当年的大坝安全日常管理评价结果，主要包括大坝安全监测信息和大坝安全监督分析报告两方面，其中大坝安全监测信息评价包括监测数据上报及时率和完整率两个指标，大坝安全监督分析报告评价包括报告上传率和报告完整率两个指标，通过对四个指标的统计，计算基于大坝安全日常管理评价的动态积分。
步骤5：引入静态积分因子和动态积分因子，依据公式(1)，算得水电站大坝安全管理成效综合积分。
Nz＝αNJ+βNd (1)
α+β＝1.0 (2)
式中：Nz为水电站大坝安全管理成效综合积分(百分制，即满分一百分)；
NJ为水电站大坝安全管理成效静态积分(百分制，即满分一百分)；
Nd为水电站大坝安全管理成效动态积分(百分制，即满分一百分)；
α为静态积分因子；
β为动态积分因子。
进一步的，所述步骤1具体包括以下步骤：
步骤1-1：统计近十年水电站大坝坝顶累计垂直位移、累计水平位移(重力坝和土石坝为：坝顶上下游和坝顶左右岸；拱坝为坝顶切向和坝顶径向)和坝体总渗流量的最大、最小值作为上述监测项目的正常区间判断标准。
步骤1-2：统计自电站运行以来的历史水电站大坝坝顶累计垂直位移、累计水平位移(重力坝和土石坝为：坝顶上下游和坝顶左右岸；拱坝为坝顶切向和坝顶径向)和坝体总渗流量的最大、最小值作为上述监测项目的异常区间判断标准。
进一步的，所述步骤3具体包括以下步骤：
步骤3-1：统计当年水电站大坝坝顶累计垂直位移、累计水平位移(重力坝和土石坝为：坝顶上下游和坝顶左右岸；拱坝为坝顶切向和坝顶径向)和坝体总渗流量的最大、最小值。
步骤3-2：依据步骤1的所得正常区间判断标准和异常区间判断标准，来确定当年基于大坝安全监测成果的动态积分，由于大坝安全监测成果共3个监测分项，积分满分60分，即累计垂直位移满分20分，累计水平位移满分20分(共两个方向，每个方向满分10分)，坝体总渗流满分20分。给分规则为：若当年监测成果落入正常区间时，积分为满分；若当年监测成果落入异常区间内、正常区间外时，积分按照插值公式得分(见公式(3))；若当年监测成果落入异常区间外时，积分为0分。当年监测成果的最大和最小的积分要分别计算，且垂直变形与水平变形是有方向的，不同方向也要分别计算，因此计算最终的积分要以低者为准(就低不就高原则)。
Figure BDA0002666273790000031
式中：S为水电站大坝当年安全监测成果；
min异为水电站大坝异常区间最小值；
min正为水电站大坝正常区间最小值；
max异为水电站大坝异常区间最大值；
max正为水电站大坝正常区间最大值。
进一步的，所述步骤4具体包括以下步骤：
步骤4-1：统计当年水电站大坝安全日常管理评价结果,具体包括大坝监测数据上报及时率、大坝监测数据上报完整率、大坝安全监督分析报告上传率、大坝安全监督分析报告完整率4个指标。具体指标计算公式如下：
数据上报及时率＝100％*年内上报及时数据总数/年内理论上报数据总数；
数据上报完整率＝100％*年内实际上报数据总数/年内理论上报数据总数；
报告上报上传率＝100％*年内实际上传报告总数/年内理论上传报告总数；
报告上报完整率＝100％*年内上传完整报告总数/年内理论上传报告总数。
步骤4-2：依据步骤4-1中的4个统计评价指标，来确定当年基于大坝安全日常管理的动态积分，4个指标，每个指标满分10分，共计满分40分。积分规则为：指标低于60％(不含60％)为0分，高于60％按插值公式得分(见公式(4))。
Figure BDA0002666273790000041
式中：l为当年水电站大坝安全日常管理评价指标。
进一步的，所述步骤3和步骤4共同组成大坝安全管理成效动态积分，满分100分。
作为优选，本发明中所述的动态积分，考虑了当年基于大坝安全监测成果的动态积分和当年基于大坝安全日常管理评价指标的动态积分，使得动态积分能够最大限度的体现水电站大坝安全管理水平。
作为优选，本发明中所述的静态积分，考虑了大坝中心对水电站大坝安全管理的阶段性评价得分，即注册检查实绩考核评分，评分的获得是由大坝中心组织行业专家进行综合评定得来，使得静态积分的计算更客观、科学与合理。
作为优选，本发明将动态积分与静态积分通过动态积分因子和静态积分因子相结合，最终给出水电站大坝安全管理成效综合评分，计算原理清晰简单，适用于已运大坝的安全管理成效评比。
作为优选，本发明所述步骤1中的动态积分计算的标准，若已运大坝年限小于10年时，可暂时采用大坝设计文件或大坝管理者经验来确定大坝的安全监测数据的正常区间判断标准和异常区间判断标准。
作为优选，本发明所述步骤2中的静态积分计算的标准，若水电站大坝未在大坝中心注册登记的，应先参照大坝中心注册检查实绩考核评分细则进行注册打分。
作为优选，本发明所述步骤5中的动态积分因子和静态积分因子，在满足公式(2)的基础上，可依据水电站大坝安全管理成效管理的权重来进行不同赋值，进一步扩宽成效综合积分计算的合理性和适用性。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
(1)将大坝安全监测成果与水电站大坝安全管理成效积分计算相结合，积分计算更加符合实际情况，为水电站大坝安全管理成效考核提供依据。
(2)依据历史大坝安全监测成果制定安全监测数据的正常区间判断标准和异常区间判断标准，计算简便、明晰，且正常区间的确定是依据大坝近十年的安全监测成果，因此每年更新大坝安全监测成果正常区间判断标准，使得动态评分的计算更合理。
(3)依据现行规范标准，大坝工作人员应按期及时进行大坝安全监测成果的报送和整编分析形成监测报告。因此，依据水电站大坝安全日常管理评价结果进行动态积分的计算，是进一步考虑大坝工作人员基于大坝安全监测成果的工作成效，使得动态评分的计算更合理、更实际。
(4)采用动态与静态相结合的积分计算，构建的基于大坝安全监测成果的水电站大坝安全管理成效积分动态计算方法对大坝类型没有要求，可用于所有的水电站大坝安全管理成效评价。
(5)方法引入动态积分因子和静态积分因子，使得基于大坝安全监测成果的水电站大坝安全管理成效积分动态计算方法能够适用于不同管理重点的用户，进一步扩大了方法的适用性。
(6)基于大坝安全监测成果的水电站大坝安全管理成效积分动态计算方法实现了不同大坝与同一大坝不同时期的管理成效对比分析，方便了大坝安全成效评价的实施，大大提高了管理者的重视程度，近一步促进水电站大坝安全管理水平的提升。
附图说明
图1是本发明的方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1，本实施例中，一种基于大坝安全监测成果的水电站大坝安全管理成效积分动态计算方法，步骤如下：
步骤1：采集水电站大坝自安全运行以来的大坝安全监测数据，并统计计算大坝坝顶累计垂直位移、累计水平位移(重力坝和土石坝为：坝顶上下游和坝顶左右岸；拱坝为坝顶切向和坝顶径向)和坝体总渗流量的近十年最大、最小值和历史最大、最小值作为水电站大坝安全监测成果的控制指标，并作为各水电站大坝安全管理成效积分的动态积分计算的标准。在本实施例中近十年选择2009～2018年，历史年限从大坝投运第二个年份开始～2018 年。
步骤2：获得各水电站当前由国家能源局大坝安全监察中心(简称“大坝中心”)出具的《注册等级检查意见》中大坝安全管理实绩考核评分，作为各水电站大坝安全管理成效积分的静态积分计算依据。在本实施例中，选择2019年作为水电站大坝安全管理成效积分计算年，因此大坝静态积分计算必须保证2019年属于当前注册的有效期内。
步骤3：采集水电站大坝当年的大坝安全监测数据，并统计计算年内大坝坝顶累计垂直位移、累计水平位移(重力坝和土石坝为：坝顶上下游和坝顶左右岸；拱坝为坝顶切向和坝顶径向)和坝体总渗流量的最大、最小值，并计算基于步骤一所述标准的动态积分。在本实施例中，选择2019年作为水电站大坝安全管理成效积分计算年。
步骤4：获得或计算水电站大坝当年的大坝安全日常管理评价结果，主要包括大坝安全监测信息和大坝安全监督分析报告两方面，其中大坝安全监测信息评价包括监测数据上报及时率和完整率两个指标，大坝安全监督分析报告评价包括报告上传率和报告完整率两个指标，通过对四个指标的统计，计算基于大坝安全日常管理评价的动态积分。在本实施例中，选择2019年作为水电站大坝安全管理成效积分计算年。
步骤5：引入静态积分因子和动态积分因子，依据公式(1)，算得水电站大坝安全管理成效综合积分。
Nz＝αNJ+βNd (1)
α+β＝1.0 (2)
式中：Nz为水电站大坝安全管理成效综合积分(百分制，即满分一百分)；
NJ为水电站大坝安全管理成效静态积分(百分制，即满分一百分)；
Nd为水电站大坝安全管理成效动态积分(百分制，即满分一百分)；
α为静态积分因子；
β为动态积分因子。
在本实施例中，确定静态积分因子为＝0.4；动态积分因子为＝0.6。
表1为采用本发明所述方法对部分水电站2019年度大坝安全管理成效积分的计算成果，具体如下：
表1：部分水电站大坝2019年度安全管理成效积分计算表
Figure BDA0002666273790000071
备注：本表在计算过程中已经考虑了大坝变形的方向问题，仅对结果有实质性影响的变形予以分析计算。
本发明采用动态与静态相结合的积分计算，构建的基于大坝安全监测成果的水电站大坝安全管理成效积分动态计算方法对大坝类型没有要求，可用于所有的水电站大坝安全管理成效评价，且引入动态积分因子和静态积分因子，使得基于大坝安全监测成果的水电站大坝安全管理成效积分动态计算方法能够适用于不同管理重点的用户，进一步扩大了方法的适用性。本发明实现了不同大坝与同一大坝不同时期的管理成效对比分析，方便了大坝安全成效评价的实施，大大提高了管理者的重视程度，近一步促进水电站大坝安全管理水平的提升。
本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于大坝安全监测成果的水电站大坝安全管理成效积分动态计算方法，其特征是，包括如下步骤：
步骤1：采集水电站大坝自安全运行以来的大坝安全监测数据，并统计计算大坝坝顶累计垂直位移、累计水平位移和坝体总渗流量的近十年最大值、最小值和历史最大值、最小值作为水电站大坝安全监测成果的控制指标，并作为各水电站大坝安全管理成效积分的动态积分计算的标准；
步骤2：获得各水电站当前由国家能源局大坝安全监察中心出具的《注册等级检查意见》中大坝安全管理实绩考核评分，作为各水电站大坝安全管理成效积分的静态积分计算依据；
步骤3：采集水电站大坝当年的大坝安全监测数据，并统计计算年内大坝坝顶累计垂直位移、累计水平位移和坝体总渗流量的最大值、最小值，并计算基于步骤1所述标准的动态积分；
步骤4：获得或计算水电站大坝当年的大坝安全日常管理评价结果，主要包括大坝安全监测信息和大坝安全监督分析报告两方面，其中大坝安全监测信息评价包括监测数据上报及时率和完整率两个指标，大坝安全监督分析报告评价包括报告上传率和报告完整率两个指标，通过对四个指标的统计，计算基于大坝安全日常管理评价的动态积分；
步骤5：引入静态积分因子和动态积分因子，依据公式(1)，算得水电站大坝安全管理成效综合积分；
Nz＝αNJ+βNd (1)
α+β＝1.0 (2)
式中：Nz为水电站大坝安全管理成效综合积分，百分制；
NJ为水电站大坝安全管理成效静态积分，百分制；
Nd为水电站大坝安全管理成效动态积分，百分制；
α为静态积分因子；
β为动态积分因子。
2.根据权利要求1所述的基于大坝安全监测成果的水电站大坝安全管理成效积分动态计算方法，其特征是，所述步骤1具体包括以下步骤：
步骤1-1：统计近十年水电站大坝坝顶累计垂直位移、累计水平位移和坝体总渗流量的最大值、最小值作为上述监测项目的正常区间判断标准；
步骤1-2：统计自电站运行以来的历史水电站大坝坝顶累计垂直位移、累计水平位移和坝体总渗流量的最大值、最小值作为上述监测项目的异常区间判断标准。
3.根据权利要求1所述的基于大坝安全监测成果的水电站大坝安全管理成效积分动态计算方法，其特征是，所述步骤3具体包括以下步骤：
步骤3-1：统计当年水电站大坝坝顶累计垂直位移、累计水平位移和坝体总渗流量的最大、最小值；
步骤3-2：依据步骤1的所得正常区间判断标准和异常区间判断标准，来确定当年基于大坝安全监测成果的动态积分，由于大坝安全监测成果共3个监测分项，积分满分60分，即累计垂直位移满分20分，累计水平位移满分20分，坝体总渗流满分20分；给分规则为：若当年监测成果落入正常区间时，积分为满分；若当年监测成果落入异常区间内、正常区间外时，积分按照插值公式得分，见公式(3)；若当年监测成果落入异常区间外时，积分为0分；当年监测成果的最大和最小的积分要分别计算，且垂直变形与水平变形是有方向的，不同方向也要分别计算，因此计算最终的积分要以低者为准；
Figure FDA0002666273780000021
式中：S为水电站大坝当年安全监测成果；
min异为水电站大坝异常区间最小值；
min正为水电站大坝正常区间最小值；
max异为水电站大坝异常区间最大值；
max正为水电站大坝正常区间最大值。
4.根据权利要求1所述的基于大坝安全监测成果的水电站大坝安全管理成效积分动态计算方法，其特征是，所述步骤4具体包括以下步骤：
步骤4-1：统计当年水电站大坝安全日常管理评价结果，具体包括大坝监测数据上报及时率、大坝监测数据上报完整率、大坝安全监督分析报告上传率、大坝安全监督分析报告完整率4个指标；具体指标计算公式如下：
数据上报及时率＝100％*年内上报及时数据总数/年内理论上报数据总数；
数据上报完整率＝100％*年内实际上报数据总数/年内理论上报数据总数；
报告上报上传率＝100％*年内实际上传报告总数/年内理论上传报告总数；
报告上报完整率＝100％*年内上传完整报告总数/年内理论上传报告总数；
步骤4-2：依据步骤4-1中的4个统计评价指标，来确定当年基于大坝安全日常管理的动态积分，4个指标，每个指标满分10分，共计满分40分。积分规则为：指标低于60％为0分，高于60％按插值公式得分见公式(4)；
Figure FDA0002666273780000031
式中：l为当年水电站大坝安全日常管理评价指标。
5.根据权利要求1所述的基于大坝安全监测成果的水电站大坝安全管理成效积分动态计算方法，其特征是，所述步骤3和步骤4共同组成大坝安全管理成效动态积分，满分100分。
6.根据权利要求1或2所述的基于大坝安全监测成果的水电站大坝安全管理成效积分动态计算方法，其特征是，所述步骤1中的动态积分计算的标准，若已运大坝年限小于10年时，暂时采用大坝设计文件或大坝管理者经验来确定大坝的安全监测数据的正常区间判断标准和异常区间判断标准。
7.根据权利要求1所述的基于大坝安全监测成果的水电站大坝安全管理成效积分动态计算方法，其特征是，所述步骤2中的静态积分计算的标准，若水电站大坝未在大坝中心注册登记的，先参照大坝中心注册检查实绩考核评分细则进行注册打分。
8.根据权利要求1所述的基于大坝安全监测成果的水电站大坝安全管理成效积分动态计算方法，其特征是，所述步骤5中的动态积分因子和静态积分因子，在满足公式(2)的基础上，依据水电站大坝安全管理成效管理的权重来进行不同赋值，进一步扩宽成效综合积分计算的合理性和适用性。
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