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大壩安全監(jiān)測儀器完好率評價方法初探

文檔作者：王建學(xué)1 朱庭興2 文檔來源： 1．廣東省水利電力勘測設(shè)計研究院 2．華能瀾滄江水電股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年03月04日
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第52卷第4期甘肅水利水電技術(shù)V01．52，No．4
2016年4月GANSU WATERRESOURCES AND HYDROPOWER TECHNOLOGY Apr．，2016
·設(shè)計與研究·
大壩安全監(jiān)測儀器完好率評價方法初探
王建學(xué)1，朱庭興2
(1．廣東省水利電力勘測設(shè)計研究院，廣東廣州510635；
2．華能瀾滄江水電股份有限公司小灣水,g)--，云南大理675702)
摘要：大壩安全監(jiān)測儀器在水電工程中的應(yīng)用越來越廣泛，起著對結(jié)構(gòu)安全進行監(jiān)控和分析的作用，而監(jiān)測儀器完好
率則是評價安全監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)量的重要指標(biāo)。由于傳統(tǒng)的完好率計算方法在反映不同儀器的重要性差異及系統(tǒng)技術(shù)狀
態(tài)上存在一定的局限性，因此如何全面的對完好率進行評價目前還處在探索階段。通過對大壩安全監(jiān)測方面的工作經(jīng)
驗總結(jié)。對完好率評價方法進行了初步的探討。
關(guān)鍵詞：大壩；安全監(jiān)測；完好率；評價；探討
中圖分類號：TV698．1 文獻標(biāo)志碼：A 文章編號：2095—0144(2016)04—0020—03
1 前言
在水電工程中，越來越多的水工建筑物均布置
有監(jiān)測儀器，從而達(dá)到對結(jié)構(gòu)安全進行監(jiān)控和分析
的目的，有的工程監(jiān)測點數(shù)量甚至達(dá)到數(shù)千個，并將
大壩安全監(jiān)測儀器完好率作為評價安全監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)
量的標(biāo)準(zhǔn)之一。所謂大壩安全監(jiān)測儀器完好率，是
指某一時刻系統(tǒng)中大壩安全監(jiān)測儀器完好數(shù)量占埋
設(shè)監(jiān)測儀器總數(shù)量的百分比。規(guī)范【lJ中也對分部工
程質(zhì)量驗收中的安全監(jiān)測儀器完好率做出了相應(yīng)的
規(guī)定，系統(tǒng)中可更換和修復(fù)的儀器設(shè)備和表面設(shè)施
完好率應(yīng)達(dá)到100％，混凝土壩和土石壩埋入式不可
更換的監(jiān)測儀器完好率分別不得低于85％和80％，
方達(dá)到合格標(biāo)準(zhǔn)。
2完好率指標(biāo)的局限性
雖然大壩安全監(jiān)測儀器完好率是考核評價安全
監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)量的一個重要指標(biāo)，但通過其計算方法
可以發(fā)現(xiàn)，目前通用的這一公式具有一定的局限性，
主要表現(xiàn)在它所反映的僅是一個籠統(tǒng)的即時值，不能
反映統(tǒng)計時日內(nèi)的大壩安全監(jiān)測儀器完好率的變化
情況，這將造成對大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)質(zhì)量的評價有失
偏頗。目前采用的完好率評價方法具有以下局限性：
(1)反映監(jiān)測儀器重要程度上的局限。不同監(jiān)
測項目的監(jiān)測點狀態(tài)好壞對工程安全監(jiān)控的影響程
度不盡相同，以混凝土壩為例，在同等條件下一個混
凝土應(yīng)變測點和一個倒垂線測點的狀態(tài)好壞，對大
壩安全監(jiān)測資料的分析和結(jié)構(gòu)評價、甚至大壩安危
的評判所起的作用有著較大的差別。不同類別監(jiān)測
儀器的重要程度差異，在完好率指標(biāo)中卻無法體現(xiàn)，
不免降低了該評價的實際作用。
(2)反映監(jiān)測儀器壽命上的局限。監(jiān)測儀器的
壽命自埋設(shè)后開始，往往經(jīng)歷施工期、蓄水期、運行
期這幾個階段，直至失效。有些工程監(jiān)測系統(tǒng)在分部
驗收時儀器完好率較高，但隨著系統(tǒng)投入運行以及
結(jié)構(gòu)的老化便逐漸呈現(xiàn)下降的趨勢；有些工程驗收
時儀器完好率較低，但某些失效的儀器在施工期發(fā)
揮了重要的作用，且在施工期經(jīng)受了各種施工及其
他因素的干擾，在工程運行前已基本完成了其對施
工期工程安全監(jiān)控的歷史使命，以此將其排除在安
全監(jiān)測系統(tǒng)的范圍之外，容易忽略其在工程安全監(jiān)
測的作用。不同的監(jiān)測系統(tǒng)可能采用一種或幾種不
同品牌或類型的監(jiān)測儀器，不同類型的儀器僅以好
和壞來對其做出分類而忽略其壽命長度，很難為后
續(xù)工程的儀器選型提供一定的經(jīng)驗。
(3)反映安全監(jiān)測系統(tǒng)狀態(tài)真實性上的局限。
在大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)中往往出現(xiàn)這樣的問題，一方
面監(jiān)測儀器完好率量值相對較高，另一方面結(jié)構(gòu)安
全狀態(tài)卻無法全面評價。比如大壩安全監(jiān)測儀器數(shù)
量相對較多的工程，部分儀器的失效對其完好率的
收稿日期：2016—04—21
作者簡介：王建學(xué)(1986一)，男(回族)，河北承德人，工程師，碩士，主要從事水工建筑物安全監(jiān)測，E-mail：wangxiha01986@163．com。
萬方數(shù)據(jù)
第4期王建學(xué)，等：大壩安全監(jiān)測儀器完好率評價方法初探第52卷
影響微乎其微。與之相反的狀況則是出現(xiàn)完好率指
標(biāo)相對不高，但對結(jié)構(gòu)總體安全的評價卻優(yōu)于前者，
比如大壩安全監(jiān)測儀器數(shù)量相對較少的工程，個別
儀器的損壞都將會對其完好率造成急劇下降的影
響，甚至低于規(guī)范要求的合格標(biāo)準(zhǔn)，但卻基本不影響
對整個大壩安全的評價。這是因為監(jiān)測儀器總數(shù)的
差異，造成了其不能在完好率數(shù)值上得到準(zhǔn)確體現(xiàn)。
(4)難以為決策層提供全面準(zhǔn)確的依據(jù)。因為
監(jiān)測儀器完好率評價不能準(zhǔn)確、全面反映安全監(jiān)測
系統(tǒng)的實際運行狀態(tài)，所以不能為監(jiān)測系統(tǒng)的更新
改造和工程的除險加固等重大決策提供科學(xué)依據(jù)，
影響了安全監(jiān)測系統(tǒng)的投人產(chǎn)出比，因而無法達(dá)到
監(jiān)測投資效益最佳的工程管理這一目的。
3改進探討
對一個n支安全監(jiān)測儀器組成的安全監(jiān)測系統(tǒng)
而言，目前所采用的某一時刻完好率的具體公式為：
Gl(￡)=盟x 100％ (1)
，l
式中：G，(t)——安全監(jiān)測系統(tǒng)在某一時刻的完好率；
凡廠_安全監(jiān)測系統(tǒng)在某一時刻正常工作的
監(jiān)測儀器數(shù)量；
n——安全監(jiān)測系統(tǒng)所包含的監(jiān)測儀器總數(shù)
量。
通過分析上述公式局限性，筆者認(rèn)為監(jiān)測儀器
壽命和監(jiān)測儀器重要程度是影響完好率指標(biāo)的重要
因素，因此根據(jù)大壩安全監(jiān)測工程及安全監(jiān)測系統(tǒng)
的特點將二者引入監(jiān)測儀器完好率的公式中來，使
完好率指標(biāo)能夠反應(yīng)安全監(jiān)測系統(tǒng)不同方向的真實
狀態(tài)。
監(jiān)測儀器壽命長度，通過自儀器埋設(shè)起至統(tǒng)計
截止時段內(nèi)正常工作的期限可以得出，整個系統(tǒng)的
壽命長度可以通過單支儀器的壽命長度來進行反
映，在此將其定義為壽命完好率，即某一時刻監(jiān)測系
統(tǒng)中所有大壩安全監(jiān)測儀器的有效壽命占總壽命的
百分比，其計算公式為：
G2(￡Σ)=ti}X 100％ (2)
Σ正
i=l
式中：tf_一統(tǒng)計期監(jiān)測儀器壽命長度的13序值； 卜統(tǒng)計期總13序值。
安全監(jiān)測系統(tǒng)中不同類別監(jiān)測儀器重要程度
上差異，很難在數(shù)量上反應(yīng)出來，且不同工程項目監(jiān)
測儀器數(shù)量差別較大，對數(shù)目較大的工程，判斷單支
監(jiān)測儀器在系統(tǒng)中的重要程度較為復(fù)雜。但通過規(guī)
范12,31可以發(fā)現(xiàn)，安全監(jiān)測系統(tǒng)的布設(shè)多由變形監(jiān)測、
滲流監(jiān)測、應(yīng)力應(yīng)變及溫度監(jiān)測、環(huán)境量監(jiān)測及其他
監(jiān)測這5個監(jiān)測子系統(tǒng)組成。根據(jù)不同等級建筑物
監(jiān)測項目的關(guān)注重點和布設(shè)要求，這5個子系統(tǒng)的
重要程度有所不同。因此，可以將單支儀器在系統(tǒng)中
的重要程度轉(zhuǎn)化為單個子系統(tǒng)在整個工程安全監(jiān)測
系統(tǒng)中的重要程度來進行判斷。這樣便可以通過監(jiān)
測儀器分類整合進入單個子系統(tǒng)內(nèi)來計算其完好率
指標(biāo)，并將其定義為差異完好率，即某一時刻監(jiān)測系
統(tǒng)中大壩安全監(jiān)測儀器差異性完好數(shù)量占監(jiān)測儀器
總差異性數(shù)量的百分比，其計算公式為：
5
ΣAi‰
G，(￡)=與}一X 100％ (3)
ΣAi飛
i=l
式中：A廣一監(jiān)測系統(tǒng)中不同類別安全監(jiān)測儀器的
權(quán)重系數(shù)； n廣監(jiān)測系統(tǒng)中不同類別安全監(jiān)測儀器的
完好數(shù)量；
凡廣一監(jiān)測系統(tǒng)中不同類別安全監(jiān)測儀器的總
數(shù)量。
因此，只要確立了單個子系統(tǒng)在整個工程安全
監(jiān)測系統(tǒng)中的權(quán)重系數(shù)，便可通過式(3)計算得出相
應(yīng)的差異完好率。確定權(quán)重系數(shù)的方法有很多種，目
前常用的屬性權(quán)重確定方法主要有專家評分法、模
糊統(tǒng)計法、二元對比排序法、層次分析法等幾種方
法。而0．1～0．9乘積標(biāo)度法14J是在層次分析法的基
礎(chǔ)上，兼顧大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)綜合評價的客觀特點
而提出的一種靈活的賦權(quán)方法。鑒于0．1～0．9乘積
標(biāo)度法具有較好的客觀性和實用性，以及能更好地
符合人們思維習(xí)慣，更適宜為評判者掌握，本文對安
全監(jiān)測各個子系統(tǒng)權(quán)重系數(shù)的確定采用此種方法。
以變形監(jiān)測項目子系統(tǒng)、滲流監(jiān)測項目子系統(tǒng)、應(yīng)力
應(yīng)變及溫度監(jiān)測項目子系統(tǒng)、環(huán)境量監(jiān)測項目子系
統(tǒng)及其他監(jiān)測項目子系統(tǒng)為評判對象，采用0．1。
0．9的層次分析標(biāo)度法，將重要性按照變形監(jiān)測≥滲
萬方數(shù)據(jù)
2016年第4期甘肅水利水電技術(shù)第52卷
流監(jiān)測>環(huán)境量監(jiān)測>應(yīng)力應(yīng)變及溫度監(jiān)測>其他
監(jiān)測的排列順序，確定其權(quán)重系數(shù)為Al-0．2321，
Az=0．2241，A3=0．1880，A4-0．2201，A5=0．1357。
4應(yīng)用分析
為了便于比較分析，將式(1)中的完好率定義
為傳統(tǒng)完好率，結(jié)合壽命完好率、差異完好率對系
統(tǒng)中的監(jiān)測儀器完好率情況進行比較和評價。以
同等級、同類型的A、B兩個工程的安全監(jiān)測系統(tǒng)
為例，其安全監(jiān)測儀器的布置統(tǒng)計情況分別如表
1所列。
表1安全監(jiān)測儀器布置統(tǒng)計
通過表1進行計算，分別得出A、B兩個工程傳統(tǒng)
完好率、壽命完好率、差異完好率的對比情況(表2)。
表2 A、B工程安全監(jiān)測儀器完好率對比
通過表2可以看出，在傳統(tǒng)完好率單純對比的
條件下，A、B兩個工程的完好率量值相差不大，甚
至B工程的傳統(tǒng)完好率更高一點，但通過壽命完好
率和差異完好率的比較可以發(fā)現(xiàn)，A工程在這兩項
指標(biāo)方面均高于B工程，這說明A工程在監(jiān)測儀器
整體壽命和重要儀器的完好性方面均高于B工程。
如果單純地通過傳統(tǒng)完好率對其進行評價，則容易
造成評價者片面地認(rèn)為B工程優(yōu)于A工程，這將造
成對監(jiān)測系統(tǒng)完好率的評價有失公正，而結(jié)合了壽
命完好率和差異完好率兩個指標(biāo)，才不至于將A工
程在整個監(jiān)測儀器的選型、檢驗、安裝埋設(shè)及維護等
一系列質(zhì)量控制和工程管理活動的效果抹殺或降
低，并為后續(xù)工程提供寶貴的經(jīng)驗借鑒。
5結(jié)語
(1)通過3個完好率公式對比可以發(fā)現(xiàn)，增加
壽命完好率和差異完好率可以更加全面地對監(jiān)測
儀器的完好率進行評價，能有效克服傳統(tǒng)單一評價
·22·
的片面性，并為后續(xù)工程管理提供經(jīng)驗，有利于提
高安全監(jiān)測系統(tǒng)工程的操作人員和管理人員的積
極性。
(2)對于整個安全監(jiān)測系統(tǒng)而言，重要監(jiān)測項
目等在設(shè)計之時便合理進行布設(shè)，重點突出，并在施
工期給予重點保護，對于提高整個監(jiān)測系統(tǒng)的差異
完好率是十分有利的；通過壽命完好率的概念也可
以發(fā)現(xiàn)，提高儀器埋設(shè)的一次成活率以對于系統(tǒng)的
完好率評價十分重要，因此在儀器埋設(shè)之時應(yīng)給予
密切關(guān)注，發(fā)現(xiàn)失效及時補埋。
(3)在工程應(yīng)用中，本文所探討的大壩安全監(jiān)
測儀器完好率評價是在大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計的基礎(chǔ)上進行
的，因此建立工程安全監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫是十分必
要的，在工程每支儀器埋設(shè)后建立其數(shù)據(jù)檔案，可以
及時掌握大壩監(jiān)測儀器完好率的變化動態(tài)，為工程
決策提供可靠的依據(jù)。
參考文獻：
[1]GB／T 22385—2008．大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)驗收規(guī)范【s】．北京：
中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009，2—5．
[2]DLrF 5178—2003．混凝土壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范【S】．北京：中
國電力出版社。2003，44-45．
[3]DI／r 5259-2010．土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范【S】．北京：中國
電力出版社，2003，39--40．
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