[解析重大水利水电工程寿命诊断的理论和方法]人的理论寿命

　　 内容摘要：随着使用时间的推移以及不断老化作用，我国重大水利水电工程出现各种质量问题或安全隐患，对生态环境、工程效益等产生严重影响。只有通过合理的寿命诊断，才能客观分析水利水电工程中存在的问题或缺陷，有针对性地采取措施，提高工程使用安全性、可靠性，延长使用寿命。本文结合我国重大水利水电工程运行的实际情况，对寿命诊断的理论与具体方法进行细致分析与阐述。
　　关键词：水利水电工程； 寿命诊断；运行；危险因素； 方法
　　中图分类号：TV文献标识码：A 文章编号：
　　当前，我国市场经济体系已经日益成熟，全面推动社会经济的快速、稳定发展，再加上人们生活水平的日益上升，已经对环境问题、生存安全问题等引起足够重视。近年来，有关重大水利水电工程的安全问题已经得到社会各界的广泛关注，水利水电作为我国国民经济发展的基础保障，在推动经济进步、构建和谐社会中起到关键作用，因此其安全问题不容小觑。只有全面保障重大水利水电工程的安全性，延长其使用寿命，才能真正确保下游居民的人身安全，同时推动经济效益与社会效益的顺利实现。但是随着时间的不断推进，由工程地质状况、设计因素、施工技术水平以及自然老化等原因，一些工程必然产生各种各样的质量问题与安全隐患，甚至出现并病险工程。因此，发挥寿命诊断的积极作用，将成为今后工程发展的必然趋势，具体分析如下：
　　1、寿命诊断的理论和方法
　　根据我国重大水利水电工程的设计规范，参考原始的监测资料，对其成果进行分析，随时关注水利水电工程的强度、耐久性、稳定性等问题，除了与现有规范相一致，还应做好老化、病变等分析工作，全面确保水利水电工程的安全性，确保其处于健康、稳定状态。有关寿命安全诊断，具体分析如下：
　　1.1 强度分析
　　以水利水电工程的设计规范来看，其强度分析主要判断控制部位的拉应力、压应力等，确保其与允许应力相一致。以微纳米尺度为例，以力学方法分析其强度与裂缝状况，构建力学模型，具体原理为：①通过应用分子动力学理论以及原子镶嵌模型，对裂纹尖端附近的状况进行模拟；②以弹性基体与离散位错描述相结合的方式，对区域状况进行分析；③在宏观区域内，采取粘塑性大变形、超弹性等关系，并进行有效的有限元计算。
　　1.2 稳定性分析
　　根据我国水利水电工程设计规范来看，在荷载组合力的作用下，沿着控制滑动面的安全系数，应该在规范允许值以上，方可判断为状态稳定；反之则出现失稳倾向。近年来，我国已经应用有限元法对力学中的各种工程问题进行分析，并提出有效的解决方法，但是随着应用范围的进一步扩大，该计算方法表现为一定弊端，今后仍有待发展与完善。
　　1.3 耐久性分析
　　除了将抗冲力、抗渗性以及抗冻性等问题作为评价耐久性的指标以外，还应对现场进行变形监测，并且分析应力应变现象、析出物现象以及渗漏量、扬压力等；通过构建时变模型，以定量分析的方法对水利水电工程的耐久性过程进行动态观测。
　　1.4 工程效益分析
　　重大水利水电工程的修建，主要作用在于防洪抗洪、农区灌溉、供水或发电等综合性效益，定期对工程能否发挥预期效益进行分析，如果出现以下几种情况，则需要及时将工程退役或者拆除处理：其一，工程已经无法发挥以上效益，或者效益水平正在逐年降低；其二，存在严重或不可恢复的病险问题，经过缜密的技术分析、风险分析以及经济分析，已经不具备修复价值或者可能对下游产生严重灾害影响。因此可以说，重大水利水电工程的效益水平是其生存与否的重大参考要素。
　　2、安全监测技术分析
　　除了对水利水电工程中以上各项指标进行分析与核查以外，从以往实践经验来看，还应做好重大水利水电工程的定期检查与安全监测工作，加大安全分析与评价力度。以下将对几种常见技术进行分析：
　　2.1 3S技术
　　当前，3S技术已经在重大水利水电工程中得以广泛应用，主要为全球卫星定位系统（GPS）、遥感技术（RS）以及地理信息技术（GIS）。通过应用3S技术以及集成系统，可以实现水利水电工程的数字技术发展，对其安全监控具有重要意义。
　　2.2 纳米技术
　　当前，纳米技术已经在我国各个领域广泛应用，在水利水电工程监测中也发挥重要作用。其一，纳米诊断技术的应用。以日本采用的纳米材料为例，他们应用可以对人体或者动物体内物质进行检测的新技术，可以对身体内部的物质进行客观判断；还有一种纳米级别的微粒子，通过与物质反应形成光，再进行光谱分析，就可以对物质的状态进行判断；其二，纳米传感器技术。由于纳米材料具有特殊的化学性质与物理性质，因此纳米传感器在水利水电工程中拥有广泛的应用前景，通过应用纳米材料，制造稳定性良好、选择类型多、灵敏度强并且可以重复利用的纳米传感器，对水利水电工程的渗流性、应变性、变形等状况进行分析，提高结果的客观性、精准性。
　　3、生态环境评价
　　重大水利水电工程的建设，将对生态环境产生一定影响，这也是低碳经济发展时代最为关注的话题。因此做好生态环境评价，具有一定战略意义与现实意义。
　　3.1 各种灾害事故
　　纵观国内外发展状况，由水利水电工程引发灾害事故已不占少数，因此必须引起充分重视。
　　（1）地质灾害
　　 当建设水库尤其是大型水库、水库群等工程，大体积、大重量的水体作用在地表，极大增加地应力，如果处于高地震区域、高地应力区域或者地质活动较为活跃的地带，就可能引发地震问题。
　　（2）泥沙淤积
　　当水库修建完毕后，就会对河道中的泥沙运动规律造成影响，此时库区内的泥沙堆积，造成上游河口或者河床有所抬高，对支流的排洪能力产生影响；同时地下水位的抬高，也可能引发次生盐渍化现象。另外，清水大量下泄，对河床、防洪堤产生冲刷作用，长此以往也可能引发灾害。因此，充分分析各种灾害可能带来的损失，及时调整水库运行方式，尽量规避灾害的发生，或者将灾害损失降到最低点、
　　（3）溃坝事故
　　 如果水利水电工程中大坝产生严重的病变缺陷，造成溃坝现象，那么将对下游产生严重的灾难。因此需及时对该种状况进行分析与评估，降低对生态产生的影响。
　　3.2 对水生动植物的破坏
　　当某一地区修建了大型水利水电工程，必将对当地的水生植物产生重要影响。首先，水质发生变化，水生植物生存的环境可能出现失衡；其次，水生动物的通道发生改变，产生各种不适应问题；再次，在梯级水库中，由于发挥蓄水作用，因此下游水量大幅度减少，甚至出现断流现象，对下游物种的生态环境造成严重破坏。
　　3.3 对气候的影响
　　对于大型水库或者水库群来说，处于大面积的水面中，将对所处地区的气候条件产生优化作用。例如我国著名的刘家峡水库，对当地气温产生良好的调节作用，真正做到冬暖夏凉；同时，由于水库的建成，影响了大气环流的作用，引起个别地区降雨的减少或者增加现象。
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