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大壩安全監測儀器完好率評價方法初探

文檔作者：王建學1 朱庭興2 文檔來源： 1．廣東省水利電力勘測設計研究院 2．華能瀾滄江水電股份有限公司		點擊數：	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V01．52，No．4
2016年4月GANSU WATERRESOURCES AND HYDROPOWER TECHNOLOGY Apr．，2016
·設計與研究·
大壩安全監測儀器完好率評價方法初探
王建學1，朱庭興2
(1．廣東省水利電力勘測設計研究院，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：大壩安全監測儀器在水電工程中的應用越來越廣泛，起著對結構安全進行監控和分析的作用，而監測儀器完好
率則是評價安全監測系統質量的重要指標。由于傳統的完好率計算方法在反映不同儀器的重要性差異及系統技術狀
態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。通過對大壩安全監測方面的工作經
驗總結。對完好率評價方法進行了初步的探討。
關鍵詞：大壩；安全監測；完好率；評價；探討
中圖分類號：TV698．1 文獻標志碼：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
有監測儀器，從而達到對結構安全進行監控和分析
的目的，有的工程監測點數量甚至達到數千個，并將
大壩安全監測儀器完好率作為評價安全監測系統質
量的標準之一。所謂大壩安全監測儀器完好率，是
指某一時刻系統中大壩安全監測儀器完好數量占埋
設監測儀器總數量的百分比。規范【lJ中也對分部工
程質量驗收中的安全監測儀器完好率做出了相應的
規定，系統中可更換和修復的儀器設備和表面設施
完好率應達到100％，混凝土壩和土石壩埋入式不可
更換的監測儀器完好率分別不得低于85％和80％，
方達到合格標準。
2完好率指標的局限性
雖然大壩安全監測儀器完好率是考核評價安全
監測系統質量的一個重要指標，但通過其計算方法
可以發現，目前通用的這一公式具有一定的局限性，
主要表現在它所反映的僅是一個籠統的即時值，不能
反映統計時日內的大壩安全監測儀器完好率的變化
情況，這將造成對大壩安全監測系統質量的評價有失
偏頗。目前采用的完好率評價方法具有以下局限性：
(1)反映監測儀器重要程度上的局限。不同監
測項目的監測點狀態好壞對工程安全監控的影響程
度不盡相同，以混凝土壩為例，在同等條件下一個混
凝土應變測點和一個倒垂線測點的狀態好壞，對大
壩安全監測資料的分析和結構評價、甚至大壩安危
的評判所起的作用有著較大的差別。不同類別監測
儀器的重要程度差異，在完好率指標中卻無法體現，
不免降低了該評價的實際作用。
(2)反映監測儀器壽命上的局限。監測儀器的
壽命自埋設后開始，往往經歷施工期、蓄水期、運行
期這幾個階段，直至失效。有些工程監測系統在分部
驗收時儀器完好率較高，但隨著系統投入運行以及
結構的老化便逐漸呈現下降的趨勢；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
揮了重要的作用，且在施工期經受了各種施工及其
他因素的干擾，在工程運行前已基本完成了其對施
工期工程安全監控的歷史使命，以此將其排除在安
全監測系統的范圍之外，容易忽略其在工程安全監
測的作用。不同的監測系統可能采用一種或幾種不
同品牌或類型的監測儀器，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
續工程的儀器選型提供一定的經驗。
(3)反映安全監測系統狀態真實性上的局限。
在大壩安全監測系統中往往出現這樣的問題，一方
面監測儀器完好率量值相對較高，另一方面結構安
全狀態卻無法全面評價。比如大壩安全監測儀器數
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(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測，E-mail：wangxiha01986@163．com。
萬方數據
第4期王建學，等：大壩安全監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完好率指
標相對不高，但對結構總體安全的評價卻優于前者，
比如大壩安全監測儀器數量相對較少的工程，個別
儀器的損壞都將會對其完好率造成急劇下降的影
響，甚至低于規范要求的合格標準，但卻基本不影響
對整個大壩安全的評價。這是因為監測儀器總數的
差異，造成了其不能在完好率數值上得到準確體現。
(4)難以為決策層提供全面準確的依據。因為
監測儀器完好率評價不能準確、全面反映安全監測
系統的實際運行狀態，所以不能為監測系統的更新
改造和工程的除險加固等重大決策提供科學依據，
影響了安全監測系統的投人產出比，因而無法達到
監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支安全監測儀器組成的安全監測系統
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)——安全監測系統在某一時刻的完好率；
凡廠_安全監測系統在某一時刻正常工作的
監測儀器數量；
n——安全監測系統所包含的監測儀器總數
量。
通過分析上述公式局限性，筆者認為監測儀器
壽命和監測儀器重要程度是影響完好率指標的重要
因素，因此根據大壩安全監測工程及安全監測系統
的特點將二者引入監測儀器完好率的公式中來，使
完好率指標能夠反應安全監測系統不同方向的真實
狀態。
監測儀器壽命長度，通過自儀器埋設起至統計
截止時段內正常工作的期限可以得出，整個系統的
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，即某一時刻監測系
統中所有大壩安全監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_一統計期監測儀器壽命長度的13序值； 卜統計期總13序值。
安全監測系統中不同類別監測儀器重要程度
上差異，很難在數量上反應出來，且不同工程項目監
測儀器數量差別較大，對數目較大的工程，判斷單支
監測儀器在系統中的重要程度較為復雜。但通過規
范12,31可以發現，安全監測系統的布設多由變形監測、
滲流監測、應力應變及溫度監測、環境量監測及其他
監測這5個監測子系統組成。根據不同等級建筑物
監測項目的關注重點和布設要求，這5個子系統的
重要程度有所不同。因此，可以將單支儀器在系統中
的重要程度轉化為單個子系統在整個工程安全監測
系統中的重要程度來進行判斷。這樣便可以通過監
測儀器分類整合進入單個子系統內來計算其完好率
指標，并將其定義為差異完好率，即某一時刻監測系
統中大壩安全監測儀器差異性完好數量占監測儀器
總差異性數量的百分比，其計算公式為：
5
ΣAi‰
G，(￡)=與}一X 100％ (3)
ΣAi飛
i=l
式中：A廣一監測系統中不同類別安全監測儀器的
權重系數； n廣監測系統中不同類別安全監測儀器的
完好數量；
凡廣一監測系統中不同類別安全監測儀器的總
數量。
因此，只要確立了單個子系統在整個工程安全
監測系統中的權重系數，便可通過式(3)計算得出相
應的差異完好率。確定權重系數的方法有很多種，目
前常用的屬性權重確定方法主要有專家評分法、模
糊統計法、二元對比排序法、層次分析法等幾種方
法。而0．1～0．9乘積標度法14J是在層次分析法的基
礎上，兼顧大壩安全監測系統綜合評價的客觀特點
而提出的一種靈活的賦權方法。鑒于0．1～0．9乘積
標度法具有較好的客觀性和實用性，以及能更好地
符合人們思維習慣，更適宜為評判者掌握，本文對安
全監測各個子系統權重系數的確定采用此種方法。
以變形監測項目子系統、滲流監測項目子系統、應力
應變及溫度監測項目子系統、環境量監測項目子系
統及其他監測項目子系統為評判對象，采用0．1。
0．9的層次分析標度法，將重要性按照變形監測≥滲
萬方數據
2016年第4期甘肅水利水電技術第52卷
流監測>環境量監測>應力應變及溫度監測>其他
監測的排列順序，確定其權重系數為Al-0．2321，
Az=0．2241，A3=0．1880，A4-0．2201，A5=0．1357。
4應用分析
為了便于比較分析，將式(1)中的完好率定義
為傳統完好率，結合壽命完好率、差異完好率對系
統中的監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兩個工程的安全監測系統
為例，其安全監測儀器的布置統計情況分別如表
1所列。
表1安全監測儀器布置統計
通過表1進行計算，分別得出A、B兩個工程傳統
完好率、壽命完好率、差異完好率的對比情況(表2)。
表2 A、B工程安全監測儀器完好率對比
通過表2可以看出，在傳統完好率單純對比的
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現，A工程在這兩項
指標方面均高于B工程，這說明A工程在監測儀器
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完好率對其進行評價，則容易
造成評價者片面地認為B工程優于A工程，這將造
成對監測系統完好率的評價有失公正，而結合了壽
命完好率和差異完好率兩個指標，才不至于將A工
程在整個監測儀器的選型、檢驗、安裝埋設及維護等
一系列質量控制和工程管理活動的效果抹殺或降
低，并為后續工程提供寶貴的經驗借鑒。
5結語
(1)通過3個完好率公式對比可以發現，增加
壽命完好率和差異完好率可以更加全面地對監測
儀器的完好率進行評價，能有效克服傳統單一評價
·22·
的片面性，并為后續工程管理提供經驗，有利于提
高安全監測系統工程的操作人員和管理人員的積
極性。
(2)對于整個安全監測系統而言，重要監測項
目等在設計之時便合理進行布設，重點突出，并在施
工期給予重點保護，對于提高整個監測系統的差異
完好率是十分有利的；通過壽命完好率的概念也可
以發現，提高儀器埋設的一次成活率以對于系統的
完好率評價十分重要，因此在儀器埋設之時應給予
密切關注，發現失效及時補埋。
(3)在工程應用中，本文所探討的大壩安全監
測儀器完好率評價是在大量數據統計的基礎上進行
的，因此建立工程安全監測系統的數據庫是十分必
要的，在工程每支儀器埋設后建立其數據檔案，可以
及時掌握大壩監測儀器完好率的變化動態，為工程
決策提供可靠的依據。
參考文獻：
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中國標準出版社，2009，2—5．
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國電力出版社。2003，44-45．
[3]DI／r 5259-2010．土石壩安全監測技術規范【S】．北京：中國
電力出版社，2003，39--40．
[4]杜棟．基于O．1～0．9標度的AHP再研究陰．系統工程與電
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