法國電力公司水電站水工建筑物安全管理最新進展

杜德進 編譯

（國家電力監管委員會大壩安全監察中心，浙江杭州 310014）

對法國電力公司（EDF）而言，大壩安全是第一位的，也就是說，如果必要，電力生產要服從于大壩安全。為了滿足這一優先權，2005年，公司應用風險分析方法為每類設備（如大壩、壓力管道、閘門、渠道、隧洞等）的維修工作進行優先排序。第二年，公司提出了水工監察計劃（SuperHydro計劃），旨在為與水工設施持續安全運行關系重大的結構和設備的維修、更新工作提供一個框架。

作為SuperHydro計劃的工作成果和排序結果，法國電力公司在2007～2011年間安排了300多項維修工作，總計耗資將超過5億歐元（7.16億美元）。這些工作大多涉及閘門、壓力管道，比如更換或維修閘門、更換或油漆壓力管道。

盡管有了這一計劃，法國電力公司的大壩安全并不是沒有挑戰。2007年10月，法國一項法律根據壩高、大壩體積將大壩和堤壩劃分為四類。作為法規和分類的一部分，在后續5年內必須向管理單位提交新的包含危險源分析和階段性安全評估的文件，并且每10年進行一次更新。對于法國電力公司，這就要求在未來5年內進行239項危險源辨識和149項階段性安全評估。

1 出臺水工安全監察計劃（SuperHydro計劃）

法國電力公司（EDF）負責運行的水電站共有450座。這些電站的建設時期可以上溯到19世紀末到2009年，平均年齡大約為60年。2005年和2006年，這些電站發生的幾個事故表明，需要對設備的老化程度進行更好的檢測，并針對性地開展維修工作。

2005年，為了保證長期發電效益，EDF引入了風險分析方法。該方法確定了主要的失事模式、失事概率和潛在后果。為了進行風險分析，EDF將結構和設備分成17組（或稱為族）。對每組（族），工作組辨識并描述了主要的失事機理，隨后用一個通用方法對所有的組（族）進行了后果評估。

2006～2008年，對每個結構和設備的每個構件進行了評估。評估結果——“風險圖”為制訂維護程序提供了參考。

就眼前而言，在尋求永久解決方案的同時，公司采取了快捷、臨時的措施來控制最重要的風險。

從更長期考慮，EDF發布了水工安全監察計劃（SuperHydro計劃）。該計劃旨在指導對水電站持續安全運行起決定性作用的結構或設備的維修或更新，重點是壓力管道和閘門。該計劃5年內的預算總費用是5億歐元（7.16億美元）。

2 壓力管道維護

EDF的水電站共有約600條壓力管道，總長約260 km，這些管道包括了不同的施工技術，如：鉚接、焊接等。

2006年底，EDF開始對壓力管道進行診斷。第一步，根據運行人員提供的資料列出所有壓力管道清單。清單同時考慮了各個結構特有的風險（必須包含安全和經濟方面的因素）和老化模式（如腐蝕、裂縫、變形等）的總體估計。

一旦列表工作完成，就要對最關鍵的壓力管道進行深入分析。分析包括：歷史分析、外觀和/或外觀檢查、剩余壁厚檢查、異常情況的目視檢查、土建結構的目視檢查、不同運行工況下的最大壓力檢測、現狀安全系數計算、某些特殊技術的病理分析（如因腐蝕、應力松弛、焊縫缺陷等導致的局部缺陷）。

2008年底，EDF得出結論，需要更換30條壓力管道。另外，大約60條壓力管道需要進行運行維修，包括防腐保護層的更新、土建結構（如錨錠和支撐柱）的修整等。

目前正在進行一些更換工作。例如，EDF正在更換裝機180 MW的Pragneres電站右岸管道的底部部分。該電站主要功能是調峰，因此在當地具有舉足輕重的作用。2005年發生事故后，EDF對整個管道進行了專家分析。為了保證電廠的安全，EDF決定讓該電站停止運行，重建700 m直徑1 m的壓力管道。這項工作的工作環境非常差。電站處于2 100 m以上的高海拔地區，必須在大于45°的陡坡上安裝約1 000 t鋼材，而唯一可能的運輸方式是直升機或一條整修后的索道。EDF預計，2009年底電站將恢復滿負荷運行。

圖1 Pragneres電站右岸管道的底部部分更換Fig.1 Replacement on the lower section of the right bank pen-stock at Pragneres facility

3 閘門維護

裝機容量32 MW的Tuilieres水電站是EDF正在執行的閘門工作的一個例子。2006年1月，Tuilieres水電站8扇閘門中的1扇發生了無控制開啟的事故。該電站是閘壩，安裝了8扇平板門。廠房安裝了8臺卡普蘭機組，平均發電水頭12 m。幸運的是，此次閘門開啟事故沒有對大壩下游居民造成負面后果。

事故后，EDF立即決定對該大壩進行徹底翻修。翻修工作包括：更換閘門及其操作設備和更換提升設備的支撐排架。為了提高大壩溢洪道的泄洪能力，EDF抬高了上部門式起重機和扶梯的位置，這樣可以將閘門的最大泄洪能力從5 950 m3/s增加到6 725 m3/s（增加775 m3/s）。

2006年，EDF拆除了8扇閘門和上部門式起重機。后續的翻修工作分為兩個階段，以控制進入廠房的流量。2007年，EDF翻修了右岸的4個閘門段，安裝了一臺新的門式起重機，安裝了第一批泄洪閘門。2008年，EDF翻修了左岸的4個閘門段，安裝了剩余的泄洪閘門，在右岸建造了一條漁道設施，對廠房進行了現代化改造。2009年1月，EDF完成了該電站大壩和廠房的更新改造工作，總計大約花費3 700萬歐元（5 300萬美元）。

圖2 Tuilieres水電站閘門更換Fig.2 Replacement of the eight gates at the 32-MW Tuilieres project

4 大壩安全新法規的挑戰

2006年，一部關于水環境的新法律修改了法國水工建筑物安全監管的法律框架。該法律自2007年12月11日起生效實施。該法律就大壩涉及的公共安全和沿河土地的利用對大壩和/或堤岸的業主提出了新的要求。根據壩高H和體積V，該法律將大壩、堤壩分為四類：

A高度H大于20 m；

B 高度H大于10 m且 H2×V0.5＞200；

C 高度H大于5 m且 H2×V0.5＞20；

D高度H大于2 m。

業主或運行單位必須對A類大壩進行風險評估，并定期進行安全審核，每10年進行一次更新。

風險評估的目的是確定和量化對大壩上游、周邊和下游公眾的風險（死亡、傷害、財產損失等）。對由大壩和堤岸引起的所有現有和潛在的風險都要進行評估，包括風險的大小和后果：因極端情況（如潰壩）導致的災難或較輕微的危害（如傷害），也包括較少遇的風險狀況（如閘門破壞）。風險評估也表明了業主或運行單位如何辨識、監測和處理危險狀況，如何采取適當的措施來解決問題并減輕后果。

安全評估的目的是“提出一份有關大壩及其組件安全的評估報告”。通過復查、整編以前的運行資料（監測報告、10年一次的現場檢查、運行管理行為準則分析），將安全檢查的范圍擴展到與安全有關的大壩各個組成部分，尤其是閘門。

根據這一新的法規，EDF需要進行239項風險評估研究項目和149項定期安全審核工作。對A類壩，這些工作都應在2012年底前完成，對B類壩，這些工作應在2014年底前完成。為了達到這個目標，EDF已經制訂了一個包括不同工程措施和水庫調度方式的大壩安全計劃。第一階段的研究工作還沒有發現此前沒有辨識的風險，但提供了一個更全面的安全評估，包括所有風險，考慮了這些風險后果的嚴重性。

[1]Alain Petitjean,Bernard Denis.Dam safety progress and challenges at Electricite de France.Hydro Review Worldwide,2009,10:20～25.