水利水电构筑物老化病害防治与长效安全运维综合管控方案

张俊

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摘要：水利水电构筑物是流域水资源调控、防洪减灾、水能利用的核心基础设施，长期服役于复杂水文、地质与自然环境中，受长期荷载作用、自然侵蚀与材料老化影响，普遍滋生各类结构性与功能性老化病害，直接影响工程服役稳定性与运行安全。现阶段国内水利水电工程运维管控普遍存在模式碎片化、隐患排查滞后、病害处置被动、长效管护机制缺失等突出问题，难以适配构筑物全生命周期安全运维需求。本文系统梳理水利水电构筑物老化病害运维管控的行业背景与现存痛点，明确长效安全运维管控的核心研究价值，归类典型老化病害类型，深度解析各类病害的形成诱因、演化机理与安全风险，依托多源智能监测技术搭建全覆盖、动态化的病害识别与预警体系，构建集病害防治、动态监测、长效运维于一体的综合管控方案，可为水利水电构筑物病害综合治理、安全风险防控与长效稳定服役提供理论支撑与实践参考。

关键词：水利水电构筑物；老化病害；病害防治；动态监测；长效运维管控

引言

我国存量水利水电构筑物数量庞大、覆盖范围广泛，多数工程已进入中长期服役阶段，结构材料老化、性能衰减、病害滋生成为行业普遍现象。各类老化病害具备隐蔽性强、演化周期长、叠加危害大的特征，若无法及时排查处置，极易逐步演变为重大安全隐患，威胁流域防洪安全与工程运行稳定。传统运维模式侧重事后修复整改，缺乏前置预防、动态监测与系统化防治体系，难以实现构筑物长效安全管控。基于老化病害演化规律搭建智能化动态监测体系与综合运维管控方案，是提升水利工程安全运维水平、延长工程服役寿命的关键路径。

一、水利水电构筑物老化病害运维管控研究背景与意义

（一）工程老化病害频发的行业发展背景

国内大量水利水电构筑物建设时间较早，受限于当时的建设标准、施工工艺与材料水平，工程先天性能储备有限，经过长期不间断服役，持续经受水流冲刷、干湿交替、温湿度变化、地质扰动等多重外界作用，结构性能逐步衰减，各类老化病害进入高发频发阶段。随着工程服役年限不断增加，病害累积效应持续凸显，工程整体安全储备下降，安全运行风险逐步攀升，行业亟需系统化的病害防治与运维管控体系支撑工程安全服役[1]。

（二）现有运维管控模式的突出痛点

当前水利水电构筑物运维管理存在明显短板，传统管护模式呈现显著的碎片化与滞后性特征。运维工作多以分散式、阶段性巡检为主，各部位、各类型病害管控相互割裂，未形成一体化统筹管护体系。病害处置多依赖事后补救，对早期隐蔽性病害识别能力不足，无法实现前置预防与动态管控。同时运维标准不够完善、管护流程不够规范，常态化长效运维机制缺失，导致病害反复滋生、治理效果不佳，持续消耗工程运维资源。

（三）综合管控方案研究的核心目标与现实意义

本次研究以破解传统运维短板、实现病害精准防治、构建长效安全管控体系为核心目标，立足水利水电构筑物全生命周期安全管控需求，整合病害机理分析、动态监测识别、系统化防治与常态化运维等核心内容。通过搭建一体化综合管控方案，可有效提升老化病害识别精准度与处置及时性，降低工程安全运行风险，延长构筑物服役年限，规范工程运维管理流程，推动水利水电工程运维从被动整改向主动防控、从碎片化管护向系统化管控转型，具备重要的工程应用价值与行业推广意义[2]。

二、水利水电构筑物典型老化病害类型与演化机理分析

（一）构筑物典型老化病害系统归类

结合水利水电构筑物长期服役特征，可将常见老化病害划分为结构类病害、材料类病害与功能类病害三大类别，核心包含坝体渗漏、混凝土碳化、结构裂缝、金属构件锈蚀等典型类型，各类病害相互关联、相互影响。结构裂缝多出现于坝体、闸室、护坡等核心受力部位，混凝土碳化普遍存在于各类混凝土构筑物表层，坝体渗漏是水工结构高频功能性病害，金属构件锈蚀则集中于启闭设备、钢构连接部位，共同构成构筑物主要老化病害体系。

（二）不同服役环境下病害形成诱因

水利水电构筑物服役环境复杂多变，长期水下、临水、露天的差异化环境，催生了不同类型的老化病害。长期水环境浸泡与水流渗透作用，易引发结构渗漏问题，逐步侵蚀结构内部基体；露天环境下的干湿交替、冻融循环、紫外线照射，会加速混凝土材料老化，诱发碳化与表层剥落；高湿度、高水汽的服役环境，会加快金属构件氧化速率，造成锈蚀损伤，各类环境因素与结构荷载长期耦合作用，持续加剧病害发育。

（三）病害演化规律与潜在安全风险阈值

各类老化病害均遵循循序渐进的演化规律，早期病害具备较强隐蔽性，仅出现表层轻微损伤与细微裂隙，对结构整体性能影响较小。随着服役时间推移，病害持续发育扩张，裂缝逐步延伸拓宽、渗漏通道持续贯通、碳化深度不断增加、锈蚀范围持续扩大，逐步破坏结构整体性与稳定性。当病害发育突破临界阈值，会大幅降低结构承载能力、防渗性能与耐久性能，引发结构变形、渗漏加剧、设备失效等问题，严重时会诱发工程安全事故，威胁流域防洪与供水安全[3]。

三、多技术融合的老化病害动态监测与识别体系构建

（一）多维度监测技术路径整合适配

结合水利水电构筑物病害隐蔽性、分布广、类型多的特征，整合多类监测技术路径，构建全覆盖、立体化的监测体系。依托传统人工巡检技术完成构筑物表层、可视部位的常规病害排查，发挥人工研判的灵活性与针对性；引入物联网传感技术实现结构应力、渗流量、形变等核心参数的全天候自动采集；利用无人机遥感技术完成大范围构筑物的快速巡查，弥补人工巡检盲区；通过水下探测技术攻克水下隐蔽部位病害监测难题，实现水上水下、表层内部的全方位监测覆盖。

（二）全维度监测指标与运行规范设定

基于各类病害演化机理，明确适配不同构筑物、不同病害类型的核心监测指标，涵盖结构形变指标、渗漏流量指标、材料老化指标、金属腐蚀指标等多维度内容。结合工程服役标准与安全规范，统一各类指标的数据采集频次、监测精度与传输要求，区分常规工况与特殊水文时段的监测标准，兼顾监测全面性与针对性，确保采集数据能够真实、精准反映构筑物实时服役状态，为病害研判提供可靠数据支撑。

（三）数据联动分析与智能预警机制搭建

搭建一体化数据传输与智能分析规则，实现多源监测数据的汇总整合、对比分析与联动研判。系统可自动筛选异常数据，结合病害演化规律精准定位病害发生位置、判断病害发育程度、预判病害发展趋势，构建分级分类的智能预警机制。通过前置化、智能化的动态监测识别，彻底改变传统滞后排查的管控模式，实现老化病害早发现、早定位、早预警、早处置，为构筑物长效安全运维提供核心技术支撑。

结语

综上所述，老化病害频发是当前存量水利水电构筑物安全运维的核心难题，传统碎片化、被动式的运维管控模式已无法适配工程长效安全服役需求。本文通过梳理水利水电构筑物老化病害运维管控的行业背景与现存短板，明确了系统化综合管控的研究价值与核心目标，系统归类各类典型老化病害，解析病害形成诱因、演化规律与安全风险，整合多类智能监测技术，搭建全覆盖、动态化的病害监测识别体系，形成适配水利水电构筑物的老化病害防治与长效运维综合管控方案。该方案有效弥补了传统运维模式的不足，实现病害治理从被动修复向主动防控转型，能够显著提升构筑物老化病害治理精准度与安全管控水平，保障水利水电工程长期稳定、安全可靠运行，为流域水安全保障、水利工程长效运维管理提供坚实的技术与理论支撑。

参考文献

[1]贾玻. 水库取水构筑物改造设计研究 [A]. 第五届电力工程与技术学术交流会议论文集[C]. 广东省国科电力科学研究院: 2024: 162-163.

[2]沈清华, 杨青, 朱长富. 基于水下机器人的水下构筑物应急检测方法 [J]. 测绘通报, 2021, (S2): 145-148.

[3]王云智. 落实安全生产责任制 做好水利工程安全生产工作 [J]. 中小企业管理与科技(上旬刊), 2014, (06): 61-62.

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