溢洪道闸门安全问题探讨

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1、2010年1月水利水电快报EWRHI第3l卷第1期文章编号：1006—0081(2010)01—0029—04溢洪道闸门安全问题探讨[英]J．利文摘要：在大坝风险评估中，溢洪道闸门的可靠性分析越来越受到关注。讨论了某些用于提高溢洪道闸门安全度的原则，尤其是其中的故障自动保险设计和共因故障。指出在不能提供冗余时，应采用按高标准设计并得到充分认可的设备来处理共因故障。关键词：大坝风险评估；溢洪道；闸门；安全分析中图法分类号：TV651．1文献标志码：A他土建工程结构都有冗余度。如果溢洪道闸门能设1提高安全

2、度的重要判据计为在闸门出现关闭故障不会引起洪水淹没，则该判据部分是令人满意的。在大多数挡水堰处，这对1．1得到充分认可的设备于辅助闸门是可能的，但对通航闸门是不可能的。在打算执行一项重要安全功能的系统中，通常1．3故障自动保险设计不宜采用新开发的设备或技术。新开发部件的故障如有可能，系统中任何部件的故障应将系统移经验有限，人们可能并不完全了解这种设备的故障向“安全”状态。对于许多系统，存在一个可接受的模式。如果没有该设备用于类似的工程或环境的先“安全”状态，部件故障应使系统向该条件转移。例，贸然使用可

3、能会发生问题，部件可能以不曾预见的模式发生故障。由于部件之间不可预见的相互作1．4冗余与差异用，可能导致更多的故障。同样，基于新技术的部件任一系统防止个别部件出现故障主要是采用冗由于技术还不够成熟，很难进行改进，制造和运行经余和／或差异。常常采取设置两条或多条相同平行验也不足，不能从中获益。线路的形式，每条线路可独立地执行所要求的功能。1．2单项故障判据冗余可提高可靠性的这一基本能力源于这种系统的故障逻辑。如果两个重复通道任一个发生故障在设计故障判据系统时应考虑到，任何单个部的概率为P，则两个通道同时

4、发生故障的概率为P。件若发生故障，应不影响系统执行其所要求的功能。对于一个通道，每个要求的概率P为10～，则每个该原则是基于单个部件发生故障的概率相当高，而要求的系统故障概率为：两个或多个部件同时发生故障的概率要低得多。P=10一×10～=10一当探明一个部件确实频发故障时，必须特别关在冗余回路中，运行模式可能遵循各种模式，取注该部件的设计、质量保证和性能监测。采用得到决于系统类型和运行。充分认可的设备的原则变得更加重要。同样，监测1．5共因故障(CCF)部件以保证其性能令人满意至关重要。此外，应考虑

5、部件可能存在的意外故障模式，以及如何通过良之所以采用冗余来提高可靠性是因为各冗余通好的设计或运行实践来减轻这些故障模式的影响。道是独立的。这意味着，如果一个通道发生故障，则闸门构成了没有冗余的结构系统，而闸墩和其另一个通道的故障概率仍然为P，亦即为第1个通收稿日期：2009—10—09·29·2010年1月水利水电快报EWRHI第3l卷第1期道发生故障之前的概率。这个假设并非不合理，而1．8人类工程学设计且令人满意地代表了许多故障事件。但是，当相同(共同)原因导致多个平行通道发生故障时，这个假虽然挡水

6、设备的设计能使其有效与可靠地运设便不再成立。行，但也必须易于运行。对于没有自动控制的手动假设一个通道的故障概率P为10～，p分成两操作闸门，设备尤其是控制系统应反映良好的人类个分量：P。是独立故障模式所占的比例，P为共因工程学实践。故障模式所占的比例。对于一个两通道冗余系统，1．9培训故障概率并不是P，而是P。+p。如果P仅为5％的量级，则该平行系统的故障概率并不是10(独应对所有可能在应急情况下操作闸门的员工进立故障的概率应为l0)，而是：行培训，并让他们定期练习闸门操作。经初步培训(0．95X10

7、一)+0．05×10～=5．9×10后，颁发相关的资格证书(有效期为3—5a)。只有即故障概率约为6倍。即使P仅为1％，与完全独经证明有例行闸门操作的良好实践经验和参与多次立的情况相比，系统的故障概率仍约为它的2倍。应急练习的工作人员才可重新取得资格证书。过去对许多CCF事件的分析说明，对于一个设2溢洪道闸门的故障自动保险设计计良好的系统，P的合理资用估值约为10％，如果必须将这个比值大大降低，则需要采取专门的CCF在应急情况下，溢洪道闸门应是故障自动保险保护措施。的。许多保护系统都有一个可接受的“安

8、全”状态，CCF事件的发生源于两个经常出现的问题：①部件故障应引起系统朝着该条件转移。设计错误，曾导致通道之间非故意的相互作用，或者故障自动保险运行通常采取打开溢洪道闸门的产生共同的弱点；②运行错误(尤其是在维修中的形式，下泄由洪水引起库水位上升的那部分水量，防错误)，这类错误曾造成多重故障。其他原因(也许止水流越过门顶和库水位接近坝顶。洪水下泄应不得到更广泛的公认)包括共同的不利环境条件和外危及河流用户或引起河流泛滥，如果不可避免，应给部风险，如火灾、