【方案介绍】极端天气系列产品二:拱坝健康管理数字化平台

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2020年5月美国密歇根州提塔巴瓦西河流域发生强降雨,5月19日, Smallwood大坝与Edenville大坝溃坝,不久后冲垮下游Sanford大坝。此次 连续溃坝迫使密歇根州中部约10000人撤离,造成了无法估量的损失。

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监控拍摄到的Edenville大坝溃坝情况

下面是溃坝洪水冲淹下游Midland市,不知该说公路脆还是洪水猛。

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大坝是重要的能源基础设施,对防洪、供水、生态、发电、航运等至关重要。我国现有大坝水库近10万座,其中大中型水库4700多座,我国80%以上的大坝修建于上世纪50年代至70年代,运行时间较长,运行风险比较突出,但是我国政府历来高度重视水库的除险加固和维修养护,水库大坝安全状况总体可控。
然而,随着近些年的气候变化,极端天气频频发生,国内外水库和大坝溃坝、泥石流堵江等事故逐渐增多,造成了严重的人员伤亡和难以计量的财产损失,还有大坝设施损坏、环境破坏等其他影响,水库大坝的运行安全问题成为摆在我们面前的一个更加重要的问题。
如何有效预防和应对事故灾难和突发事件?
大坝监测管理系统目前已广泛使用,但是监测点数量是有限的,位置都固定不变,不能全面监测大坝的整体情况,并且随着时间的推移,监测设备逐渐损耗,而对这些设备进行修缮更换十分困难,因此导致传统监测系统的效用随时间降低。此外,当前面临的最大的问题是极端天气出现的频率愈来愈高,大坝事后管理却只能应对历史上出现过的情况,已经不能满足现阶段大坝健康管理的需求。而当缺乏有效的评估手段时,运行单位就无法对大坝的安全性做出合理的判断,也就无法评估大坝的健康情况和可用时长。

对此,我们推出我们的极端天气系列产品二:拱坝健康管理数字化平台

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该平台具备以下四个功能:
  1. 大坝基础信息模块:包括大坝的设计信息和地理信息;

  2. 数据分析模块:可显示水位、应力、位移和温度数据;

  3. 仿真预测模块:预测不同水位的应力和位移,尤其包含受极端天气影响的模拟,可以自定义水位与温度进行仿真预测;

  4. 评估与预警模块:结合检测和预测数据持续对大坝做健康评估。

这个方案是将有限元仿真与数据检测分析结合的创新型的大坝运维方案,可以做到物理监测数据与数值仿真结果双向验证,仿真结果通过数据大屏和移动客户端两种方式共同展现。
案例展示


案例一、国内某大坝健康管理

大坝为双曲拱坝,坝高达100多米;远算帮助其将数据分析和有限元仿真应用到大坝的日常运维中,构建数字孪生的健康管理数字化平台。

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  • 实现检测数据由点到面的扩展
  • 优化重要监测点分布

  • 数值仿真支持预测性辅助决策

  • 评估拱坝安全和大坝健康管理

  • 提升电站运营效率和经济效益

案例二、欧洲Ponviel坝

Ponviel坝为混凝土单曲拱坝,坝高约23m,厚3m,需要对大坝在设计水位提高的情况下的安全性能进行评估。

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高级功能模块
  1. 评估不同季节时坝体的应力状态及安全风险

  2. 评估和预测大坝的老化情况


大坝的安全监测和运行管理,是拱坝整个生命周期中过程至关重要的一环。通过对大坝全方位做仿真模拟,预测各种情况下的大坝整体状态,加强大坝安全检测、检查工作,实时评估大坝泄流能力,及时准确地发现大坝存在的缺陷隐患。
下一期会对最后一个产品做介绍,大家坚持一下。

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