【方案介紹】極端天氣系列產品二:拱壩健康管理數字化平臺

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2020年5月美國密歇根州提塔巴瓦西河流域發生強降雨,5月19日, Smallwood大壩與Edenville大壩潰壩,不久后沖垮下游Sanford大壩。此次 連續潰壩迫使密歇根州中部約10000人撤離,造成了無法估量的損失。

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監控拍攝到的Edenville大壩潰壩情況

下面是潰壩洪水沖淹下游Midland市,不知該說公路脆還是洪水猛。

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【方案介紹】極端天氣系列產品二:拱壩健康管理數字化平臺的圖4

大壩是重要的能源基礎設施,對防洪、供水、生態、發電、航運等至關重要。我國現有大壩水庫近10萬座,其中大中型水庫4700多座,我國80%以上的大壩修建于上世紀50年代至70年代,運行時間較長,運行風險比較突出,但是我國政府歷來高度重視水庫的除險加固和維修養護,水庫大壩安全狀況總體可控。
然而,隨著近些年的氣候變化,極端天氣頻頻發生,國內外水庫和大壩潰壩、泥石流堵江等事故逐漸增多,造成了嚴重的人員傷亡和難以計量的財產損失,還有大壩設施損壞、環境破壞等其他影響,水庫大壩的運行安全問題成為擺在我們面前的一個更加重要的問題。
如何有效預防和應對事故災難和突發事件?
大壩監測管理系統目前已廣泛使用,但是監測點數量是有限的,位置都固定不變,不能全面監測大壩的整體情況,并且隨著時間的推移,監測設備逐漸損耗,而對這些設備進行修繕更換十分困難,因此導致傳統監測系統的效用隨時間降低。此外,當前面臨的最大的問題是極端天氣出現的頻率愈來愈高,大壩事后管理卻只能應對歷史上出現過的情況,已經不能滿足現階段大壩健康管理的需求。而當缺乏有效的評估手段時,運行單位就無法對大壩的安全性做出合理的判斷,也就無法評估大壩的健康情況和可用時長。

對此,我們推出我們的極端天氣系列產品二:拱壩健康管理數字化平臺

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該平臺具備以下四個功能:
  1. 大壩基礎信息模塊:包括大壩的設計信息和地理信息;

  2. 數據分析模塊:可顯示水位、應力、位移和溫度數據;

  3. 仿真預測模塊:預測不同水位的應力和位移,尤其包含受極端天氣影響的模擬,可以自定義水位與溫度進行仿真預測;

  4. 評估與預警模塊:結合檢測和預測數據持續對大壩做健康評估。

這個方案是將有限元仿真與數據檢測分析結合的創新型的大壩運維方案,可以做到物理監測數據與數值仿真結果雙向驗證,仿真結果通過數據大屏和移動客戶端兩種方式共同展現。
案例展示


案例一、國內某大壩健康管理

大壩為雙曲拱壩,壩高達100多米;遠算幫助其將數據分析和有限元仿真應用到大壩的日常運維中,構建數字孿生的健康管理數字化平臺。

【方案介紹】極端天氣系列產品二:拱壩健康管理數字化平臺的圖6

  • 實現檢測數據由點到面的擴展
  • 優化重要監測點分布

  • 數值仿真支持預測性輔助決策

  • 評估拱壩安全和大壩健康管理

  • 提升電站運營效率和經濟效益

案例二、歐洲Ponviel壩

Ponviel壩為混凝土單曲拱壩,壩高約23m,厚3m,需要對大壩在設計水位提高的情況下的安全性能進行評估。

【方案介紹】極端天氣系列產品二:拱壩健康管理數字化平臺的圖7

高級功能模塊
  1. 評估不同季節時壩體的應力狀態及安全風險

  2. 評估和預測大壩的老化情況


大壩的安全監測和運行管理,是拱壩整個生命周期中過程至關重要的一環。通過對大壩全方位做仿真模擬,預測各種情況下的大壩整體狀態,加強大壩安全檢測、檢查工作,實時評估大壩泄流能力,及時準確地發現大壩存在的缺陷隱患。
下一期會對最后一個產品做介紹,大家堅持一下。

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