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我國的水利工作正處于由傳統水利向現代水利轉變的階段。作為水利工作重要內容的水庫管理工作,必須跟上這個轉變,逐步實現水庫管理的現代化。
現代水利是面對水資源的嚴重不足和短缺,做好水資源的節約、保護和科學高效的利用,以水資源的可持續利用,支持經濟社會的可持續發展。同時,隨著科學技術的發展,水利工作應增加科技含量,跟上科技發展的步伐。
二、傳統水庫管理
現代水利是相對于過去的傳統水利而言。傳統是對以往的總結和概括。傳統水利是以興利除害、防洪渡汛、供水發電為主。回顧過去有其客觀發展的必然性。面對現實也有嚴重的不足,那就是重建設輕管理,重工程輕資源。
傳統水利工作下的水庫管理主要針對人為建造的工程部分即水工建筑物及其配套設施的管理。管理范圍小,管理面窄。這反映了重工程輕資源的實際。傳統水庫管理還存在著重更改大修,輕檢查養護。
管理主要是通過規程規范來實現。傳統的規程規范來源于三個方面:一是由設計根據理論分析提出的要求;二是在管理過程中的經驗教訓;三是由其它行業借鑒,各水庫管理單位相互學習,相互參照。在這三方面中,第一部分偏重理論分析,難免有脫離實際之處。第二部分雖然符合事物發展規律,但卻是被動的和初級的。按現代觀點他是傳統和落后的。第三部分雖然是應該和必須的,但如果脫離實際則變成抄襲而流于形式。總之傳統的規程規范由于經驗不足,重建輕管等原因,理論內容多,實際內容少;定性內容多定量內容少,看起來很全面,不少內容脫離實際無法執行,流于形式,特別是工程設備的檢查和維護保養規程更是如此。這必然導致重更改大修,輕檢查養護。檢查流于形式不能及時發現隱患,變成了故障找人;養護流于形式,小毛病發展成大問題,只有修理,必然形成以修代養。
三、現代水庫管理
現代水庫管理,就是在總結以往經驗教訓的基礎上,結合新形勢,新任務,新要求,展望發展,重新制定管理職責,管理范圍,管理方法,管理標準,從而逐步實現水庫管理的現代化。
1.現代水庫管理不但要管好工程還要管資源
水庫管理工作是針對水的工作,它不但包括水的安全、水的利用還應包括水的好壞和水的多少。管水的單位不管水的好壞和多少,顯然是不合道理的。所以現代水庫管理范圍應向上游延伸和擴大,管理工作內容相應增加。不但要管好水工建筑物及其配套設備還應管理水庫岸坡,流域植被。管理的職責,不單是工程設備的安全運行,還要包括水質水量,合理利用。當然由于和地方政府部門的交叉,管理受到制約,但我們應該也可以通過定期檢查岸坡是否穩定,有無塌方、滑坡。定期調查了解庫區植被、水土流失,定期調查了解流域范圍內污染源及水污染狀況,寫出分析報告和治理改進建議,保護水庫的水質和蓄水能力。
2.現代水庫管理必須全面貫徹安全第一,預防為主的原則
水庫管理工作,責任重大,所以預防為主的原則不單是針對防汛度汛,應該貫穿于管理的全過程。所謂預防,就是超前工作,有備無患。這既體現了管理的主動性,也體現了現代的科學性。就一般概念而言“管理”重在預測,沒有預測,管理是被動的。也只有真正做好了預防工作,才能真正做到安全第一。
3.現代水庫管理要標準化
標準化是水庫管理現代化的標志之一。施行標準化,減少盲目性和隨意性。標準化管理首先要制定管理標準。管理標準應包含兩個方面,一是管理的質量標準,二是管理的工作量標準。質量標準是管理的工程設備應該保持的良好狀態和良好程度;工作量標準是達到質量標準所必須做的工作。所以工作量標準是質量標準的細化和具體化,是實現質量標準的前提和保證。管理標準應盡可能量化,便于定崗定責和自動化管理。管理標準應定期修改,不斷完善。
4.水庫管理的自動化是其現代化的必然
隨著科學技術的飛速發展,水庫管理工作應逐步實現自動化。它包括水工機電設備操作運行的自動化,大壩觀測的自動化,管理手段管理方法,如遠程操作控制、各種記錄資料的收集整理、技術檔案管理的智能化和數字化等。
5.高度重視技術資料檔案管理
水庫管理工作是上百年的工作,期間工作人員多有變化,然而管理是連續的,技術資料也必須是連續的。所以技術資料檔案管理是水庫管理的主要手段之一。資料檔案重在收集建立。收集的前提是基層工作人員每做一項工作,都必須認真做好記錄。工作記錄既是履行職責的標志,也是以后工作的依據。工作記錄必須嚴格、真實、準確、全面,包括工作內容、工作時間、工作人員。工作記錄要作到及時填寫、及時上報、及時分析整理、及時歸檔保存。這些要求應體現在管理標準中。
四、現代水庫工程管理的重點是檢查觀測和維護保養
現代水庫管理雖然應該加強對水資源的管理,但工程管理仍然是主要內容。因為資源只有通過工程才能發揮效益。工程部分又以閘門啟閉機等機電設備最容易出問題。總體上看工程管理的內容是看管、運行、檢查觀測、維護保養、安全鑒定、更改修理、除險加固、直至工程報廢。
看管是看守保護,使工程不受人為破壞。
運行主要指配套設施(閘門啟閉機、機電設備、觀測設施等)的操作運行;大壩等擋水建筑物在水庫蓄水時就自然處于運行狀態。
檢查、觀測是工程管理的前提和基礎,檢查觀測的目的是為了確定工程設備的狀態,及時發現隱患。所謂確定工程設備的狀態,是指通過檢查觀測確定工程設備性能的完好程度,為安全運行提供依據。發現隱患是為更改修理、除險加固、乃至報廢提供決策依據。檢查和觀測是同一性質、同一目的,不同工作內容、不同方法的管理基礎工作。
維護保養是工程管理基本內容。它是在工程設備處于完好狀態下所采取的技術措施(出了問題再去處理那是修理)。維護保養的目的是為了保持工程設備的美觀、完整、良好的狀態,延長壽命。維護保養對于閘門啟閉機、機電設備、觀測設施尤為重要。
維護保養與檢查觀測共同構成了工程管理的基本內容。他們是工程管理經常的、大量的、最基本的工作內容。是搞好工程管理的基礎。所以他們應該是現代水庫工程管理的重點。
安全鑒定是最高級別的檢查鑒定。他是在常規的工程檢查觀測,維護保養的基礎上,外請專家對工程設備進行檢查分析鑒定,作出結論,以確保工程設備的安全運行。只有做好檢查觀測,維護保養工作,才是真正貫徹了安全第一,預防為主的全過程管理原則。
更改大修、除險加固是工程設備出現問題,性能改變時采取的恢復性能和狀態的技術措施。
因此現代水庫工程管理對安全鑒定、更改大修、除險加固等應該作為項目來管理。其具體內容是技術資料收集整理、初步分析、項目建議、竣工驗收等。
五、檢查觀測維護保養工作標準的制定
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二、高噴灌漿防滲板墻施工設備及施工工藝
1.施工設備
主要施工設備為:造孔系統、高壓水系統、壓縮空氣系統、制漿供漿系統、提升噴射系統和檢測系統。
2.施工工藝
高壓噴射灌漿施工工藝流程見圖1。
根據設計防滲板墻施工軸線和孔距確定孔位,并作好地面樁標記。鉆頭φ150mm,泥漿護壁,泥漿材料為鈣質膨潤土、黏土、黃土、細砂等。攪拌漿液采用聯合攪漿機制漿,泥漿泵供漿,要求漿液拌合均勻,比重穩定。漿液材料為純水泥漿,水泥為普通硅酸鹽水泥。
噴射灌漿,將高噴管下入到孔內,按造孔記錄及設計板墻底線控制下入深度,然后啟動高壓水泵、空氣壓縮機,攪漿機供漿,同時全面檢查各管路是否封閉,水、漿、氣壓力及流量是否符合設計參數要求,噴射管的噴射方向是否對正。啟動設備3min后,待水泥漿從孔口返漿,再按設計提升速度開始提升。噴射灌漿結束后,進行靜壓回填灌漿,至液面不析水、不下沉為止。
三、用圍井試驗確定施工參數
1996年在壩后的地質條件與壩址相近的地段做了一個五邊形試驗圍井,圍井邊長1.2m,孔深11.1~15.06m,其中土層厚3.7m,砂礫石層厚6.8m,基巖平均埋深10.5m。
試驗中對不同地層的提升速度、擺動角度及水、氣、漿等各項技術參數進行測試,凝固14d后,進行注水試驗,然后全部挖開檢查,發現板墻噴射均勻,連接牢固。其中土層高噴墻體厚度5~7cm,噴嘴雙面有效長度6.55~7.4m;砂礫石層擺角形成墻體厚度30cm以上,雙面有效噴嘴噴射長度為2.7~3.0m,全部滿足設計要求。
經研究論證后確定:高噴板墻孔距為1.1m,灌漿軸線與噴射軸線夾角為30°,墻體采用折線連接,砂礫石層和土層全部采用擺噴,擺角為25°。鉆孔孔斜率必須小于1%,墻體厚度大于20cm,墻體強度大于70MPa,墻體滲透系數小于A×10-6cm/s。
四、高噴防滲板墻的施工
二道河子水庫除險加固的主體工程為高壓噴射灌漿防滲板墻。1996年完成了37m試驗段的施工,1997年又完成了另外37m及50m試驗段。1998~2000年,防滲板墻的施工全面展開,3年間進行了564m設計軸線高噴防滲板墻的施工,共計完成鉆孔626孔,鉆孔總進尺為24777.14m,灌漿總延米為19532.58m,共使用水泥13441.5t。
該防滲板墻設計采用折線連接,分兩序孔進行施工,第一序孔造孔及噴射灌漿完畢,等待14d后,再進行第二序孔的造孔及高噴灌漿的施工。具體墻體連接見圖2、圖3。
五、特殊情況處理
1.漏漿處理
在二道河子水庫大壩高噴灌漿防滲板墻的施工中,有很多孔發生了漏漿現象,說明大壩基礎存在嚴重的集中滲流區及流沙區,對水庫大壩的穩定十分不利。因此發生漏漿時,視嚴重程度采取了停止提升或放慢提升速度的辦法,讓漏漿地層充分灌滿水泥漿,從而達到灌漿的目的。在二序孔的鉆孔中,取出了固結良好的類似混凝土的水泥芯,因而用此方法處理漏漿切實可行。
2.孤石處理
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伴隨著我國經濟的不斷發展,水電行業的運行方式也在呈現出一種逐漸轉變的趨勢。現階段AGC應用被廣泛應用于我國水電領域,同時在電網調度的基礎上開展與運行。網上信息的確定對調度負荷有直接影響,尤其是對于水頭變化的水電站來說,更是需要對上述現象進行重點注意,最終實現在各個小型水電站之間對機組負荷進行合理分配的目標。水輪發電機組運行狀況會對電站使用效果有直接影響,電站在實際運行時可能會出現使用效果不理想的現象。為在真正意義上實現水電站安全生產,我們必須進行不斷的努力與創新。安全生產是水電站安全生產管理的重要組成部分,同時也是水電站安全生產管理工作正常運行的基礎與前提。現代化管理是水電站未來發展趨勢與方向,為實現對勞動生產率的有效提高,必須在實際生產過程中對生產過程的安全順利進行保障,同時促進安全生產管理工作的順利運行。應該為勞動工作者創造良好的工作環境,促使勞動者的生命安全得到保障,這不僅對提高生產效率有重要作用,同時對水電站實現經濟效益最大化有促進作用。龍鳳山水庫在1958年真正建立,同時其電廠在1969年真正實現發電并投入運行,水庫共有2臺大流量臥式發電機組,每臺分別為1600KW,預計每年發電1500萬度。經過長期的運行與工作,已經出現設備是陳舊以及故障不斷的現象。后來經專業人員對其控制系統進行更新與改造,不僅實現對安全生產管理的有效加強,同時對電廠安全運行有重要意義。該電廠不僅為水庫經濟效益創收,還在真正意義上對自身價值與意義進行充分發揮。
2牢固樹立安全生產觀念
安全運行是水庫與電廠進行一切工作的基礎與前提,為實現在安全的基礎上對發電量進行提升,就必須加強安全管理工作,同時上述做法對有效降低損耗有重要作用。設備管理以及員工安全生產也對其有直接影響,因此在實際進行工作時必須對上述因素進行綜合考慮。其中主要包括三點,下面我們進行仔細分析。2.1水庫以及電廠已經要多年的運行時間與經驗,加強安全生產教育是確保安全生產發電的基礎,實現從根本上對安全事故進行避免。因此,在實際工作中無論是領導還是工作人員都應該樹立牢固的安全生產觀念,對自身安全負責。2.2為對安全生產進行保障,電廠每年都會進行固定的停電檢修,在此期間電廠領導還需要對安全生產教育進行主持。“以人為本,安全生產,預防為主”是電廠在實際進行管理與生產時的基本原則,同時可作為安全生產方針對水庫電廠安全生產管理工作進行指導。在實際進行安全生產教育時可結合電廠實際情況對安全責任事故進行合理的分析,促使員工對其中的經驗進行吸取。2.3為對員工的安全生產責任心進行有效增加,可在實際對電廠進行經營與管理時對認真負責的工作人員進行表彰與獎勵,幫助員工對安全生產觀念進行有效的樹立。這不僅是對工作人員自身安全負責,也是電廠正常運行的保障。
3定期開展全員技術培訓,提高技術管理水平
水庫電廠在建廠開始有一批經驗豐富的優秀員工,但經過長時間的發展,部分老員工已經逐漸退休。新員工呈現出逐年更新的狀態,文化素質參差不齊以及業務水平較低等現象在新員工中普遍存在,這對電廠的現代化生產與管理目標的實現有阻礙作用。因此在實際上崗前應結合實際情況對員工進行科學的培訓。3.1春季檢修期培訓相關領導可利用春季電廠停電檢修期間對全體員工進行技術培訓。其中水電以及電氣檢修員工都在理論基礎學習的范圍之內。同時在實際進行授課時需要對電廠實際情況進行有效結合,做到有計劃以及有針對性。機組結構、性能以及工作原理等都是電廠在實際運行時的基本內容,因此在授課時必須對上述內容進行重點講解,對工作人員的技術管理水平進行有效提高。3.2新員工培訓新員工在進廠時,都會被安排在有老員工的班次或組別,老員工可以起到帶動作用,促使新員工對工作環境與工作內容盡快熟悉,同時對工作要領進行掌握,最終實現對獨立工作能力的有效提高。
4加強發電生產設備管理
發電生產設備是電廠的主要生產工具,保證發電設備安全、高效的運行,提高經濟效益,檢查維護發電生產設備對水庫電廠安全生產有非常重要的意義。主要包括四個方面:4.1春季檢修期設備管理水庫電廠設備已運行多年,發電機組、繼電保護系統小故障經常出現,每年春季設備檢修項目繁多,電廠員工通過安全管理的責任心,精心維修,使陳舊的發電設備堅持正常運行。4.2發電機組檢修記錄在發電生產管理中,為每臺發電機組建立健全完善的設備賬單,建立全面的技術檔案,做好檢修、更換零部件記錄。對于機械設備故障在檢修過程中分析原因,提出處理方案,隨時檢查運行狀況并作詳盡記載,為設備檢修打下基礎。4.3建立設備管理責任制水機、電氣等設備均有員工專職負責,要求員工掌握所管設備結構、性能、工作原理,熟悉常見故障及處理方法,當班期間加強巡視、維護,動員全體員工參與設備管理,隨時將發現、解決的設備運行缺陷提報主管廠長,及時備案處理。
5加強巡視檢查,發現問題及時處理主要包括兩方面
5.1巡視檢查是電廠安全運行的關鍵水庫電廠運行管理分為水機、電氣兩個班組,建立了詳細的運行巡視檢查制度,要求1次/h巡視檢查。在巡視檢查過程中,集中精力全身心投入,觀察儀表顯示、聽聲音異常、嗅空間異味,一旦發現異常即刻分析原因著手處理,不能及時解決的及時上報,避免事故發生。對水輪發電機組溫度、轉數、出力、控制保護系統工作狀態做好檢查記錄。5.2運行交班前做好全面檢查將本班運行檢查情況、運行及檢查記錄移交接班組。接班組做好接班前檢查,掌握發電設備運行狀態,達到安全運行的目的。
6加強監督檢查實現安全生產
水庫電廠建立安全生產管理制度,監督、檢查至關重要,管理制度落到實處方能確保發電生產安全。水庫管理處領導會同電廠管理人員逐月進行安全檢查,年終全面檢查。通過檢查及時發現不安全因素和設備缺陷,提高職工安全意識,保證安全生產。結束語安全生產管理是一項重要的企業管理工作,同時也是一項需要長期堅持、不能松懈的工作。需要各級領導重視,全體職工參與。只有堅持“以人為本、安全第一”的安全管理方針,才能最大限度地避免和控制發電設備安全事故的發生,實現電站安全生產管理,有效的提高電廠的經濟效益和社會效益。
作者:王春雨 單位:五常市龍鳳山水庫電廠
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1、目前,我國北方地區水資源短缺不斷加劇,如何利用現有水利工程增加蓄水量已顯日趨重要。潘家口水利樞紐自1980年投入運用到1997年累計棄水144億m3,年平均棄水量8.4億m3,而1998年~2000年平均缺水量8.0億m3。2000年潘家口水庫動用死庫容向天津市供水,造成水庫損失較大的經濟效益。
2、灤河水量年際及年內變化差異大,根據潘家口水文站1929年以來的水文資料年際最大來水量71億m3,最小來水量僅為3.6億m3,相差近20倍,而年內潘家口水庫70%以上的來水量集中在汛期6~9月份。
3、潘家口水庫興利庫容較小,僅為19.1億m3,不能發揮完全多年調節。
鑒于此,需研究潘家口水庫抬高汛限水位,增加蓄水量以確保枯水年發揮更大的經濟效益和社會效益。
三、浮動潘家口水庫汛限水位的可能性
汛限水位為水庫工程在汛期未發生洪水運行水位的上限值,一般在洪水入庫前,水庫水位不得超過此水位。在水庫調洪運用后,必須降至汛限水位。但隨著科學技術的發展,水庫防洪非工程措施的建設及洪水預報水平的不斷提高,汛限水位將不再是一成不變,在確保工程安全的前提下,可采取預泄調度,暫時超蓄調度等方法浮動汛限水位。
四、依據防洪非工程措施浮動汛限水位
1、潘家口水庫防洪調度決策支持系統
此系統將中長期水文預報、短期洪水預報、實時修正技術、優化調度理論以及數據庫理論相結合,充分利用所能夠得到的各種信息和臨時出現的新信息,不斷更新調度方案,進行實時優化調度。該系統注重實際洪水調度,對各階段的來水進行保證率分析,解決潘家口水庫汛前水位控制及洪水期潘家口、大黑汀兩水庫的洪水調度,進行各種洪水調度方案的風險分析、合理化分析及效益分析,使汛期洪水調度更加科學合理。
該系統在充分搜集水、雨情信息的情況下,根據水利工程現狀及人為要求的各種控制條件,自動生成各種調度方案,并進行優化和風險分析供防辦人員進行決策。
2、洪水預報系統
目前,潘家口水庫已建成新安江二水源模型和新安江三水源模型的洪水預報方案,預報精度均達到二級,并分別榮獲海委科技進步一等獎和水利部全國水文預報競賽優秀獎。
新安江三水源模型應用的基本情況:
(1)潘家口水庫實時預報系統
1)以現有的水文站控制范圍,將流域分成幾塊,其中包括水文站之間的區間流域。分塊的主要目的在于考慮塊與塊之間因地形、地質和下墊面等條件不同而模型參數的不同。
2)對于每一塊再從中細分若干個單元,以考慮降雨分布不均勻的影響及上下不同單元洪水向下游傳播在匯流時間和洪水削減不同的影響。
3)對于每一單元,應用三水源新安江流域模型作降雨、蒸發、土壤含水量、水源分配和消退以及單元河網、河槽匯流等一系列分析計算。
4)采用幾年歷史資料對于每一塊應用該模型來推求其有關參數,在調試達到一組最佳參數的條件下,可獲得歷年汛期連續洪水或場次洪水實測與計算的擬合成果。
預報系統根據其在數據庫中尋找到的有關信息自動計算出潘家口水庫入庫洪水預報結果,隨著降雨過程的延續,不斷的滾動預報,直至降雨結束。
(2)洪水預報方案預見期
潘家口水庫以上灤河流域的暴雨中心在潘家口~李營~下板城一帶,潘家口水庫洪水大部分是由柳河、老牛河、瀑河及潘家口庫區洪水迭加而成。
小洪水時,洪水的預見期較大,洪峰流量推進的速度也較慢。大洪水時預見期則較短,洪峰推進速度較快。
(3)洪水預報方案精度
根據實測歷史洪水資料對預報方案的整體精度進行評定,統計結果表明,預報的洪峰合格率70%,一日、三日、五日洪量合格率均為88%,峰現誤差1~2小時,預報精度達到了部頒水文預報規范中規定的乙級標準。
3、水、雨情遙測系統采集
目前,潘家口水庫壩址以上建有雨量站點28個、水文站7個、報汛站9個、雨量遙測站點22個,基本上控制了灤河較大支流水情變化情況。當流域內有降雨發生時,各站點的水、雨情通過廣域網傳遞到水庫調度部門,通過自動譯電系統經過譯電后的水情數據自動進入數據庫,供調度、預報系統調用。
4、天氣監測系統
目前,潘家口水庫已建成氣象衛星信息地面接收系統和自動處理系統,實現全天侯不間斷氣象信息接收和處理,安裝了氣象彩色衛星云圖自動接收處理系統,并開展中長期及短期天氣預報,其中短期預報的精度達90%以上。
5、水、雨情自動譯電、查詢系統
目前,潘家口水庫已建成水、雨情自動譯電、系統,該系統主要將水庫上游各水文站及水、雨情測報站點傳遞的水、雨情信息通過廣域網利用建立的自動譯電、查詢系統將水、雨情數據全部實現自動翻譯、糾錯、查詢并自動進行洪水預報系統。
五、浮動汛限水位分析
浮動汛限水位建立在依靠防洪非工程措施上,故此,采用“五不變”原則:
(1)不改變水庫原有各種功能
(2)不降低水庫及下游防洪標準
(3)不新建其他防洪工程
(4)不改變設計洪水
(5)不增加淹沒損失
1、下游防洪能力的確定
灤河下游小埝采用設計流量5000m3/S,校核流量7000m3/S。灤河大堤最大行洪能力25000m3/S。
2、洪水預見期的確定
根據短期洪水預報的精度,預見期一般采用9個小時,根據天氣預報的精度,洪水預見期一般采用1~2天。(決策支持系統;水雨情遙測系統;自動譯電、查詢系統可有效縮短預報作業的時間,提高洪水預見期的保證率。)
3、調洪計算方法
在不增加下游洪澇損失和不增加上游淹沒損失的前提下,根據水文預報預見期和天氣預報預見期對潘家口水庫設計洪水進行調洪演算。
調洪結果:
根據洪水預報的預見期,50年一遇洪水,潘家口水庫汛限水位可抬至218.70m,500年一遇洪水,潘家口水庫汛限水位可抬至219.50m。
根據天氣預報的預見期,50年一遇洪水,汛期水位可抬至219.60m,500年一遇洪水可抬至219.55m。
六、結論與意見
根據計算結果,考慮洪水預報的誤差,潘家口水庫浮動汛限水位至218.00m,水庫安全是有保障的。如果考慮天氣預報浮動汛限水位的余地則更大,由于天氣預報的精度較洪水預報的精度有一定差距,現階段可暫時不考慮。
汛期洪水來臨之前,潘家口水庫保持218.00m,降水開始洪水預報馬上投入運行,根據入庫洪水流量預報,馬上進行洪水預報調度,盡可能降低潘家口水庫水位。洪水過后,根據長期預報,判斷有無大的降雨過程,如沒有,超蓄水量可通過機組發電下泄使庫水位降至218.00m,如有大的降雨過程,將根據降雨情況加大泄量,將庫水位盡快降至218.00m或216.00m。
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1.改善水庫除險加固管理的必要性
由于水庫對于存水灌溉、居民飲用水和防汛抗旱等方面都起著主要的作用,因此其在我國社會建設工作和開展水利工程建設工作時都是至關重要的。通過調查可以發現,小型水庫坍塌事件占據了全部安全事件的96%,同時一大部分的事件是在其管理環節產生的,小部分事件是在其施工環節產生的,因此,由于操作不合理而導致的水庫安全事件占據了其全部坍塌事件的30%,所以,實施水庫加固工作迫在眉睫。能夠有效的防止水庫坍塌事件的產生,保障水庫周邊居民的安全。
2.加強水庫除險加固施工管理的現狀
2.1施工準備工作不充分
實際上,水庫加固工作是根據通過很多小的施工項目組合完成的,所以其施工過程極其繁瑣,不能實現統一管理,如果未做好相關的施工準備工作,肯定不能保證統一的施工進程,從而導致施工環節很多難題的出現,大大的提升了施工難度。而且,在工程開工之前,通常業主都需要和施工方進行技術交底工作,然后由監管機構按照設計原理圖實施相應的審查工作,不過在實際工作中,施工方一般都會忽視這個問題,進而在施工過程中經常出現很多的難題,也在一定程度上延緩了施工進程。
2.2施工管理工作不到位
在開展水庫加固工作時,其主要工作包含了施工材料的購買,工作人員的管理和主要施工過程的管理等方面,但是在施工過程中它們卻不能得到嚴格的實施。例如,在購買施工材料時,所購買的材料,要么就是價格太高,要么就是質量不行,根本不能讓施工方滿意,尤其是購買的一些不合格材料,更是提升了水庫坍塌事件的產生率;在人員管理方面,由于多個施工項目分別施工的因素,在施工過程中,就算是部分工作人員違反施工制度,監管機構也不能做到全部查出,進而降低了工程的質量。
3.加強水庫加固施工管理的有效措施
3.1做好工程施工前期工作
在對危險水庫加固之前需要對其地形和地址開展探查工作。一是需要開展水庫大壩的安全審查工作。其審查工作必須要由相關單位實施測量、探查后,再開展討論。再聘請專家開展場地審查,然后再根據調查報告確定水庫產生的問題和安全類型。二是讓具有專業性的設計單位對專家鑒定的報告實施研究,然后制定出加固計劃、施工、操作管理和施工安全等過程的設計,確保水庫加固后可以有效地防止安全事件的出現,讓水庫可以正常工作,實現其自身的重要作用。
3.2加強工程建設管理
在開展水庫加固工作時需要嚴格實施項目法人制、招投標制和項目建設監管制度。項目法人責任制:水庫加固項目建設處法人代表通過小組組長擔任,技術負責人是由含有豐富水利項目施工經驗的工作人員擔任,同時嚴格根據項目等級、主要程度和技術要求分配工作人員,把項目的質量責任實施分解,讓其落實到個人。采用項目招投標制度:為了保證實現項目工程施工建設,一定要采用招投標制,同時施工方資質的審查也是保障工程安全的主要工作。招投標制主要是為了保障社會經濟效益和招投標相關人的合法收益,保證項目質量和項目進程。在開展招投標工作時,需要按照公平、公正、公開的原則,要充分體現專業人員評標的作用,拒絕行政干涉行為的出現。投標單位制定的施工方案可以有效的節約資金或者加快施工進程。實施項目建設監管制度:為了保證項目質量和資金的有效使用,一定要實施項目建設監管制度。項目法人可以使用招標等方法確定監管單位,監管單位就可以和施工方共同開展施工,并且一起駐入工地,監管單位需要制訂健全的質量管理制度,對每一個施工環節實施嚴格的管理。
3.3加強完善質量管理的監督體系
根據《水利工程質量管理規定》要求,制定建設單位負責、施工方確保、監管單位管理、政府機構督查的質量管理體系,讓質量管理工作真正的實現責任合理分工,而且層層有人抓,處處有人管。項目檢驗需要由質量督查部門提供相應的審查報告,對發生的質量事件一定要有質量督查部門參與處理,同時還需要核查項目法人單位和監管、設計、施工方的質量體系和實施情況,讓質量監管的價值得到充分的體現。
3.4做到安全生產與文明施工
在開展水庫加固工作時,一定要在滿足安全的前提下施工,建設處需為項目安全監督單位、施工方建設相關的安全管理組織部門,制定有效的安全施工管理制度,分配專業的安全人員,采取有效的安全手段,定時研究項目施工狀況,及時找出并解決安全因素。科學管理、文明施工是提升項目質量的主要手段,文明施工對保護環境、提升效率、增多產量、提升質量都起著很大的幫助。施工方要重視對工作人員的思想政治和文明施工教育,加強其法律意識,施工場地內要道路順暢,場地干凈,材料堆放整齊,根據規定開展施工,杜絕不正當操作,努力做到安全生產和文明施工,進而提升了工程質量。
4.結語
綜上所述,在開展水庫加固工作時,項目質量是項目建設的前提,更是施工方發展和進步的重點環節。項目質量的好壞,不但影響著我國經濟的發展,更影響了周邊居民的日常生活,所以,在實施項目建設時一定要注重提升其質量。
作者:馬曉輝 王金玉 單位:內蒙古赤峰市寧城縣發展和改革局
參考文獻:
[1]邱集煦.小型水庫除險加固工程施工監理淺議[J].海河水利,2010,05:29-30.
篇6
現行水庫的管理制度和調度運行模式的主要任務是,處理、協調防洪和興利的矛盾以及興利任務之間的利益。從河流生態系統保護的角度看,現行調度方式存在的主要問題:一是大多數的水庫調度方案沒有考慮壩下游生態保護和庫區水環境保護的要求。目前一些大型水電站在進行調峰調度運行時以及支流中開發的引水式水電站,往往只重視發電效益,忽視了壩下游生態保護的要求,如電站在調峰運行和引水發電時,導致壩下游出現減水河段,甚至脫水河段,使壩下游水生物(尤其是魚類)的生存環境遭受極大破壞,一些減水和脫水河段的生物多樣性遭受嚴重破壞,直接威脅壩下游水生態的安全;由于水庫對下泄流量的調節作用,也可能引起水庫下游局部河段出現水體富營養化。二是受水庫調度運行的影響,也會引發庫區局部緩流區域或支流回水區出現水體富營養化,甚至“水華”現象的發生;水庫消落帶的利用與水庫的調度運行不協調,可能造成消落帶利用而污染水庫水質。三是缺乏對水資源的統一調度與管理。目前長江上游干支流水電開發基本進入全面開發的狀態,一些工程規模大、調節性能好、綜合利用效益大的控制性水利樞紐工程正在加快建設。這些樞紐工程建成后,如果仍采用目前的調度與管理模式,各發電公司僅按樞紐各自的任務進行調度運用,勢必會造成對水資源統一調度的不利,不僅會影響流域梯級水庫整體的綜合利用效益,而且還會導致生態與環境等一系列影響。例如,如果長江上游干支流水庫同步蓄水、放水,下游河道水量大幅減少或增加,將對長江中下游的生態與環境產生較嚴重的影響。
從三峽水庫調度運行面臨的問題和沱、岷江流域梯級開發及水庫調度存在的主要問題,可以更加清楚地看到現有水庫調度方式存在的問題。
(一)三峽水庫調度運行面臨的問題
三峽水庫首先考慮的是防洪,其次考慮發電和航運,壩下游生態保護和庫區水環境保護將面臨許多新的問題。一方面,在三峽水庫泄水運行過程中,每年4月底至5月初,由于三峽水庫壩前存在水溫分層,水庫升溫期下泄水較天然情況的水溫低,將會使壩下游“四大家魚”的產卵時間推遲約20天;同時,三峽水庫的削峰作用,也直接影響“四大家魚”的產卵量,可能導致中下游“四大家魚”的產量下降;水庫泄洪時,可能使下泄水流中造成氮氣過飽和,可能使壩下游魚類(尤其是魚苗)發生“氣泡病”;水庫的清水下泄,影響和改變了中下游的江湖關系,也相應的影響了中下游的水生態環境。另一方面,在三峽水庫蓄水運行過程中,支流回水區受水庫回水頂托的影響,在局部緩流區域可能會出現水體富營養化,甚至“水華”(如135m蓄水過程中香溪河發生的“水華”);隨著水庫蓄水位抬高,水庫消落帶的利用,也可能影響水庫水體的水質。
(二)沱江流域水庫調度存在的問題嚴峻
沱江干流總長達600多km,經成都、資陽、內江、瀘州后注入長江,流域面積約2.7萬km2。兩岸人口密集、工業企業眾多。由于缺乏有效環境管理,沱江接連出現了兩次嚴重污染事件,污染事件發生后緊急實施跨流域調水——通過都江堰和三岔水庫分別調水5000萬m3和500萬m3為沱江沖污,調水流量甚至大于沱江上游來水。但在調水沖污過程中,由于對沱江干流的石橋、沱江、南津繹等梯級水電站缺乏統一調度與管理,污水團下泄緩慢,調水沖污效果并不理想。這一事件充分暴露了電調與水調的矛盾,暴露了企業在處理經濟利益與生態保護中的局限性,也暴露出管理制度的薄弱。
(三)岷江流域水庫調度存在的問題
岷江干流除在建電站紫坪鋪和支流在建獅子坪電站外,目前干、支流上已建的其他水電站均采用引水式開發,各水電站為了獲取最大的發電效益,盡量引水發電,基本不考慮河道內生態用水,導致干流約80km、支流約60km的河段出現時段性脫水。銅鐘電站以上的茂縣境內,斷流現象十分突出,河道干涸,在40km的河段內,干涸河段長17km,占河段長度的42%。岷江上游干流和主要支流原生的近40種魚類,包括國家二級保護魚類虎嘉魚,由于河流減水或斷流,河床萎縮或干涸,直接影響魚類的繁衍和生存,魚類數量和種群急劇下降,許多河段生物多樣性喪失殆盡。20世紀80年代以后,茂縣以下河段虎嘉魚已絕跡,曾是雜古腦河和岷江上游主要經濟魚類的重口裂腹魚,也很少發現。此外,在脫水、斷流河段,河床大部分甚至全部,亂石堆積,兩岸植被萎縮,河床出現沙化,在汛期大水時,易形成含沙高的洪水,加劇下游河道的淤積。
此外,岷江上游地區比較好的土地多集中于河道兩岸,農田灌溉主要依靠抽、引岷江水灌溉。由于部分河段出現脫流或減水,使河流兩岸農田的灌溉水源無法保證。
綜上所述,一方面長江流域水資源和水力資源豐富,目前總體開發利用程度不高,開發利用潛力巨大,隨著我國社會經濟發展對水資源和能源要求的提高,長江流域的水資源和水力資源的開發利用,必將進入一個快速發展階段。另一方面,現行的水庫調度方式主要是處理、協調防洪和興利的矛盾以及興利任務之間的利益,對水庫下游生態保護和庫區水環境保護重視不夠,對生態與環境造成一定的負面影響。這就要求我們把生態調度納入水庫調度統一考慮,努力提高防洪、興利與生態協調統一的水庫綜合調度方式。
二、完善水庫調度方式的基本思路和對策措施
完善水庫調度方式的基本思路是:牢固樹立和認真落實以人為本,全面、協調、可持續的科學發展觀,以維護健康長江、促進人水和諧為基本宗旨,統籌防洪、興利與生態,運用先進的調度技術和手段,在滿足壩下游生態保護和庫區水環境保護要求的基礎上,充分發揮水庫的防洪、發電、灌溉、供水、航運、旅游等各項功能,使水庫對壩下游生態和庫區水環境造成的負面影響控制在可承受的范圍內,并逐步修復生態與環境系統。
(一)充分考慮下游水生態及庫區水環境保護
水庫的調度運用對生態與環境造成的不利影響不可忽視。根據目前長江流域水庫的管理和調度現狀,研究認為,在現有的調度方式中,根據各水庫的實際情況可以通過下泄合理的生態基流(最小或適宜生態需水量),運用適當的調度方式控制水體富營養化、控制水體理化性狀與水華爆發、控制河口咸潮入侵等,以達到減少或消除對水庫下游生態和庫區水環境不利影響的目的。
1.確定合理的生態基流
生態基流要根據壩下游河道的生態需水確定。生態需水是指維系一定環境功能狀況或目標(現狀、恢復或發展)下客觀需求的水資源量。確定河流生態需水量,是保護河流生態系統功能的有效措施。河流生態需水量的確定,應根據河流所在區域的生態功能要求,即生物體自身的需水量和生物體賴以生存的環境需水量來確定。河流生態需水量,不但與河流生態系統中生物群體結構有關,而且還應與區域氣候、土壤、地質和其它環境條件有關。
水資源開發利用程度的不斷提高,使得水資源利用與生態用水的矛盾在全球范圍都很突出,但生態流量大小的選取論證,目前尚缺乏比較完善、成熟的方法。美國、法國、澳大利亞等國家都先后開展了許多關于魚類生長繁殖與河流流量關系的研究,提出了河流最小生態(或生物)流量的概念和計算方法,如濕周法、河道內流量增加法、Montana法等。對于最小河流生態用水,有些國家干脆做出強制性規定,例如,法國規定最小河流生態用水流量不應小于多年平均流量的1/10,對多年平均流量大于80m3/s的河流,最低流量的下限也不得低于多年平均流量的1/20。我國根據河流所處的地區,也提出了確定河流生態流量的不同方法。根據長江流域水資源綜合規劃的要求,長江流域河道生態基流可根據多年徑流量資料,一般采用90%或95%保證率的最枯月河流平均流量。
根據生態基流控制水庫下泄流量的措施多種多樣,最經濟的方法是設定在一定的發電水頭下的電站最低出力值。通過電站引水閘的調節,使發電最低下泄流量不小于所需的河道生態基流,以維持壩下游生態用水。
2.控制水體富營養化
水庫局部緩流區域水體富營養化的控制,可通過改變水庫調度運行方式,在一定的時段內降低壩前蓄水位,使緩流區域水體的流速加大,破壞水體富營養化的形成條件;或通過在一定的時段內增加水庫下泄流量,帶動水庫水體的流速加大,達到消除水庫局部水體富營養化的目的。另外,對水庫下游河段也可通過在一定的時段內加大水庫下泄量,破壞河流水體富營養化的形成條件;或采取引水方式(如漢江下游的“引江濟漢”工程),增加河流的流量,消除河流水體的富營養化。
3.控制“水華”爆發
可通過不同的調度方式,充分運用水動力學原理,改變污染物在水庫中的輸移和擴散規律以及營養物濃度場的分布,從而影響生物群落的演替和生物自凈作用的變化。可利用水庫調度對水資源配置的功能,蓄豐泄枯,增加枯水期水庫泄放量,從而顯著提高下游河道環境容量,改善水質。目前,漢江下游枯水期2月份前后頻繁爆發水華,隨著丹江口水庫大壩加高,調蓄能力增強,以及引江濟漢聯合調度,可增加漢江下游2月份前后的河道流量,從而有效緩解漢江下游水體富營養化現象,控制藍藻“水華”的爆發。
4.控制咸潮入侵
長江口屬于受上游來水和口外咸潮入侵雙重影響的敏感水域,上游來水和咸潮入侵直接關系到這一水域的生態安全。長江口鹽水入侵是因潮汐活動所致的、長期存在的自然現象,一般發生在枯季11月至次年4月,其距離因各汊道斷面形態、徑流分流量和潮汐特性不同而存在較大差異。南支河段有兩個鹽水入侵源,即外海鹽水經南北港直接入侵和北支向南支倒灌,北支倒灌是南支上段水域鹽水入侵的主要來源。
三峽工程是長江干流上骨干水利樞紐工程,水庫具有較大的調節庫容,按設計的調度運用方式,可增加長江中下游干流枯季流量1000~2000m3/s,對改善長江口枯季咸潮入侵的作用明顯。但在三峽水庫蓄水期,有一定的不利影響。水庫調度在滿足原定防洪、發電、航運等基本要求的前提下,可適當改變調度運行方式,以減少在10月份三峽工程蓄水期對咸潮入侵的不利影響。通過初步研究,可以考慮在不影響重慶河段輸沙的條件下,適當延長三峽水庫蓄水期,則可減少10月份的蓄水量,對長江口的影響便可明顯減輕。在此基礎上,還可以研究應急調度運用方式,如果長江出現了特枯水,長江口咸潮入侵形勢特別嚴峻時,可視必要加大發電流量,以緩解這一關系到長江口地區可持續發展的重大問題。
(二)充分考慮水生生物及魚類資源保護
水庫形成后,一方面產生了一些有利于部分水生生物繁衍生息的條件,其種類和數量會大幅度增加,生產力將提高。另一方面,水庫對徑流的調節作用,使庫區及壩下河流水文情勢和水體物理特性發生變化,對水生生物的繁衍和魚類的生長、發育、繁殖、索餌、越冬等均會產生不同程度的影響,如:庫區原有的急流生境萎縮或消失,一些適宜流水性環境生存和繁殖的魚類,因條件惡化或喪失,種群數量下降,個別分布區域狹窄、對環境條件要求苛刻的種類甚至消失;大壩阻隔作用使生境片段化,影響水生生物遷移交流,導致種群遺傳多樣性下降;水庫低溫水的下泄,對壩下游水生動物的產卵、繁殖具有不利影響;由于水庫泄洪水流中進入了大量的氮氣,使下泄水體中氮氣過飽和,可能導致壩下游魚類(尤其是魚苗)發生“氣泡病”。對這些不利影響,可采用以下調度措施減小或消除。
1.采取人造洪峰調度方式
水庫的徑流調節使壩下河流自然漲落過程弱化,一些對水位漲落過程要求較高的漂流性產卵魚類繁殖受到影響。根據魚類繁殖生物學習性,結合壩下游水文情勢的變化,通過合理控制水庫下泄流量和時間,人為制造洪峰過程,可為這些魚類創造產卵繁殖的適宜生態條件。鑒于三峽工程對長江荊江段“四大家魚”產卵場的不利影響,目前正著手進行“人造洪峰”誘導魚類繁殖技術的研究與實踐。
2.根據水生生物的生活繁衍習性靈活調度
水庫及壩下江段水位漲落頻繁,對沿岸帶水生維管束植物、底棲動物和著生藻類等繁衍不利。特別是產粘性卵魚類繁殖季節,水位的頻繁漲落會導致魚類卵苗擱淺死亡。因此,水庫調度時,應充分考慮這些影響,尤其是產粘性卵魚類繁殖季節,應盡量保持水位的穩定。我國很多漁業生產水平比較高的水庫,在水庫調度中都采取了兼顧漁業生產的生態調度措施。如黑龍江省龍鳳山水庫在調度上采取春汛多蓄,提前加大供水量的方式,然后在魚類產卵期內按供水下限供水,使水庫水位盡可能平穩,取得了較好的效果。
3.控制低溫水下泄
水庫低溫水的下泄嚴重影響壩下游水生動物的產卵、繁殖和生長。可根據水庫水溫垂直分布結構,結合取水用途和下游河段水生生物生物學特性,利用分層取水設施,通過下泄方式的調整,如增加表孔泄流等措施,以提高下泄水的水溫,滿足壩下游水生動物產卵、繁殖的需求。
4.控制下泄水體氣體過飽和
高壩水庫泄水,尤其是表孔和中孔泄洪,需考慮消能易導致氣體過飽和,對水生生物、魚類產生不利影響,特別是魚類繁殖期,對仔幼魚危害較大,仔幼魚死亡率高。水庫調度可考慮在保證防洪安全的前提下,適當延長溢流時間,降低下泄的最大流量;如有多層泄洪設備,可研究各種泄流量所應采用的合理的泄洪設備組合,做到消能與防止氣體過飽和的平衡,盡量減輕氣體過飽和現象的發生。此外,氣體過飽和在河道內自然消減較為緩慢,需要水流匯入以快速緩解,可以通過流域干支流的聯合調度,降低下泄氣體中過飽和水體流量的比重,減輕氣體過飽和對下游河段水生生物的影響。
(三)充分考慮泥沙調控問題
長江是一條泥沙總量大的河流,在長江上修建水庫,庫區泥沙淤積與壩下游河床沖刷的調整,以及由此帶來一系列的問題,是建庫后的自然現象,無法避免。泥沙沖淤對防洪、發電、航運、生態等影響,是檢驗水利樞紐工程泥沙問題處理得成功與否的一個重要標志。水庫的泥沙調度,須結合水庫的綜合利用、目的和水庫本身的具體情況,全面考慮,慎重對待。
長江流域的河流一般水大沙多,且來水來沙量多集中在汛期,為減小庫區泥沙淤積,長期保留水庫大部分的有效庫容,充分發揮工程的綜合效益,一般采用汛期結合防洪降低庫水位以排沙,非汛期蓄水抬高水位以興利的“蓄清排渾”的水庫調度方式運用,通過這種調度措施可在很大程度上減少泥沙沖淤帶來的不利影響。
水庫泥沙淤積將直接造成庫容的損失、庫尾段的淤積,會引起庫尾水位的明顯抬高、變動回水區航道與港口的運行安全等問題。通過采用“蓄清排渾”、調整運行水位以及底孔排沙等調度方式,可有效減少泥沙淤積和改善變動回水區的航運條件。如長江三峽水庫屬于河道型水庫,灘庫容相對較小,來水來沙量集中在汛期,大量水量需要下泄,水庫正常調度采用175m-145m-155m方案,在水庫運行100年后,庫區泥沙淤積基本平衡,但可仍保留防洪庫容約86%,保留興利調節庫容約92%。而采用“蓄清排渾”的調度方式運用,可有效的減少泥沙在庫尾段的淤積,水庫運用100年后,長壽以上的淤積量只約占總淤積量的3.6%左右。
水庫的調蓄改變了天然河流的年徑流分配和泥沙的時空分布,汛期洪峰削減,枯季流量增大,大量泥沙在庫區淤積。壩下游河道將發生沿程沖刷,同時因流量過程調整,下泄沙量減少,河勢將發生不同程度的調整。河床沖刷及河勢調整對防洪與航運帶來一定程度的影響。河床沖深,降低洪水位,增加河槽的泄洪能力;年內徑流分配的調整,有利于淺灘航槽的改善。但在河勢調整過程中,可能危及防洪大堤與護岸工程的安全,也可能出現局部淺灘惡化。水庫可按“蓄清排渾”、調整泄流方式以及控制下泄流量等方式,通過調整出庫水流的含沙量和流量過程,盡量降低下游河道沖刷強度,減少常規調度情況出庫水流對下游河道沖刷范圍并延緩其進程,以減小不利影響。
篇7
2.1小城水庫1970年10月竣工投入運行,1971年12月在土壩樁號0+435m處發現壩后漏水,當時庫水位為312.00m。1972年4月在該處壩下游坡高程306.7m處,出現塌坑,漏渾水,滲水量為0.00126m3/s。大壩出現險情。經處理后壩后仍漏水。迫使水庫于1974年放空處理。這次處理將壩上游坡全部翻修,上游鋪蓋進行了修補,壩頂加寬至6.5m,并于1975年秋全部完成。1978年5月,水庫再次出現險情,在土壩樁號0+435m處,庫水位314.32m時,測得滲水量為0.00209m/s,滲水全部為渾水。險情再次出現。此次處理辦法是在樁號0+400~0+560m段做壩后壓滲蓋處理。水庫管理部門又于1980年至1982年對土壩樁號0+282m~0+617m段作了帷幕灌漿處理。雖經以上處理,壩后仍滲水。1988年6月,在土壩樁號0+345m處又出現三個塌坑。1991年4月,在壩樁號0+500m處出現新的滲水點。同時在壩樁號0+380~0+560m之間壩后還有多處滲水。1989年7月22日水庫降特大暴雨,日雨量達167mm,超百年洪水,這場大雨入庫洪水2966萬立米,最大入流216.7m3/s,最大泄量120m3/s。這場洪水給工程造成了土壩0+230~254m壩后大面積滑坡,消力池邊墻倒塌,及右壩頭沖坑災害。1990年工程恢復,并在樁號0+400~440m段壩后坡做壓重補強,1991~1995年在0+440~0+617m壩后及壩腳做了1萬立米砂卵石壓重補強。1994年冬季在0+540~580m段壩后腳處從已壓的砂礫石中冒氣,冬季不凍,1995年春化后,0+540~617m段滲流加劇達到0.782升/秒并帶土,致使壩后坡大面積下陷,經實測在0+565m段,斷面最大下陷深度為29cm,壩下0+540m段由于漏水帶沙1996年做了5000m3大面積壓滲;1997年處理0+320~0+440m段壩下天然泡塘漏水,完成砂礫石量6000m3,按設計仍有3000m3沒完成,遵照吉水技(1998)120號吉林省水利廳關于舒蘭市小城子水庫除險加固工程初步設計批復精神,由舒蘭市水利局組織施工隊完成了土壩前坡305.0~310.24m,施工壩長477m,綜合工程量66925m2的干砌護坡石翻修任務。1999年5月吉林省水利廳對水庫除險加固設計進行批復,2001年5月開工,到今年止,壩體防滲墻工程;壩后填筑及碎石護坡工程;壩下游壓重工程;壩下游排滲、棱體及暗溝工程;左右岸輸水建筑工程;至水庫防汛路;壩前干砌石護坡;防浪墻;溢洪道工程的消力池、扭曲面、陡坡段、海漫段等工程已完成。現加固未完工程有閘室未建、閘門及啟閉設備還沒有進行維修更換;壩頂填筑;機電設備;綠化工程;觀測設備。金屬結構設備;房屋建筑等工程。
2.2水庫土地已確權劃界,確權土地面積7701畝。
2.32000年4月27日吉林省水利廳專家組對水庫大壩進行安全鑒定。
3水庫安全度汛工作落實情況
3.1建全聯防組織,落實防汛搶險隊伍,確定聯系信號和群眾安全轉移地點。加強防汛值班值宿工作,建立建全崗位責任制,加強水文測報工作,嚴格按照調度命令,合理調水,及時準確向上級報水情,確保工程安全。檢查通訊設備,確保通訊暢通無阻。檢修好啟閉設備,確保運用自如,同時做好必要的防汛物資準備。定314.75m為緊急水位,水位達到時按最大泄量泄流。聯防人員上壩值班搶險,下游人民應做好轉移工作(低洼村屯轉移),水位到達315.20m時,下游全部轉移,聯防人員物資全部到庫,出現險情立即搶修。遇百年一遇洪水,按日最大泄量泄流。洪水位超過315.30m時應在土壩0+00m處,人工開挖或爆破30m、最大挖深4.6m(底高程315.00m)的臨時溢洪道溢洪。土方1285m3。
3.2對土壩進行密切的觀測工作,加強管理,發現問題及時向上級領導匯報處理。
3.3備用電源不能使用,必要時可人工搖啟閘門。
3.4主汛期發生標準內供水,嚴格按市防汛抗旱指揮部批復的控制運用調度計劃執行。發生超標準供水,應采取搶救措施力爭保壩安全并盡量減輕下游供水災害和減少避免人員傷亡損失。
4水庫工程運行管理機制情況
水庫工程管理、灌區管護都是靠水庫自身水費收入進行工程維修,由于資金有限,各種工程只能做維護使用。現水庫除險加固工程沒有完工;水庫灌區沒有進行規模改造,工程正常運行十分吃力,不能達到當前各種防汛和灌溉要求。
5水庫工程管理中存在的主要問題和解決對策
5.1右側閘室邊墻與整流段伸縮縫在庫水位較高時繞滲漏水。應進行灌漿處理。
5.2閘門及啟閉設備年久運行,需大修或更換
5.3水庫沒有備用電源。備12馬力柴油發電機一臺。
5.4水庫電話線路在雨天及大風天不能正常使用,即使能使用防汛專用拍報水情電話也不能使用。需更換線路。
篇8
《條例》第三條:“國家采取前期補償、補助與后期生產扶持的辦法”;《條例》第十七條:“國家設立庫區建設基金,用于大中型水利水電工程庫區維護和扶持移民發展生產”;《條例》第二十條:“國家對移民扶持時間為五至十年,自移民安置規劃實施完畢之日算”;“四部委文件”規定:“為了做好庫區移民工作……設立后期扶持基金,用于扶持庫區移民發展生產和解決遺留問題……”。
二、水庫移民后期扶持的原因
尋本求源,為什么需要對搬遷安置后的水庫移民進行后期扶持?而且,國家還從政策上對后期扶持做出明確的規定,究其原因,主要有:
首先,水庫移民是否得到妥善安置的標準是:移民生活是否逐步達到或超過原有水平。根據我國有關移民條例的規定,現階段我國水庫移民安置采取前期補償、補助與后期生產扶持相結合的辦法。也就是說,國家對移民的財產損失給予一定的補償、補助,這是由我國現階段社會經濟發展水平和國家經濟承受能力所決定的。在這一宏觀政策指導下,現階段在我國水庫移民處理概算中,各種補償標準相對較低。如果僅靠前期補償、補助來恢復移民原有生活水平,難以辦到。實踐證明,只有在全部安置規劃實施完畢,并經必要的扶持,移民才能逐步達到或超過原有生活水平。這是現階段我國對水庫移民進行后期扶持的根本原因。
其次,在水庫移民淹沒處理補償中,雖然對移民被淹沒實物給了一定補償,而且,隨著我國對水庫移民問題的逐漸重視和我國社會主義市場經濟制度的不斷完善,我國水庫移民各種淹沒補償標準漸趨科學和合理。但必須看到,一些財產給移民帶來的長遠收益可能遠大于相應補償。水庫移民是非自愿性移民,是局部社會區域范圍內的各種社會關系和構成要件受水庫淹沒影響而被強制性解體,并人為進行重組的過程,它不可能完全按照社會經濟內在的規律性而進行。在水庫移民搬遷安置過程中,受水庫淹沒影響,一些移民在失去原有實物性生產資料的同時,也失去許多非實物性資源,如鄰里社區幫助、受雇增收、就業和創業機會等等。并且,他們對這些資源長期以來形成的“熟悉”和“適應”也被無情地剝奪,而被迫去接受和適應新的環境和事物。這無疑加大了他們將來的機會成本,增加了他們收入降低甚至是陷入貧困的風險。因而,從這一意義上說,僅對移民進行實物性補償是遠遠不夠的。所以,在搬遷后的一段時間內,他們應該而且需要得到扶持和幫助,尤其在生產發展方面,以便能夠盡快“適應和熟悉”新的社會環境、新的生產方式,逐步獲得新的收入,創造新的經濟來源來恢復他們原有生活水平。如在小浪底水庫庫區一些移民,搬遷前人均耕地較多,廣種薄收,種植結構簡單,無需專門技能和更多投入,可保殷實無憂,搬遷后人均耕地很少,僅靠種地已不可能維持他們原有生活水平;還有一些移民,原可到附近煤礦打工,有的本身就是小煤礦主,收入很是理想,搬遷后,這些得天獨厚的條件不復存在,而他們本身沒有專長。這些移民,安置后生活水平的波動是不可避免的。對他們而言,后期扶持是必需的。
第三,由于水庫移民項目的特殊性,其工程對象是“人”,是“社會”,這決定了它是一項十分繁雜的社會化系統工程,其專業性、政策性和群眾性都很強。相對于一般概念上的土木工程而言,其實施難度更大,受外部環境影響更直接,可變因素更多,不可預見問題更復雜。這導致:①其實施效果,尤其是生產安置實施效果,要完全達到規劃設計要求難度很大;②一些項目尤其是生產開發項目,實施后不能馬上或不能完全發揮規劃的預期目標和工程效益。這些都直接影響到移民生產、生活水平的恢復和提高。具體工程實施情況清楚地表明這一點(由于移民工程的特殊性,這些問題不可能完全靠加強實施管理來解決):小浪底庫區一期移民安置驗收資料顯示,生產措施及二、三產業項目普遍存在落實不夠理想的問題,義馬市狂口村移民已安置人數僅占規劃數的60%;由于移民建房、搬遷時間集中和大旱等原因,原有農副業無法正常生產經營,新的工副業尚未建成投產或發揮效益,部分移民糧食和經濟收入有所下降,生活困難,需盡快給予扶持和幫助。
三、現有政策適合我國國情
首先,我國是社會主義國家,各級政府代表著最廣大人民的根本利益,國家建設是為了全社會的可持續發展,是為了提高最廣大人民的生活水平。因而,在水庫移民搬遷安置過程中,雖然國家采取后期扶持與前期補償、補助相結合的辦法來安置水庫移民,各項補償標準較低。但人民群眾尤其是移民,能夠正確處理國家、集體和個人利益之間的關系;移民區和移民安置區的利益能夠自覺服從于國家整體利益安排。這是我國現階段移民安置辦法能夠順利實施的堅實基礎,這一優越性,是其他社會制度所無法比擬的。
其次,后期扶持政策有利于我國水利水電事業的快速發展。現階段,我國仍處于社會主義初級階段,國家綜合經濟承受能力有限,而一般水利水電工程投資巨大,尤其是像小浪底這樣有著巨大的社會經濟效益的水利樞紐工程,如果要在短期內一次性投入大量資金,可能存在方方面面的制約因素,就會在某種程度上限制水利水電事業的快速發展,制約水利工程。而后期生產扶持與前期補償、補助相結合的移民安置政策則正好在某種程度上緩解了這一矛盾。
再次,后期扶持政策有利于移民的長治久安。現階段,一個不可回避的事實是,絕大多數水庫庫區移民知識水平較低,他們參與市場競爭、尋找新的就業機會、創造新的收入來源的能力有限。這一點,在很大程度上制約著移民生產的順利恢復和發展。另外,工程實施情況表明,生產補償資金大量集中到位,常常被用于眼前的消費和村鎮建設,或是在發展生產上好大喜功,盲目上項目。通過后期生產扶持的辦法,能夠彌補這些不足和避免不必要的風險。實踐證明,通過后期生產扶持的辦法,在移民生產生活水平的恢復過程中,能夠充分發揮我國社會主義制度的優越性,很好地利用各級政府的職能。根據政策規定,后期生產扶持是在移民得到安置后,在各級政府及相關部門具體的引導調控下,一個相對長期穩定的對移民生產恢復和發展的投入階段。它是在移民得到妥善的生活安置后進行的,避開了搬遷建設期。并且,移民一般都具備了基本的生產發展基礎,并對新環境有了初步的認識和熟悉。所以,它能夠從各方保證移民生產恢復發展措施得到科學的引導、規劃、論證和評估。
另外,現階段我國水庫移民后期扶持的政策和做法,也符合國際慣例及世界銀行非自愿移民實施導則的有關精神:除應有的補償外,移民及其他受項目不利影響群體應能夠獲得項目給他們帶來的效益。
四、存在的問題
1)應將后期扶持納入整個工程概算和經濟評價當中,既然國家采取的水庫移民方針是前期補償、補助與后期生產扶持相結合的辦法,那么,后期扶持資金不應與工程建設資金完全分離,應與前期淹沒處理補償資金一樣,全額計人工程總概算,參與工程經濟評價,這有助于正確評價一個工程的綜合效益。
國家對后期扶持的規劃工作十分重視,四部委文件明確規定,在水利建設項目開工以前,后期扶持要與征地補償和移民安置統一規劃、落實措施,否則不能開工。但截止到目前,水庫移民后期規劃設計工作還沒有專門性的技術規范。國家有關部門應根據國家有關的政策法規,盡快研究、制定和出臺相應技術規范,以指導和規范水庫移民后期扶持的規劃設計工作。
2)對安置區及其他項目受影響區群體也同樣需要加以扶持。現階段我國水庫移民后期政策,未對移民之外的其他受項目不利影響群體的后期扶持做出明確規定。眾所周知,一個水利樞紐工程的建設,影響的不僅僅是庫區的移民,其他如安置區的群眾也同樣會受到項目的不利影響,僅僅在方式和程度有所差別。實際工程資料表明,工程項目對這些群體造成的影響,有的還是相當嚴重的,尤其在收入恢復方面。我國與國際開發協會簽訂的小浪底移民項目《開發信貸協定》明確規定:“借款人(通過水利部)應在2000年12月31日以前建立并保持庫區扶持基金,其數量應滿足以向項目中的移民,或因項目而使收入受不利影響的人,和無力取得或維持他們項目前收入水平的人,提供最小限度的收入”。這表明,根據國際慣例和實際需要,其他因項目而使收入受到不利影響的人在后期扶持方面同移民具有同樣的地位。這一問題應該得到重視,并應在國家有關的法規和條例中得到明確的體現。
3)有關移民后期扶持項目目標,現有政策僅做了原則性的規定,這對規范實施工作是不利的。比如,后期生產扶持應到何時、何種程度為止,是以不降低移民原有生活水平并逐步有所改善為最終目標,還是以扶持5~10年為限。如何準確界定、量化和評估移民原、現有生活水平等問題。建議國家有關部門有必要就此組織專題研究和論證,盡快制定出相應的規范和辦法,盡快研究制定以社會效益為主的工程的后期扶持資金籌措辦法,如小浪底工程,以防洪、供水和灌溉為主,它能產生巨大的社會效益,但發電量很小。根據國家現有政策和辦法,從工程直接經濟效益中提取的后期扶持基金,滿足不了移民后期扶持的資金需求。這一問題,“四部委文件”雖然已注意到,并指出將另行研究制定辦法,但至目前仍是一個政策空白,它已經影響到一些項目的運作。小浪底庫區一期移民工程已于1997年完成搬遷,但后期扶持資金缺口問題至今仍未能得到有效落實,它已經影響到小浪底移民后期生產扶持工作的順利開展。
五、具體實踐及思考
應該對搬遷后的水庫移民進行必要的后期扶持,這已是我們大家的共識。并且,我國現有水庫移民后期扶持政策也比較適合我國現階段基本國情和工程實際。因此,在水庫移民搬遷安置過程中,后期扶持對移民生產生活水平的逐步恢復和提高起著十分重要的作用。但在具體的工作中,為更好地做好水庫移民的后期扶持工作,有幾個問題應該得到重視。
1.加強前期生產補償資金的計劃管理是做好后期扶持的基礎
現階段,雖然我國水庫移民補償標準較低,但,國家已越來越重視這一問題,并盡可能對移民做出合理的經濟補償,這一趨勢已在相關法律條例中得到體現。并且,在建水利工程移民補償標準都較以前有了很大的提高。如小浪底水庫移民工程,水庫淹沒實物指標,從房窯到附屬物、從主房到雞舍、從土地到零星樹木,都逐一進行調查和補償。所有實物補償單價都經規劃設計人員詳細的分析論證后確定。更重要的是,小浪底整個移民生產安置發展規劃努力貫徹“使移民達到或超過原有生活水平”的原則。設計人員在做生產安置規劃時,反復進行生產安置規劃投資平衡,當移民生產補償資金(主要包括土地補償補助費、水利設施補償費、村辦企業補償費和集體農副業補償費)滿足不了規劃所需的生產安置資金時,設計人員就在國家法規允許的范圍內調整土地補償補助倍數,直至生產補償費用滿足生產規劃投資。而且,國家最終批復的小浪底土地補償補助倍數普遍高于規劃上報倍數。因而,在后期生產扶持開始以前,小浪底水庫移民生產恢復和開發已有了較充裕的資金。
以小浪底水庫庫區二、三期移民生產措施規劃投資和補償費用為例:規劃生產開發投資為119580萬元(其中不到50%直接用于征地),其中河南省為69922萬元,山西省為49658萬元;相應的補償補助費用為143674萬元,其中河南省為92931萬元,山西省為50743萬元。相對于規劃投資,補償費用剩余額為24094萬元,其中河南省剩余23010萬元,山西省剩余1085萬元(以上投資數均為小浪底庫區二、三期規劃概算上報數)。這些數字可以清楚地說明:小浪底移民項目,在后期扶持開始前,國家就已經投入了相當的資金去恢復和提高搬遷后移民的生產、生活水平。因此,小浪底移民生產、生活水平是否能夠得到恢復和發展,取決于整個移民生產安置規劃的順利實施和高質量地完成,后期扶持只是移民生產開發規劃及其實施效果的一種保障、補充和完善。用好移民生產安置補償資金,加強生產補償資金的管理,是整個小浪底移民項目成功實施的關鍵,也是后期扶持的前提條件和工作基礎。這在小浪底項目中既有成功的經驗,也有教訓。根據小浪底庫區一期移民安置驗收報告,移民新村及專項建設超標(其中新村建設實施投資占規劃數的144%),出現投資差額,擠占生產等費用,生產措施及二、三產業項目普遍存在著落實不夠理想的問題,給移民搬遷后的生產、生活帶來不利影響;在二、三期移民實施中,小浪底已著手清理和規范生產補償資金的使用,并擬對生產資金的下達、使用及開發項目的選定和實施制定一系列的管理辦法和制度。現在,小浪底庫區二、三期移民生產開發正按規劃計劃開展,這為后期扶持工作打下了良好的基礎。
2.后期扶持的指導思想和態度要正確
由于歷史的原因,水庫移民習慣性地對后期扶持存在過大的依賴性,認為國家的后期扶持是自己搬遷后生活水平能夠恢復的惟一途徑。人們在實施小浪底移民項目中就或多或少地存在這種思想。應該指出,這種錯誤思想的后果是相當嚴重的。如前所述,現階段,在水庫移民安置過程中,如果棄前期生產安置和開發于不顧,卻對后期扶持抱有過大的期望是完全沒有理由也不切合實際的,這必然造成工作的極大被動。因此,各級移民實施機構及每個移民對后期扶持都應抱有合理的預期和正確的態度。
3.后期扶持規劃要科學合理
規劃是實施的靈魂,要想做好后期扶持工作,首先就要有一個科學合理的規劃。由于后期扶持工作的特殊性,水庫移民后期扶持規劃應分兩個階段進行。第一階段是移民項目的規劃階段,在這一階段,對后期扶持應有一個宏觀的指導性規劃,主要是資金籌措和措施落實。第二階段,根據國家批準的宏觀規劃,針對移民搬遷安置實施情況,分村、組做出詳細具體的實施規劃設計。后期扶持的規劃設計要實事求是,因地制宜。
4.移民后期扶持資金要正確使用
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水庫根據國家有關方針、政策、法規和上級部門有關于防汛工作決定,指示及規章制度對工程管理和防汛工作、財會管理分別制定落實了相關崗位責任制度,并層層落實到人。
3水庫公益性崗位管理人員上崗情況、培訓情況
小城水庫屬于中型水庫。現有職工41人,退休9人,水管改革分離22人,公益性崗位定編19人。水管改革后公益性崗位持證上崗率100%,上崗人員對工作高度負責。人員培訓按照省、市舉辦培訓學習要求參加培訓。
4水庫工程運行管理、確權劃界、安全鑒定情況
4.1水庫1970年10月竣工投入運行,1971年12月在土壩樁號0+435m處發現壩后漏水,當時庫水位為312.00m。1972年4月在該處壩下游坡高程306.7m處,出現塌坑,漏渾水,滲水量為0.00126m3/s。大壩出現險情。經處理后壩后仍漏水。迫使水庫于1974年放空處理。這次處理將壩上游坡全部翻修,上游鋪蓋進行了修補,壩頂加寬至6.5m,并于1975年秋全部完成。1978年5月,水庫再次出現險情,在土壩樁號0+435m處,庫水位314.32m時,測得滲水量為0.00209m/s,滲水全部為渾水。險情再次出現。此次處理辦法是在樁號0+400~0+560m段做壩后壓滲蓋處理。水庫管理部門又于1980年至1982年對土壩樁號0+282m~0+617m段作了帷幕灌漿處理。雖經以上處理,壩后仍滲水。1988年6月,在土壩樁號0+345m處又出現三個塌坑。1991年4月,在壩樁號0+500m處出現新的滲水點。同時在壩樁號0+380~0+560m之間壩后還有多處滲水。1989年7月22日水庫降特大暴雨,日雨量達167mm,超百年洪水,這場大雨入庫洪水2966萬立米,最大入流216.7m3/s,最大泄量120m3/s。這場洪水給工程造成了土壩0+230~254m壩后大面積滑坡,消力池邊墻倒塌,及右壩頭沖坑災害。1990年工程恢復,并在樁號0+400~440m段壩后坡做壓重補強,1991~1995年在0+440~0+617m壩后及壩腳做了1萬立米砂卵石壓重補強。1994年冬季在0+540~580m段壩后腳處從已壓的砂礫石中冒氣,冬季不凍,1995年春化后,0+540~617m段滲流加劇達到0.782升/秒并帶土,致使壩后坡大面積下陷,經實測在0+565m段,斷面最大下陷深度為29cm,壩下0+540m段由于漏水帶沙1996年做了5000m3大面積壓滲;1997年處理0+320~0+440m段壩下天然泡塘漏水,完成砂礫石量6000m3,按設計仍有3000m3沒完成,遵照吉水技(1998)120號吉林省水利廳關于舒蘭市小城子水庫除險加固工程初步設計批復精神,由舒蘭市水利局組織施工隊完成了土壩前坡305.0~310.24m,施工壩長477m,綜合工程量66925m2的干砌護坡石翻修任務。1999年5月吉林省水利廳對水庫除險加固設計進行批復,2001年5月開工,到今年止,壩體防滲墻工程;壩后填筑及碎石護坡工程;壩下游壓重工程;壩下游排滲、棱體及暗溝工程;左右岸輸水建筑工程;至水庫防汛路;壩前干砌石護坡;防浪墻;溢洪道工程的消力池、扭曲面、陡坡段、海漫段等工程已完成。現加固未完工程有閘室未建、閘門及啟閉設備還沒有進行維修更換;壩頂填筑;機電設備;綠化工程;觀測設備。金屬結構設備;房屋建筑等工程。
4.2水庫土地已確權劃界,確權土地面積7701畝。
4.32000年4月27日吉林省水利廳專家組對水庫大壩進行安全鑒定。
5水庫安全度汛工作落實情況
5.1建全聯防組織,落實防汛搶險隊伍,確定聯系信號和群眾安全轉移地點。加強防汛值班值宿工作,建立建全崗位責任制,加強水文測報工作,嚴格按照調度命令,合理調水,及時準確向上級報水情,確保工程安全。檢查通訊設備,確保通訊暢通無阻。檢修好啟閉設備,確保運用自如,同時做好必要的防汛物資準備。定314.75m為緊急水位,水位達到時按最大泄量泄流。聯防人員上壩值班搶險,下游人民應做好轉移工作(低洼村屯轉移),水位到達315.20m時,下游全部轉移,聯防人員物資全部到庫,出現險情立即搶修。遇百年一遇洪水,按日最大泄量泄流。洪水位超過315.30m時應在土壩0+00m處,人工開挖或爆破30m、最大挖深4.6m(底高程315.00m)的臨時溢洪道溢洪。土方1285m3。
5.2對土壩進行密切的觀測工作,加強管理,發現問題及時向上級領導匯報處理。
5.3備用電源不能使用,必要時可人工搖啟閘門。
5.4主汛期發生標準內供水,嚴格按市防汛抗旱指揮部批復的控制運用調度計劃執行。發生超標準供水,應采取搶救措施力爭保壩安全并盡量減輕下游供水災害和減少避免人員傷亡損失。
6水庫工程運行管理機制情況
水庫工程管理、灌區管護都是靠水庫自身水費收入進行工程維修,由于資金有限,各種工程只能做維護使用。現水庫除險加固工程沒有完工;水庫灌區沒有進行規模改造,工程正常運行十分吃力,不能達到當前各種防汛和灌溉要求。
7水庫工程管理中存在的主要問題和解決對策
7.1右側閘室邊墻與整流段伸縮縫在庫水位較高時繞滲漏水。應進行灌漿處理。
7.2閘門及啟閉設備年久運行,需大修或更換。
7.3水庫沒有備用電源。備12馬力柴油發電機一臺。
7.4水庫電話線路在雨天及大風天不能正常使用,即使能使用防汛專用拍報水情電話也不能使用。需更換線路。
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使用C50硅粉混凝土或抗磨抗空蝕性能與硅粉混凝土相當的HF混凝土,采用泵送澆筑,二級配混凝土塌落度為16~18cm,混凝土的抗空蝕性能和抗磨性能要比原設計的普通C30混凝土的抗磨抗空蝕性能有顯著的提高,同時要抗裂性要求。由于泄洪洞和溢洪洞結構尺寸較大,混凝土襯砌厚度達1.5~2m,已屬大體積混凝土,為避免溫度裂縫的產生,要求進行溫度控制,但該工程施工工期緊,既不能避開高溫季節澆筑混凝土,又無溫控設施以控制入倉溫度,而洞內必須采用泵送澆筑施工,又使混凝土的水泥用量較常態普通混凝土提高30%以上,該工程原澆筑的C30普通混凝土,其水泥用量已達360kg/m3,在這種情況下,澆筑C50高強度混凝土,要控制水泥用量以達到控制裂縫的目的,其難度將是很大的。因此,抗裂性能成為選擇抗沖耐磨護面材料的重要參數。硅粉混凝土是一種抗沖耐磨性能好的護面材料,但硅粉混凝土易于產生裂縫的缺點也是眾所周知的,采用硅粉混凝土是不可行的。
HF高強耐磨粉煤灰混凝土簡稱HF混凝土,是繼硅粉混凝土之后開發出的新型抗沖耐磨材
作者簡介:支拴喜高級工程師,西安理工大學在讀博士,甘肅省優秀專家。
作者單位:支拴喜(甘肅電力科學研究院,13909480308)
陳堯隆(西安理工大學水利水電學院,西安,710048)
料,是由優質粉煤灰與HF外加劑按一定的比例一同(代替硅粉)摻入普通混凝土中配制的抗沖耐磨混凝土。該具有優良的抗沖耐磨性能和抗空蝕性能,并且具有干縮性小,水化熱溫升小,施工簡單易行,造價低廉等許多優點,推廣應用近60個水電工程經12年的運行考驗,證明該材料除具有良好的抗沖耐磨性能,尤其在抗裂方面具有不俗的表現,在工程應用中很少出現裂縫。因此,本工程選用了HF混凝土作為泄水建筑物的護面材料。
3HF混凝土的性能簡介
3.1HF混凝土具有優良的抗磨抗空蝕性能
3.1.1摻用硅粉和摻用粉煤灰來提高混凝土的抗沖耐磨性能和抗空蝕破壞性能,從機理上來講是相同的,因為二者都是發揮高活性摻合料的作用,使混凝土的結構致密,硬度和強度增加,只是粉煤灰本身的活性遠不如硅粉,在HF高強耐磨粉煤灰混凝土中,借助HF外加劑的激發作用,粉煤灰可以達到或接近硅粉的活性,發揮出與硅粉相當的作用,使高強耐磨粉煤灰混凝土比硅粉混凝土具相當的技術性能。
HF高強耐磨粉煤灰砂漿和硅粉砂漿的比較表1
編號水灰比灰砂比硅粉粉煤灰HF稠度抗壓強度(MPa)抗磨強度h.m2/kg空蝕失重(mg)
%%%cm7d28d28d90d90d
S150.321502.52.269.589.22.713.17166.9
S170.327.57.52.52.466.589.9//////
S260.320152.53.061.989.92.383.18144.8
表1中列出了幾種砂漿的試驗結果,比較表中的三個配合比,可以看出,摻15%硅粉的砂漿,與摻7.5%硅粉又摻7.5%粉煤灰的砂漿以及不摻硅粉全摻15%粉煤灰的砂漿,三種砂漿除7天強度隨硅粉摻量的增加有所增加外,28天強度并沒有多大的差異,說明在HF外加劑的作用下,摻優質粉煤灰即可達到摻硅粉一樣的強度,換句話說,HF粉煤灰砂漿可以達到硅粉砂漿的強度。對比抗磨強度和抗空蝕性能,HF砂漿的抗空蝕性能還稍優于硅粉砂漿,HF粉煤灰砂漿28天的抗磨強度稍低,而90天的抗磨強度又高于硅粉砂漿的抗磨強度。
3.1.2按水工設計規范,為減免空蝕,過水表面混凝土必須達到規定的平整度要求。由于HF混凝土具有良好的和易性,施工中易于達到設計要求的表面平度。
3.1.3HF混凝土優良的抗裂性能,使HF混凝土的整體性能提高,內部缺陷減少,從而也提高了其抗磨抗空蝕性能和抗高速水流沖刷破壞的性能。
3.2HF混凝土的抗裂性
3.2.1HF混凝土具有較低的水泥用量,水化熱溫升小,不容易產生溫度裂縫[2]。HF混凝土較同標號的普通基準混凝土比較,其水泥用量約可減少20~35%,顯著的降低了混凝土中的發熱成分,使混凝土的絕熱溫升大大降低。與硅粉混凝土比較,HF混凝土七天強度較低,意味著有較低的水化速度,這也有利于混凝土的溫度控制。
3.2.2HF混凝土塑性干縮性小。混凝土泌水速度越小,塑性干縮越嚴重。HF混凝土的泌水性能介于硅粉混凝土與普通混凝土之間,既克服了硅粉混凝土幾乎不泌水易于產生早期塑性干縮裂縫的缺點,又克服了普通混凝土泌水率大易形成面層低強度的缺點。
3.2.3HF混凝土干縮性小。HF混凝土干縮率約為普通混凝土干縮率的95%[3],降低約5%。
3.2.4HF混凝土均勻性好,不易出現低強薄弱區,低強薄弱區容易出現裂縫。HF混凝土施工質量易于控制,使混凝土的強度波動變異系數減小。
3.2.5與硅粉混凝土比較HF混凝土具有較高的拉壓比,見表2。
昆明院科研所抗沖磨混凝土試驗成果表2
編號混凝土名稱摻合料水膠比塌落度含氣抗壓強度劈拉強度拉壓比
粉煤灰硅粉纖維cm%7287d28d7d28d
JH2P-HFHF混凝土15%000.3252.240.150.32.423.236.036.42
JH3P-S-ZY硅粉纖維混凝土10%8%0.9kg0.326.82.641.647.22.582.876.26.08
注:表中試驗數據來自昆明院《景洪水電站混凝土及其原材料性能試驗Ⅱ中間資料(2)》2004年10月
4金盆水庫HF混凝土配合比試驗
4.1試驗用原材料
4.1.1水泥和粉煤灰:采用耀縣水泥廠生產的秦嶺牌P.O42.5散裝普通硅酸鹽水泥,水泥的28d抗壓強度為42.5MPa,強度基本滿足標準要求。使用渭河電廠Ⅱ級粉煤灰。
4.1.2外加劑及骨料:普通混凝土使用CR型緩凝減水劑和CS型引氣劑,硅粉混凝土使用UNF-5高效減水劑,HF混凝土使用HF外加劑。骨料(略)。
4.2配合比及試驗結果
由于送樣粗砂(青砂F.M=2.86)數量不足,僅成型了3個二級配高強混凝土配合比(H7~H9),其中H9為硅粉混凝土,硅粉摻量為12%,H7、H8為HF混凝土。
由混凝土拌合看,硅粉混凝土粘性很大,盡管用水量較HF混凝土多10kg/m3,但塌落度僅為10cm。這主要是因硅粉顆粒很細,比表面積大,對水的吸附力很強所致,而HF混凝土的塌落度均在16~22cm之間;并且HF混凝土粘聚性好,流動性大,適宜于泵送澆筑。
表3混凝土試驗配合比
編號單方混凝土各材料用量(kg/m3)
水水泥摻合料小石中石砂外加劑
粉煤灰硅粉HFUNF-5
H7154440110042463562010.40
H81583881000438655642100
H916443606044065564105.5
表3(續)試驗結果
編號類別塌落度(cm)抗壓強度(MPa)
7d28d60d
H7HF混凝土1648.262.967.7
H82241.45359.1
H9硅粉混凝土1055.367.468.4
從表3可以看出,硅粉混凝土7天強度及28天強度較HF混凝土明顯的高,28天后硅粉混凝土強度發展較慢,而HF混凝土的強度仍有較大的增長,至60天齡期,HF混凝土與硅粉混凝土強度幾乎相當。由發展趨勢估計,后期HF混凝土的強度可能超過硅粉混凝土。
5金盆水庫HF混凝土的抗空蝕性能及抗磨性能試驗
為了驗證C50HF混凝土較原設計的普通C30混凝土在抗沖磨抗空蝕方面有顯著的提高,或者說驗證摻用HF外加劑激發優質粉煤灰的活性,可以達到類似于混凝土中摻硅粉一樣大幅度提高混凝土的抗沖磨性能的效果,在工程中大量澆筑C50HF混凝土之前,工程業主要求在小范圍內進行現場實際施工澆筑,觀察HF混凝土的實際抗裂效果和施工性能,并委托西北水科所進行現場隨機取樣,對取樣進行高速水流的空蝕與磨損對比試驗[1]。
進行抗空蝕抗沖磨對比試驗的兩種混凝土配合比如表4所示。試驗用的試塊為圓弧形的,其中C50HF混凝土的試件是在現場取樣的,C30普通混凝土的試件是按黑河原泄洪洞的施工配合比(見表4)在室內成型的。
表4C50HF混凝土與C30普通混凝土配合比
設計等級單方混凝土各材料用量(kg/m3)陷度抗壓強度(MPa)
水水泥砂小石中石粉煤灰外加劑引氣7d14d28d
C30144360686610610//1.8CR0.0361422.228.131.3
C501454025554757129810HF1439.652.764.4
試驗模擬試塊在不同的流速和含沙量的條件下,受含沙高速水流的磨損和空蝕作用下的蝕損過程和兩種材料的空蝕損失和磨蝕損失。試驗的流速和含沙量分別為含沙量為P=0(清水)、P=0.5kg/m3、P=30kg/m3,及三個流速V=32m/s、V=25m/s、V=20m/s,組合工況下的兩種混凝土對比沖磨試驗。
空蝕試驗的含沙量分別為清水和含沙0.5kg/m3兩種工況,進行空蝕試驗的設備發生空蝕時對應的流速為26m/s。部分試驗結果見表5。
表5混凝土抗高速含沙水流空蝕和磨損試驗結果
試驗條件破壞類型抗空蝕或抗磨強度相對倍數
流速含沙量kg/m3C50HF混凝土C30普通混凝土
V=32m/s30磨損1.811
V=26m/s0空蝕3.021
對比表4兩個混凝土配合比及表5中的試驗結果不難看出,C50HF高強耐磨粉煤灰混凝土較原C30普通混凝土水泥用量僅增加11.7%,而抗壓強度為C30普通混凝土的2.1倍,抗磨強度為C30普通混凝土的1.81倍,抗空蝕強度為C30普通混凝土的3.02倍,并且隨流速的提高,抗空蝕倍數有增大的趨向。西北水科所認為“HF混凝土抗沖磨性能顯著提高了,且隨流速的增大,有加大的趨勢,這一點也說明了C50HF混凝土在更惡劣的條件下,其抵抗外界沖磨破壞的能力較C30普通混凝土強”。這種摻用粉煤灰和HF外加劑顯著提高混凝土抗壓強度和抗磨抗空蝕強度的效果,與摻硅粉提高混凝土抗沖耐磨性能效果是一致的。
6應用效果及經濟比較
C50HF混凝土自1999年11月開始澆筑施工,至2002年12月全部結束,歷時3年,期間最高氣溫達33OC,最低氣溫-15OC,全部采用泵送澆筑。從使用過程看,C50HF混凝土易于泵送施工,和易性好,不易發生堵管現象,表現出了HF混凝土較好的施工性能。
施工后檢查,泄洪洞和溢洪洞混凝土表面光滑,無干縮裂縫和溫度裂縫,達到了設計提出的抗裂要求。
2002年汛期泄洪洞開始泄洪,2003年最大來水1110m3/s,泄洪洞最大泄水流量790m3/s,庫水位控制在581.3m的高水位,泄水流速約38.3m/s,連續泄水一個多月。2004年泄洪洞在水位590m高程泄水,對應流速40.7m/s,泄水歷時5小時,經三個汛期運行考驗HF混凝土完好無損。而改變設計之前澆筑的C30普通混凝土在2002年泄洪洞初次過水中即遭破壞,破壞面積達20多平方米,最大沖坑10cm,汛后采用環氧砂漿進行了修復。
HF混凝土比使用硅粉混凝土,每m3可降低造價48元/m3(硅粉按2500元/噸計算),同時,HF混凝土施工工藝簡單,利于控制質量和加快工程進度,經濟效益顯著。
7結語
7.1金盆水庫泄洪洞C50HF高強耐磨粉煤灰混凝土較原C30普通混凝土水泥用量僅增加11.7%,而抗壓強度為C30普通混凝土的2.1倍,抗高速水流的空蝕試驗和抗高速含沙水流的磨損試驗結果表明,抗磨強度為C30普通混凝土的1.8倍,抗空蝕強度為C30普通混凝土的3倍,并且隨水流流速的提高,抗空蝕倍數有增大的趨向,說明C50HF混凝土更宜于在更惡劣(流速更高、含沙量更大)的條件下使用。
7.2C50HF混凝土施工簡單,質量易于控制,澆筑好的混凝土表面光滑平整,在澆筑塊尺寸大且無溫控措施的情況下無裂縫產生,表明HF混凝土具有良好的施工性能和抗裂性能。
7.3該工程設計最大流速41.6m/s,經過三個汛期最大40.7m/s流速的過水考驗,HF混凝土未發生破壞,說明HF混凝土在該工程的應用是成功的。
參考文選
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2.1切實加強組織領導
《河南省水庫工程管理考核標準(試行)》分為組織管理、安全管理、運行管理和經濟管理4大類30個小項,每一個小項中又包含了大量具體的內容。考核內容非常全面,涵蓋了水庫管理工作的方方面面,單靠一個部門不能完成此項工作,只有領導高度重視,充分調動所有部門積極參與,才能保證水庫工程管理考核得以順利進行。為此,彰武南海水庫工程管理局成立了由局長擔任組長,書記、副局長擔任副組長,各科室站所負責人為成員的局工程管理考核工作領導小組,認真組織學習《河南省水庫工程管理考核標準(試行)》,深刻領會考核內容。同時,在考核前,專門召開工程管理考核專題工作會議,全面安排部署工程管理考核工作,并在每次工作例會、局長辦公會上,都將工程管理考核工作作為重要工作進行安排。
2.2抓好專項整改工作
按照《河南省水庫工程管理考核標準(試行)》,水庫工程管理局認真梳理水庫管理中存在的不足,實事求是地制定整改目標。2012年完成了省級文明單位的重新申報、掛牌工作,2013年完成了彰武南海水庫工程管理局檔案認證省一級。在2012-2013年度工程管理考核之后,水庫工程管理局正在全力推進管理現代化工作。
2.3扎實做好日常工程管理工作
水庫工程管理考核雖然牽涉面較廣,但4大類30小項中,工程管理就占了20個小項,僅運行管理類就占到全部分值的2/5。由此可見,做好日常工程管理工作非常重要。
2.3.1不斷充實、完善各項管理規章制度
按照《水庫大壩安全管理條例》、《土石壩安全檢測技術規范(SL60-1994)》《河南省水庫工程管理考核標準(試行)》等相關法律、法規及規程、規范,并結合彰武水庫實際情況,分別制定、修改、完善了《彰武水庫大壩及輸泄水建筑物巡視檢查制度》、《彰武水庫工程觀測制度》、《彰武水庫閘門及啟閉機操作規程》等20項工程管理制度和《彰武水庫檔案收集整理制度》、《彰武水庫檔案保管制度》等13項檔案管理制度。同時,還收集了相關科室的各項規章制度。
2.3.2認真做好各項檢查養護記錄
嚴格按照水庫工程管理考核標準,建立、健全了工程檢查、工程觀測、工程養護、機電設備維護、工程維修、報汛及洪水預報、防洪調度、興利調度、操作運行等各項檢查養護記錄。認真填寫所有記錄,所有記錄必須清晰清楚,不能留有空白,如最為常見的是認為某些數字為零就不填寫了,是零的就要填寫為零,否則檢查人員認為檢查記錄不完整。
2.4認真準備備查資料
認真對照《河南省水庫工程管理考核標準(試行)》的4大類30個小項,將收集好的每一小項的備查資料裝訂成冊并放到一個檔案盒中,每個檔案盒內均打印有資料目錄,并專門設計了檔案盒脊背,30個檔案盒一字排開,方便考核專家容易找到自己要找的資料,同時能給考核專家留下良好的印象。
2.5精心編寫自檢報告
對照《河南省水庫工程管理考核標準(試行)》的有關內容,彰武南海水庫工程管理局全面開展自檢,按照省水利廳下發的河南省水庫工程管理考核自檢報告大綱要求,逐項進行對照說明、打分,完成自檢報告編寫工作。
2.6做好大壩及輸泄水建筑物的現場維修維護
在搞好日常維修維護工作的基礎上,工程管理科在考核前,提前拿出一個較為全面的工程維修計劃報水庫管理局,批復后合理安排維修工作,并確保在工程管理考核前全面完成工程施工任務。
3水庫工程管理考核存在的問題
3.1專業技術人才缺乏
彰武南海水庫工程管理局從事工程技術管理的大多為二十世紀八九十年代畢業的中專生,且專業又大多是水工專業,專業單一,知識老化,不能滿足現代化水庫管理要求,水庫現在尤其缺乏與工程較為緊密的高素質人才,如洪水預報、大壩安全監測自動化、機電設備等專業技術人才。
3.2彰武庫區確權劃界困難
彰武水庫建于時代,管理單位幾經變更,資料移交不完備,存在丟失現象,導致當時興建水庫時移民征地原始資料極為不全,存在歷史遺留問題,且庫區土地證辦理尚需經費較多,彰武水庫庫區確權劃界工作存在困難,僅靠水庫工程管理局很難完成此項工作。
3.3庫內網箱養魚泛濫
目前,兩水庫網箱養魚泛濫成災,逐年呈遞增趨勢,致使水庫水質嚴重惡化。同時,由于養魚網箱占據了庫內主河床,距離溢洪道、輸水洞等輸泄水建筑物較近,一旦發生大洪水,勢必影響水庫行洪。水庫網箱已成為影響水庫健康運行的新隱患。
4進一步做好水庫工程管理考核工作的對策
4.1加強人才的培養和引進
針對水庫工程實際,根據專業技術人才現狀,采取請進來、送出去的辦法,邀請專家學者到水庫管理局現場講解技術要點和管理經驗,派工程技術和關鍵崗位人員參加大學院校和科研單位舉辦的相關知識培訓班,提升現有工程技術人員和關鍵崗位人員的專業技能水平。同時,建議上級主管部門和水庫管理局能招聘一些洪水預報、大壩安全監測自動化、機電設備等專業技術人才,確保工程技術人員能夠滿足水庫現代化管理要求,為提升工程技術管理奠定人才基礎。
4.2實行目標管理責任制
水庫工程管理考核要實行目標管理責任制,將工程管理考核工作任務分解到各科室站所,切實做到分工明確、責任到人、各司其職、密切配合,確保全面、積極地開展水庫工程管理考核工作。按照工程管理考核分解工作,考核領導小組辦公室要做好逐項督促、檢查、落實的后續工作,督導相關科室上報各自負責的項目考核備查資料,認真、仔細檢查相關科室上報的備查資料,明確指出存在問題,要求其限期進行補充、完善,直到符合要求為止。工程管理考核工作要與科室年度評先掛鉤,實行一票否決制。
4.3做好日常維修維護工程
水庫管理范圍線長面廣,游人較多,人為破壞、自然損壞已經成為大壩、輸泄水建筑物等工程設施毀壞的主要因素。必須要求相關工作人員嚴格執行工程巡視檢查制度和工程維修養護制度,加強工程檢查,發現問題及時進行維修處理,切實做到養重于防、防重于搶,把水庫工程管理中的維修維護考核標準落實到日常管理工作中,將工程隱患消滅萌芽狀態,堅決杜絕發生工程安全責任事故,始終保持所有工程設施處于良好運行狀態。
篇12
1.1庫區江段污染源現狀
1998年,庫區各類污染源進入長江的CODCr81.9萬t,BOD515.1萬t,NH3-N1.6萬t,TN13.9萬t,TP0.9萬t,Oil462t,Φ-OH(酚)112t,TCu3.5t,TCr3.8t。調查研究表明:影響三峽水庫水質的主要因素依次為干支流入庫污染負荷、三個重點城市(重慶主城區、涪陵區和萬州區)排污負荷量。這些主要因素的控制,對庫區水質改善起關鍵作用[6]。
多年污染情況調查資料顯示,庫區江段主要污染物為CODCr,NH3-H等。三峽庫區污染源主要是城市生活污染源、工業污染源和農田徑流[7]。由于庫區江段的社會經濟在空間上形成以重慶主城區、涪陵區、萬州區以及沿江縣城為中心的密集型發展態勢,因而也形成了以沿江城鎮為中心的污染源集中排放區域。1998年庫區工業及城市污水CODCr的年排放量為16.69萬t,其中重慶主城區排污量約占庫區江段排污總量的65%,涪陵區和萬州區分別占排污總量的10%和6.4%,只有18.6%的污染源來自庫區江段的其余城鎮。
1.2庫區江段水質狀況庫區污染物排放總量,與長江徑流量相比較而言較小,因而江段總體水質良好。多年常規水質監測資料統計結果顯示,庫區江段主要水質指標的斷面平均濃度一般低于地表水Ⅱ類標準濃度,僅在排污集中的重慶主城區、涪陵區和萬州區的個別斷面水質綜合評價出現Ⅲ類,在一些大的城市排污口附近,已經出現明顯的岸邊污染帶,局部區域水質污染嚴重,出現了超Ⅳ類、甚至超Ⅴ類的水體,主要污染指標為CODMn、NH3-N等。
由此可見,盡管三峽庫區總體水質良好,但是局部區域水質不容樂觀。
1.3三峽庫區水污染治理狀況
1997~1999年國家計委主持編制了《長江上游水污染整治規劃》,規劃范圍從重慶市巫山縣到四川省宜賓市的長江干流以及嘉陵江、沱江、烏江等主要支流下游地區,規劃總面積12.47萬km2。規劃的重點地區是重慶主城區、萬州、涪陵、瀘州、宜賓、自貢、內江等城市。2001年由國家環保總局主持編制了《三峽庫區及其上游水污染防治規劃(2001~2010年)》,規劃范圍包括三峽庫區和重慶主城區20個區縣市、影響區42個區縣市、上游地區38個地市的214個區縣。規劃總面積79萬km2。《三峽庫區及其上游水污染防治規劃(2001~2010年)》與《長江上游水污染整治規劃》相比,規劃范圍擴大,三峽庫區部分工程項目規劃進度提前。規劃存在的主要問題之一是污染物控制或消減方案與水質保護目標之間沒有輸入響應定量關系,缺乏總量控制的技術支撐。另外,即使從行政管理角度提出了污染物總量(如COD)控制指標,但沒有把總量分配到江段或污染源上。因此,規劃在水環境容量問題上科學依據不夠充分,更沒有考慮建庫后水環境容量的變化問題[7]。
從2002年開始,國家和地方投入巨資,正在按照規劃全面展開三峽庫區及長江上游水污染的治理工
2三峽水庫水環境容量計算條件確定
環境容量的定義,是指水體在一定的規劃設計條件下的最大允許納污量,其大小隨規劃設計目標的變化而變化,反映了特定水體水質保護目標與污染物排放量之間的動態輸入響應關系。因此,為了計算水環境容量,首先必須確定規劃設計條件,包括水功能區劃和水質保護目標、設計水文條件、排污口位置、控制污染物指標和上游來水水質狀況等條件。
作者提出:針對長江的水污染特點,水環境容量計算須分為總體環境容量和岸邊環境容量。總體環境容量是以一維水質模型計算的斷面平均濃度控制的水環境容量;岸邊環境容量是二維水質模型計算的岸邊排污混合區控制情況的水環境容量。
本文以1998年專題調查的庫區污染源和水質狀況代表三峽水庫現狀水質,2010年為水質規劃設計年。用庫區干流朱沱斷面、嘉陵江北碚斷面和烏江的武隆斷面作為三峽水庫上游入庫控制斷面。總體環境容量研究范圍包括長江干流和兩條重要支流嘉陵江和烏江(匯入流量占庫區支流總流量93%的兩條重要支流),其中,庫區干流從重慶上游的朱沱到三斗坪,全長約730km;嘉陵江從北碚至長江匯流口,全長約60km;烏江從武隆至長江匯流口,全長約68km;庫區內其他江段內的支流將以源匯方式考慮其對水庫水流水質影響。在總體環境容量計算結果的基礎上,岸邊環境容量研究重慶主城區、涪陵城區和萬州城區3個重點城市江段。
水環境容量計算的水質控制指標確定為COD/{Mn/}和NH3N。
2.1水環境容量的計算原則、設計水文條件及水質控制指標
2.1.1計算原則
(1)水庫總體水質保持Ⅱ類。經國家批準的《長江三峽水利樞紐環境影響報告書》中明確指出:水庫建成以后總體水質①應滿足Ⅱ類水標準。考慮三峽水庫的水質現狀以及水體主要功能需求和社會經濟發展程度,庫區重點城市江段(如重慶主城區、涪陵城區和萬州城區)允許局部水域存在Ⅲ類水體。
(2)建庫后水質狀況不能比現狀差。據1998年以前的監測調查,三峽庫區干流江段現狀水質良好,主要污染物控制指標CODMn和NH3-N的斷面平均濃度基本上都低于Ⅱ類水質標準濃度。為能繼續保持水質良好,作者提出:三峽水庫建成以后庫區水質狀況既要滿足功能區確定的水質類別要求,又不能比現狀水質差。現狀水質以1998年斷面平均濃度值為基準。三峽水庫入庫主要水質指標COD、NH3-N均優于Ⅱ類水質標準,因此,計算時上游入庫水質按維持現狀條件設計。
(3)庫區江段CODCr排放總量不能超過38萬t/年,NH3-N不能超過2.96萬t/年。國務院對《長江上游水污染整治規劃》的批復意見②為“到2010年,長江上游干流四川省與重慶市交界斷面和三峽庫區總體水質基本達到國家地表水環境質量Ⅱ類水質標準;長江干流城市江段和主要支流水質要符合國家地表水環境質量Ⅲ類水標準;規劃區城市生活污水、工業廢水的化學需氧量(COD)允許排放量,重慶市和四川省分別控制在38萬t和23萬t以內。”因此,三峽庫區江段CODCr排放總量應控制在38萬t/年以內,并以此作為庫區水環境容量計算的依據。假定以1998年庫區各江段現狀排污量為基礎進行庫區總量分配,按照等比例分配原則分配2010年三峽庫區沿江CODCr允許最大排放量。國務院文件中只提出了CODCr排放總量控制目標,沒有NH3-N。三峽庫區點源污染負荷主要來自城市生活污水,城市生活污水性質相對比較穩定,而且通常NH3-N與CODCr之間存在一定的比例關系。根據三峽庫區1998年實測污染負荷中NH3-N與CODCr的比例以及沿程分布,按照CODCr排放總量控制目標對NH3-N進行同比例控制,折算出三峽庫區沿江2010年NH3-N允許最大排放量為2.96萬t,見表1。
2.1.2設計水文條件
水文條件是決定水環境容量的最重要因素之一,尤其是三峽庫區水文條件年內和年際間變化很大。設計水文條件的確定,反映了水質保護目標的安全系數。根據國內、外水質規劃計算規范、結合三峽庫區江段水文水質特性,從偏于安全考慮,采用90%保證率連續7d最小流量作為水環境容量計算的設計水文條件,簡稱7Q10。同時,為了比較三峽水庫建成前、后庫區環境容量變化,三斗坪水位分別取為相應于7Q10設計流量下的天然河道水位為658m(代表天然河道狀況)以及三峽水庫建成以后的運行調度水位1686m和三峽水庫正常蓄水位175m。
2.1.3水質控制指標
水環境容量計算的水質控制指標為CODMn和NH3-N。在三峽水庫水功能區劃的工作基礎上,圍繞三峽水庫水環境容量計算所需的計算條件,對庫區總體水質(①“總體水質”是一個正式文件使用、具有三峽特色但內涵模糊的概念,對三峽庫區“總體水質”理解各不相同,缺乏公認、明確的定義。本文中的“總體水質”是指以斷面水質平均濃度來評價的水質狀況,“總體水質”對應“總體環境容量”。實際上“岸邊水質”對工農業和人民生活更為有用。三峽庫區沿岸有二十多個大、中、小城市,即使污水達標排放,也存在一定范圍的污染混合區。在用“總體水質”概念來反映三峽水庫宏觀水質狀況的同時,還需要有“岸邊水質”的概念。對大江大河來說,“總體水質”不超標,并不意味著“岸邊水質”不超標。“岸邊水質”對應“岸邊環境容量”。②中華人民共和國國務院9號文件“國務院關于長江上游水污染整治規劃的批復”,1999年1月25日。)和城鎮江段岸邊水質,提出了更具體的水質保護目標。
(1)總體水質保護目標。按照三峽水庫水域功能區劃和容量方案擬定原則的要求,三峽水庫總體水質按地表水水質標準Ⅱ類水控制,允許庫區3個重點城區江段下游一定范圍內岸邊水域按水質標準Ⅲ類水控制,在滿足功能區類別控制的同時,各斷面的控制濃度以現狀水質(1998年)為基準,作為總體環境容量的水質目標的控制條件。三峽水庫水環境容量的水質保護目標與斷面濃度控制見表2。
(2)岸邊水域水質保護目標。岸邊環境容量主要是針對岸邊排污混合區的控制而言的。排污混合區在環境管理中定義為認可的污水排放口附近的允許超標區。
排污混合區允許范圍的規定,涉及水環境的功能區劃、水流條件及排污條件等諸多因素。從國內外的有關資料來看[8],一般都是采用平面面積及其最大長度和寬度來確定。有的也以相對比值來表示:例如面積為水域表面積或河流橫斷面的百分比;寬度為河寬的百分比;流量為河流流量的百分比等。另外還有一些采用定性或半定量的限定來確定排污混合區的范圍。R.L.Doneker和G.H.Jirka[9]介紹了排污混合區的概念、定義及美國一些州對于混合區范圍的限定,提出了混合區可用長度、橫斷面面積或水體體積來定義。對于河流,美國大部分州規定混合區范圍不超過河流斷面或體積的1/4,有的確定為1/5,在Virginia州僅定義了混合區的長度,在夏季與冬季混合區的長度分別小于平均河寬的1/10或1/5。我國對海域及河口地區的污染混合區允許范圍也有規定,但對河流中污染混合區允許范圍,目前還沒有統一的規定和標準,缺乏可以廣泛應用的定量數據,甚至還難以提供準確的定量計算方法。
按照收集的大量實測資料分析,長江干流上較大的污染混合區范圍,其長度一般都在100~500m之間、寬度在40~200m以內。建庫后的污染混合區的控制標準可以選擇長度、寬度、面積3個參數以及3個參數的組合方案。具體組合方案,必須通過水質模型的反運算,將三峽庫區一些主要排污口分別按混合區長度、寬度和面積控制,分別計算不同控制條件下污染物的最大允許排放量,來確定合理的污染混合區允許范圍。
(3)排污口位置。三峽水庫建成以后,大量城鎮將要搬遷,排污口位置初步按照庫區城鎮1998年現狀位置和規劃設計位置兩種分布方案考慮,以排污口現狀排污量作為水環境容量計算的分配權重,按照污染負荷等比例分配原則將庫區水環境容量分配到各排污口。
2.2水環境容量計算方案
綜合以上多種影響因素,最后確定的三峽水庫水環境容量計算方案見表3。通過對總體環境容量進行多方案計算分析,提出三峽庫區在實際運用中的總體環境容量,在此基礎上,計算庫區岸邊環境容量。
3三峽庫區水環境容量計算
3.1總體環境容量計算
3.1.1計算模型
針對三峽水庫總體水流水質運動特點,開發研制一維非恒定水流水質數學模型,模擬水庫建成前、后的水流水質運動規律。模型充分考慮了三峽水庫建成前、后水流條件巨大變化對庫區水流水質運動特性的影響,水流水質主要模型參數通過實測資料建立了與水流條件相關的經驗關系式,既提高了模型計算精度,又提高模型預測能力[14]。三峽庫區豐水期和枯水期兩個代表性時段長河段水流水質觀測結果[10~13],驗證了一維水流水質數學模型具有較高的模擬預測精度,可以作為三峽庫區總體環境容量計算的工具。
3.1.2總體環境容量計算
將7Q10設計流量作為三峽入庫流量,三斗坪水位分別取658m、1686m和175m,模擬計算庫區水流狀況,分別代表三峽水庫建成前、后的3種代表性水流狀況。將水庫上游3個入庫斷面控制濃度作為水庫背景水質,設計排污口位置和現狀排污量所占比例作為水環境容量分配權重,利用一維水流水質數學模型計算三峽水庫在設計水質保護目標下最大允許納污量。計算得到不同方案下三峽水庫總體環境容量和沿江段的分配見表4。
3.1.3計算結果分析
采用一維水流水質數學模型計算的三峽水庫建庫前、后的總體水環境容量,模擬結果表明:
(1)三峽水庫建成前,在7Q10設計流量條件下和現狀污染源位置不變情況下,模擬計算的庫區江段CODCr指標的沿程濃度可滿足水域功能區規定的水質目標要求,NH3-N指標在庫區干流和烏江江段滿足水質保護目標要求,但重慶主城區嘉陵江江段NH3N需削減30%負荷量后,才能達到功能區所規定的水質目標;(2)三峽水庫建成以后,隨著水位抬高,水流減緩,污染物在庫區滯留時間的延長,污染物自凈降解總量將比建庫前增大,因而水庫建成以后總體環境容量較建庫前略有增大。從水質偏于安全和實際管理應用角度出發,可選擇三峽庫區運行水位1686m和規劃排污口條件下計算得到的總體水環境容量,即在設計條件下三峽水庫建成以后的總體水環境容量值為CODCr2220萬t/年和NH3-N1。66萬t/年。
3.2岸邊環境容量計算
3.2.1計算模型
以重慶主城區、涪陵區和萬州區江段為重點,針對三峽庫區不同江段排污口和匯流口混合區特點,分別開發研制平面二維k-ε模型和水平分層的三維紊流模型。平面二維k-ε模型用于模擬計算水深比較淺的重慶江段排污口附近混合區范圍,水平分層的三維紊流模型用于水庫建成以后水深比較大的涪陵和萬州段排污口附近混合區范圍。模型在邊界處理和參數選取上進行了深入研究,能夠模擬復雜邊界、自由水面、岸邊排放等大范圍的混合區發展變化。大量實測資料驗證結果表明,建立的兩類數學模型均具有較高的模擬精度,能夠精細模擬預測排污口附近的復雜水流特點和污染混合區范圍[15~25]。
3.2.2局部江段岸邊環境容量計算
岸邊環境容量是在單個排污口混合區計算的基礎上進行的。通過選擇三峽庫區代表性排污口,計算單個排污口的混合區范圍,根據混合區水質保護目標,反推單個排污口最大允許污染負荷排放量。并利用下式計算得到整個江段岸邊污染物最大允許排放量,即局部江段岸邊環境容量:江段岸邊環境容量/江段控制長度=∑排污口最大允許負荷量/∑混合區長度。
3.2.3計算結果分析
(1)在擬定的水質控制目標下,隨著庫水位升高,除少數排污口外,多數排污口的最大允許排污負荷量減少,各江段的岸邊環境容量也隨之減少;(2)按現狀生活污水排放的CODCr和NH3-N的負荷計算,控制三峽庫區污染混合區的水質參數是NH3-N,進行污水處理時,應優先考慮對NH3-N的處理;(3)利用二維和水平三維模型,針對重慶主城區、涪陵城區和萬州城區3個重點城市江段的污染混合區,考慮多種不同的污染混合區控制方案組合進行大量計算,長度按照100m、200m、300m,寬度按照河寬1/10以及面積相同等進行組合計算,最終結果表明:單個污染混合區按照長度100m控制較為恰當。在此基礎上,江段污染混合區長度按照總長度1/10、1/15、1/30進行組合計算,結果表明江段混合區控制在總長度1/30較為恰當。因此,污染混合區的控制指標為混合區長度。推薦三峽水庫污染混合區控制標準為:單個污染混合區控制長度采用100m,江段污染混合區控制長度采用江段總長度的1/30;(4)在同樣混合區水質控制目標下,岸邊環境容量隨庫區水位抬高而呈減小的趨勢。因此從水質偏于安全考慮,建議將175m水位下用長度控制的岸邊水環境容量作為3個重點城區江段的水環境控制容量。見表5。
3.3水環境容量綜合方案
從以上總體和岸邊環境容量計算結果來看,對于總體環境容量,和建庫前相比,長壽江段以下的總體管理環境容量是增加的,而且壩前水位168.6m和175m的環境容量基本相同。對于3個重點城區岸邊環境容量,在限定的排污混合區控制標準下,污染負荷的最大允許排放量,必須進行削減。從水質偏于安全考慮,建議建庫后三峽水庫的3個重點城區城鎮江段水環境容量按照175m水位岸邊環境容量控制,其他江段則按175m水位總體環境容量控制,得出三峽水庫水環境容量綜合方案(見表6)。由表6可見,三峽水庫建庫后水環境容量綜合方案為CODCr16.08萬t/年、NH3-N0.90萬t/年。
4結語
通過本文工作,有以下主要結論:(1)分析了三峽庫區的污染狀況,提出了三峽水庫環境容量的計算原則、設計水文條件和水質保護目標。(2)以CODCr、NH3-N為污染物控制指標,計算了三峽水庫建庫前后的總體環境容量和岸邊環境容量,推薦了三峽水庫水環境容量綜合方案。結果表明:三峽工程建成后,庫區總體環境容量增加,岸邊環境容量減少。(3)三峽水庫建成以后,為了保護好庫區水質,建議對三峽庫區污染負荷按照總體環境容量進行控制的基礎上,對重點城市江段采用岸邊環境容量進行控制。(4)污染混合區的控制指標為混合區長度。推薦三峽水庫污染混合區控制標準為:單個污染混合區控制長度采用100m,江段污染混合區控制長度采用江段總長度的1/30。
在水環境容量研究方面還有一些工作需要進一步開展,如重慶主城區嘉陵江段和涪陵城區烏江段岸邊環境容量的計算;水環境容量分配原則的完善;允許排污負荷從河段再分配到每個污染源或排污口等。近幾年的監測表明,庫區江段的TP(總磷)已逐漸成為主要污染物質。三峽水庫是否出現富營養化,也引起有關部門和公眾的關注。泥沙對污染物的吸附和解吸的影響較大,汛期清渾水樣的監測指標差別顯著。因此,在今后的水環境研究中還應考慮TP和泥沙的影響等問題。
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WaterenvironmentalcapacityforthereservoirofThreeGorgesProject
篇13
近年來國內的許多學者對此進行了研究〔4〕。傅湘等用概率組合方法估算了水庫下游防洪區的洪災風險率,用系統分析方法建立了大型水庫汛限水位風險分析模型;馮平等研究了汛限水位對防洪和發電的影響,通過風險效益比較定量給出了合理的汛限水位;謝崇寶等分析了水庫防洪風險計算中水文、水流及水位庫容關系的不確定性,研究了水庫防洪全面風險率模型應用問題;梁川以極差分析法進行防洪調度風險評估;王本德等〔5〕建立了水庫防洪實時風險調度模型,該模型考慮了水庫下游防洪效益與水庫風險兩個目標,又在論述水庫預蓄效益與風險分析的必要性和主要困難的基礎上,首先提出了一種風險率的計算方法,然后提出一種以經濟效益與風險率為目標的水庫預蓄水位模糊控制模型及求解方法;田峰巍等提出了依據典型聯合概率分布函數的風險決策方法。李國芳和覃愛基采用頻率分析方法,對水利工程經濟風險分析方面進行探討,得出一些有益的結論。隨著矩分析方法和熵理論的日臻完善,可將信息熵、概率論和風險估計結合起來,建立最大熵風險估計模型。李繼清等〔6〕采用層次分析方法,將水利工程經濟效益系統劃分為防洪、發電、灌溉(供水)效益子系統,辯識出風險因子,通過兩種風險組合方式,建立最大熵模型,得到系統經濟效益的風險特性。
2風險分析的一般方法〔5~10〕<>
2.1靜態與動態相結合的調查方法
調查方法是通過對風險主體進行實際調查并掌握風險的有關信息。動態與靜態結合是指調查既要了解主體的現狀,又要了解過去,又要歸納總結,預測它的未來。就水資源系統而言采用調查法對有些問題并不適宜,如水庫調度風險問題。
2.2微觀與宏觀相結合的系統方法
系統方法是現代科學研究的重要方法。它是從系統整體性出發,通過研究風險主體內部各方面的關系、風險環境諸要素之間的關系、風險主體同風險環境的關系等,確定風險系統的目標,建立系統整體數學模型,求解最優風險決策,建立風險利益機制,進行風險控制和風險處理。該方法適用廣泛,從理論上講是較科學、理想,但應用難度大。
2.3定性和定量相結合的分析方法
2.3.1定性風險分析方法定性風險分析方法主要用于風險可測度很小的風險主體。常用的方法有調查法、矩陣分析法和德爾菲法。德爾菲法是美國咨詢機構蘭德公司首先提出,主要是借助于有關專家的知識、經驗和判斷來對風險加以估計和分析。在水資源系統中有些不確定性因素難以分析、計算,因此該法在水庫調度風險決策中具有實用價值。
2.3.2定量風險分析方法定量風險分析方法是借助數學工具研究風險主體中的數量特征關系和變化,確定其風險率(或度)。
(1)基于概率論與數理統計的風險分析方法
概率論與數理統計是研究水庫調度中可靠性與風險率的最為有力的工具,如過去對水庫運行的發電保證率和灌溉保證率等的計算均是建立在該基礎上的。該基礎理論和方法也適宜于解決風險率的計算。
根據水庫調度中風險的特點,以下介紹4種方法:
①采用典型概率分布函數計算風險率
在水庫調度中,影響風險主體的不確定性風險變量(或隨機變量)大都服從一些典型的概率分布,如三角形分布、威布爾分布、正態分布、高斯分布、伽瑪分布、皮爾遜Ⅲ型分布等。因此用概率分布密度函數的積分便可分析計算決策指標獲取的可靠率或風險率指標,該法計算簡單且精度也可基本滿足要求。
②依據貝葉斯原理計算風險率
設B1、B2、…、Bn是一組互斥的完備事件集,即Bi互不相容,則有∑Bi=Ω,又設P(Bi)>0,則對任一事件A,設P(A)>0,則有:
P
式中,P(Bi)為先驗概率(已知)或事前概率;P(A/Bi)是與先驗概率相關的條件概率(已知);P(Bi/A)是事件A發生的條件下,引起Bi發生的概率,為后驗概率(未知)。
在水庫調度中當Bi為水庫放水,A為影響水庫放水的入庫水量和庫水位,則P(Bi/A)為水庫在已知入庫水量和庫水位的條件下,水庫放水的概率。同理,可對水庫放水的風險率進行計算。
③風險度分析法
用概率分布的數學特征如標準差σ或σ-半標準差,可說明風險的大小。σ或σ-越大則風險越大,反之越小。因為概率分布越分散,實際結果遠離期望值的概率就越大。
σ=(DX)1/2=((Xi-MX)2/(n-1))1/2或σ-=(DX)1/2=((Xi-MX)2P(Xi))1/2
σ是僅統計Xi<MX或Xi>MX。用σ、σ-比較風險大小雖然簡單,概念明確,但σ-為某一物理量的絕對量,當兩個比較方案的期望值相差很大時可比性差,同時比較結果可能不準確。為了克服用σ-可比性差的不足,可用其相對量作為比較參數,該相對量定義為風險度FDi,即標準差與期望值的比值(方差系數):
FDi=σi/MX=σi/μi
風險度FDi越大,風險越大,反之亦然。風險度不同于風險率,前者的值可大于1,而后者只能小于等于1。
④離散狀態組合法
此法的基本原理是,首先給出各風險變量的離散型估計值;然后按照概率組合原理由這些離散的估計值來推求結果出現的大小及其可能性。該法屬窮舉的范疇,當風險變量較多,且每個風險變量的離散狀態個數較多時,就存在“維數災”。但在風險變量個數較少,每個風險變量內有發生或不發生兩種狀態即三項分布的情況下,用這種方法分析風險十分有效。
(2)基于馬爾柯夫過程的風險分析法
水庫調度中的入庫徑流過程一般服從于馬爾柯夫過程(馬氏過程)。馬氏過程是一類變量之間和相互關聯影響的非平穩隨機過程,其基本特性是無后效性。因此可用馬氏過程狀態轉移概率來推求水庫調度中風險變量相互影響的風險率計算問題。用馬氏過程已成功地推求了水庫調度方案的發電可靠率(保證率)。
(3)蒙特卡洛模擬法(MC法)
此法是目前西方國家廣泛應用的投資風險分析方法,其基本思路是將影響工程經濟效果的風險變量依各自的分析分別進行隨機取樣,然后用各變量的隨機值來計算經濟評價指標值,這樣對每個變量隨機地取一次樣就可以計算出經濟評價指標的一個隨機值,要作出經濟效果評價指標與其實現的累積概率的關系曲線,需要多次的重復試驗,且隨隨機風險變量的增多,其重復模擬計算的次數也要增多,需借助計算機進行計算。另外,這種方法難以解決各個風險變量之間的相互影響,且要求給出各個風險變量的概率分布曲線,在統計數據不足時難以實現。MC法可以考慮隨機變量各影響因素,但計算量大且結果未必一定精確。所以,在有其它簡單方法時,一般都避免使用MC法,或以此法作為一種對照。
(4)模糊數學風險分析法
水庫調度中的不確定性因素很多,如徑流、用水、庫水位變化等,常模糊不清,具有明顯的模糊現象和特征,因而用模糊數學進行風險分析是非常適宜的。
(5)一階二次矩法
此法的步驟是先選擇一理論分布族g(y)=g(y,θ)來逼近Z=f(X1,X2,…,Xn)的概率分布,然后用泰勒公式將Z在(X1,X2,…,Xn)的均值(μ1,μ2,…,μn)處展開,舍去二次以上的高階項,這樣近似求得的二階矩,進而估計參數。
一階二次矩法未考慮有關基本變量分布類型的信息,因此不能用概率指標合理反映結構的可靠度,實際上變量的分布類型對可靠度是有影響的。本法只適用于線性方程,當狀態方程為非線性時,在中心點處取線性近似,因此可靠度指標是近似的。由于狀態方程在描述一個問題時,因方程形式不同,其可靠度指標的近似值也不同,無法保持不變性是該方法的最大弱點。
(6)極限狀態法(JC法)
JC法是一階二次矩法的改進,該法適用于隨機變量為任意分布的情況。其基本原理是:先將隨機變量的非正態分布用正態分布代替,對于此正態分布函數要求在驗算點處的累計概率分布函數(CDF)值和概率密度函數(PDF)值與原來分布函數的CDF值和PDF值相同。然后根據這兩個條件求得等效正態分布的均值和標準差,最后用一階二次矩法求出風險值。
(7)最大熵法
最大熵法的基礎是信息熵,此熵定義為信息的均值,它是對整個范圍內隨機變量不確定性的量度。信息論中信息量的出發點是把獲得的信息作為消除不確定性的測度,而不確定性可用概率分布函數描述,這就將信息熵和廣泛應用的概率論方法相聯系;又因風險估計實質上就是求風險因素的概率分布,因而可以將信息熵、風險估計和概率論方法有機地聯系起來,建立最大熵風險估計模型:先驗信息(已知數據)構成求極值問題的約束條件,最大熵準則得到隨機變量的概率分布。
應用最大熵準則構造先驗概率分布有如下優點:①最大熵的解是最超然的,即在數據不充分的情況下求解,解必須和已知的數據相吻合,而又必須對未來的部分做最少的假定;②根據熵的集中原理,絕大部分可能狀態都集中在最大熵狀態附近,其預測是相當準確的;③用最大熵求得的解滿足一致性要求,不確定性的測度(熵)與試驗步驟無關。
最大熵法的計算量小于蒙特卡洛法,需要進行許多數學推導,計算較復雜,所以通常只應用在大型工程項目的風險分析中。
3結語
目前,風險分析的方法已有多種,它們在考慮因素、輸入信息、計算量以及適用對象上各有不同,進行汛期水庫調度風險分析時,應結合本領域本地區的具體情況、特點,比較和改進現有的方法。洪水調度系統是一個開放的系統,本身具有復雜性,因而還要積極拓展其他新理論新方法的研究。
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