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我国的水利工作正处于由传统水利向现代水利转变的阶段。作为水利工作重要内容的水库管理工作,必须跟上这个转变,逐步实现水库管理的现代化。
现代水利是面对水资源的严重不足和短缺,做好水资源的节约、保护和科学高效的利用,以水资源的可持续利用,支持经济社会的可持续发展。同时,随着科学技术的发展,水利工作应增加科技含量,跟上科技发展的步伐。
二、传统水库管理
现代水利是相对于过去的传统水利而言。传统是对以往的总结和概括。传统水利是以兴利除害、防洪渡汛、供水发电为主。回顾过去有其客观发展的必然性。面对现实也有严重的不足,那就是重建设轻管理,重工程轻资源。
传统水利工作下的水库管理主要针对人为建造的工程部分即水工建筑物及其配套设施的管理。管理范围小,管理面窄。这反映了重工程轻资源的实际。传统水库管理还存在着重更改大修,轻检查养护。
管理主要是通过规程规范来实现。传统的规程规范来源于三个方面:一是由设计根据理论分析提出的要求;二是在管理过程中的经验教训;三是由其它行业借鉴,各水库管理单位相互学习,相互参照。在这三方面中,第一部分偏重理论分析,难免有脱离实际之处。第二部分虽然符合事物发展规律,但却是被动的和初级的。按现代观点他是传统和落后的。第三部分虽然是应该和必须的,但如果脱离实际则变成抄袭而流于形式。总之传统的规程规范由于经验不足,重建轻管等原因,理论内容多,实际内容少;定性内容多定量内容少,看起来很全面,不少内容脱离实际无法执行,流于形式,特别是工程设备的检查和维护保养规程更是如此。这必然导致重更改大修,轻检查养护。检查流于形式不能及时发现隐患,变成了故障找人;养护流于形式,小毛病发展成大问题,只有修理,必然形成以修代养。
三、现代水库管理
现代水库管理,就是在总结以往经验教训的基础上,结合新形势,新任务,新要求,展望发展,重新制定管理职责,管理范围,管理方法,管理标准,从而逐步实现水库管理的现代化。
1.现代水库管理不但要管好工程还要管资源
水库管理工作是针对水的工作,它不但包括水的安全、水的利用还应包括水的好坏和水的多少。管水的单位不管水的好坏和多少,显然是不合道理的。所以现代水库管理范围应向上游延伸和扩大,管理工作内容相应增加。不但要管好水工建筑物及其配套设备还应管理水库岸坡,流域植被。管理的职责,不单是工程设备的安全运行,还要包括水质水量,合理利用。当然由于和地方政府部门的交叉,管理受到制约,但我们应该也可以通过定期检查岸坡是否稳定,有无塌方、滑坡。定期调查了解库区植被、水土流失,定期调查了解流域范围内污染源及水污染状况,写出分析报告和治理改进建议,保护水库的水质和蓄水能力。
2.现代水库管理必须全面贯彻安全第一,预防为主的原则
水库管理工作,责任重大,所以预防为主的原则不单是针对防汛度汛,应该贯穿于管理的全过程。所谓预防,就是超前工作,有备无患。这既体现了管理的主动性,也体现了现代的科学性。就一般概念而言“管理”重在预测,没有预测,管理是被动的。也只有真正做好了预防工作,才能真正做到安全第一。
3.现代水库管理要标准化
标准化是水库管理现代化的标志之一。施行标准化,减少盲目性和随意性。标准化管理首先要制定管理标准。管理标准应包含两个方面,一是管理的质量标准,二是管理的工作量标准。质量标准是管理的工程设备应该保持的良好状态和良好程度;工作量标准是达到质量标准所必须做的工作。所以工作量标准是质量标准的细化和具体化,是实现质量标准的前提和保证。管理标准应尽可能量化,便于定岗定责和自动化管理。管理标准应定期修改,不断完善。
4.水库管理的自动化是其现代化的必然
随着科学技术的飞速发展,水库管理工作应逐步实现自动化。它包括水工机电设备操作运行的自动化,大坝观测的自动化,管理手段管理方法,如远程操作控制、各种记录资料的收集整理、技术档案管理的智能化和数字化等。
5.高度重视技术资料档案管理
水库管理工作是上百年的工作,期间工作人员多有变化,然而管理是连续的,技术资料也必须是连续的。所以技术资料档案管理是水库管理的主要手段之一。资料档案重在收集建立。收集的前提是基层工作人员每做一项工作,都必须认真做好记录。工作记录既是履行职责的标志,也是以后工作的依据。工作记录必须严格、真实、准确、全面,包括工作内容、工作时间、工作人员。工作记录要作到及时填写、及时上报、及时分析整理、及时归档保存。这些要求应体现在管理标准中。
四、现代水库工程管理的重点是检查观测和维护保养
现代水库管理虽然应该加强对水资源的管理,但工程管理仍然是主要内容。因为资源只有通过工程才能发挥效益。工程部分又以闸门启闭机等机电设备最容易出问题。总体上看工程管理的内容是看管、运行、检查观测、维护保养、安全鉴定、更改修理、除险加固、直至工程报废。
看管是看守保护,使工程不受人为破坏。
运行主要指配套设施(闸门启闭机、机电设备、观测设施等)的操作运行;大坝等挡水建筑物在水库蓄水时就自然处于运行状态。
检查、观测是工程管理的前提和基础,检查观测的目的是为了确定工程设备的状态,及时发现隐患。所谓确定工程设备的状态,是指通过检查观测确定工程设备性能的完好程度,为安全运行提供依据。发现隐患是为更改修理、除险加固、乃至报废提供决策依据。检查和观测是同一性质、同一目的,不同工作内容、不同方法的管理基础工作。
维护保养是工程管理基本内容。它是在工程设备处于完好状态下所采取的技术措施(出了问题再去处理那是修理)。维护保养的目的是为了保持工程设备的美观、完整、良好的状态,延长寿命。维护保养对于闸门启闭机、机电设备、观测设施尤为重要。
维护保养与检查观测共同构成了工程管理的基本内容。他们是工程管理经常的、大量的、最基本的工作内容。是搞好工程管理的基础。所以他们应该是现代水库工程管理的重点。
安全鉴定是最高级别的检查鉴定。他是在常规的工程检查观测,维护保养的基础上,外请专家对工程设备进行检查分析鉴定,作出结论,以确保工程设备的安全运行。只有做好检查观测,维护保养工作,才是真正贯彻了安全第一,预防为主的全过程管理原则。
更改大修、除险加固是工程设备出现问题,性能改变时采取的恢复性能和状态的技术措施。
因此现代水库工程管理对安全鉴定、更改大修、除险加固等应该作为项目来管理。其具体内容是技术资料收集整理、初步分析、项目建议、竣工验收等。
五、检查观测维护保养工作标准的制定
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二、高喷灌浆防渗板墙施工设备及施工工艺
1.施工设备
主要施工设备为:造孔系统、高压水系统、压缩空气系统、制浆供浆系统、提升喷射系统和检测系统。
2.施工工艺
高压喷射灌浆施工工艺流程见图1。
根据设计防渗板墙施工轴线和孔距确定孔位,并作好地面桩标记。钻头φ150mm,泥浆护壁,泥浆材料为钙质膨润土、黏土、黄土、细砂等。搅拌浆液采用联合搅浆机制浆,泥浆泵供浆,要求浆液拌合均匀,比重稳定。浆液材料为纯水泥浆,水泥为普通硅酸盐水泥。
喷射灌浆,将高喷管下入到孔内,按造孔记录及设计板墙底线控制下入深度,然后启动高压水泵、空气压缩机,搅浆机供浆,同时全面检查各管路是否封闭,水、浆、气压力及流量是否符合设计参数要求,喷射管的喷射方向是否对正。启动设备3min后,待水泥浆从孔口返浆,再按设计提升速度开始提升。喷射灌浆结束后,进行静压回填灌浆,至液面不析水、不下沉为止。
三、用围井试验确定施工参数
1996年在坝后的地质条件与坝址相近的地段做了一个五边形试验围井,围井边长1.2m,孔深11.1~15.06m,其中土层厚3.7m,砂砾石层厚6.8m,基岩平均埋深10.5m。
试验中对不同地层的提升速度、摆动角度及水、气、浆等各项技术参数进行测试,凝固14d后,进行注水试验,然后全部挖开检查,发现板墙喷射均匀,连接牢固。其中土层高喷墙体厚度5~7cm,喷嘴双面有效长度6.55~7.4m;砂砾石层摆角形成墙体厚度30cm以上,双面有效喷嘴喷射长度为2.7~3.0m,全部满足设计要求。
经研究论证后确定:高喷板墙孔距为1.1m,灌浆轴线与喷射轴线夹角为30°,墙体采用折线连接,砂砾石层和土层全部采用摆喷,摆角为25°。钻孔孔斜率必须小于1%,墙体厚度大于20cm,墙体强度大于70MPa,墙体渗透系数小于A×10-6cm/s。
四、高喷防渗板墙的施工
二道河子水库除险加固的主体工程为高压喷射灌浆防渗板墙。1996年完成了37m试验段的施工,1997年又完成了另外37m及50m试验段。1998~2000年,防渗板墙的施工全面展开,3年间进行了564m设计轴线高喷防渗板墙的施工,共计完成钻孔626孔,钻孔总进尺为24777.14m,灌浆总延米为19532.58m,共使用水泥13441.5t。
该防渗板墙设计采用折线连接,分两序孔进行施工,第一序孔造孔及喷射灌浆完毕,等待14d后,再进行第二序孔的造孔及高喷灌浆的施工。具体墙体连接见图2、图3。
五、特殊情况处理
1.漏浆处理
在二道河子水库大坝高喷灌浆防渗板墙的施工中,有很多孔发生了漏浆现象,说明大坝基础存在严重的集中渗流区及流沙区,对水库大坝的稳定十分不利。因此发生漏浆时,视严重程度采取了停止提升或放慢提升速度的办法,让漏浆地层充分灌满水泥浆,从而达到灌浆的目的。在二序孔的钻孔中,取出了固结良好的类似混凝土的水泥芯,因而用此方法处理漏浆切实可行。
2.孤石处理
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伴随着我国经济的不断发展,水电行业的运行方式也在呈现出一种逐渐转变的趋势。现阶段AGC应用被广泛应用于我国水电领域,同时在电网调度的基础上开展与运行。网上信息的确定对调度负荷有直接影响,尤其是对于水头变化的水电站来说,更是需要对上述现象进行重点注意,最终实现在各个小型水电站之间对机组负荷进行合理分配的目标。水轮发电机组运行状况会对电站使用效果有直接影响,电站在实际运行时可能会出现使用效果不理想的现象。为在真正意义上实现水电站安全生产,我们必须进行不断的努力与创新。安全生产是水电站安全生产管理的重要组成部分,同时也是水电站安全生产管理工作正常运行的基础与前提。现代化管理是水电站未来发展趋势与方向,为实现对劳动生产率的有效提高,必须在实际生产过程中对生产过程的安全顺利进行保障,同时促进安全生产管理工作的顺利运行。应该为劳动工作者创造良好的工作环境,促使劳动者的生命安全得到保障,这不仅对提高生产效率有重要作用,同时对水电站实现经济效益最大化有促进作用。龙凤山水库在1958年真正建立,同时其电厂在1969年真正实现发电并投入运行,水库共有2台大流量卧式发电机组,每台分别为1600KW,预计每年发电1500万度。经过长期的运行与工作,已经出现设备是陈旧以及故障不断的现象。后来经专业人员对其控制系统进行更新与改造,不仅实现对安全生产管理的有效加强,同时对电厂安全运行有重要意义。该电厂不仅为水库经济效益创收,还在真正意义上对自身价值与意义进行充分发挥。
2牢固树立安全生产观念
安全运行是水库与电厂进行一切工作的基础与前提,为实现在安全的基础上对发电量进行提升,就必须加强安全管理工作,同时上述做法对有效降低损耗有重要作用。设备管理以及员工安全生产也对其有直接影响,因此在实际进行工作时必须对上述因素进行综合考虑。其中主要包括三点,下面我们进行仔细分析。2.1水库以及电厂已经要多年的运行时间与经验,加强安全生产教育是确保安全生产发电的基础,实现从根本上对安全事故进行避免。因此,在实际工作中无论是领导还是工作人员都应该树立牢固的安全生产观念,对自身安全负责。2.2为对安全生产进行保障,电厂每年都会进行固定的停电检修,在此期间电厂领导还需要对安全生产教育进行主持。“以人为本,安全生产,预防为主”是电厂在实际进行管理与生产时的基本原则,同时可作为安全生产方针对水库电厂安全生产管理工作进行指导。在实际进行安全生产教育时可结合电厂实际情况对安全责任事故进行合理的分析,促使员工对其中的经验进行吸取。2.3为对员工的安全生产责任心进行有效增加,可在实际对电厂进行经营与管理时对认真负责的工作人员进行表彰与奖励,帮助员工对安全生产观念进行有效的树立。这不仅是对工作人员自身安全负责,也是电厂正常运行的保障。
3定期开展全员技术培训,提高技术管理水平
水库电厂在建厂开始有一批经验丰富的优秀员工,但经过长时间的发展,部分老员工已经逐渐退休。新员工呈现出逐年更新的状态,文化素质参差不齐以及业务水平较低等现象在新员工中普遍存在,这对电厂的现代化生产与管理目标的实现有阻碍作用。因此在实际上岗前应结合实际情况对员工进行科学的培训。3.1春季检修期培训相关领导可利用春季电厂停电检修期间对全体员工进行技术培训。其中水电以及电气检修员工都在理论基础学习的范围之内。同时在实际进行授课时需要对电厂实际情况进行有效结合,做到有计划以及有针对性。机组结构、性能以及工作原理等都是电厂在实际运行时的基本内容,因此在授课时必须对上述内容进行重点讲解,对工作人员的技术管理水平进行有效提高。3.2新员工培训新员工在进厂时,都会被安排在有老员工的班次或组别,老员工可以起到带动作用,促使新员工对工作环境与工作内容尽快熟悉,同时对工作要领进行掌握,最终实现对独立工作能力的有效提高。
4加强发电生产设备管理
发电生产设备是电厂的主要生产工具,保证发电设备安全、高效的运行,提高经济效益,检查维护发电生产设备对水库电厂安全生产有非常重要的意义。主要包括四个方面:4.1春季检修期设备管理水库电厂设备已运行多年,发电机组、继电保护系统小故障经常出现,每年春季设备检修项目繁多,电厂员工通过安全管理的责任心,精心维修,使陈旧的发电设备坚持正常运行。4.2发电机组检修记录在发电生产管理中,为每台发电机组建立健全完善的设备账单,建立全面的技术档案,做好检修、更换零部件记录。对于机械设备故障在检修过程中分析原因,提出处理方案,随时检查运行状况并作详尽记载,为设备检修打下基础。4.3建立设备管理责任制水机、电气等设备均有员工专职负责,要求员工掌握所管设备结构、性能、工作原理,熟悉常见故障及处理方法,当班期间加强巡视、维护,动员全体员工参与设备管理,随时将发现、解决的设备运行缺陷提报主管厂长,及时备案处理。
5加强巡视检查,发现问题及时处理主要包括两方面
5.1巡视检查是电厂安全运行的关键水库电厂运行管理分为水机、电气两个班组,建立了详细的运行巡视检查制度,要求1次/h巡视检查。在巡视检查过程中,集中精力全身心投入,观察仪表显示、听声音异常、嗅空间异味,一旦发现异常即刻分析原因着手处理,不能及时解决的及时上报,避免事故发生。对水轮发电机组温度、转数、出力、控制保护系统工作状态做好检查记录。5.2运行交班前做好全面检查将本班运行检查情况、运行及检查记录移交接班组。接班组做好接班前检查,掌握发电设备运行状态,达到安全运行的目的。
6加强监督检查实现安全生产
水库电厂建立安全生产管理制度,监督、检查至关重要,管理制度落到实处方能确保发电生产安全。水库管理处领导会同电厂管理人员逐月进行安全检查,年终全面检查。通过检查及时发现不安全因素和设备缺陷,提高职工安全意识,保证安全生产。结束语安全生产管理是一项重要的企业管理工作,同时也是一项需要长期坚持、不能松懈的工作。需要各级领导重视,全体职工参与。只有坚持“以人为本、安全第一”的安全管理方针,才能最大限度地避免和控制发电设备安全事故的发生,实现电站安全生产管理,有效的提高电厂的经济效益和社会效益。
作者:王春雨 单位:五常市龙凤山水库电厂
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1、目前,我国北方地区水资源短缺不断加剧,如何利用现有水利工程增加蓄水量已显日趋重要。潘家口水利枢纽自1980年投入运用到1997年累计弃水144亿m3,年平均弃水量8.4亿m3,而1998年~2000年平均缺水量8.0亿m3。2000年潘家口水库动用死库容向天津市供水,造成水库损失较大的经济效益。
2、滦河水量年际及年内变化差异大,根据潘家口水文站1929年以来的水文资料年际最大来水量71亿m3,最小来水量仅为3.6亿m3,相差近20倍,而年内潘家口水库70%以上的来水量集中在汛期6~9月份。
3、潘家口水库兴利库容较小,仅为19.1亿m3,不能发挥完全多年调节。
鉴于此,需研究潘家口水库抬高汛限水位,增加蓄水量以确保枯水年发挥更大的经济效益和社会效益。
三、浮动潘家口水库汛限水位的可能性
汛限水位为水库工程在汛期未发生洪水运行水位的上限值,一般在洪水入库前,水库水位不得超过此水位。在水库调洪运用后,必须降至汛限水位。但随着科学技术的发展,水库防洪非工程措施的建设及洪水预报水平的不断提高,汛限水位将不再是一成不变,在确保工程安全的前提下,可采取预泄调度,暂时超蓄调度等方法浮动汛限水位。
四、依据防洪非工程措施浮动汛限水位
1、潘家口水库防洪调度决策支持系统
此系统将中长期水文预报、短期洪水预报、实时修正技术、优化调度理论以及数据库理论相结合,充分利用所能够得到的各种信息和临时出现的新信息,不断更新调度方案,进行实时优化调度。该系统注重实际洪水调度,对各阶段的来水进行保证率分析,解决潘家口水库汛前水位控制及洪水期潘家口、大黑汀两水库的洪水调度,进行各种洪水调度方案的风险分析、合理化分析及效益分析,使汛期洪水调度更加科学合理。
该系统在充分搜集水、雨情信息的情况下,根据水利工程现状及人为要求的各种控制条件,自动生成各种调度方案,并进行优化和风险分析供防办人员进行决策。
2、洪水预报系统
目前,潘家口水库已建成新安江二水源模型和新安江三水源模型的洪水预报方案,预报精度均达到二级,并分别荣获海委科技进步一等奖和水利部全国水文预报竞赛优秀奖。
新安江三水源模型应用的基本情况:
(1)潘家口水库实时预报系统
1)以现有的水文站控制范围,将流域分成几块,其中包括水文站之间的区间流域。分块的主要目的在于考虑块与块之间因地形、地质和下垫面等条件不同而模型参数的不同。
2)对于每一块再从中细分若干个单元,以考虑降雨分布不均匀的影响及上下不同单元洪水向下游传播在汇流时间和洪水削减不同的影响。
3)对于每一单元,应用三水源新安江流域模型作降雨、蒸发、土壤含水量、水源分配和消退以及单元河网、河槽汇流等一系列分析计算。
4)采用几年历史资料对于每一块应用该模型来推求其有关参数,在调试达到一组最佳参数的条件下,可获得历年汛期连续洪水或场次洪水实测与计算的拟合成果。
预报系统根据其在数据库中寻找到的有关信息自动计算出潘家口水库入库洪水预报结果,随着降雨过程的延续,不断的滚动预报,直至降雨结束。
(2)洪水预报方案预见期
潘家口水库以上滦河流域的暴雨中心在潘家口~李营~下板城一带,潘家口水库洪水大部分是由柳河、老牛河、瀑河及潘家口库区洪水迭加而成。
小洪水时,洪水的预见期较大,洪峰流量推进的速度也较慢。大洪水时预见期则较短,洪峰推进速度较快。
(3)洪水预报方案精度
根据实测历史洪水资料对预报方案的整体精度进行评定,统计结果表明,预报的洪峰合格率70%,一日、三日、五日洪量合格率均为88%,峰现误差1~2小时,预报精度达到了部颁水文预报规范中规定的乙级标准。
3、水、雨情遥测系统采集
目前,潘家口水库坝址以上建有雨量站点28个、水文站7个、报汛站9个、雨量遥测站点22个,基本上控制了滦河较大支流水情变化情况。当流域内有降雨发生时,各站点的水、雨情通过广域网传递到水库调度部门,通过自动译电系统经过译电后的水情数据自动进入数据库,供调度、预报系统调用。
4、天气监测系统
目前,潘家口水库已建成气象卫星信息地面接收系统和自动处理系统,实现全天侯不间断气象信息接收和处理,安装了气象彩色卫星云图自动接收处理系统,并开展中长期及短期天气预报,其中短期预报的精度达90%以上。
5、水、雨情自动译电、查询系统
目前,潘家口水库已建成水、雨情自动译电、系统,该系统主要将水库上游各水文站及水、雨情测报站点传递的水、雨情信息通过广域网利用建立的自动译电、查询系统将水、雨情数据全部实现自动翻译、纠错、查询并自动进行洪水预报系统。
五、浮动汛限水位分析
浮动汛限水位建立在依靠防洪非工程措施上,故此,采用“五不变”原则:
(1)不改变水库原有各种功能
(2)不降低水库及下游防洪标准
(3)不新建其他防洪工程
(4)不改变设计洪水
(5)不增加淹没损失
1、下游防洪能力的确定
滦河下游小埝采用设计流量5000m3/S,校核流量7000m3/S。滦河大堤最大行洪能力25000m3/S。
2、洪水预见期的确定
根据短期洪水预报的精度,预见期一般采用9个小时,根据天气预报的精度,洪水预见期一般采用1~2天。(决策支持系统;水雨情遥测系统;自动译电、查询系统可有效缩短预报作业的时间,提高洪水预见期的保证率。)
3、调洪计算方法
在不增加下游洪涝损失和不增加上游淹没损失的前提下,根据水文预报预见期和天气预报预见期对潘家口水库设计洪水进行调洪演算。
调洪结果:
根据洪水预报的预见期,50年一遇洪水,潘家口水库汛限水位可抬至218.70m,500年一遇洪水,潘家口水库汛限水位可抬至219.50m。
根据天气预报的预见期,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、结论与意见
根据计算结果,考虑洪水预报的误差,潘家口水库浮动汛限水位至218.00m,水库安全是有保障的。如果考虑天气预报浮动汛限水位的余地则更大,由于天气预报的精度较洪水预报的精度有一定差距,现阶段可暂时不考虑。
汛期洪水来临之前,潘家口水库保持218.00m,降水开始洪水预报马上投入运行,根据入库洪水流量预报,马上进行洪水预报调度,尽可能降低潘家口水库水位。洪水过后,根据长期预报,判断有无大的降雨过程,如没有,超蓄水量可通过机组发电下泄使库水位降至218.00m,如有大的降雨过程,将根据降雨情况加大泄量,将库水位尽快降至218.00m或216.00m。
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1.改善水库除险加固管理的必要性
由于水库对于存水灌溉、居民饮用水和防汛抗旱等方面都起着主要的作用,因此其在我国社会建设工作和开展水利工程建设工作时都是至关重要的。通过调查可以发现,小型水库坍塌事件占据了全部安全事件的96%,同时一大部分的事件是在其管理环节产生的,小部分事件是在其施工环节产生的,因此,由于操作不合理而导致的水库安全事件占据了其全部坍塌事件的30%,所以,实施水库加固工作迫在眉睫。能够有效的防止水库坍塌事件的产生,保障水库周边居民的安全。
2.加强水库除险加固施工管理的现状
2.1施工准备工作不充分
实际上,水库加固工作是根据通过很多小的施工项目组合完成的,所以其施工过程极其繁琐,不能实现统一管理,如果未做好相关的施工准备工作,肯定不能保证统一的施工进程,从而导致施工环节很多难题的出现,大大的提升了施工难度。而且,在工程开工之前,通常业主都需要和施工方进行技术交底工作,然后由监管机构按照设计原理图实施相应的审查工作,不过在实际工作中,施工方一般都会忽视这个问题,进而在施工过程中经常出现很多的难题,也在一定程度上延缓了施工进程。
2.2施工管理工作不到位
在开展水库加固工作时,其主要工作包含了施工材料的购买,工作人员的管理和主要施工过程的管理等方面,但是在施工过程中它们却不能得到严格的实施。例如,在购买施工材料时,所购买的材料,要么就是价格太高,要么就是质量不行,根本不能让施工方满意,尤其是购买的一些不合格材料,更是提升了水库坍塌事件的产生率;在人员管理方面,由于多个施工项目分别施工的因素,在施工过程中,就算是部分工作人员违反施工制度,监管机构也不能做到全部查出,进而降低了工程的质量。
3.加强水库加固施工管理的有效措施
3.1做好工程施工前期工作
在对危险水库加固之前需要对其地形和地址开展探查工作。一是需要开展水库大坝的安全审查工作。其审查工作必须要由相关单位实施测量、探查后,再开展讨论。再聘请专家开展场地审查,然后再根据调查报告确定水库产生的问题和安全类型。二是让具有专业性的设计单位对专家鉴定的报告实施研究,然后制定出加固计划、施工、操作管理和施工安全等过程的设计,确保水库加固后可以有效地防止安全事件的出现,让水库可以正常工作,实现其自身的重要作用。
3.2加强工程建设管理
在开展水库加固工作时需要严格实施项目法人制、招投标制和项目建设监管制度。项目法人责任制:水库加固项目建设处法人代表通过小组组长担任,技术负责人是由含有丰富水利项目施工经验的工作人员担任,同时严格根据项目等级、主要程度和技术要求分配工作人员,把项目的质量责任实施分解,让其落实到个人。采用项目招投标制度:为了保证实现项目工程施工建设,一定要采用招投标制,同时施工方资质的审查也是保障工程安全的主要工作。招投标制主要是为了保障社会经济效益和招投标相关人的合法收益,保证项目质量和项目进程。在开展招投标工作时,需要按照公平、公正、公开的原则,要充分体现专业人员评标的作用,拒绝行政干涉行为的出现。投标单位制定的施工方案可以有效的节约资金或者加快施工进程。实施项目建设监管制度:为了保证项目质量和资金的有效使用,一定要实施项目建设监管制度。项目法人可以使用招标等方法确定监管单位,监管单位就可以和施工方共同开展施工,并且一起驻入工地,监管单位需要制订健全的质量管理制度,对每一个施工环节实施严格的管理。
3.3加强完善质量管理的监督体系
根据《水利工程质量管理规定》要求,制定建设单位负责、施工方确保、监管单位管理、政府机构督查的质量管理体系,让质量管理工作真正的实现责任合理分工,而且层层有人抓,处处有人管。项目检验需要由质量督查部门提供相应的审查报告,对发生的质量事件一定要有质量督查部门参与处理,同时还需要核查项目法人单位和监管、设计、施工方的质量体系和实施情况,让质量监管的价值得到充分的体现。
3.4做到安全生产与文明施工
在开展水库加固工作时,一定要在满足安全的前提下施工,建设处需为项目安全监督单位、施工方建设相关的安全管理组织部门,制定有效的安全施工管理制度,分配专业的安全人员,采取有效的安全手段,定时研究项目施工状况,及时找出并解决安全因素。科学管理、文明施工是提升项目质量的主要手段,文明施工对保护环境、提升效率、增多产量、提升质量都起着很大的帮助。施工方要重视对工作人员的思想政治和文明施工教育,加强其法律意识,施工场地内要道路顺畅,场地干净,材料堆放整齐,根据规定开展施工,杜绝不正当操作,努力做到安全生产和文明施工,进而提升了工程质量。
4.结语
综上所述,在开展水库加固工作时,项目质量是项目建设的前提,更是施工方发展和进步的重点环节。项目质量的好坏,不但影响着我国经济的发展,更影响了周边居民的日常生活,所以,在实施项目建设时一定要注重提升其质量。
作者:马晓辉 王金玉 单位:内蒙古赤峰市宁城县发展和改革局
参考文献:
[1]邱集煦.小型水库除险加固工程施工监理浅议[J].海河水利,2010,05:29-30.
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现行水库的管理制度和调度运行模式的主要任务是,处理、协调防洪和兴利的矛盾以及兴利任务之间的利益。从河流生态系统保护的角度看,现行调度方式存在的主要问题:一是大多数的水库调度方案没有考虑坝下游生态保护和库区水环境保护的要求。目前一些大型水电站在进行调峰调度运行时以及支流中开发的引水式水电站,往往只重视发电效益,忽视了坝下游生态保护的要求,如电站在调峰运行和引水发电时,导致坝下游出现减水河段,甚至脱水河段,使坝下游水生物(尤其是鱼类)的生存环境遭受极大破坏,一些减水和脱水河段的生物多样性遭受严重破坏,直接威胁坝下游水生态的安全;由于水库对下泄流量的调节作用,也可能引起水库下游局部河段出现水体富营养化。二是受水库调度运行的影响,也会引发库区局部缓流区域或支流回水区出现水体富营养化,甚至“水华”现象的发生;水库消落带的利用与水库的调度运行不协调,可能造成消落带利用而污染水库水质。三是缺乏对水资源的统一调度与管理。目前长江上游干支流水电开发基本进入全面开发的状态,一些工程规模大、调节性能好、综合利用效益大的控制性水利枢纽工程正在加快建设。这些枢纽工程建成后,如果仍采用目前的调度与管理模式,各发电公司仅按枢纽各自的任务进行调度运用,势必会造成对水资源统一调度的不利,不仅会影响流域梯级水库整体的综合利用效益,而且还会导致生态与环境等一系列影响。例如,如果长江上游干支流水库同步蓄水、放水,下游河道水量大幅减少或增加,将对长江中下游的生态与环境产生较严重的影响。
从三峡水库调度运行面临的问题和沱、岷江流域梯级开发及水库调度存在的主要问题,可以更加清楚地看到现有水库调度方式存在的问题。
(一)三峡水库调度运行面临的问题
三峡水库首先考虑的是防洪,其次考虑发电和航运,坝下游生态保护和库区水环境保护将面临许多新的问题。一方面,在三峡水库泄水运行过程中,每年4月底至5月初,由于三峡水库坝前存在水温分层,水库升温期下泄水较天然情况的水温低,将会使坝下游“四大家鱼”的产卵时间推迟约20天;同时,三峡水库的削峰作用,也直接影响“四大家鱼”的产卵量,可能导致中下游“四大家鱼”的产量下降;水库泄洪时,可能使下泄水流中造成氮气过饱和,可能使坝下游鱼类(尤其是鱼苗)发生“气泡病”;水库的清水下泄,影响和改变了中下游的江湖关系,也相应的影响了中下游的水生态环境。另一方面,在三峡水库蓄水运行过程中,支流回水区受水库回水顶托的影响,在局部缓流区域可能会出现水体富营养化,甚至“水华”(如135m蓄水过程中香溪河发生的“水华”);随着水库蓄水位抬高,水库消落带的利用,也可能影响水库水体的水质。
(二)沱江流域水库调度存在的问题严峻
沱江干流总长达600多km,经成都、资阳、内江、泸州后注入长江,流域面积约2.7万km2。两岸人口密集、工业企业众多。由于缺乏有效环境管理,沱江接连出现了两次严重污染事件,污染事件发生后紧急实施跨流域调水——通过都江堰和三岔水库分别调水5000万m3和500万m3为沱江冲污,调水流量甚至大于沱江上游来水。但在调水冲污过程中,由于对沱江干流的石桥、沱江、南津绎等梯级水电站缺乏统一调度与管理,污水团下泄缓慢,调水冲污效果并不理想。这一事件充分暴露了电调与水调的矛盾,暴露了企业在处理经济利益与生态保护中的局限性,也暴露出管理制度的薄弱。
(三)岷江流域水库调度存在的问题
岷江干流除在建电站紫坪铺和支流在建狮子坪电站外,目前干、支流上已建的其他水电站均采用引水式开发,各水电站为了获取最大的发电效益,尽量引水发电,基本不考虑河道内生态用水,导致干流约80km、支流约60km的河段出现时段性脱水。铜钟电站以上的茂县境内,断流现象十分突出,河道干涸,在40km的河段内,干涸河段长17km,占河段长度的42%。岷江上游干流和主要支流原生的近40种鱼类,包括国家二级保护鱼类虎嘉鱼,由于河流减水或断流,河床萎缩或干涸,直接影响鱼类的繁衍和生存,鱼类数量和种群急剧下降,许多河段生物多样性丧失殆尽。20世纪80年代以后,茂县以下河段虎嘉鱼已绝迹,曾是杂古脑河和岷江上游主要经济鱼类的重口裂腹鱼,也很少发现。此外,在脱水、断流河段,河床大部分甚至全部,乱石堆积,两岸植被萎缩,河床出现沙化,在汛期大水时,易形成含沙高的洪水,加剧下游河道的淤积。
此外,岷江上游地区比较好的土地多集中于河道两岸,农田灌溉主要依靠抽、引岷江水灌溉。由于部分河段出现脱流或减水,使河流两岸农田的灌溉水源无法保证。
综上所述,一方面长江流域水资源和水力资源丰富,目前总体开发利用程度不高,开发利用潜力巨大,随着我国社会经济发展对水资源和能源要求的提高,长江流域的水资源和水力资源的开发利用,必将进入一个快速发展阶段。另一方面,现行的水库调度方式主要是处理、协调防洪和兴利的矛盾以及兴利任务之间的利益,对水库下游生态保护和库区水环境保护重视不够,对生态与环境造成一定的负面影响。这就要求我们把生态调度纳入水库调度统一考虑,努力提高防洪、兴利与生态协调统一的水库综合调度方式。
二、完善水库调度方式的基本思路和对策措施
完善水库调度方式的基本思路是:牢固树立和认真落实以人为本,全面、协调、可持续的科学发展观,以维护健康长江、促进人水和谐为基本宗旨,统筹防洪、兴利与生态,运用先进的调度技术和手段,在满足坝下游生态保护和库区水环境保护要求的基础上,充分发挥水库的防洪、发电、灌溉、供水、航运、旅游等各项功能,使水库对坝下游生态和库区水环境造成的负面影响控制在可承受的范围内,并逐步修复生态与环境系统。
(一)充分考虑下游水生态及库区水环境保护
水库的调度运用对生态与环境造成的不利影响不可忽视。根据目前长江流域水库的管理和调度现状,研究认为,在现有的调度方式中,根据各水库的实际情况可以通过下泄合理的生态基流(最小或适宜生态需水量),运用适当的调度方式控制水体富营养化、控制水体理化性状与水华爆发、控制河口咸潮入侵等,以达到减少或消除对水库下游生态和库区水环境不利影响的目的。
1.确定合理的生态基流
生态基流要根据坝下游河道的生态需水确定。生态需水是指维系一定环境功能状况或目标(现状、恢复或发展)下客观需求的水资源量。确定河流生态需水量,是保护河流生态系统功能的有效措施。河流生态需水量的确定,应根据河流所在区域的生态功能要求,即生物体自身的需水量和生物体赖以生存的环境需水量来确定。河流生态需水量,不但与河流生态系统中生物群体结构有关,而且还应与区域气候、土壤、地质和其它环境条件有关。
水资源开发利用程度的不断提高,使得水资源利用与生态用水的矛盾在全球范围都很突出,但生态流量大小的选取论证,目前尚缺乏比较完善、成熟的方法。美国、法国、澳大利亚等国家都先后开展了许多关于鱼类生长繁殖与河流流量关系的研究,提出了河流最小生态(或生物)流量的概念和计算方法,如湿周法、河道内流量增加法、Montana法等。对于最小河流生态用水,有些国家干脆做出强制性规定,例如,法国规定最小河流生态用水流量不应小于多年平均流量的1/10,对多年平均流量大于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。我国根据河流所处的地区,也提出了确定河流生态流量的不同方法。根据长江流域水资源综合规划的要求,长江流域河道生态基流可根据多年径流量资料,一般采用90%或95%保证率的最枯月河流平均流量。
根据生态基流控制水库下泄流量的措施多种多样,最经济的方法是设定在一定的发电水头下的电站最低出力值。通过电站引水闸的调节,使发电最低下泄流量不小于所需的河道生态基流,以维持坝下游生态用水。
2.控制水体富营养化
水库局部缓流区域水体富营养化的控制,可通过改变水库调度运行方式,在一定的时段内降低坝前蓄水位,使缓流区域水体的流速加大,破坏水体富营养化的形成条件;或通过在一定的时段内增加水库下泄流量,带动水库水体的流速加大,达到消除水库局部水体富营养化的目的。另外,对水库下游河段也可通过在一定的时段内加大水库下泄量,破坏河流水体富营养化的形成条件;或采取引水方式(如汉江下游的“引江济汉”工程),增加河流的流量,消除河流水体的富营养化。
3.控制“水华”爆发
可通过不同的调度方式,充分运用水动力学原理,改变污染物在水库中的输移和扩散规律以及营养物浓度场的分布,从而影响生物群落的演替和生物自净作用的变化。可利用水库调度对水资源配置的功能,蓄丰泄枯,增加枯水期水库泄放量,从而显著提高下游河道环境容量,改善水质。目前,汉江下游枯水期2月份前后频繁爆发水华,随着丹江口水库大坝加高,调蓄能力增强,以及引江济汉联合调度,可增加汉江下游2月份前后的河道流量,从而有效缓解汉江下游水体富营养化现象,控制蓝藻“水华”的爆发。
4.控制咸潮入侵
长江口属于受上游来水和口外咸潮入侵双重影响的敏感水域,上游来水和咸潮入侵直接关系到这一水域的生态安全。长江口盐水入侵是因潮汐活动所致的、长期存在的自然现象,一般发生在枯季11月至次年4月,其距离因各汊道断面形态、径流分流量和潮汐特性不同而存在较大差异。南支河段有两个盐水入侵源,即外海盐水经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盐水入侵的主要来源。
三峡工程是长江干流上骨干水利枢纽工程,水库具有较大的调节库容,按设计的调度运用方式,可增加长江中下游干流枯季流量1000~2000m3/s,对改善长江口枯季咸潮入侵的作用明显。但在三峡水库蓄水期,有一定的不利影响。水库调度在满足原定防洪、发电、航运等基本要求的前提下,可适当改变调度运行方式,以减少在10月份三峡工程蓄水期对咸潮入侵的不利影响。通过初步研究,可以考虑在不影响重庆河段输沙的条件下,适当延长三峡水库蓄水期,则可减少10月份的蓄水量,对长江口的影响便可明显减轻。在此基础上,还可以研究应急调度运用方式,如果长江出现了特枯水,长江口咸潮入侵形势特别严峻时,可视必要加大发电流量,以缓解这一关系到长江口地区可持续发展的重大问题。
(二)充分考虑水生生物及鱼类资源保护
水库形成后,一方面产生了一些有利于部分水生生物繁衍生息的条件,其种类和数量会大幅度增加,生产力将提高。另一方面,水库对径流的调节作用,使库区及坝下河流水文情势和水体物理特性发生变化,对水生生物的繁衍和鱼类的生长、发育、繁殖、索饵、越冬等均会产生不同程度的影响,如:库区原有的急流生境萎缩或消失,一些适宜流水性环境生存和繁殖的鱼类,因条件恶化或丧失,种群数量下降,个别分布区域狭窄、对环境条件要求苛刻的种类甚至消失;大坝阻隔作用使生境片段化,影响水生生物迁移交流,导致种群遗传多样性下降;水库低温水的下泄,对坝下游水生动物的产卵、繁殖具有不利影响;由于水库泄洪水流中进入了大量的氮气,使下泄水体中氮气过饱和,可能导致坝下游鱼类(尤其是鱼苗)发生“气泡病”。对这些不利影响,可采用以下调度措施减小或消除。
1.采取人造洪峰调度方式
水库的径流调节使坝下河流自然涨落过程弱化,一些对水位涨落过程要求较高的漂流性产卵鱼类繁殖受到影响。根据鱼类繁殖生物学习性,结合坝下游水文情势的变化,通过合理控制水库下泄流量和时间,人为制造洪峰过程,可为这些鱼类创造产卵繁殖的适宜生态条件。鉴于三峡工程对长江荆江段“四大家鱼”产卵场的不利影响,目前正着手进行“人造洪峰”诱导鱼类繁殖技术的研究与实践。
2.根据水生生物的生活繁衍习性灵活调度
水库及坝下江段水位涨落频繁,对沿岸带水生维管束植物、底栖动物和着生藻类等繁衍不利。特别是产粘性卵鱼类繁殖季节,水位的频繁涨落会导致鱼类卵苗搁浅死亡。因此,水库调度时,应充分考虑这些影响,尤其是产粘性卵鱼类繁殖季节,应尽量保持水位的稳定。我国很多渔业生产水平比较高的水库,在水库调度中都采取了兼顾渔业生产的生态调度措施。如黑龙江省龙凤山水库在调度上采取春汛多蓄,提前加大供水量的方式,然后在鱼类产卵期内按供水下限供水,使水库水位尽可能平稳,取得了较好的效果。
3.控制低温水下泄
水库低温水的下泄严重影响坝下游水生动物的产卵、繁殖和生长。可根据水库水温垂直分布结构,结合取水用途和下游河段水生生物生物学特性,利用分层取水设施,通过下泄方式的调整,如增加表孔泄流等措施,以提高下泄水的水温,满足坝下游水生动物产卵、繁殖的需求。
4.控制下泄水体气体过饱和
高坝水库泄水,尤其是表孔和中孔泄洪,需考虑消能易导致气体过饱和,对水生生物、鱼类产生不利影响,特别是鱼类繁殖期,对仔幼鱼危害较大,仔幼鱼死亡率高。水库调度可考虑在保证防洪安全的前提下,适当延长溢流时间,降低下泄的最大流量;如有多层泄洪设备,可研究各种泄流量所应采用的合理的泄洪设备组合,做到消能与防止气体过饱和的平衡,尽量减轻气体过饱和现象的发生。此外,气体过饱和在河道内自然消减较为缓慢,需要水流汇入以快速缓解,可以通过流域干支流的联合调度,降低下泄气体中过饱和水体流量的比重,减轻气体过饱和对下游河段水生生物的影响。
(三)充分考虑泥沙调控问题
长江是一条泥沙总量大的河流,在长江上修建水库,库区泥沙淤积与坝下游河床冲刷的调整,以及由此带来一系列的问题,是建库后的自然现象,无法避免。泥沙冲淤对防洪、发电、航运、生态等影响,是检验水利枢纽工程泥沙问题处理得成功与否的一个重要标志。水库的泥沙调度,须结合水库的综合利用、目的和水库本身的具体情况,全面考虑,慎重对待。
长江流域的河流一般水大沙多,且来水来沙量多集中在汛期,为减小库区泥沙淤积,长期保留水库大部分的有效库容,充分发挥工程的综合效益,一般采用汛期结合防洪降低库水位以排沙,非汛期蓄水抬高水位以兴利的“蓄清排浑”的水库调度方式运用,通过这种调度措施可在很大程度上减少泥沙冲淤带来的不利影响。
水库泥沙淤积将直接造成库容的损失、库尾段的淤积,会引起库尾水位的明显抬高、变动回水区航道与港口的运行安全等问题。通过采用“蓄清排浑”、调整运行水位以及底孔排沙等调度方式,可有效减少泥沙淤积和改善变动回水区的航运条件。如长江三峡水库属于河道型水库,滩库容相对较小,来水来沙量集中在汛期,大量水量需要下泄,水库正常调度采用175m-145m-155m方案,在水库运行100年后,库区泥沙淤积基本平衡,但可仍保留防洪库容约86%,保留兴利调节库容约92%。而采用“蓄清排浑”的调度方式运用,可有效的减少泥沙在库尾段的淤积,水库运用100年后,长寿以上的淤积量只约占总淤积量的3.6%左右。
水库的调蓄改变了天然河流的年径流分配和泥沙的时空分布,汛期洪峰削减,枯季流量增大,大量泥沙在库区淤积。坝下游河道将发生沿程冲刷,同时因流量过程调整,下泄沙量减少,河势将发生不同程度的调整。河床冲刷及河势调整对防洪与航运带来一定程度的影响。河床冲深,降低洪水位,增加河槽的泄洪能力;年内径流分配的调整,有利于浅滩航槽的改善。但在河势调整过程中,可能危及防洪大堤与护岸工程的安全,也可能出现局部浅滩恶化。水库可按“蓄清排浑”、调整泄流方式以及控制下泄流量等方式,通过调整出库水流的含沙量和流量过程,尽量降低下游河道冲刷强度,减少常规调度情况出库水流对下游河道冲刷范围并延缓其进程,以减小不利影响。
篇7
2.1小城水库1970年10月竣工投入运行,1971年12月在土坝桩号0+435m处发现坝后漏水,当时库水位为312.00m。1972年4月在该处坝下游坡高程306.7m处,出现塌坑,漏浑水,渗水量为0.00126m3/s。大坝出现险情。经处理后坝后仍漏水。迫使水库于1974年放空处理。这次处理将坝上游坡全部翻修,上游铺盖进行了修补,坝顶加宽至6.5m,并于1975年秋全部完成。1978年5月,水库再次出现险情,在土坝桩号0+435m处,库水位314.32m时,测得渗水量为0.00209m/s,渗水全部为浑水。险情再次出现。此次处理办法是在桩号0+400~0+560m段做坝后压渗盖处理。水库管理部门又于1980年至1982年对土坝桩号0+282m~0+617m段作了帷幕灌浆处理。虽经以上处理,坝后仍渗水。1988年6月,在土坝桩号0+345m处又出现三个塌坑。1991年4月,在坝桩号0+500m处出现新的渗水点。同时在坝桩号0+380~0+560m之间坝后还有多处渗水。1989年7月22日水库降特大暴雨,日雨量达167mm,超百年洪水,这场大雨入库洪水2966万立米,最大入流216.7m3/s,最大泄量120m3/s。这场洪水给工程造成了土坝0+230~254m坝后大面积滑坡,消力池边墙倒塌,及右坝头冲坑灾害。1990年工程恢复,并在桩号0+400~440m段坝后坡做压重补强,1991~1995年在0+440~0+617m坝后及坝脚做了1万立米砂卵石压重补强。1994年冬季在0+540~580m段坝后脚处从已压的砂砾石中冒气,冬季不冻,1995年春化后,0+540~617m段渗流加剧达到0.782升/秒并带土,致使坝后坡大面积下陷,经实测在0+565m段,断面最大下陷深度为29cm,坝下0+540m段由于漏水带沙1996年做了5000m3大面积压渗;1997年处理0+320~0+440m段坝下天然泡塘漏水,完成砂砾石量6000m3,按设计仍有3000m3没完成,遵照吉水技(1998)120号吉林省水利厅关于舒兰市小城子水库除险加固工程初步设计批复精神,由舒兰市水利局组织施工队完成了土坝前坡305.0~310.24m,施工坝长477m,综合工程量66925m2的干砌护坡石翻修任务。1999年5月吉林省水利厅对水库除险加固设计进行批复,2001年5月开工,到今年止,坝体防渗墙工程;坝后填筑及碎石护坡工程;坝下游压重工程;坝下游排渗、棱体及暗沟工程;左右岸输水建筑工程;至水库防汛路;坝前干砌石护坡;防浪墙;溢洪道工程的消力池、扭曲面、陡坡段、海漫段等工程已完成。现加固未完工程有闸室未建、闸门及启闭设备还没有进行维修更换;坝顶填筑;机电设备;绿化工程;观测设备。金属结构设备;房屋建筑等工程。
2.2水库土地已确权划界,确权土地面积7701亩。
2.32000年4月27日吉林省水利厅专家组对水库大坝进行安全鉴定。
3水库安全度汛工作落实情况
3.1建全联防组织,落实防汛抢险队伍,确定联系信号和群众安全转移地点。加强防汛值班值宿工作,建立建全岗位责任制,加强水文测报工作,严格按照调度命令,合理调水,及时准确向上级报水情,确保工程安全。检查通讯设备,确保通讯畅通无阻。检修好启闭设备,确保运用自如,同时做好必要的防汛物资准备。定314.75m为紧急水位,水位达到时按最大泄量泄流。联防人员上坝值班抢险,下游人民应做好转移工作(低洼村屯转移),水位到达315.20m时,下游全部转移,联防人员物资全部到库,出现险情立即抢修。遇百年一遇洪水,按日最大泄量泄流。洪水位超过315.30m时应在土坝0+00m处,人工开挖或爆破30m、最大挖深4.6m(底高程315.00m)的临时溢洪道溢洪。土方1285m3。
3.2对土坝进行密切的观测工作,加强管理,发现问题及时向上级领导汇报处理。
3.3备用电源不能使用,必要时可人工摇启闸门。
3.4主汛期发生标准内供水,严格按市防汛抗旱指挥部批复的控制运用调度计划执行。发生超标准供水,应采取抢救措施力争保坝安全并尽量减轻下游供水灾害和减少避免人员伤亡损失。
4水库工程运行管理机制情况
水库工程管理、灌区管护都是靠水库自身水费收入进行工程维修,由于资金有限,各种工程只能做维护使用。现水库除险加固工程没有完工;水库灌区没有进行规模改造,工程正常运行十分吃力,不能达到当前各种防汛和灌溉要求。
5水库工程管理中存在的主要问题和解决对策
5.1右侧闸室边墙与整流段伸缩缝在库水位较高时绕渗漏水。应进行灌浆处理。
5.2闸门及启闭设备年久运行,需大修或更换
5.3水库没有备用电源。备12马力柴油发电机一台。
5.4水库电话线路在雨天及大风天不能正常使用,即使能使用防汛专用拍报水情电话也不能使用。需更换线路。
篇8
《条例》第三条:“国家采取前期补偿、补助与后期生产扶持的办法”;《条例》第十七条:“国家设立库区建设基金,用于大中型水利水电工程库区维护和扶持移民发展生产”;《条例》第二十条:“国家对移民扶持时间为五至十年,自移民安置规划实施完毕之日算”;“四部委文件”规定:“为了做好库区移民工作……设立后期扶持基金,用于扶持库区移民发展生产和解决遗留问题……”。
二、水库移民后期扶持的原因
寻本求源,为什么需要对搬迁安置后的水库移民进行后期扶持?而且,国家还从政策上对后期扶持做出明确的规定,究其原因,主要有:
首先,水库移民是否得到妥善安置的标准是:移民生活是否逐步达到或超过原有水平。根据我国有关移民条例的规定,现阶段我国水库移民安置采取前期补偿、补助与后期生产扶持相结合的办法。也就是说,国家对移民的财产损失给予一定的补偿、补助,这是由我国现阶段社会经济发展水平和国家经济承受能力所决定的。在这一宏观政策指导下,现阶段在我国水库移民处理概算中,各种补偿标准相对较低。如果仅靠前期补偿、补助来恢复移民原有生活水平,难以办到。实践证明,只有在全部安置规划实施完毕,并经必要的扶持,移民才能逐步达到或超过原有生活水平。这是现阶段我国对水库移民进行后期扶持的根本原因。
其次,在水库移民淹没处理补偿中,虽然对移民被淹没实物给了一定补偿,而且,随着我国对水库移民问题的逐渐重视和我国社会主义市场经济制度的不断完善,我国水库移民各种淹没补偿标准渐趋科学和合理。但必须看到,一些财产给移民带来的长远收益可能远大于相应补偿。水库移民是非自愿性移民,是局部社会区域范围内的各种社会关系和构成要件受水库淹没影响而被强制性解体,并人为进行重组的过程,它不可能完全按照社会经济内在的规律性而进行。在水库移民搬迁安置过程中,受水库淹没影响,一些移民在失去原有实物性生产资料的同时,也失去许多非实物性资源,如邻里社区帮助、受雇增收、就业和创业机会等等。并且,他们对这些资源长期以来形成的“熟悉”和“适应”也被无情地剥夺,而被迫去接受和适应新的环境和事物。这无疑加大了他们将来的机会成本,增加了他们收入降低甚至是陷入贫困的风险。因而,从这一意义上说,仅对移民进行实物性补偿是远远不够的。所以,在搬迁后的一段时间内,他们应该而且需要得到扶持和帮助,尤其在生产发展方面,以便能够尽快“适应和熟悉”新的社会环境、新的生产方式,逐步获得新的收入,创造新的经济来源来恢复他们原有生活水平。如在小浪底水库库区一些移民,搬迁前人均耕地较多,广种薄收,种植结构简单,无需专门技能和更多投入,可保殷实无忧,搬迁后人均耕地很少,仅靠种地已不可能维持他们原有生活水平;还有一些移民,原可到附近煤矿打工,有的本身就是小煤矿主,收入很是理想,搬迁后,这些得天独厚的条件不复存在,而他们本身没有专长。这些移民,安置后生活水平的波动是不可避免的。对他们而言,后期扶持是必需的。
第三,由于水库移民项目的特殊性,其工程对象是“人”,是“社会”,这决定了它是一项十分繁杂的社会化系统工程,其专业性、政策性和群众性都很强。相对于一般概念上的土木工程而言,其实施难度更大,受外部环境影响更直接,可变因素更多,不可预见问题更复杂。这导致:①其实施效果,尤其是生产安置实施效果,要完全达到规划设计要求难度很大;②一些项目尤其是生产开发项目,实施后不能马上或不能完全发挥规划的预期目标和工程效益。这些都直接影响到移民生产、生活水平的恢复和提高。具体工程实施情况清楚地表明这一点(由于移民工程的特殊性,这些问题不可能完全靠加强实施管理来解决):小浪底库区一期移民安置验收资料显示,生产措施及二、三产业项目普遍存在落实不够理想的问题,义马市狂口村移民已安置人数仅占规划数的60%;由于移民建房、搬迁时间集中和大旱等原因,原有农副业无法正常生产经营,新的工副业尚未建成投产或发挥效益,部分移民粮食和经济收入有所下降,生活困难,需尽快给予扶持和帮助。
三、现有政策适合我国国情
首先,我国是社会主义国家,各级政府代表着最广大人民的根本利益,国家建设是为了全社会的可持续发展,是为了提高最广大人民的生活水平。因而,在水库移民搬迁安置过程中,虽然国家采取后期扶持与前期补偿、补助相结合的办法来安置水库移民,各项补偿标准较低。但人民群众尤其是移民,能够正确处理国家、集体和个人利益之间的关系;移民区和移民安置区的利益能够自觉服从于国家整体利益安排。这是我国现阶段移民安置办法能够顺利实施的坚实基础,这一优越性,是其他社会制度所无法比拟的。
其次,后期扶持政策有利于我国水利水电事业的快速发展。现阶段,我国仍处于社会主义初级阶段,国家综合经济承受能力有限,而一般水利水电工程投资巨大,尤其是像小浪底这样有着巨大的社会经济效益的水利枢纽工程,如果要在短期内一次性投入大量资金,可能存在方方面面的制约因素,就会在某种程度上限制水利水电事业的快速发展,制约水利工程。而后期生产扶持与前期补偿、补助相结合的移民安置政策则正好在某种程度上缓解了这一矛盾。
再次,后期扶持政策有利于移民的长治久安。现阶段,一个不可回避的事实是,绝大多数水库库区移民知识水平较低,他们参与市场竞争、寻找新的就业机会、创造新的收入来源的能力有限。这一点,在很大程度上制约着移民生产的顺利恢复和发展。另外,工程实施情况表明,生产补偿资金大量集中到位,常常被用于眼前的消费和村镇建设,或是在发展生产上好大喜功,盲目上项目。通过后期生产扶持的办法,能够弥补这些不足和避免不必要的风险。实践证明,通过后期生产扶持的办法,在移民生产生活水平的恢复过程中,能够充分发挥我国社会主义制度的优越性,很好地利用各级政府的职能。根据政策规定,后期生产扶持是在移民得到安置后,在各级政府及相关部门具体的引导调控下,一个相对长期稳定的对移民生产恢复和发展的投入阶段。它是在移民得到妥善的生活安置后进行的,避开了搬迁建设期。并且,移民一般都具备了基本的生产发展基础,并对新环境有了初步的认识和熟悉。所以,它能够从各方保证移民生产恢复发展措施得到科学的引导、规划、论证和评估。
另外,现阶段我国水库移民后期扶持的政策和做法,也符合国际惯例及世界银行非自愿移民实施导则的有关精神:除应有的补偿外,移民及其他受项目不利影响群体应能够获得项目给他们带来的效益。
四、存在的问题
1)应将后期扶持纳入整个工程概算和经济评价当中,既然国家采取的水库移民方针是前期补偿、补助与后期生产扶持相结合的办法,那么,后期扶持资金不应与工程建设资金完全分离,应与前期淹没处理补偿资金一样,全额计人工程总概算,参与工程经济评价,这有助于正确评价一个工程的综合效益。
国家对后期扶持的规划工作十分重视,四部委文件明确规定,在水利建设项目开工以前,后期扶持要与征地补偿和移民安置统一规划、落实措施,否则不能开工。但截止到目前,水库移民后期规划设计工作还没有专门性的技术规范。国家有关部门应根据国家有关的政策法规,尽快研究、制定和出台相应技术规范,以指导和规范水库移民后期扶持的规划设计工作。
2)对安置区及其他项目受影响区群体也同样需要加以扶持。现阶段我国水库移民后期政策,未对移民之外的其他受项目不利影响群体的后期扶持做出明确规定。众所周知,一个水利枢纽工程的建设,影响的不仅仅是库区的移民,其他如安置区的群众也同样会受到项目的不利影响,仅仅在方式和程度有所差别。实际工程资料表明,工程项目对这些群体造成的影响,有的还是相当严重的,尤其在收入恢复方面。我国与国际开发协会签订的小浪底移民项目《开发信贷协定》明确规定:“借款人(通过水利部)应在2000年12月31日以前建立并保持库区扶持基金,其数量应满足以向项目中的移民,或因项目而使收入受不利影响的人,和无力取得或维持他们项目前收入水平的人,提供最小限度的收入”。这表明,根据国际惯例和实际需要,其他因项目而使收入受到不利影响的人在后期扶持方面同移民具有同样的地位。这一问题应该得到重视,并应在国家有关的法规和条例中得到明确的体现。
3)有关移民后期扶持项目目标,现有政策仅做了原则性的规定,这对规范实施工作是不利的。比如,后期生产扶持应到何时、何种程度为止,是以不降低移民原有生活水平并逐步有所改善为最终目标,还是以扶持5~10年为限。如何准确界定、量化和评估移民原、现有生活水平等问题。建议国家有关部门有必要就此组织专题研究和论证,尽快制定出相应的规范和办法,尽快研究制定以社会效益为主的工程的后期扶持资金筹措办法,如小浪底工程,以防洪、供水和灌溉为主,它能产生巨大的社会效益,但发电量很小。根据国家现有政策和办法,从工程直接经济效益中提取的后期扶持基金,满足不了移民后期扶持的资金需求。这一问题,“四部委文件”虽然已注意到,并指出将另行研究制定办法,但至目前仍是一个政策空白,它已经影响到一些项目的运作。小浪底库区一期移民工程已于1997年完成搬迁,但后期扶持资金缺口问题至今仍未能得到有效落实,它已经影响到小浪底移民后期生产扶持工作的顺利开展。
五、具体实践及思考
应该对搬迁后的水库移民进行必要的后期扶持,这已是我们大家的共识。并且,我国现有水库移民后期扶持政策也比较适合我国现阶段基本国情和工程实际。因此,在水库移民搬迁安置过程中,后期扶持对移民生产生活水平的逐步恢复和提高起着十分重要的作用。但在具体的工作中,为更好地做好水库移民的后期扶持工作,有几个问题应该得到重视。
1.加强前期生产补偿资金的计划管理是做好后期扶持的基础
现阶段,虽然我国水库移民补偿标准较低,但,国家已越来越重视这一问题,并尽可能对移民做出合理的经济补偿,这一趋势已在相关法律条例中得到体现。并且,在建水利工程移民补偿标准都较以前有了很大的提高。如小浪底水库移民工程,水库淹没实物指标,从房窑到附属物、从主房到鸡舍、从土地到零星树木,都逐一进行调查和补偿。所有实物补偿单价都经规划设计人员详细的分析论证后确定。更重要的是,小浪底整个移民生产安置发展规划努力贯彻“使移民达到或超过原有生活水平”的原则。设计人员在做生产安置规划时,反复进行生产安置规划投资平衡,当移民生产补偿资金(主要包括土地补偿补助费、水利设施补偿费、村办企业补偿费和集体农副业补偿费)满足不了规划所需的生产安置资金时,设计人员就在国家法规允许的范围内调整土地补偿补助倍数,直至生产补偿费用满足生产规划投资。而且,国家最终批复的小浪底土地补偿补助倍数普遍高于规划上报倍数。因而,在后期生产扶持开始以前,小浪底水库移民生产恢复和开发已有了较充裕的资金。
以小浪底水库库区二、三期移民生产措施规划投资和补偿费用为例:规划生产开发投资为119580万元(其中不到50%直接用于征地),其中河南省为69922万元,山西省为49658万元;相应的补偿补助费用为143674万元,其中河南省为92931万元,山西省为50743万元。相对于规划投资,补偿费用剩余额为24094万元,其中河南省剩余23010万元,山西省剩余1085万元(以上投资数均为小浪底库区二、三期规划概算上报数)。这些数字可以清楚地说明:小浪底移民项目,在后期扶持开始前,国家就已经投入了相当的资金去恢复和提高搬迁后移民的生产、生活水平。因此,小浪底移民生产、生活水平是否能够得到恢复和发展,取决于整个移民生产安置规划的顺利实施和高质量地完成,后期扶持只是移民生产开发规划及其实施效果的一种保障、补充和完善。用好移民生产安置补偿资金,加强生产补偿资金的管理,是整个小浪底移民项目成功实施的关键,也是后期扶持的前提条件和工作基础。这在小浪底项目中既有成功的经验,也有教训。根据小浪底库区一期移民安置验收报告,移民新村及专项建设超标(其中新村建设实施投资占规划数的144%),出现投资差额,挤占生产等费用,生产措施及二、三产业项目普遍存在着落实不够理想的问题,给移民搬迁后的生产、生活带来不利影响;在二、三期移民实施中,小浪底已着手清理和规范生产补偿资金的使用,并拟对生产资金的下达、使用及开发项目的选定和实施制定一系列的管理办法和制度。现在,小浪底库区二、三期移民生产开发正按规划计划开展,这为后期扶持工作打下了良好的基础。
2.后期扶持的指导思想和态度要正确
由于历史的原因,水库移民习惯性地对后期扶持存在过大的依赖性,认为国家的后期扶持是自己搬迁后生活水平能够恢复的惟一途径。人们在实施小浪底移民项目中就或多或少地存在这种思想。应该指出,这种错误思想的后果是相当严重的。如前所述,现阶段,在水库移民安置过程中,如果弃前期生产安置和开发于不顾,却对后期扶持抱有过大的期望是完全没有理由也不切合实际的,这必然造成工作的极大被动。因此,各级移民实施机构及每个移民对后期扶持都应抱有合理的预期和正确的态度。
3.后期扶持规划要科学合理
规划是实施的灵魂,要想做好后期扶持工作,首先就要有一个科学合理的规划。由于后期扶持工作的特殊性,水库移民后期扶持规划应分两个阶段进行。第一阶段是移民项目的规划阶段,在这一阶段,对后期扶持应有一个宏观的指导性规划,主要是资金筹措和措施落实。第二阶段,根据国家批准的宏观规划,针对移民搬迁安置实施情况,分村、组做出详细具体的实施规划设计。后期扶持的规划设计要实事求是,因地制宜。
4.移民后期扶持资金要正确使用
篇9
1.1项目社会、经济、环境目标的综合性
1.1.1社会因素复杂
水库淹没范围广,移民数量一般较大。由于水库一般建在偏远山区,因而移民不仅大多贫穷落后,而且还有可能涉及少数民族问题。由于山区空间地域条件限制,当地移民安置容量有限,很难全部在当地就地安置。若需远迁,又涉及文化、经济、社区组织、风俗、生产技术、生活习惯、心理等一系列复杂因素的整合问题。这些问题解决的好坏,不仅关系到水利项目能否顺利建设,能否尽快发挥投资效益,更涉及当地社会能否安定、经济能否发展,移民生产生活能否恢复与发展的大问题。稍有不慎,还会带来长期的负面影响。
1.1.2环境影响深远
水库淹没肯定会给当地气候、动物、植物、地质等生态环境系统带来难以避免且久远的影响。与此同时,大量的移民重新建设活动也会给移民安置区周边环境带来诸多影响。相对而言,移民对生态环境的影响是部分可控制可调节的。因此,做好移民规划中的环保影响评价和保护措施优化,追求良好的环境效益也是事关久远的重要目标。
1.1.3经济因素制约
我国还是发展中国家,进行大型水利工程建设的投资是有限的,移民经费不会十分宽裕,要解决移民生产恢复与发展,脱贫致富,并可持续发展,必须就移民规划的社会经济发展目标进行优化与评价。
从上述目标分析可见,移民规划中环境容量利用恰当、环保措施得力将有利于移民的经济恢复与发展。经济发展了,移民的生活水平与生活质量自然提高,如果经济能够持续发展,移民的心态自然平和向上,人与人之间的关系就容易沟通,社会就容易趋于稳定。因此,这些目标是相关的和统一的。与此同时,这些目标之间也存在矛盾。实现移民安置方案的环境、经济、社会等单目标最大化与多目标综合最优化是不可能协调一致的。不同的目标要求,在资金投入、土地利用、资源分配等方面都会有不同的结果。过分强调某一方面目标的实现,就必然影响其他方面目标的实现,同时也必然会有不同的安置方案。例如,过分强调移民环境容量与环保,就近安置移民的数量就会减少,外迁安置的移民数量就要增加,这不仅加大移民资金投入,更会增加外迁移民安置及其与安置地社区整合的难度。由于生态环境、经济、社会方面的目标追求对资源配置等方面的要求存在矛盾是客观存在和无法回避的,因此,在需要对移民规划进行多目标多层次方案综合评价,选择各种目标可以统筹兼顾、资源配置尽可能合理的方案,以实现移民安置综合目标的最优化。
1.2系统的层次性与综合性
移民规划方案是由不同层次组成的。根据移民安置任务和移民安置区资源条件、环境容量、生态环保要求以及移民资金等客观条件制定的总体移民规划方案,是第一层次的方案系统;在总体方案之下,可能又分本组安置、本村外组安置、本乡外村安置、本县外乡安置、本市外县安置、本省外市安置、出省安置等安置方案组合等第二层次方案系统;然后分转型农业安置、企业安置、第三产业安置为主等方案。各层次的方案都不是孤立存在的,都是由与其相关的系统环境和其他因素密切相关。系统之间是有层次性的,而且系统与系统的界限是相对的,随人们研究的范围和角度而确定。当我们研究移民规划总体方案时,只强调子方案与整体方案间的线性因果关系,而忽视了子方案与其系统环境的联系既有线性又有非线性、非定量的关系就不能确保子方案的可行性与合理性。尽管各级方案所处层次不同,内部各异,但又存在有机联系,不能彼此割裂与排斥。因此要在分散决策的情况下,必须通过总体目标的综合评价才能实现总体优化的目的。
2水库移民规划综合评价方法
2.1经验型综合评价方法
移民规划的最后决策,以往多在专家论证基础上由领导者决策,如果领导者水平、经验以及对项目情况的了解深度不够,往往出现偏差,并给移民生产生活恢复和社会安定带来诸多问题。随着科学决策的提倡,单纯经验型决策的做法日趋消失。
2.2计算型综合评价方法的一般程序
2.2.1确定综合评价目标
移民规划综合评价目标侧重在社会稳定、经济发展、环境优化等方面,如何细化与要求,则要兼顾眼前与长远,局部与全局,经反复比较、权衡利弊后确定。尽可能避免选择定位不当导致评价的失败。
2.2.2确定评价范围
评价范围涉及实现各评价目标的各种因素及其之间的相互制约关系。主要有移民资金及年度分配;移民人数及其地域、民族、职业、生活状况、文化技能等;可供后迁的环境容量、可供外迁的地域与条件;移民政策与安置标准……等,必须把握主要因素,确定适当范围,既要确保评价的准确性,又避免太大的工作量。
2.2.3确定评价指标和标准
评价指标是评价目标的具体化,指标的设立不仅与移民规划的目标、特点、类型、规模有关,而且与子目标所处的层次有关,与视角与侧重点有关。指标的设立主要遵循下列原则:
(1)系统性原则。指标体系必须全面反映移民规划项目的综合目标,其主要指标既要反映直接效果,又要反映间接效果,确保综合评价的全面性与可信度。
(2)可测性原则。指标含义明确,所需的数据资料便于收集、计算简便、便于掌握。
(3)定量指标与定性指标结合使用原则。运用定量指标计算,使评价具有客观性,采用定性指标,可弥补定量指标的不足,兼顾使用,能使评价结果趋于合理正确。
(4)可比性原则。指标的趋势相同,有可比性。
(5)层次性原则。有利于指标权重的分配,便于确立移民方案和综合效果。
指标体系建立后,以过去的实际经验为依据,对可量化指标制定出能被评估专家和决策者接受的具体标准和统一的计算方法,对环境优化、社会稳定难以量化的指标等可作定性描述或同尺度的分级,以利测算。
2.2.4确定指标的权重
各种分项指标对综合评价的影响程度是不同的,为了正确地反映各分项指标对整体评价目标的重要程度,通常通过加权予以修正。因而客观而正确的确定加权系数成为取得正确评价结果的关键因素之一,必须通过选准专家、妥善而正确地搜集和处理专家意见才能得以实现。
2.2.5选择合适的综合评价方法
评价经常采用多种方法结合使用,在不同阶段采用不同的方法。如何最优,尚需不断探索与改进。
应注意的是,上述各项程序包括预测、分析、评定、计算、模拟、综合等工作,它们是要交叉和反复进行的。
3移民规划综合评价模型
可根据项目情况选用以下模型:
3.1通用评价模型
3.1.1影响移民规划方案的因素分析
在移民规划方案选择的综合评价中,主要考虑如下客观因素:工程移民投资额及年度分配计划,移民人数、户数与地域分布,移民的民族状况、经济状况、文化与技能状况,库区洪水线以上可开发地域面积与分布,当地自然条件与物产特产状况,周边地区经济状况与交通状况,以及国家提供的扶持措施与优惠政策等客观因素,与此同时,还要考虑移民的意愿,当地政府或组织的要求,移民工作的组织与管理等人们主观方面的因素,由于这许多主客观因素都是各移民方案能否成立的条件和背景,脱开或背离这些条件和背景,移民方案就无法成立,也就谈不上移民方案的优劣评判了。因此对影响因的分析必须全面、细致、准确,必须主次分明。
3.1.2因素的分类
全部因素可分为决定性因素,客观因素和主观因素三种类型。
决定性因素是指哪怕其他因素或条件再好,只要这些决定性因素不能满足,那么相对应的规划方案就不能成立。例如移民投资总额、移民安置量等,都是决定因素,在任何规划方案中都必须在确保满足决定性因素的前题下才能对各规划方案进行优化与选择。
客观因素是指通过规划方案预期的数据资料计算的定量因素,它是不随评价人员的主观意识而变化的因素,如环境容量,工农业产值等。
主观因素是指那些不能通过数据资料计算而得到,只能通过评价人员结合项目所在地的实际情况,结合类似项目的经验和主观理解所做出的定性描述的因素,如生活质量,社会安定等。
3.1.3模型的建立
该模型是将上述三种因素相结合而形成的单一综合评价指标,它是一个无量纲的指标。
其中客观因素无量纲指标与权重均需通过专家咨询确定。
移民安置规划通用模型计算过程图
按各项移民方案的综合评价值的大小进行排序,分值高者即为相对优秀的方案。在此基础上,再由评价专家或决策者综合多方面因素最终选择整体性能最优的方案,经批准后付之实施。
3.2层次—熵多目标决策分析模型
用层次分析法决定各指标的模拟权重,利用决策矩阵提供信息,进一步用多目标决策中熵技术修正决策者先验决定的优先权重,再确定最优方案。
本模型的基本思想是把复杂的问题分解为各个组成因素,将这些因素按支配关系分组形成有序的递阶层次结构,通过这些因素的成对比较,可以得到各因素在层次中的相对重要性。在综合人的判断以决定各因素相对重要的总顺序后,可以计算得到权向量、特征根和一般性指标等,从而达到求解的目的。
根据移民规划综合评价的特点和要求,经过分析、筛选,可以提出一个类似下列可供参考的层次结构体系。
各层次指标体系中有可量化指标和非量化指标。对可量化指标可通过发展预测模型等方法分析计算得到,对非量化指标,则需通过德尔菲法、请咨询专家对规划方案和影响因素进行分级或打分求得。
纵观以上两种综合评价模型可见,虽然在实际评价中均有一定工作量,但其指导思想是正确可行的,经过实践可通过抓主去次的方法尽可能优化程序,提高效率。与此同时,还可进一步探索其他更好的综合评价方法或模型,使规划综合评价的成果更加科学,以便在特定条件下,能够选择一个相对最优的移民方案,为移民的生产生活提供一个更好的持续发展的空间。
[参考文献]
[1]吴宗法,施国庆.水库移民生产发展规划理论探讨[J].水利水运科学研究,1994,6.
篇10
使用C50硅粉混凝土或抗磨抗空蚀性能与硅粉混凝土相当的HF混凝土,采用泵送浇筑,二级配混凝土塌落度为16~18cm,混凝土的抗空蚀性能和抗磨性能要比原设计的普通C30混凝土的抗磨抗空蚀性能有显著的提高,同时要抗裂性要求。由于泄洪洞和溢洪洞结构尺寸较大,混凝土衬砌厚度达1.5~2m,已属大体积混凝土,为避免温度裂缝的产生,要求进行温度控制,但该工程施工工期紧,既不能避开高温季节浇筑混凝土,又无温控设施以控制入仓温度,而洞内必须采用泵送浇筑施工,又使混凝土的水泥用量较常态普通混凝土提高30%以上,该工程原浇筑的C30普通混凝土,其水泥用量已达360kg/m3,在这种情况下,浇筑C50高强度混凝土,要控制水泥用量以达到控制裂缝的目的,其难度将是很大的。因此,抗裂性能成为选择抗冲耐磨护面材料的重要参数。硅粉混凝土是一种抗冲耐磨性能好的护面材料,但硅粉混凝土易于产生裂缝的缺点也是众所周知的,采用硅粉混凝土是不可行的。
HF高强耐磨粉煤灰混凝土简称HF混凝土,是继硅粉混凝土之后开发出的新型抗冲耐磨材
作者简介:支拴喜高级工程师,西安理工大学在读博士,甘肃省优秀专家。
作者单位:支拴喜(甘肃电力科学研究院,13909480308)
陈尧隆(西安理工大学水利水电学院,西安,710048)
料,是由优质粉煤灰与HF外加剂按一定的比例一同(代替硅粉)掺入普通混凝土中配制的抗冲耐磨混凝土。该具有优良的抗冲耐磨性能和抗空蚀性能,并且具有干缩性小,水化热温升小,施工简单易行,造价低廉等许多优点,推广应用近60个水电工程经12年的运行考验,证明该材料除具有良好的抗冲耐磨性能,尤其在抗裂方面具有不俗的表现,在工程应用中很少出现裂缝。因此,本工程选用了HF混凝土作为泄水建筑物的护面材料。
3HF混凝土的性能简介
3.1HF混凝土具有优良的抗磨抗空蚀性能
3.1.1掺用硅粉和掺用粉煤灰来提高混凝土的抗冲耐磨性能和抗空蚀破坏性能,从机理上来讲是相同的,因为二者都是发挥高活性掺合料的作用,使混凝土的结构致密,硬度和强度增加,只是粉煤灰本身的活性远不如硅粉,在HF高强耐磨粉煤灰混凝土中,借助HF外加剂的激发作用,粉煤灰可以达到或接近硅粉的活性,发挥出与硅粉相当的作用,使高强耐磨粉煤灰混凝土比硅粉混凝土具相当的技术性能。
HF高强耐磨粉煤灰砂浆和硅粉砂浆的比较表1
编号水灰比灰砂比硅粉粉煤灰HF稠度抗压强度(MPa)抗磨强度h.m2/kg空蚀失重(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中列出了几种砂浆的试验结果,比较表中的三个配合比,可以看出,掺15%硅粉的砂浆,与掺7.5%硅粉又掺7.5%粉煤灰的砂浆以及不掺硅粉全掺15%粉煤灰的砂浆,三种砂浆除7天强度随硅粉掺量的增加有所增加外,28天强度并没有多大的差异,说明在HF外加剂的作用下,掺优质粉煤灰即可达到掺硅粉一样的强度,换句话说,HF粉煤灰砂浆可以达到硅粉砂浆的强度。对比抗磨强度和抗空蚀性能,HF砂浆的抗空蚀性能还稍优于硅粉砂浆,HF粉煤灰砂浆28天的抗磨强度稍低,而90天的抗磨强度又高于硅粉砂浆的抗磨强度。
3.1.2按水工设计规范,为减免空蚀,过水表面混凝土必须达到规定的平整度要求。由于HF混凝土具有良好的和易性,施工中易于达到设计要求的表面平度。
3.1.3HF混凝土优良的抗裂性能,使HF混凝土的整体性能提高,内部缺陷减少,从而也提高了其抗磨抗空蚀性能和抗高速水流冲刷破坏的性能。
3.2HF混凝土的抗裂性
3.2.1HF混凝土具有较低的水泥用量,水化热温升小,不容易产生温度裂缝[2]。HF混凝土较同标号的普通基准混凝土比较,其水泥用量约可减少20~35%,显著的降低了混凝土中的发热成分,使混凝土的绝热温升大大降低。与硅粉混凝土比较,HF混凝土七天强度较低,意味着有较低的水化速度,这也有利于混凝土的温度控制。
3.2.2HF混凝土塑性干缩性小。混凝土泌水速度越小,塑性干缩越严重。HF混凝土的泌水性能介于硅粉混凝土与普通混凝土之间,既克服了硅粉混凝土几乎不泌水易于产生早期塑性干缩裂缝的缺点,又克服了普通混凝土泌水率大易形成面层低强度的缺点。
3.2.3HF混凝土干缩性小。HF混凝土干缩率约为普通混凝土干缩率的95%[3],降低约5%。
3.2.4HF混凝土均匀性好,不易出现低强薄弱区,低强薄弱区容易出现裂缝。HF混凝土施工质量易于控制,使混凝土的强度波动变异系数减小。
3.2.5与硅粉混凝土比较HF混凝土具有较高的拉压比,见表2。
昆明院科研所抗冲磨混凝土试验成果表2
编号混凝土名称掺合料水胶比塌落度含气抗压强度劈拉强度拉压比
粉煤灰硅粉纤维cm%7287d28d7d28d
JH2P-HFHF混凝土15%000.3252.240.150.32.423.236.036.42
JH3P-S-ZY硅粉纤维混凝土10%8%0.9kg0.326.82.641.647.22.582.876.26.08
注:表中试验数据来自昆明院《景洪水电站混凝土及其原材料性能试验Ⅱ中间资料(2)》2004年10月
4金盆水库HF混凝土配合比试验
4.1试验用原材料
4.1.1水泥和粉煤灰:采用耀县水泥厂生产的秦岭牌P.O42.5散装普通硅酸盐水泥,水泥的28d抗压强度为42.5MPa,强度基本满足标准要求。使用渭河电厂Ⅱ级粉煤灰。
4.1.2外加剂及骨料:普通混凝土使用CR型缓凝减水剂和CS型引气剂,硅粉混凝土使用UNF-5高效减水剂,HF混凝土使用HF外加剂。骨料(略)。
4.2配合比及试验结果
由于送样粗砂(青砂F.M=2.86)数量不足,仅成型了3个二级配高强混凝土配合比(H7~H9),其中H9为硅粉混凝土,硅粉掺量为12%,H7、H8为HF混凝土。
由混凝土拌合看,硅粉混凝土粘性很大,尽管用水量较HF混凝土多10kg/m3,但塌落度仅为10cm。这主要是因硅粉颗粒很细,比表面积大,对水的吸附力很强所致,而HF混凝土的塌落度均在16~22cm之间;并且HF混凝土粘聚性好,流动性大,适宜于泵送浇筑。
表3混凝土试验配合比
编号单方混凝土各材料用量(kg/m3)
水水泥掺合料小石中石砂外加剂
粉煤灰硅粉HFUNF-5
H7154440110042463562010.40
H81583881000438655642100
H916443606044065564105.5
表3(续)试验结果
编号类别塌落度(cm)抗压强度(MPa)
7d28d60d
H7HF混凝土1648.262.967.7
H82241.45359.1
H9硅粉混凝土1055.367.468.4
从表3可以看出,硅粉混凝土7天强度及28天强度较HF混凝土明显的高,28天后硅粉混凝土强度发展较慢,而HF混凝土的强度仍有较大的增长,至60天龄期,HF混凝土与硅粉混凝土强度几乎相当。由发展趋势估计,后期HF混凝土的强度可能超过硅粉混凝土。
5金盆水库HF混凝土的抗空蚀性能及抗磨性能试验
为了验证C50HF混凝土较原设计的普通C30混凝土在抗冲磨抗空蚀方面有显著的提高,或者说验证掺用HF外加剂激发优质粉煤灰的活性,可以达到类似于混凝土中掺硅粉一样大幅度提高混凝土的抗冲磨性能的效果,在工程中大量浇筑C50HF混凝土之前,工程业主要求在小范围内进行现场实际施工浇筑,观察HF混凝土的实际抗裂效果和施工性能,并委托西北水科所进行现场随机取样,对取样进行高速水流的空蚀与磨损对比试验[1]。
进行抗空蚀抗冲磨对比试验的两种混凝土配合比如表4所示。试验用的试块为圆弧形的,其中C50HF混凝土的试件是在现场取样的,C30普通混凝土的试件是按黑河原泄洪洞的施工配合比(见表4)在室内成型的。
表4C50HF混凝土与C30普通混凝土配合比
设计等级单方混凝土各材料用量(kg/m3)陷度抗压强度(MPa)
水水泥砂小石中石粉煤灰外加剂引气7d14d28d
C30144360686610610//1.8CR0.0361422.228.131.3
C501454025554757129810HF1439.652.764.4
试验模拟试块在不同的流速和含沙量的条件下,受含沙高速水流的磨损和空蚀作用下的蚀损过程和两种材料的空蚀损失和磨蚀损失。试验的流速和含沙量分别为含沙量为P=0(清水)、P=0.5kg/m3、P=30kg/m3,及三个流速V=32m/s、V=25m/s、V=20m/s,组合工况下的两种混凝土对比冲磨试验。
空蚀试验的含沙量分别为清水和含沙0.5kg/m3两种工况,进行空蚀试验的设备发生空蚀时对应的流速为26m/s。部分试验结果见表5。
表5混凝土抗高速含沙水流空蚀和磨损试验结果
试验条件破坏类型抗空蚀或抗磨强度相对倍数
流速含沙量kg/m3C50HF混凝土C30普通混凝土
V=32m/s30磨损1.811
V=26m/s0空蚀3.021
对比表4两个混凝土配合比及表5中的试验结果不难看出,C50HF高强耐磨粉煤灰混凝土较原C30普通混凝土水泥用量仅增加11.7%,而抗压强度为C30普通混凝土的2.1倍,抗磨强度为C30普通混凝土的1.81倍,抗空蚀强度为C30普通混凝土的3.02倍,并且随流速的提高,抗空蚀倍数有增大的趋向。西北水科所认为“HF混凝土抗冲磨性能显著提高了,且随流速的增大,有加大的趋势,这一点也说明了C50HF混凝土在更恶劣的条件下,其抵抗外界冲磨破坏的能力较C30普通混凝土强”。这种掺用粉煤灰和HF外加剂显著提高混凝土抗压强度和抗磨抗空蚀强度的效果,与掺硅粉提高混凝土抗冲耐磨性能效果是一致的。
6应用效果及经济比较
C50HF混凝土自1999年11月开始浇筑施工,至2002年12月全部结束,历时3年,期间最高气温达33OC,最低气温-15OC,全部采用泵送浇筑。从使用过程看,C50HF混凝土易于泵送施工,和易性好,不易发生堵管现象,表现出了HF混凝土较好的施工性能。
施工后检查,泄洪洞和溢洪洞混凝土表面光滑,无干缩裂缝和温度裂缝,达到了设计提出的抗裂要求。
2002年汛期泄洪洞开始泄洪,2003年最大来水1110m3/s,泄洪洞最大泄水流量790m3/s,库水位控制在581.3m的高水位,泄水流速约38.3m/s,连续泄水一个多月。2004年泄洪洞在水位590m高程泄水,对应流速40.7m/s,泄水历时5小时,经三个汛期运行考验HF混凝土完好无损。而改变设计之前浇筑的C30普通混凝土在2002年泄洪洞初次过水中即遭破坏,破坏面积达20多平方米,最大冲坑10cm,汛后采用环氧砂浆进行了修复。
HF混凝土比使用硅粉混凝土,每m3可降低造价48元/m3(硅粉按2500元/吨计算),同时,HF混凝土施工工艺简单,利于控制质量和加快工程进度,经济效益显著。
7结语
7.1金盆水库泄洪洞C50HF高强耐磨粉煤灰混凝土较原C30普通混凝土水泥用量仅增加11.7%,而抗压强度为C30普通混凝土的2.1倍,抗高速水流的空蚀试验和抗高速含沙水流的磨损试验结果表明,抗磨强度为C30普通混凝土的1.8倍,抗空蚀强度为C30普通混凝土的3倍,并且随水流流速的提高,抗空蚀倍数有增大的趋向,说明C50HF混凝土更宜于在更恶劣(流速更高、含沙量更大)的条件下使用。
7.2C50HF混凝土施工简单,质量易于控制,浇筑好的混凝土表面光滑平整,在浇筑块尺寸大且无温控措施的情况下无裂缝产生,表明HF混凝土具有良好的施工性能和抗裂性能。
7.3该工程设计最大流速41.6m/s,经过三个汛期最大40.7m/s流速的过水考验,HF混凝土未发生破坏,说明HF混凝土在该工程的应用是成功的。
参考文选
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2.1切实加强组织领导
《河南省水库工程管理考核标准(试行)》分为组织管理、安全管理、运行管理和经济管理4大类30个小项,每一个小项中又包含了大量具体的内容。考核内容非常全面,涵盖了水库管理工作的方方面面,单靠一个部门不能完成此项工作,只有领导高度重视,充分调动所有部门积极参与,才能保证水库工程管理考核得以顺利进行。为此,彰武南海水库工程管理局成立了由局长担任组长,书记、副局长担任副组长,各科室站所负责人为成员的局工程管理考核工作领导小组,认真组织学习《河南省水库工程管理考核标准(试行)》,深刻领会考核内容。同时,在考核前,专门召开工程管理考核专题工作会议,全面安排部署工程管理考核工作,并在每次工作例会、局长办公会上,都将工程管理考核工作作为重要工作进行安排。
2.2抓好专项整改工作
按照《河南省水库工程管理考核标准(试行)》,水库工程管理局认真梳理水库管理中存在的不足,实事求是地制定整改目标。2012年完成了省级文明单位的重新申报、挂牌工作,2013年完成了彰武南海水库工程管理局档案认证省一级。在2012-2013年度工程管理考核之后,水库工程管理局正在全力推进管理现代化工作。
2.3扎实做好日常工程管理工作
水库工程管理考核虽然牵涉面较广,但4大类30小项中,工程管理就占了20个小项,仅运行管理类就占到全部分值的2/5。由此可见,做好日常工程管理工作非常重要。
2.3.1不断充实、完善各项管理规章制度
按照《水库大坝安全管理条例》、《土石坝安全检测技术规范(SL60-1994)》《河南省水库工程管理考核标准(试行)》等相关法律、法规及规程、规范,并结合彰武水库实际情况,分别制定、修改、完善了《彰武水库大坝及输泄水建筑物巡视检查制度》、《彰武水库工程观测制度》、《彰武水库闸门及启闭机操作规程》等20项工程管理制度和《彰武水库档案收集整理制度》、《彰武水库档案保管制度》等13项档案管理制度。同时,还收集了相关科室的各项规章制度。
2.3.2认真做好各项检查养护记录
严格按照水库工程管理考核标准,建立、健全了工程检查、工程观测、工程养护、机电设备维护、工程维修、报汛及洪水预报、防洪调度、兴利调度、操作运行等各项检查养护记录。认真填写所有记录,所有记录必须清晰清楚,不能留有空白,如最为常见的是认为某些数字为零就不填写了,是零的就要填写为零,否则检查人员认为检查记录不完整。
2.4认真准备备查资料
认真对照《河南省水库工程管理考核标准(试行)》的4大类30个小项,将收集好的每一小项的备查资料装订成册并放到一个档案盒中,每个档案盒内均打印有资料目录,并专门设计了档案盒脊背,30个档案盒一字排开,方便考核专家容易找到自己要找的资料,同时能给考核专家留下良好的印象。
2.5精心编写自检报告
对照《河南省水库工程管理考核标准(试行)》的有关内容,彰武南海水库工程管理局全面开展自检,按照省水利厅下发的河南省水库工程管理考核自检报告大纲要求,逐项进行对照说明、打分,完成自检报告编写工作。
2.6做好大坝及输泄水建筑物的现场维修维护
在搞好日常维修维护工作的基础上,工程管理科在考核前,提前拿出一个较为全面的工程维修计划报水库管理局,批复后合理安排维修工作,并确保在工程管理考核前全面完成工程施工任务。
3水库工程管理考核存在的问题
3.1专业技术人才缺乏
彰武南海水库工程管理局从事工程技术管理的大多为二十世纪八九十年代毕业的中专生,且专业又大多是水工专业,专业单一,知识老化,不能满足现代化水库管理要求,水库现在尤其缺乏与工程较为紧密的高素质人才,如洪水预报、大坝安全监测自动化、机电设备等专业技术人才。
3.2彰武库区确权划界困难
彰武水库建于时代,管理单位几经变更,资料移交不完备,存在丢失现象,导致当时兴建水库时移民征地原始资料极为不全,存在历史遗留问题,且库区土地证办理尚需经费较多,彰武水库库区确权划界工作存在困难,仅靠水库工程管理局很难完成此项工作。
3.3库内网箱养鱼泛滥
目前,两水库网箱养鱼泛滥成灾,逐年呈递增趋势,致使水库水质严重恶化。同时,由于养鱼网箱占据了库内主河床,距离溢洪道、输水洞等输泄水建筑物较近,一旦发生大洪水,势必影响水库行洪。水库网箱已成为影响水库健康运行的新隐患。
4进一步做好水库工程管理考核工作的对策
4.1加强人才的培养和引进
针对水库工程实际,根据专业技术人才现状,采取请进来、送出去的办法,邀请专家学者到水库管理局现场讲解技术要点和管理经验,派工程技术和关键岗位人员参加大学院校和科研单位举办的相关知识培训班,提升现有工程技术人员和关键岗位人员的专业技能水平。同时,建议上级主管部门和水库管理局能招聘一些洪水预报、大坝安全监测自动化、机电设备等专业技术人才,确保工程技术人员能够满足水库现代化管理要求,为提升工程技术管理奠定人才基础。
4.2实行目标管理责任制
水库工程管理考核要实行目标管理责任制,将工程管理考核工作任务分解到各科室站所,切实做到分工明确、责任到人、各司其职、密切配合,确保全面、积极地开展水库工程管理考核工作。按照工程管理考核分解工作,考核领导小组办公室要做好逐项督促、检查、落实的后续工作,督导相关科室上报各自负责的项目考核备查资料,认真、仔细检查相关科室上报的备查资料,明确指出存在问题,要求其限期进行补充、完善,直到符合要求为止。工程管理考核工作要与科室年度评先挂钩,实行一票否决制。
4.3做好日常维修维护工程
水库管理范围线长面广,游人较多,人为破坏、自然损坏已经成为大坝、输泄水建筑物等工程设施毁坏的主要因素。必须要求相关工作人员严格执行工程巡视检查制度和工程维修养护制度,加强工程检查,发现问题及时进行维修处理,切实做到养重于防、防重于抢,把水库工程管理中的维修维护考核标准落实到日常管理工作中,将工程隐患消灭萌芽状态,坚决杜绝发生工程安全责任事故,始终保持所有工程设施处于良好运行状态。
篇12
1.1库区江段污染源现状
1998年,库区各类污染源进入长江的CODCr81.9万t,BOD515.1万t,NH3-N1.6万t,TN13.9万t,TP0.9万t,Oil462t,Φ-OH(酚)112t,TCu3.5t,TCr3.8t。调查研究表明:影响三峡水库水质的主要因素依次为干支流入库污染负荷、三个重点城市(重庆主城区、涪陵区和万州区)排污负荷量。这些主要因素的控制,对库区水质改善起关键作用[6]。
多年污染情况调查资料显示,库区江段主要污染物为CODCr,NH3-H等。三峡库区污染源主要是城市生活污染源、工业污染源和农田径流[7]。由于库区江段的社会经济在空间上形成以重庆主城区、涪陵区、万州区以及沿江县城为中心的密集型发展态势,因而也形成了以沿江城镇为中心的污染源集中排放区域。1998年库区工业及城市污水CODCr的年排放量为16.69万t,其中重庆主城区排污量约占库区江段排污总量的65%,涪陵区和万州区分别占排污总量的10%和6.4%,只有18.6%的污染源来自库区江段的其余城镇。
1.2库区江段水质状况库区污染物排放总量,与长江径流量相比较而言较小,因而江段总体水质良好。多年常规水质监测资料统计结果显示,库区江段主要水质指标的断面平均浓度一般低于地表水Ⅱ类标准浓度,仅在排污集中的重庆主城区、涪陵区和万州区的个别断面水质综合评价出现Ⅲ类,在一些大的城市排污口附近,已经出现明显的岸边污染带,局部区域水质污染严重,出现了超Ⅳ类、甚至超Ⅴ类的水体,主要污染指标为CODMn、NH3-N等。
由此可见,尽管三峡库区总体水质良好,但是局部区域水质不容乐观。
1.3三峡库区水污染治理状况
1997~1999年国家计委主持编制了《长江上游水污染整治规划》,规划范围从重庆市巫山县到四川省宜宾市的长江干流以及嘉陵江、沱江、乌江等主要支流下游地区,规划总面积12.47万km2。规划的重点地区是重庆主城区、万州、涪陵、泸州、宜宾、自贡、内江等城市。2001年由国家环保总局主持编制了《三峡库区及其上游水污染防治规划(2001~2010年)》,规划范围包括三峡库区和重庆主城区20个区县市、影响区42个区县市、上游地区38个地市的214个区县。规划总面积79万km2。《三峡库区及其上游水污染防治规划(2001~2010年)》与《长江上游水污染整治规划》相比,规划范围扩大,三峡库区部分工程项目规划进度提前。规划存在的主要问题之一是污染物控制或消减方案与水质保护目标之间没有输入响应定量关系,缺乏总量控制的技术支撑。另外,即使从行政管理角度提出了污染物总量(如COD)控制指标,但没有把总量分配到江段或污染源上。因此,规划在水环境容量问题上科学依据不够充分,更没有考虑建库后水环境容量的变化问题[7]。
从2002年开始,国家和地方投入巨资,正在按照规划全面展开三峡库区及长江上游水污染的治理工
2三峡水库水环境容量计算条件确定
环境容量的定义,是指水体在一定的规划设计条件下的最大允许纳污量,其大小随规划设计目标的变化而变化,反映了特定水体水质保护目标与污染物排放量之间的动态输入响应关系。因此,为了计算水环境容量,首先必须确定规划设计条件,包括水功能区划和水质保护目标、设计水文条件、排污口位置、控制污染物指标和上游来水水质状况等条件。
作者提出:针对长江的水污染特点,水环境容量计算须分为总体环境容量和岸边环境容量。总体环境容量是以一维水质模型计算的断面平均浓度控制的水环境容量;岸边环境容量是二维水质模型计算的岸边排污混合区控制情况的水环境容量。
本文以1998年专题调查的库区污染源和水质状况代表三峡水库现状水质,2010年为水质规划设计年。用库区干流朱沱断面、嘉陵江北碚断面和乌江的武隆断面作为三峡水库上游入库控制断面。总体环境容量研究范围包括长江干流和两条重要支流嘉陵江和乌江(汇入流量占库区支流总流量93%的两条重要支流),其中,库区干流从重庆上游的朱沱到三斗坪,全长约730km;嘉陵江从北碚至长江汇流口,全长约60km;乌江从武隆至长江汇流口,全长约68km;库区内其他江段内的支流将以源汇方式考虑其对水库水流水质影响。在总体环境容量计算结果的基础上,岸边环境容量研究重庆主城区、涪陵城区和万州城区3个重点城市江段。
水环境容量计算的水质控制指标确定为COD/{Mn/}和NH3N。
2.1水环境容量的计算原则、设计水文条件及水质控制指标
2.1.1计算原则
(1)水库总体水质保持Ⅱ类。经国家批准的《长江三峡水利枢纽环境影响报告书》中明确指出:水库建成以后总体水质①应满足Ⅱ类水标准。考虑三峡水库的水质现状以及水体主要功能需求和社会经济发展程度,库区重点城市江段(如重庆主城区、涪陵城区和万州城区)允许局部水域存在Ⅲ类水体。
(2)建库后水质状况不能比现状差。据1998年以前的监测调查,三峡库区干流江段现状水质良好,主要污染物控制指标CODMn和NH3-N的断面平均浓度基本上都低于Ⅱ类水质标准浓度。为能继续保持水质良好,作者提出:三峡水库建成以后库区水质状况既要满足功能区确定的水质类别要求,又不能比现状水质差。现状水质以1998年断面平均浓度值为基准。三峡水库入库主要水质指标COD、NH3-N均优于Ⅱ类水质标准,因此,计算时上游入库水质按维持现状条件设计。
(3)库区江段CODCr排放总量不能超过38万t/年,NH3-N不能超过2.96万t/年。国务院对《长江上游水污染整治规划》的批复意见②为“到2010年,长江上游干流四川省与重庆市交界断面和三峡库区总体水质基本达到国家地表水环境质量Ⅱ类水质标准;长江干流城市江段和主要支流水质要符合国家地表水环境质量Ⅲ类水标准;规划区城市生活污水、工业废水的化学需氧量(COD)允许排放量,重庆市和四川省分别控制在38万t和23万t以内。”因此,三峡库区江段CODCr排放总量应控制在38万t/年以内,并以此作为库区水环境容量计算的依据。假定以1998年库区各江段现状排污量为基础进行库区总量分配,按照等比例分配原则分配2010年三峡库区沿江CODCr允许最大排放量。国务院文件中只提出了CODCr排放总量控制目标,没有NH3-N。三峡库区点源污染负荷主要来自城市生活污水,城市生活污水性质相对比较稳定,而且通常NH3-N与CODCr之间存在一定的比例关系。根据三峡库区1998年实测污染负荷中NH3-N与CODCr的比例以及沿程分布,按照CODCr排放总量控制目标对NH3-N进行同比例控制,折算出三峡库区沿江2010年NH3-N允许最大排放量为2.96万t,见表1。
2.1.2设计水文条件
水文条件是决定水环境容量的最重要因素之一,尤其是三峡库区水文条件年内和年际间变化很大。设计水文条件的确定,反映了水质保护目标的安全系数。根据国内、外水质规划计算规范、结合三峡库区江段水文水质特性,从偏于安全考虑,采用90%保证率连续7d最小流量作为水环境容量计算的设计水文条件,简称7Q10。同时,为了比较三峡水库建成前、后库区环境容量变化,三斗坪水位分别取为相应于7Q10设计流量下的天然河道水位为658m(代表天然河道状况)以及三峡水库建成以后的运行调度水位1686m和三峡水库正常蓄水位175m。
2.1.3水质控制指标
水环境容量计算的水质控制指标为CODMn和NH3-N。在三峡水库水功能区划的工作基础上,围绕三峡水库水环境容量计算所需的计算条件,对库区总体水质(①“总体水质”是一个正式文件使用、具有三峡特色但内涵模糊的概念,对三峡库区“总体水质”理解各不相同,缺乏公认、明确的定义。本文中的“总体水质”是指以断面水质平均浓度来评价的水质状况,“总体水质”对应“总体环境容量”。实际上“岸边水质”对工农业和人民生活更为有用。三峡库区沿岸有二十多个大、中、小城市,即使污水达标排放,也存在一定范围的污染混合区。在用“总体水质”概念来反映三峡水库宏观水质状况的同时,还需要有“岸边水质”的概念。对大江大河来说,“总体水质”不超标,并不意味着“岸边水质”不超标。“岸边水质”对应“岸边环境容量”。②中华人民共和国国务院9号文件“国务院关于长江上游水污染整治规划的批复”,1999年1月25日。)和城镇江段岸边水质,提出了更具体的水质保护目标。
(1)总体水质保护目标。按照三峡水库水域功能区划和容量方案拟定原则的要求,三峡水库总体水质按地表水水质标准Ⅱ类水控制,允许库区3个重点城区江段下游一定范围内岸边水域按水质标准Ⅲ类水控制,在满足功能区类别控制的同时,各断面的控制浓度以现状水质(1998年)为基准,作为总体环境容量的水质目标的控制条件。三峡水库水环境容量的水质保护目标与断面浓度控制见表2。
(2)岸边水域水质保护目标。岸边环境容量主要是针对岸边排污混合区的控制而言的。排污混合区在环境管理中定义为认可的污水排放口附近的允许超标区。
排污混合区允许范围的规定,涉及水环境的功能区划、水流条件及排污条件等诸多因素。从国内外的有关资料来看[8],一般都是采用平面面积及其最大长度和宽度来确定。有的也以相对比值来表示:例如面积为水域表面积或河流横断面的百分比;宽度为河宽的百分比;流量为河流流量的百分比等。另外还有一些采用定性或半定量的限定来确定排污混合区的范围。R.L.Doneker和G.H.Jirka[9]介绍了排污混合区的概念、定义及美国一些州对于混合区范围的限定,提出了混合区可用长度、横断面面积或水体体积来定义。对于河流,美国大部分州规定混合区范围不超过河流断面或体积的1/4,有的确定为1/5,在Virginia州仅定义了混合区的长度,在夏季与冬季混合区的长度分别小于平均河宽的1/10或1/5。我国对海域及河口地区的污染混合区允许范围也有规定,但对河流中污染混合区允许范围,目前还没有统一的规定和标准,缺乏可以广泛应用的定量数据,甚至还难以提供准确的定量计算方法。
按照收集的大量实测资料分析,长江干流上较大的污染混合区范围,其长度一般都在100~500m之间、宽度在40~200m以内。建库后的污染混合区的控制标准可以选择长度、宽度、面积3个参数以及3个参数的组合方案。具体组合方案,必须通过水质模型的反运算,将三峡库区一些主要排污口分别按混合区长度、宽度和面积控制,分别计算不同控制条件下污染物的最大允许排放量,来确定合理的污染混合区允许范围。
(3)排污口位置。三峡水库建成以后,大量城镇将要搬迁,排污口位置初步按照库区城镇1998年现状位置和规划设计位置两种分布方案考虑,以排污口现状排污量作为水环境容量计算的分配权重,按照污染负荷等比例分配原则将库区水环境容量分配到各排污口。
2.2水环境容量计算方案
综合以上多种影响因素,最后确定的三峡水库水环境容量计算方案见表3。通过对总体环境容量进行多方案计算分析,提出三峡库区在实际运用中的总体环境容量,在此基础上,计算库区岸边环境容量。
3三峡库区水环境容量计算
3.1总体环境容量计算
3.1.1计算模型
针对三峡水库总体水流水质运动特点,开发研制一维非恒定水流水质数学模型,模拟水库建成前、后的水流水质运动规律。模型充分考虑了三峡水库建成前、后水流条件巨大变化对库区水流水质运动特性的影响,水流水质主要模型参数通过实测资料建立了与水流条件相关的经验关系式,既提高了模型计算精度,又提高模型预测能力[14]。三峡库区丰水期和枯水期两个代表性时段长河段水流水质观测结果[10~13],验证了一维水流水质数学模型具有较高的模拟预测精度,可以作为三峡库区总体环境容量计算的工具。
3.1.2总体环境容量计算
将7Q10设计流量作为三峡入库流量,三斗坪水位分别取658m、1686m和175m,模拟计算库区水流状况,分别代表三峡水库建成前、后的3种代表性水流状况。将水库上游3个入库断面控制浓度作为水库背景水质,设计排污口位置和现状排污量所占比例作为水环境容量分配权重,利用一维水流水质数学模型计算三峡水库在设计水质保护目标下最大允许纳污量。计算得到不同方案下三峡水库总体环境容量和沿江段的分配见表4。
3.1.3计算结果分析
采用一维水流水质数学模型计算的三峡水库建库前、后的总体水环境容量,模拟结果表明:
(1)三峡水库建成前,在7Q10设计流量条件下和现状污染源位置不变情况下,模拟计算的库区江段CODCr指标的沿程浓度可满足水域功能区规定的水质目标要求,NH3-N指标在库区干流和乌江江段满足水质保护目标要求,但重庆主城区嘉陵江江段NH3N需削减30%负荷量后,才能达到功能区所规定的水质目标;(2)三峡水库建成以后,随着水位抬高,水流减缓,污染物在库区滞留时间的延长,污染物自净降解总量将比建库前增大,因而水库建成以后总体环境容量较建库前略有增大。从水质偏于安全和实际管理应用角度出发,可选择三峡库区运行水位1686m和规划排污口条件下计算得到的总体水环境容量,即在设计条件下三峡水库建成以后的总体水环境容量值为CODCr2220万t/年和NH3-N1。66万t/年。
3.2岸边环境容量计算
3.2.1计算模型
以重庆主城区、涪陵区和万州区江段为重点,针对三峡库区不同江段排污口和汇流口混合区特点,分别开发研制平面二维k-ε模型和水平分层的三维紊流模型。平面二维k-ε模型用于模拟计算水深比较浅的重庆江段排污口附近混合区范围,水平分层的三维紊流模型用于水库建成以后水深比较大的涪陵和万州段排污口附近混合区范围。模型在边界处理和参数选取上进行了深入研究,能够模拟复杂边界、自由水面、岸边排放等大范围的混合区发展变化。大量实测资料验证结果表明,建立的两类数学模型均具有较高的模拟精度,能够精细模拟预测排污口附近的复杂水流特点和污染混合区范围[15~25]。
3.2.2局部江段岸边环境容量计算
岸边环境容量是在单个排污口混合区计算的基础上进行的。通过选择三峡库区代表性排污口,计算单个排污口的混合区范围,根据混合区水质保护目标,反推单个排污口最大允许污染负荷排放量。并利用下式计算得到整个江段岸边污染物最大允许排放量,即局部江段岸边环境容量:江段岸边环境容量/江段控制长度=∑排污口最大允许负荷量/∑混合区长度。
3.2.3计算结果分析
(1)在拟定的水质控制目标下,随着库水位升高,除少数排污口外,多数排污口的最大允许排污负荷量减少,各江段的岸边环境容量也随之减少;(2)按现状生活污水排放的CODCr和NH3-N的负荷计算,控制三峡库区污染混合区的水质参数是NH3-N,进行污水处理时,应优先考虑对NH3-N的处理;(3)利用二维和水平三维模型,针对重庆主城区、涪陵城区和万州城区3个重点城市江段的污染混合区,考虑多种不同的污染混合区控制方案组合进行大量计算,长度按照100m、200m、300m,宽度按照河宽1/10以及面积相同等进行组合计算,最终结果表明:单个污染混合区按照长度100m控制较为恰当。在此基础上,江段污染混合区长度按照总长度1/10、1/15、1/30进行组合计算,结果表明江段混合区控制在总长度1/30较为恰当。因此,污染混合区的控制指标为混合区长度。推荐三峡水库污染混合区控制标准为:单个污染混合区控制长度采用100m,江段污染混合区控制长度采用江段总长度的1/30;(4)在同样混合区水质控制目标下,岸边环境容量随库区水位抬高而呈减小的趋势。因此从水质偏于安全考虑,建议将175m水位下用长度控制的岸边水环境容量作为3个重点城区江段的水环境控制容量。见表5。
3.3水环境容量综合方案
从以上总体和岸边环境容量计算结果来看,对于总体环境容量,和建库前相比,长寿江段以下的总体管理环境容量是增加的,而且坝前水位168.6m和175m的环境容量基本相同。对于3个重点城区岸边环境容量,在限定的排污混合区控制标准下,污染负荷的最大允许排放量,必须进行削减。从水质偏于安全考虑,建议建库后三峡水库的3个重点城区城镇江段水环境容量按照175m水位岸边环境容量控制,其他江段则按175m水位总体环境容量控制,得出三峡水库水环境容量综合方案(见表6)。由表6可见,三峡水库建库后水环境容量综合方案为CODCr16.08万t/年、NH3-N0.90万t/年。
4结语
通过本文工作,有以下主要结论:(1)分析了三峡库区的污染状况,提出了三峡水库环境容量的计算原则、设计水文条件和水质保护目标。(2)以CODCr、NH3-N为污染物控制指标,计算了三峡水库建库前后的总体环境容量和岸边环境容量,推荐了三峡水库水环境容量综合方案。结果表明:三峡工程建成后,库区总体环境容量增加,岸边环境容量减少。(3)三峡水库建成以后,为了保护好库区水质,建议对三峡库区污染负荷按照总体环境容量进行控制的基础上,对重点城市江段采用岸边环境容量进行控制。(4)污染混合区的控制指标为混合区长度。推荐三峡水库污染混合区控制标准为:单个污染混合区控制长度采用100m,江段污染混合区控制长度采用江段总长度的1/30。
在水环境容量研究方面还有一些工作需要进一步开展,如重庆主城区嘉陵江段和涪陵城区乌江段岸边环境容量的计算;水环境容量分配原则的完善;允许排污负荷从河段再分配到每个污染源或排污口等。近几年的监测表明,库区江段的TP(总磷)已逐渐成为主要污染物质。三峡水库是否出现富营养化,也引起有关部门和公众的关注。泥沙对污染物的吸附和解吸的影响较大,汛期清浑水样的监测指标差别显著。因此,在今后的水环境研究中还应考虑TP和泥沙的影响等问题。
参考文献:
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WaterenvironmentalcapacityforthereservoirofThreeGorgesProject
篇13
近年来国内的许多学者对此进行了研究〔4〕。傅湘等用概率组合方法估算了水库下游防洪区的洪灾风险率,用系统分析方法建立了大型水库汛限水位风险分析模型;冯平等研究了汛限水位对防洪和发电的影响,通过风险效益比较定量给出了合理的汛限水位;谢崇宝等分析了水库防洪风险计算中水文、水流及水位库容关系的不确定性,研究了水库防洪全面风险率模型应用问题;梁川以极差分析法进行防洪调度风险评估;王本德等〔5〕建立了水库防洪实时风险调度模型,该模型考虑了水库下游防洪效益与水库风险两个目标,又在论述水库预蓄效益与风险分析的必要性和主要困难的基础上,首先提出了一种风险率的计算方法,然后提出一种以经济效益与风险率为目标的水库预蓄水位模糊控制模型及求解方法;田峰巍等提出了依据典型联合概率分布函数的风险决策方法。李国芳和覃爱基采用频率分析方法,对水利工程经济风险分析方面进行探讨,得出一些有益的结论。随着矩分析方法和熵理论的日臻完善,可将信息熵、概率论和风险估计结合起来,建立最大熵风险估计模型。李继清等〔6〕采用层次分析方法,将水利工程经济效益系统划分为防洪、发电、灌溉(供水)效益子系统,辩识出风险因子,通过两种风险组合方式,建立最大熵模型,得到系统经济效益的风险特性。
2风险分析的一般方法〔5~10〕<>
2.1静态与动态相结合的调查方法
调查方法是通过对风险主体进行实际调查并掌握风险的有关信息。动态与静态结合是指调查既要了解主体的现状,又要了解过去,又要归纳总结,预测它的未来。就水资源系统而言采用调查法对有些问题并不适宜,如水库调度风险问题。
2.2微观与宏观相结合的系统方法
系统方法是现代科学研究的重要方法。它是从系统整体性出发,通过研究风险主体内部各方面的关系、风险环境诸要素之间的关系、风险主体同风险环境的关系等,确定风险系统的目标,建立系统整体数学模型,求解最优风险决策,建立风险利益机制,进行风险控制和风险处理。该方法适用广泛,从理论上讲是较科学、理想,但应用难度大。
2.3定性和定量相结合的分析方法
2.3.1定性风险分析方法定性风险分析方法主要用于风险可测度很小的风险主体。常用的方法有调查法、矩阵分析法和德尔菲法。德尔菲法是美国咨询机构兰德公司首先提出,主要是借助于有关专家的知识、经验和判断来对风险加以估计和分析。在水资源系统中有些不确定性因素难以分析、计算,因此该法在水库调度风险决策中具有实用价值。
2.3.2定量风险分析方法定量风险分析方法是借助数学工具研究风险主体中的数量特征关系和变化,确定其风险率(或度)。
(1)基于概率论与数理统计的风险分析方法
概率论与数理统计是研究水库调度中可靠性与风险率的最为有力的工具,如过去对水库运行的发电保证率和灌溉保证率等的计算均是建立在该基础上的。该基础理论和方法也适宜于解决风险率的计算。
根据水库调度中风险的特点,以下介绍4种方法:
①采用典型概率分布函数计算风险率
在水库调度中,影响风险主体的不确定性风险变量(或随机变量)大都服从一些典型的概率分布,如三角形分布、威布尔分布、正态分布、高斯分布、伽玛分布、皮尔逊Ⅲ型分布等。因此用概率分布密度函数的积分便可分析计算决策指标获取的可靠率或风险率指标,该法计算简单且精度也可基本满足要求。
②依据贝叶斯原理计算风险率
设B1、B2、…、Bn是一组互斥的完备事件集,即Bi互不相容,则有∑Bi=Ω,又设P(Bi)>0,则对任一事件A,设P(A)>0,则有:
P
式中,P(Bi)为先验概率(已知)或事前概率;P(A/Bi)是与先验概率相关的条件概率(已知);P(Bi/A)是事件A发生的条件下,引起Bi发生的概率,为后验概率(未知)。
在水库调度中当Bi为水库放水,A为影响水库放水的入库水量和库水位,则P(Bi/A)为水库在已知入库水量和库水位的条件下,水库放水的概率。同理,可对水库放水的风险率进行计算。
③风险度分析法
用概率分布的数学特征如标准差σ或σ-半标准差,可说明风险的大小。σ或σ-越大则风险越大,反之越小。因为概率分布越分散,实际结果远离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是仅统计Xi<MX或Xi>MX。用σ、σ-比较风险大小虽然简单,概念明确,但σ-为某一物理量的绝对量,当两个比较方案的期望值相差很大时可比性差,同时比较结果可能不准确。为了克服用σ-可比性差的不足,可用其相对量作为比较参数,该相对量定义为风险度FDi,即标准差与期望值的比值(方差系数):
FDi=σi/MX=σi/μi
风险度FDi越大,风险越大,反之亦然。风险度不同于风险率,前者的值可大于1,而后者只能小于等于1。
④离散状态组合法
此法的基本原理是,首先给出各风险变量的离散型估计值;然后按照概率组合原理由这些离散的估计值来推求结果出现的大小及其可能性。该法属穷举的范畴,当风险变量较多,且每个风险变量的离散状态个数较多时,就存在“维数灾”。但在风险变量个数较少,每个风险变量内有发生或不发生两种状态即三项分布的情况下,用这种方法分析风险十分有效。
(2)基于马尔柯夫过程的风险分析法
水库调度中的入库径流过程一般服从于马尔柯夫过程(马氏过程)。马氏过程是一类变量之间和相互关联影响的非平稳随机过程,其基本特性是无后效性。因此可用马氏过程状态转移概率来推求水库调度中风险变量相互影响的风险率计算问题。用马氏过程已成功地推求了水库调度方案的发电可靠率(保证率)。
(3)蒙特卡洛模拟法(MC法)
此法是目前西方国家广泛应用的投资风险分析方法,其基本思路是将影响工程经济效果的风险变量依各自的分析分别进行随机取样,然后用各变量的随机值来计算经济评价指标值,这样对每个变量随机地取一次样就可以计算出经济评价指标的一个随机值,要作出经济效果评价指标与其实现的累积概率的关系曲线,需要多次的重复试验,且随随机风险变量的增多,其重复模拟计算的次数也要增多,需借助计算机进行计算。另外,这种方法难以解决各个风险变量之间的相互影响,且要求给出各个风险变量的概率分布曲线,在统计数据不足时难以实现。MC法可以考虑随机变量各影响因素,但计算量大且结果未必一定精确。所以,在有其它简单方法时,一般都避免使用MC法,或以此法作为一种对照。
(4)模糊数学风险分析法
水库调度中的不确定性因素很多,如径流、用水、库水位变化等,常模糊不清,具有明显的模糊现象和特征,因而用模糊数学进行风险分析是非常适宜的。
(5)一阶二次矩法
此法的步骤是先选择一理论分布族g(y)=g(y,θ)来逼近Z=f(X1,X2,…,Xn)的概率分布,然后用泰勒公式将Z在(X1,X2,…,Xn)的均值(μ1,μ2,…,μn)处展开,舍去二次以上的高阶项,这样近似求得的二阶矩,进而估计参数。
一阶二次矩法未考虑有关基本变量分布类型的信息,因此不能用概率指标合理反映结构的可靠度,实际上变量的分布类型对可靠度是有影响的。本法只适用于线性方程,当状态方程为非线性时,在中心点处取线性近似,因此可靠度指标是近似的。由于状态方程在描述一个问题时,因方程形式不同,其可靠度指标的近似值也不同,无法保持不变性是该方法的最大弱点。
(6)极限状态法(JC法)
JC法是一阶二次矩法的改进,该法适用于随机变量为任意分布的情况。其基本原理是:先将随机变量的非正态分布用正态分布代替,对于此正态分布函数要求在验算点处的累计概率分布函数(CDF)值和概率密度函数(PDF)值与原来分布函数的CDF值和PDF值相同。然后根据这两个条件求得等效正态分布的均值和标准差,最后用一阶二次矩法求出风险值。
(7)最大熵法
最大熵法的基础是信息熵,此熵定义为信息的均值,它是对整个范围内随机变量不确定性的量度。信息论中信息量的出发点是把获得的信息作为消除不确定性的测度,而不确定性可用概率分布函数描述,这就将信息熵和广泛应用的概率论方法相联系;又因风险估计实质上就是求风险因素的概率分布,因而可以将信息熵、风险估计和概率论方法有机地联系起来,建立最大熵风险估计模型:先验信息(已知数据)构成求极值问题的约束条件,最大熵准则得到随机变量的概率分布。
应用最大熵准则构造先验概率分布有如下优点:①最大熵的解是最超然的,即在数据不充分的情况下求解,解必须和已知的数据相吻合,而又必须对未来的部分做最少的假定;②根据熵的集中原理,绝大部分可能状态都集中在最大熵状态附近,其预测是相当准确的;③用最大熵求得的解满足一致性要求,不确定性的测度(熵)与试验步骤无关。
最大熵法的计算量小于蒙特卡洛法,需要进行许多数学推导,计算较复杂,所以通常只应用在大型工程项目的风险分析中。
3结语
目前,风险分析的方法已有多种,它们在考虑因素、输入信息、计算量以及适用对象上各有不同,进行汛期水库调度风险分析时,应结合本领域本地区的具体情况、特点,比较和改进现有的方法。洪水调度系统是一个开放的系统,本身具有复杂性,因而还要积极拓展其他新理论新方法的研究。
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