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【关键词】水电站;机电设备;维护检修;管理
1引言
随着我国水电行业的快速发展,各种大小水电站的数量与日俱增。每一个投资单位都希望尽快得到回报,在这种情况下,保证水电站安全、稳定地运行是投资回报的基础。机电设备作为水电站的重要组成部分,是实现盈利的基础,直接影响着水电站的经济效益。因此,做好水电站的维护检修工作,对保证水电站的经济效益至关重要。
2维护检修管理水电站机电设备的意义
维修检修水电站机电设备是一项非常重要工作,水电设备能否正常运行与之息息相关,所以必须做好维修、检修管理水电站机电设备的相关工作,使机电设备与水电企业的正常运行得到保证。管理机电设备的维修检修工作时,生产技术管理人员通过相应的实践,提高了自我分析及处理问题的能力。在实际工作中,生产技术管理人员在很大程度上提高了自己的技术水平和管理能力。所以,借助于维修检修管理机电设备,技术革新和技术升级在管理过程中的突破,不仅改善水电站设备的整体运行状况,还可以在很大程度上提高机电设备的利用率与企业效益。此外,企业还可以利用这种方式对人才进行培训、储备,提高其技能水平和管理能力。因此,企业可以储备大量丰富的人力资源,给企业将来的发展提供强劲的智力支持。
3维修水电站机电设备的方法
1)水电站故障的维修。这种维修是事后对水电站的维修,即一旦发现水电站设备出现异常情况,必须以最快的速度停止机器运作,实施维修。2)定期维修电站。也是对电站的预防维修,维修的时间以水电站设备运行时间或当量时间间隔为依据,因此,此种维修是不管水电站设备的状态是怎样的,规定的维修时间一到就要停机维修。3)水电站的优化性维修。此种维修方法是分析水电站运行设备出现故障的根本原因,然后进行优化设计和技术改造,从而使水电站运行设备的性能得到优化。4)维修水电站设备运行状态。对水电站运行设备运行状态进行监测,然后以检测出来的状态信息为依据维修水电站设备运行状态,对运行设备的状态进行推测,确定运行设备是否带故障工作,在运行设备发生故障前维修。
4机电设备优化方案、维修制度与技术方面的完善
4.1在制度层面上的完善维护
制定机电设备的维修制度时,要将设备的实际使用情况、出现或可能出现的故障作为依据,使设备在运行时得到有效的维护维修,保证设备的使用性能得到一定程度的提高[1]。除此之外,还要以设备的生产厂家提供的使用说明为依据制定机电设备的维修以及维护制度,维护工作的安排要以水电站的日常运行状况为依据,尤其是要制定比较合理的定期预见性检修方案。比如:水电站中1台机电设备的使用期限是10000h,那么为了防止出现意外情况,将故障危险扼杀在萌芽状态,要缩短机组的检修周期,使其检修周期比使用期限少200h,此外,还可以采用一些检修措施对已经形成的故障进行处理。因为水电站机电设备的特点是其特殊性与复杂性,所以可以将检修工作分步骤进行:即现场检修设备、预防性检修设备分步骤进行。如果在操作人员使用设备时发现了异常情况,负责人要求对设备进行相应的检修,就是设备的现场检修,这种检修状态是一种被动的状态;如果目前运行状况良好的设备也需要进行适当的日常维护和检修,那么就是机电的预防性检修。换句话说,是处理和维修设备将来可能出现的故障,此种处理和维修方式具有较强的前瞻性,在水电站设备检修管理工作中的作用较大,同时,维修管理工作必须要重视预防性维修工作的强化,目前,这种前瞻性的维修方式成为主要的维修方式。
4.2维修管理方案的完善
现阶段,比较偏僻的地方是一些水电站最佳的选址位置,但是这些地方的交通运输不方便、经济和文化等都比较落后。因此,在水电站运行过程中,遇到阻碍是比较常见的情况,尤其是对设备进行维修和管理时,可能工作难度更大。因此,我们必须尽力完善相关的维修设备的管理方案,开设对专业的培训课程培训设备的操作人员、设备的维护人员以及维修人员等,保证可以掌握更多的设备应用技能与工作技能。设备运行时,定期对其进行诊断,及时发现设备故障并采取有效措施将问题解决。生产技术部门要制定合理的维修方案,但是制定的标准为机电设备的使用说明、机电设备的内部构造、机电设备的运行环境,这样制定的维修决策就可以发挥出很大的作用。
4.3更新机电设备时要将技术的先进性放在重要位置
保证水电站的机电设备的及时更新,以保证设备的正常运行。现阶段,有一部分水电站的运行时间较长,而这些水电站的发电设备购买的时间已经很长了,且更新换代的工作没有落实到位,所以设备在运行过程中经常会出现各种各样的故障,最终严重影响了机组的工作效率。因此,必须采取措施加快更新设备的力度。进行设备的更新时,技术先进、设计科学、操作简单便捷、性价比高的新型设备是最佳的选择对象,这些设备将旧的发电机组替换可以使设备的运行状态保持正常[2]。为了提高水电站设备的整体运行水平,需要不断提高设备的可靠性与先进性。
4.4GIS机电维护管理系统的应用
开发与研究GIS系统的机电维护管理系统,可以实现机电设备维护管理的规范化、制度化、可视化、网络化以及统一化,同时机电设备维护的管理方法、维护规程、评测办法等也可以被制定出来。机电系统的管理可以实现有效性与科学性,设备故障可以得到及时修复,各类机电设施的可靠运行可以得到保证;水电站的安全生产可以得到真正实现,企业生产管理水平得到提高,国家和人民生命财产的安全得到保障[3]。图1展示的是GIS技术维护管理实施结构图。图1GIS技术维护管理实施结构图GIS系统在实际管理过程中可以实现以下几种管理功能:1)基础地理信息和机电设备专题信息被系统分成若干图层,图层的选择以需要为依据,图层的任意叠加可以在计算机内实现,数据的操作工作可以实现。图2所示的是专题图层。图2专题图层2)对地图的操作。水电站地图的操作有多种方式,如开窗放大或缩小、漫游、全图的显示、标识或导航、刷新地图、设置背景、控制图层等操作,对图形的控制力增强。3)查询设备信息。该系统按点定位和表述设备,并以此为基础进行动态查询。以管理需要为依据,系统对设备进行点查、区域查询,这些操作体现为设备在一定区域内的分类信息,准确了解设备的信息。4)查询区域设备。管理部门查询与统计某一地区的设备,用户分析一定区域内的设备选择的是范围工具(如半径、矩形方式)框选,当前区域内正常运行的设备、需维护设备、维护中设备、超期使用设备的数目都可以获得,并用专题图的形式将其所占的比例表达出来。5)查询设备预警。以设备维护标准为依据提前报警需要被维护的设备,指导维护人员维护指定的设备,保证设备的使用寿命得到延长。6)查询的条件。系统检索统计各类设备可以以提供的条件为依据,然后将其定位在地图上,并且查询结果用高亮显示,同时统计表也被显示出来。7)查询设备定位。以维护人员的报修电话或者设备名称为依据,将故障设备的位置确定,利用逐步或连续逆向推图法将相关设备调出,将设备出现故障的原因调查清楚,并进行综合分析,制定解决方案[4]。8)分析专题图。由于管理部门关心的问题不同,所以不同类型的专题可以被制定,比如比较各车间设备运行情况的图,包括该区域内的正常设备、维护中设备、需维护设备以及超期使用的设备,同时包括若某一设备出现了故障哪些设备会受其影响等专题。
5结语
总而言之,在水电站机电设备维护管理过程中,除了要制定完善的管理方案和管理措施外,还要积极引入现代化的管理技术和管理设备,只有这样才可以防患于未然,才可以保证机电设备安全、稳定的运行,从而提高企业的经济效益。
作者:汪浩 单位:四川凉山水洛河电力开发有限公司
【参考文献】
【1】董磊.浅谈机电安装工程的施工技术与质量控制[J].中小企业管理与科技,2014(27):116-117.
【2】崔东浩,郑伟.戈兰滩水电站厂用电设计及思考[J].水利水电工程设计,2009(B10):45.
在进行水利水电施工时,施工单位要根据施工现场情况、基坑施工工程量等来设计、确定导流方案。如果基坑的施工工程量比较大,并且工程不能在河流截流后的一个枯水期完成施工,需要按照全年标准设计导流期限,对于没有完成施工的石坝等部分,施工单位要根据实际情况,制定合理的防控措施,确保坝体不会出现溢流现象;如果基坑的施工工程量比较小,并且能在河流截流后的一个枯水期完成施工,需要按照枯水期的河流量设计导流方案,并选用合理的围堰技术进行施工。
2水利水电工程施工导流方案
2.1全段围堰法导流全段围堰法导流是指沿着河床的大坝、水闸等主体工程轴线,修筑拦河堰体,将河流一次性截断,使得河道的水流通过临时修建的泄水建筑物流向下游。全段围堰法导流主要适用于枯水期水流量比较小、河道比较狭窄的河流,根据导流泄水建筑的类型,可以将全段围堰法导流分为涵道导流、隧洞导流、明渠导流等几种类型,在实际施工中,施工单位要根据施工现场的具体情况,选择合理的全段围堰导流形式,从而为工程的施工质量提供保障。
2.2分段围堰法导流分段围堰法导流是利用被束窄的河床、明槽、缺口、坝体,将河道中的水流引入河流下游,分段围堰法导流主要用于河床比较宽、水流量比较大、工程周期比较长的水利水电工程。采用分段围堰法导流技术进行施工时,施工人员首先要采用围堰法将河床原有的建筑物分成多个阶段,然后根据实际情况,分期、分段的进行施工,直至完成整个工程项目。在进行河床围堰时,要将河流截断,利用河床中建好的水工建筑物,将水流引入下游,从而实现分段围堰导流。
3水利水电施工中围堰技术的应用
围堰是导流施工中临时构建的建筑物,其主要目的是维护施工基坑,从而保证施工能在干地中进行,当导流任务完成后,如果围堰不能成为水工建筑物的一部分,则要将围堰拆除。根据围堰使用的施工材料,可以将围堰分为土石围堰、木笼围堰、混凝土围堰、钢板桩格围堰、草土围堰等几种形式;根据围堰与水流方向的位置,可以将围堰分为纵向围堰和横向围堰两种情况;根据围堰与被保护工程的位置,可以将将围堰分为上游围堰和下游围堰两种情况;根据导流期间基坑过水情况,可以将围堰分为过水围堰和不过水围堰两种情况,如果采用过水围堰,则要满足围堰顶过水的相关需求;根据挡水情况,可以将围堰分为枯水期挡水围堰和全年挡水围堰两种情况。
3.1混凝土围堰混凝土围堰具有挡水水头高、施工量小、抗冲击能力了强、防渗能力强、能与其他混凝土建筑物连成一个整体等特点,在水利水电工程中有十分广泛的应用,如浙江紧水滩水利工程就是采用混凝土围堰进行挡水的。
3.2钢板桩格型围堰钢板桩格型围堰是由主格体和联弧段构成的,在构建钢板桩格型围堰时,施工单位要坚持砂砾石重量稳定的原理进行,将钢板桩和锁口连接成一个封闭的空间,然后将石渣、砂卵石等材料填入封闭的空间中,形成钢板桩格型围。
3.3不过水围堰在多种围堰中,不过水围堰是利用最广泛的一种围堰,这种围堰在结构和和土石坝比较相似,具有工程造价低、就地取材、施工简单、拆除方便等特点,并且不过水围堰对周围环境的适应性很高,几乎能用于任何地方,但不过水围堰存在不允许堰顶过水等缺点,在洪水期需要做好防水措施。
3.4过水围堰过水围堰能确保围堰堰体的安全过水,能防止在过水中,堰体在渗透压力作用下,出现深层滑动的现象,同时还能防止水流对堰体表面产生的冲刷破坏。目前,长江的过水围堰有加筋过水土石围堰和混凝土板护面过水土石围堰两种,其中加筋过水土石围堰是在围堰下游坡面和堰体内部同时铺设钢筋网,从而避免河流下游坡及堰体坡面出现滑动的现象;混凝土板护面过水土石围堰是在上游护面和下游护面采用砼面板对土石围堰进行保护,这种过水围堰具体有防水性好、厚度适中等特点。
4围堰的平面布置及堰顶高层
4.1围堰的平面布置在进行围堰平面布置时,施工人员要根据水利水电工程的建筑轮廓、排水设施、交通通道、施工模板等进行综合考虑。一般情况下,水利水电工程的基坑横向坡趾与建筑轮廓的距离需要超过20m,基坑纵向坡趾与建筑轮廓的距离需要低于2m。围堰水平布置不合理就很有可能对水利水电工程的安全造成影响,因此,在布置围堰的平面时,要根据确定的导流方案、围堰类型进行操作,从而为围堰的安全提供保证。
4.2堰顶高程的确定目前,在水利水电工程中,常使用粘土心墙防渗式土石围堰当做施工导流工程的围堰建筑,因此,在确定堰顶高程时,要根据相关规定,在超过静水位0.6m处设计相应的防渗体,对围堰进行保护。由于在施工中需要对水位的壅高、围堰顶部防护结构厚度、堰体施工沉降量等因素进行考虑,因此,要根据工程的实际情况确定围堰位置及堰顶高程。
5总结
1.1设计工作不到位
设计工作不到位是影响设计质量的最主要因素。在工程项目的设计过程中,因为没有深入理解大纲、缺乏准备材料、对工程要求掌握不足等因素,会影响设计人员对工程项目的理解,最终导致设计工作不到位。工程设计本身的复杂性和多学科交织的特点,无意间增加了设计工作的难度。设计工作的不到位在有关文件上很难有明显的表现,唯独在实际工作中才能有所体现。
1.2设计人员缺乏责任意识因为水利水电工程的复杂性,往往需要用到多种学科的知识和多种技术手段。同样,设计工程也是一个复杂烦琐的工作,需要工作人员和设计人员共同努力、配合工作。然而,在设计过程中,存在着部分设计人员专业能力差、缺乏责任心等问题,致使设计方案出现多种低级错误。缺乏高度的责任意识,是影响水利水电工程设计质量的主要原因之一。
1.3设计过程缺乏质量监控在当前的社会,有太多人都把目光放在速度上,过度追求高速高量,这种一味追求速度的结果,便是在设计的过程中,一些重要细节方面的工作没有充足时间的思考,设计的质量得不到保障。此外,这种思想还会导致对工程设计的质量监控工作流于表面。本身的设计质量就不高,再缺乏细致的审核,如此的水利水电工程设计方案的质量就不难想象。而缺乏可靠性和安全性的设计工作一旦投入使用,其施工过程和施工结果便可想而知。
1.4设计缺乏比较对各种设计方案进行纵向和横向的比较,是衡量方案可靠性和实用性必不可少的一项工作。通过对方案的投入金额、产值回报、施工技术水平、所需时间金钱等各方面的比较,从而选择最佳的方案,不仅能减少人力物力的浪费,还能提高水利水电工程水平。然而,目前水利水电工程行业出现了项目垄断的现象,有些施工单位企业占领了市场,致使施工设计方案单一,根本没有比较工作可言,这种现象对水利水电工程行业的发展是极其不利的。
2提高水利水电工程设计质量的有效手段
2.1加强设计工作的管理想要提高水利水电工程的设计质量,首先要做的就是加强对设计工作的管理。做好设计的前期工作是做出优秀设计的重要前提。相关企业和施工单位要从工程的实际情况出发,结合现有的技术条件和物质基础,并结合当地的地质、水文、资源等因素,做出合理的结构设计。不仅要保证工程本身的实用性、可靠性,还要顾及工程项目与自然环境之间的相互影响,满足环境友好型的发展要求。
2.2提高从业人员的责任意识无论是什么样的工程建设,人都是项目建设中的主力,人的素质水平和技术水平在很大程度上影响着除施工材料质量给施工质量造成的影响。此外,验收与检测合格的施工材料也要进行再进一步的取样实验,以保证其质量达到施工标准。
2.3加强施工技术的管理施工单位应当建立健全技术文件的审核、审批制度,通过较为完善的技术管理体系对项目的施工技术进行管理以及指导,同时要严格按照施工合同进行施工,加强施工现场的监督与管理力度,注重技术人员与质量人员的巡检工作。
1.1水利水电建设工程内容和现状
在经济建设中,能源供应是影响其建设水平和建设质量的关键因素,水、电资源作为清洁可再生资源,被广泛应用到发电和其他能源开发工作中。水利水电工程就是指通过勘测、规划、设计、施工、科研和管理等方面工作实现水利水电工程项目建设目标,将理论知识与实际工程相结合,解决工程中遇到难题,实现为社会提供水电能源供应的目标。目前,我国水利水电建设工程正进入改革发展的崭新阶段,建设工程的数量不断增多,而且逐步实现与国际先进水平的接轨。与此同时,在水利水电施工中,施工技术水平亟待提高、技术提升难度大等问题困扰了该行业的发展。为保证经济社会的繁荣发展,做好基础建设工作,我们必须着力提升水利水电工程施工技术改善工作的质量和水平。
1.2水利水电施工项目流程介绍及施工技术应用概况
在水利水电施工项目中,施工流程和施工环节复杂多样,但我们可以将其概括为前期准备阶段、施工管理阶段和验收维护阶段这三大部分。在前期准备阶段,要完成对施工地段自然环境、水文状况等影响工程开展因素的勘测,在基于施工地实际情况基础上进行施工规划和流程规划,并编制施工方案和相关规章制度。而在施工管理阶段,要做的工作复杂多样,例如水利工程中,要按照施工流程进行围堰、桩基建设、主体施工等工作,不同施工环节的衔接难度大。与此同时,施工技术的应用及施工方法的调整也是该阶段的工作重点。最后是对工程进行验收,对潜在危险和部分问题进行调整。综合以上分析,我们认识到在不同环节所用的工艺和施工方法不同,因此施工技术的提高应该是针对具体问题展开讨论的。在后续,我们将从水利水电工程影响重大的六个方面展开深度讨论。
2水利水电建设工程施工技术的问题
总结目前水利水电建设工程的实践,我们发现施工单位施工技术水平还相对落后,与国际化先进水平还有很大差距。施工过程中的问题主要体现在以下几个方面:
(1)施工工艺承袭传统,创新性缺乏
在我们日常水利水电施工工作中,已经积累了较为丰富的施工经验,多数工程项目承袭传统,照搬传统工艺和施工技巧,难免存在与实际情况脱节,或是工艺成效不显著的情况。例如在水利工程施工中,导流技术的应用灵活性相对较高,选择什么样的围堰方法十分重要,不仅要考虑从各地环境、地形的影响,而且要保证工序的衔接和周围其他工作的协调统一,但往往施工队伍选择较为保守的方法,缺乏创新性。
(2)辅助施工技术手段应用不足
在水利水电工程中,各项目情况不一,遇到的问题也存在独立性。这就需要施工单位和技术人员面对问题时,发动思维,基于经验的基础上进行大胆尝试,甚至借助辅助工艺来完成。但是,实践中,辅助工艺和方法应用十分不足,有的施工工作可以通过多种方法结合、使用外加剂提升性能或是通过工序间的协调和相互作用来实现,但是实际施工中可能很少去应用这些方法。
(3)施工工作缺乏总体部署,随意性强
在水利水电施工工作中,需要考虑的因素很多,施工过程中的变动因素也很多,这就需要施工前期规划细致合理,过程中及时进行调整,才能充分实现最终成效。但在实践中,由于缺乏系统领导,出现了很多随意性问题。例如,在施工中没有充分考虑复杂的地质条件,造成地基破坏,工程返工。再如,水利工程施工多为露天工程,如果没有充分考虑季节变化对材料和水利建设结构的影响而模式化复制施工方案,也会产生不良后果。此外,各种随意性因素都会影响工作的顺利开展。
(4)水利水电施工安全性缺乏
安全施工是一切施工项目的重点和要点。施工的安全性不仅影响工程进度和工程质量,最主要关乎施工人员生民财产安全,一旦忽视,就会造成危害事故的发生。因此,水利水电施工要注重安全施工技术的应用,以安全为重,充分考虑施工中难题,进行方案调整和跟进。在实践中,例如库区水利建设,如果没有充分考虑库区居民的安全,没有进行合理规划和有序的库区移民,有可能会造成施工过程或项目应用后发生水利灾害,威胁人民群众的利益。此外,安全施工也是施工管理单位和施工参与人员利益的保障。
3水利水电建设工程施工技术提升
(1)准备阶段工作要做好
准备阶段工作内容较多,施工单位应该立足工程整体需求,进行规划设计。做好施工地地质和水文勘探,科学进行施工规划。针对施工工作,制定详细方案,对施工工艺和施工方法选择进行分析选择。在整个项目开展过程中,也要十分注意先进技术手段和设备仪器的应用,调动一切积极因素,进行技术革新和施工优化。
(2)从施工方法和工艺入手提升技术水平
施工技术的提升重点就在于施工方法和工艺的改善上。此部分也是我们讨论的重点。预应力锚固技术的应用。所谓预应力锚固就是预应力混凝土基础上发展起来的锚固技术。根据水利水电建设要求,从深度、大小和方向入手,对建筑物和基岩进行加固和改善,以加强其预压应力。通过这个技术能够实现稳固建筑物与基岩的功效。在该技术施工中主要由造孔、编束、放束、锚固、张拉和防护五个步骤完成。我们可以通过该技术的广泛应用,更好地锁定预应力,从而保证施工质量。施工导流技术的改善。施工导流技术是一项防护技术,通过该技术能够更好地降低控制河床,提升水利建设项目的质量。因此,在围堰时,充分使用该技术,并结合其他方法进行技术改善和提升,配合周边环境、地形等因素,做好协调控制,不仅能够降低工程造价成本,而且能够极大提升施工的技术水平。土坝防渗加固技术的革新,在水利水电施工中,土坝很容易发生渗水、跌窝等复杂问题,从而对水库造成影响,处理不当,还会造成安全事故发生,因此,在施工中注重土坝防渗加固技术的应用,对渗透与变形部分进行加固,在坝体内形成防渗体,避免出现渗漏现象,更好提升坝体的坚固性和稳固性,通过科学参数选定和施工优化,更好地提升水利工程土坝防渗能力,。外加剂的合理应用,在水利水电工程施工中,有些环节需要使用辅助材料以提升建筑性能,例如,通过在混凝土中使用添加剂,防止裂缝发生,通过修补外加剂的使用,改善建筑外观和瑕疵,提升抗变形能力等,不同外加剂功效不同,但应用恰当会大大提升施工的技术水平。
(3)施工现场安全技术工作做到位
在施工中,由于工序复杂多样,且容易受到外部因素的影响,因此必要的安全管理制度要提前做好规划和制定,在施工前期、,要对生产过程中关乎施工安全问题的要求进行汇总,制定安全生产管理制度,要求工程项目人员严格按照安全生产管理条例和规章执行,违者严厉追求其责任,,在施工前要做好安全培训工作,根据施工环节和工艺选择,对施工人员进行培训,特殊岗位要具备从业资格和专业技能,、从思想上加大对安全生产的宣传和教育,让施工人员充分认识到安全的重要性,此外,安全工作要做到位,最根本的是加强管理和监督,技术人员要实现施工方案的最优化,尽最大可能避免不安全因素的产生,而管理人员要把工作做细,对现场施工做好监管,把安全隐患控制住,安全问题落实到实处。
(4)利用现代化信息手段,提升技术水平
当前社会是信息化社会,也是知识社会,水利水电施工在国家、地区间存在差异,特别是经济发达的西方国家,在这方面积累了丰富的经验,未来建设任务仍然很重,水利水电建设单位要充分利用现代化信息手段,充分利用全球范围内共享的资源,引进外国先进手段和设备,为项目开展服务,逐步缩小国内与国际技术水平差距,实现技术水平的跨越式发展。
4结束语
根据研究得知,我国水利水电工程因为相应的防排水系统设置不到位,使得工程出现严重破坏从而造成巨大的经济损失,水利工程施工的质量和安全受到严重的威胁。城市建筑、堤坝工程和下水道结构由于防水排水措施不合理,导致降水渗入,积水难泻,较大范围出现排水不畅的现象,从而造成水灾,由此可见防排水在水利水电工程建设中的重要性。做好水利水电工程建设的防排水工作,可提高我国水利水电建筑的整体质量安全水平。
2在水利工程中围堰防排水体系的建造
围堰的建造对安全起到保障作用,而且它的防水质量会严重影响堤坝的安全和基坑干场工作的稳定。
2.1围堰的心墙和外坡防水系统在当地黏土资源贫乏的情况下,外坡可以选取混凝土护面,不仅可以防止雨水冲刷,而且还能防水抗泻;如果当地黏土资源足够丰富,最好的选择是建造黏土心墙进行防水,外坡采取堆石棱体进行防护。在特殊条件下,堰体防排水系统可采用混凝土围堰、土石钢板围堰、竹笼木笼及草木围堰等形式多变的堰体结构。
2.2堰基覆盖层的防排水系统根据施工的实际建造情况、现场工作地质、材料质量来设计堰基的防排水方法。在建造中,堰基覆盖层一般采用塑性混凝土墙,黏土铺盖及高压喷射灌浆进行防排水处理。当堰基覆盖层比较浅、黏土资源丰富、施工单位没有动力电源时,可采用臂展较长的挖掘机在开挖后对黏土进行回填形成截水墙,这是一种比较方便有效的做法。当覆盖层深且窄时,可以使用柴油机动力的高压喷射,这是在没有漂石和动力电源的情况下仍然可以使用的可靠方法。但是有些情况下无法使用高压喷射灌浆的方法,这时可以借助大漂石,采用成槽浇筑混凝土的方法形成塑性混凝土墙来进行防排水。
2.3内坡排水系统的建造不仅仅是实体混凝土围堰要设有内坡排水设施,其它形式的围堰同样需要。外包混凝土围堰接近最低水位线时,内坡面一般需要建造成梅花形状排水孔,孔内侧局部增加反滤层。在竹笼围堰、钢板桩围堰、土石围堰的内坡底堰角排水处可建造堆石反压层,在反压层下方铺上土工布对细颗粒进行过滤,防止颗粒漏出使堰体出现空心现象,同时又能合理引排堰体内的渗水。
3坝基建造中防排水系统的设置
水坝在盛水的过程中,由于水压的作用,上游的水透过坝基到达下游,从而形成强大的压力,严重影响大坝地基建筑物的牢固稳定性,所以大坝地基防排水系统的设置直接关系到大坝的质量安全和使用寿命。在坝体迎水面处采取帷幕灌浆的方法可以有效地解决这一问题,所以防渗帷幕的建造成为水利水电工程施工中解决坝基绕渗的主要措施。此外,在坝基游护坦位置建造的排水设施和防渗帷幕共同构成了坝基防排水体系。
3.1防渗帷幕的建造对于岩石地基,帷幕灌浆采用水泥浆作为建造材料。帷幕孔深、地质条件和设计水头决定了灌浆压力,需要经过灌浆试验来确定压力的大小。灌浆施工顺序按照排孔的顺序依次进行。对于多帷幕的建筑,一般需要按照下--上--中的排列顺序进行建设。同一排的灌浆孔应该进行编序,然后按照顺序加密施工。灌浆施工中,根据地层实际情况,采取不同的施工长度和分段方法。严格进行压水试验,及时观测灌浆对地基的影响作用,判断灌浆效果是否符合设计要求和规定。
3.2坝基排水系统设置帷幕灌浆防渗系统并不能绝对防止上游水渗漏,还需要建设坝基排水系统,这样有利于上游渗水的顺利排出。坝基排水系统主要由排水体和反滤层组成。排水体由颗粒较大、透水性较强的沙石料组成,主要建造在大坝下游护坦,同时在护坦后方设置排水孔。对于在岩基上设置的护坦,则需要在护坦排水孔和连接缝下方建设沟型排水体,呈网状形式排列。反滤层设置在排水体渗透进入处,用3—6层大小不同、精心挑选的砂石料铺成。
4防排水技术在水利水电工程建设中的运用
4.1主体建筑物的防排水体系构建水利水电工程建设所涉及的范围非常广阔,有居民建筑、商业楼房等大型建筑物,也有地道隧道、公路桥梁等基础建筑物,还有水坝、水库等挡土和挡水建筑物。这些建筑物的建筑特点各不相同,因此其防排水系统的建造侧重点也各有差异,这就需要对主体建筑物进行针对性防排水体系设计,根据每个建筑物的功能与特点,制定个性化的规定和要求。总体来说,水利水电工程建设中的防排水建筑主要由挡土建筑物和挡水建筑物组成,而两者作用正好相反,另一个侧重排水,一个主要用来防水。所以在水利水电工程建造中可以根据这两大建筑物的特点来建造独特的防排水体系,合理采取相应的防排水技术,来保证建筑物的防排水施工环节的安全质量。
4.2挡土建筑物应用的防排水技术挡土建筑含有的建筑物样式较多,如混凝土护坡、厂房上下游挡墙大坝,上下游挡土墙等。挡土建筑物的防排水系统工作主要是以排水为主。水利水电工程在防排水系统建造的过程中侧重在排水措施上,可以运用坡面铺设土工布,或是将排水管埋入护坡混凝土当中,以此来达到混凝土护坡的排水效果。挡土墙的排水工作中可以设置科学的排水系统,将无砂混凝土盲管用反滤料(利用继配砂石料制作)包裹后埋设在挡土墙内侧分层填筑中,形成渗水体系,并运用浇筑法将排水管埋入挡土墙的混凝土内,同时搭建接驳系统以确保排水管之间的连接。
4.3挡水建筑物应用的防排水技术挡水建筑物的防排水系统主要是以防水为目的。水利水电工程建筑施工之前需要设置一套全面的挡水建筑物防水系统,而后采用相应的防水技术来解决挡水建筑物的防排水问题。由于水利水电工程的建筑面积体积都较大,因而在自防水系统中需要着重解决漏水问题。为保证混凝土毛面的质量,采用边浇筑边封模版的方法进行混凝土浇筑,并确保缝面的清洁及振捣效果,以防止闸门门槽处出现漏水问题。在施工过程中,根据位置的不同,防水材料也需要进行适当的调整。如在使用止水片的时候需要依据伸缩缝宽度、温度变幅等情况来选择止水片的类型,采用止水槽、止水堤的形式来埋设止水片,设置止水基座,并确保基岩坡度大于1:1。而在坝肩接触防水系统中,防水技术的使用需要根据坝肩地质的具体情况来确定。
5结语
摘要:欧洲开拓市场水电发展创造机遇
在电力发电、传输、分配方面世界各地发生了巨大的变化,公司重组,政府机构改革,电力市场发展而且正在发展,电作为一种商品可以自由买卖。在许多情况下,公有电力公司和私人电力公司变化最大,随着规章定价制度的取消,利润不再有保证,同时,创造利润的能力也不再受限制。对水电行业,市场自由化创造了同样的风险和机会,风险在于各行各业的公司,假如随着时间的过去,其生产成本高于收入,那么公司将失败;相反,相对于获得的收入,其生产成本持续走低,就可以实现利润。
这篇文章是一套系列性丛书的开始,这套丛书着重讨论了世界上几个国家和地区的电力行业重组和自由化情况以及这些变化对水力发电的影响。
丛书从关注欧洲电力部门的自由化开始,在九十年代几种自由化的形式出现时,其动力是1996年的欧洲联盟电力规程,规程要求各成员国到2000年2月前开放本国28%的电力市场份额、到2003年比例达到33%。所有15个成员国尽管不是同一步伐但都已经开始市场化(成员国是摘要:奥地利、瑞士、丹麦、芬兰、法国、德国、希腊、爱尔兰、意大利、卢森堡、挪威、葡萄牙、西班牙、瑞典、英国)。
为电力市场自由化的各种努力及电力规程的迅即效果是九十年代中期斯坦的纳维亚半岛电力供给统一市场的建立,这导致欧洲出现许多提供现货、期货及衍生合约的新市场。而且,在西班牙、英国组成了许多活跃的不断变化的电力联营。在欧洲,公司间电网容量的分配和传输线路标准已经或正在建立,市场发展迅速,欧洲正在改革其基础设施及合法机构来支持更多积极的跨边界商业活动。
这些变化对水电来说是个机会,尤其是为那些水力发电机装机容量或水库库容巨大的公司的发展提供了机遇。
在欧洲水库库容分布的较为平均,然而,水库的周期来水量、地区间温度变化和社会经济因素差异是电力行业间大量电能以轮转方式交易的动机,然而,实际的电网结构和地理上电厂的分布不答应欧洲电力部门成为完全自由竞争的市场,而是一个垄断市场(即市场由少数几个生产商控制)。
能源生产商已表示出抓住电力市场自由化提供的机会的愿望,并且组织自己面对自由化带来的风险。在下面的章节,我们将讨论欧洲五个国家为达到自由所做的努力。这五个国家是英国、德国、意大利、法国和西班牙。(作者注摘要:西欧斯坦的纳维亚半岛国家的能源自由化将在稍后的章节讨论。)
1.英格兰和威尔士摘要:新贸易协议
1990年英格兰和威尔士电力工业私有化,导致的市场协议——英格兰和威尔士联营——将重点放在发电上。在英格兰和威尔士发电份额中仅有一小部分是传统的水电(容量154.25MW,约占总发电量的0.5%),位于苏格兰和北威尔士的大型抽水蓄能电站提供了重要的峰期电能。(英国大部分传统的水电——1207MW——位于苏格兰,在那里自由化并非一个焦点,尽管政府正在考虑和英格兰和威尔士的贸易协议进行一些形式的合并)在最初的英格兰和威尔士联营,生产商提交复杂的报价,这些报价根据成本的不断变化来实现一个价值等级(最低成本的可优先上网使用),根据这个优异的需求可以提前布置生产来满足需求。根据大多数生产商的最大盈余生产成本,建立了半小时价格。额外的购买数量仅仅是为了保证生产的持续,其数量依靠于生产量的过剩等,过剩的生产能力越小,生产收益越高。
一些关键的参和者认为这种最初的联营结构留给生产商权利过多,生产商可以通过缩小生产量来操纵价格,这种价格被提前确定的事实导致了电力市场和英国天然气市场间的复杂化,使其几乎实时运行。结果是摘要:天然气生产商可以提前影响电力价格,然后,假如价格适宜,可以马上在天然气市场上出售天然气,这种状况增加了生产和需求之间短期平衡的复杂性。而且,电力市场结构没有赋予生产商生产义务,假如生产商减少生产量,联营体系除了布置额外的、昂贵的生产外几乎没有其他的选择。联营结构的新问题也影响了消费者对竞争市场的价格结构的信心,因此,需要一种新的市场结构来克服这些缺点。
2001年3月,英国石油电力市场协调官员和贸易工业部开始执行新电力贸易协议(NETA),迅速改变了生产商和供给商之间的电力贸易,NETA结构和联营结构间的显著不同在于需求一方积极参和市场,另一个不同点在于“生产者自分配”概念,即生产商自己分配电力设备来满足电力零售商合同式的需求。
大多数贸易出现在期货市场和电能交换,参和的生产和需求双方的级别在“平衡机制”阶段(实时前3.5小时)作为“最终的通知”(FPN)提交给系统操作者方,假如生产商有确定的生产量,则供给商必须预期每半小时所需的电量并签署合同购买适当的电量。
提交FPN是为了为参和双方描述地理位置以使其可以自我分配,生产方希望生产比FPN更多的电力(而供给方则希望消费更少的电力),或者相反,供给更少电力而消费更多,每个报价都描述了一个确定的FPN偏差和相应的市场价格,反映了平衡机制参和偏离FPN而取得的收益。对照先前的联营机制——联营机制是按照最优的定购计划布置确定的生产任务来满足需求并以此分配生产,新机制分配指令直接下发给生产商,指导其迅速调整生产来保证满足需求。
在NETA机制中,系统操作方——全国高压输电线网——协调市场参和方自然地理位置和系统平衡机制需求之间的分歧,除了接受出价解决电力不平衡外,系统操作方还接受出价来调整输出量/需求量来维持供给的平安性。
准确猜测是非常重要的,因为所有的交易都是严格的,这就是说,一旦一个电力合同(无论是生产方或消费方)无法履行,偏离了合同要求,惩罚办法将马上实施。任何背离了合同的参和方都将视为“不平衡”并支付两个不平衡价格中的一个,“系统购买价格”用于那些比合同规定消费的多或生产的少的用户或生产商,“系统出售价格”用于比合同约定消费的少或生产的多的用户或生产商。
全国高压输电线网不得不采用不平衡价格来平衡系统,因此,不平衡价格,很大程度上依靠参和方为增加或减少他们的生产量或供给量所接受的价格。
目前,系统购买价格偏高,为避免支付这个费用,大多数供给商有意地订购比他们预期需要更多的电量,然而,生产商必须布置提供所有合同要求的电量,这样全国高压输电线网不得不进行调解以减少生产输出量,这种情形系统称之为“超出”,反之,全国高压输电线网需要采取行动增加生产输出量,系统称之为“短缺”。
为利于控制平衡机制,全国高压输电线网拥有“期货交易”的能力,这意味着签定合同买卖将来输送的电能,通常,通过期货交易获得的价格要优于短期通过要价获得的价格,这些降低了全国高压输电线网平衡系统所需的费用。另外,一个经协调方同意的激励布置,将平衡系统的费用减至最小,因而受到的奖励。
有时在生产和需求平衡中出现了忽然变化(例如一个流行的电视节目结束时,上百万人同时转换频道),并不是所有的生产商可以提供这种必要的“瞬间储备”服务,而瞬间储备的价格也比较昂贵,这使得威尔士两个抽水蓄能电站从中获益,第一水电公司所属的1740MW的迪诺威格电站和360MW的范思特尼格电站,可以在一分钟内向电网输入数百兆瓦特的电能。
同时,英国少量传统的水电几乎都专门用于高峰期电价最高时。在英国自由化电力市场,传统的水电和抽水蓄能电站如1740MW的迪诺威格电站(上图显示了它的放水区)提供了有利的峰期电能和系统控制。
2.德国摘要:市场开放电力平衡
德国,欧洲最大的电力市场,主要依靠进口石油和核电站,其总装机容量达108000MW,其中传统的水电为4304MW(约占4%),抽水蓄能电站为4636MW(约占4.2%)。(哥德思特尔工程各机组2002—2003年开始运行后,将增加1060MW的抽水蓄能容量)。1060MW的哥德思特尔抽水蓄能电站,当其4个机组2002—2003年开始运行后,将成为德国完全自由化电力市场的重要组成部分。
到目前为止,德国电力市场竞争的步伐仍然在加快,随着1996年欧洲联盟电力规程的实施,1998年4月德国电力市场没有经过任何过渡时期就完全引入竞争,公用事业协会、工业部门和独立的电力商在1998年5月签署的协议中确定了调整电力传输价格的准则,几个月后,电网操作方协会提供了电网进入的技术标准,第一个协议可以保证数百或数千个(达不到上百万个)用户改变供给商。
1999年12月基于连接点价格表的第二个协议取代了第一个协议,它答应每个用户在全国范围内在不改变系统进入费的前提下自由变换供给商。2001年12月13日,电网操作方和系统用户通过了对第二个协议的调整方案,第一次将代表家庭用户的消费者包括进来,在修改过的协议中,电力买卖和家庭用户变换供给商进一步简化,从而,德国预备进行第三轮调整以进入一个完全开放的市场。到2001年底,除了许多工业、商业用户外,超过一百万家庭用户变换了供给商。
即使是家庭用户,零售和批发价格也急剧下降,目前讨论集中在全国统一市场和紧密结合的欧洲能源系统,保证所有生产商进入系统以及提高系统价格和运行的透明度。有关德国电力系统状态的关键指示是非常积极的,电力平衡——装机容量和需求的平衡——在德国是积极的(正如欧洲大多数其他国家一样),电力平衡分析的目的是估计装机容量、电站储运损耗统计量、无效容量、维护储运损耗、系统服务储备和负载。分析结果是一个正平衡或负平衡,用以指示一个确定的电站或地区在不影响其自身可靠性的前提下是否可以出口,或者是否需要输入电能以保证可靠的供给。
鉴于德国和大多数欧洲国家没有面临负的电力平衡,而一些欧洲地区存在能源不足,随着欧洲各地区市场竞争的增强,电力平衡需要密切关注。
德国的大型水电站归属大型公用事业公司,他们将传统的水电和抽水蓄能电站视为生产业务的重要组成部分并有规律地控制,同时也存在大量小型的、独立的受德国新能源法资助的水电站,对这两类水电站而言,尽管降低运行费用以保持经济性和竞争力的压力很大,但电力市场自由化的影响仍然不大。
3.意大利摘要:继续干预
在意大利电力市场中水电扮演着重要角色,全国大约75000MW的装机容量中,传统的水电装机容量超过17000MW,另有7000MW来自于抽水蓄能电站,水电承担着全国电力生产的19%。
在意大利,电力工业继续干预是基于1999年执行的博斯尼法案,法案要求的许多步骤都已完成,最近的步骤是2001年5月工业部通过的“市场代码”,引入了一个强制性的电力联营,预期2002年上半年开始营业。可以预见两个主要的市场,第一个是能源相关的、提供前期服务和调整的市场,主要由政府所属的新市场操作者GestoredelMercatoElettrico(GME)操纵。第二个是分配相关的、处理输送阻塞管理、操作储量和实时系统平衡的市场,由独立的市场经营者GestoredellaReteNazionale(GRTN)操纵,这当然需要协商一个合适的协议来处理各种交叉的争端,尽管直到2002年1月还没有达成。
到目前为止,针对大多数消费者的电力批发价格大大高于中欧地区,针对被束缚住的消费者(即不能转换供给商的用户)的价格包括两个部分摘要:固定部分和浮动部分,固定部分相应于发电公认的固定成本,另一部分涉及燃料成本,系统操作者每两个月更新一次。目前这个群体约占总消费人数的65%,随着自由化的深入,到2003年预计比例将降低到35%。
较高的批发价格对于外国公司来说,意大利是一个有吸引力的投资市场,无论这些公司是企图在意大利投资电力或是购买业已脱离纵向联合公用事业EnelSpa的电力公司。
在新意大利市场,水电尤其是抽水蓄能电站对于自营的系统操作商来说,将是重要的资源,从ISO提供的信息判定,水电(容量至少为3000—4000MW)用于处理早晨急剧增加的电力负荷,另外,晚上抽水蓄能电站水库蓄水使得发电机组避免了夜间热机组循环。
4.法国摘要:聚焦出口市场
法国电力装机总量大约108000MW,其中76%是核电,13%是水电,火电占11%。
法国电力在欧洲是独特的,因为所有电能的发电、传输、分配都是国有公用事业公司ElectricitedeFrance(EDF)完成的,是欧盟最后一个国家垄断。
然而,1996年欧洲联盟电力规程为法国电力部门引入市场竞争,90年代后期,法国每年电力出口超过9000万兆瓦时,因而在电力贸易中扮演重要角色。
例如,自2000年2月,法国电网的经营者——一个名为ReseaudeTransportdelElectricite(RTE)的新公司——已经从EDF中独立出来,RTE的目标是管理输电线网运作和发展、确保所有用户对电网无差别的使用以及促进建立一个积极、流动的电力市场。自2001年5月起,欧洲电力输送费用将和距离分开,不管距离多少,每出口1兆瓦时费用定为2欧元(1.88美元),根据每年电力出口量计算供给商应支付的费用,然后根据在边界线的自然流动在电网操作者之间再分配。
EDF的其余部分正在逐渐分散,产生了经营发电或贸易活动的商业单位。有关贸易活动的情况,在伦敦成立了和LouisDreyfus贸易公司合办的联营公司,这些商业公司现在都自负盈亏。像这样的分散化——同样也发生在大多数电力自由化国家——带来了许多有意思的最优化新问题,包括发展新随机模型来处理增加的不确定性和风险。
1996年欧洲联盟电力规程的一项要求就是成员国开放电力市场,不断提高面向竞争的电力份额(到2000年2月达到28%,2003年为33%)。2000年2月,法国立法通过了法国电力市场自由化。目前,约占市场30%的近1200个大型商业消费者可以选择他们的电力供给商,但是,当能够挑选供给商时,几乎没有消费者主动更换供给商。
EDF的发电量约占法国用电量的95%以上,它利用水电作为峰期电能及进行全国输电线网的系统调节,并收取这些辅助设施的额外价格。除了价格收益外,EDF将水电站描述为“法国电力系统平安的关键一环”,EDF操作运行220座水坝及550个水电站,每年水力发电6500万兆瓦时,约占其总发电量的15%。
自由化和市场激烈竞争推进了法国第二大电力集团CompagnieNationaledeRhone(CNR)的发展,CNR的发电量约占全国电量的3%,主要是Rhone河的水电,CNR的水电站装机容量2937MW,每年发电1600万兆瓦时。2001年8月,CNR和比利时的Electrabel共同创建了一个新公司——EnergieduRhone——开发CNR和Electrabel在法国的电力市场,法国政府要求EDF放弃其持有的少量CNR股份来进一步加强市场的自由化。
5.西班牙摘要:类似加利福尼亚吗?
西班牙的全国装机容量约为52000MW,其中水电装机容量约为17000MW,在平均降水年份,水电发电总量约占全国发电量的20%。
1997年,1996年欧洲联盟电力规程实行不久,西班牙开始了它的电力行业自由化进程,并颁布法律建立了电力发电和供给的竞争性框架,采纳的调整框架深受美国加州实行的模型的启发,2001年发生在美国加州的保证供给危机被西班牙密切关注。
尽管西班牙不同机构为避免加州类型危机提出的分析和预防办法大相径庭,但没有人建议回到以前高度干预的机制,而且这还要考虑到西班牙以前的调整结构运行的相当出色(西班牙调整电力系统结构的动机主要是1996年欧洲联盟电力规程的要求,而不是先前电力系统结构的非正常运转)。
近期西班牙提出的各种分析将目光更多地集中在美国加州框架设计的明显缺陷而不是西班牙全面自由化进程,然而,发生在加州的能源危机促进了对西班牙模型的深入探究并且开始修正自由化进程以避免类似失败。
加州电力危机的一般性原因是装机容量不足(供电不足),尽管引起加州电力危机的一些因素在西班牙并不存在,但情况并不让人乐观,假如不利的市场状况继续下去,供电不足将可能在近期内出现;另一方面,不管高价格或是分配公司破产都不能预见。但是,有关这些争论仍然存在着较强的调整不确定性,而且实际出现定量配给尚不清楚可能发生什么情况。
目前,新的投资障碍仍然密切相关并有可能导致令人担忧的发电不足,最主要的障碍包括摘要:迟缓的投资授权、市场准则的不确定性、天然气部门犹豫不决的自由化、增加的环境压力以及即使在发电量不足的情况下仍存在着对现货价格的价格调整上限。
一般而言,在西班牙供电保证是没有深入探究又令人关注的焦点,然而,市场危机的潜在可能性造成这样一种状况,即市场缺乏签定长期合同的动力,仅存在短期电力市场又导致了对新的电力设备投资的短缺。除了上述的障碍外,鼓励签定长期合同是西班牙保证长期电力供给的主要因素之一。
电力市场自由化对西班牙的主要影响是广泛的企业重构和重组,正如欧洲联盟电力规程要求的,反过来,企业的调整和重组也影响着企业拥有的水电资产。在新市场框架中,水电站和其他电力公司一样,每个水电站都可以像其它热电厂一样按照同样的规则在统一市场(如摘要:日常电力市场、国内电力市场、储备市场、实时市场等)中投标,三年的运作显示了水电在电网平安和辅助服务方面优异的成绩。
有关重构,西班牙四个最大的公用事业公司——前国有的Endesa、Iberdrola、Fenosa集团、和HidroelectricadelCantabrico——在国内市场上竞争,在欧盟统一市场内通过合并或意向合并参和竞争,并已开始努力建立新联合……继续走向……激烈竞争。
例如摘要:在2000和2001年,西班牙最大的电力公司Endesa寻求合并Iberdrola——西班牙最大的水电商,Endesa/Iberdrola表达了其雄心勃勃的进军欧盟和拉丁美洲市场的计划。但是,2001年2月,合并计划失败了,因为西班牙政府要求合并的新公司必须淘汰大量落后的生产设备以有利于竞争,这将造成巨大的成本支出。
一级水电站建于1959年,至今已40多年了。随着时间的推移,各个水文站积累了一大批观测资料和梯级水库运行纪录,情况也发生了很大变化。为确保水库的防洪安全和提高防洪、发电效益,研究提高汛限水位的可行性,于是提出了对梯级电站设计洪水进行复核的工作。本次设计洪水的复核,包括洪水资料可靠性、代表性、一致性审查、特大洪水论证与处理、设计洪水频率计算、设计洪水过程线推求和成果可靠性分析等。
1.资料的审查
水文资料是水文分析计算的依据,它直接影响着此次设计洪水计算的精度、可靠性,是设计洪水计算的基础。该项工作包括资料的可靠性、代表性和一致性审查三个方面
1.1资料可靠性分析
古田溪一级水库以上有大桥、前垅、达才、钱板、平湖(源里)等5个水文站和十五个雨量站。资料每年按规范要求整编和送福建省水文总站汇审,具有良好精度。建库后,电厂对一级水库库水位、泄洪、发电、下游水位、入库站流量均有系统完整的观测记录,因此用水量平衡法反算入库洪水,是可靠的。
关于古田溪历史特大洪水调查先后进行过两次,第一次是1954年7月水电总局101工程勘测队开展的,沿溪测量了1952年特大洪水痕迹,同时还调查了1948年洪水。第二次是1956年9月上海院会同古田水文站进行的,调查和推算了1952、1931、1948年特大洪水。1964年上海院最后确认一级水库坝址1952、1931、1948年特大洪水洪峰流量依次为4200、3430、3170m3/s,估计1952年洪水重现期约为80~200年,1931年约为30年,1948年属一般洪水。1964至今36年来尚未发生比1931年更大的洪水,因此,可将1952年的洪水重现期认定为116-236年,平均约为180年;1931年约为60年。特大洪量的重现期难于调查,除一天洪量与洪峰流量关系密切可认为与洪峰同频率外,其它洪量重现期均难以确定,从安全考虑将作一般洪水看待。
1.2资料一致性分析
根据防洪计算要求,设计洪水应为建库条件下的入库洪水,对此进行调洪计算,推求设计洪水位和校核洪水位。因此必须把1931、1946~1958年建库前的实测坝址洪水和1959年建库后实测的库水位、泄流、发电资料全部转换为入库洪水,以保证洪水系列的一致性。坝址洪水转换,参照华东院1987年研究成果,入库洪水与坝址洪水的洪峰流量、一天洪量、二天洪量、四天洪量的比值分别为1.16、1.04、1.00、1.00,按此将建库前实测的坝址洪水转换为入库洪水。建库后的入库洪水,按照下述水量平衡方程反算:
式中是时段的平均净入库流量(即已扣除了水库的蒸发、渗漏损失),取1小时;、分别为时段初、末的蓄水容积,由库水位纪录查库容曲线求得;为溢洪道泄流和发电流量之和,分别由泄流记录和发电负荷纪录计算。
1.3资料代表性分析
一级水库洪水系列具有1946~1958年的实测流量记录和1959年至今反算的入库洪水,洪水系列长达50多年,如图1所示,包括多个丰枯周期性变化(每个周期约11年左右),并有可靠的历史特大洪水资料,具备了良好的代表性要求。
以上表明,一级水库洪水系列具有良好的可靠性、一致性和代表性,根据设计洪水计算要求,可以采用由流量资料推求设计洪水。
图1多年洪峰流量变化过程
2.设计洪峰洪量计算
2.1洪水频率分析
古田溪一级水电站为二级工程,按规范确定大坝设计洪水标准为100年一遇,即p=1%;校核标准为千年一遇,p=0.1%。
按规范要求,考虑特大洪水作用,对一级水库入库洪峰、洪量系列按统一样本法计算经验频率,按矩法初估统计参数—均值、Cv和Cs,分布函数选用P-Ⅲ型,最后以适线法确定理论频率曲线,如图2为洪峰流量的理论频率曲线,得设计洪峰、洪量见表1:
表1古田溪一级水库入库洪水频率计算成果表
项目
成果名称
洪峰流量
Qm(m3/s)
洪量W(106m3)
一天
二天
四天
统计参数
均值
1719
66.1
91.3
122.6
Cv
0.49
0.46
0.45
0.43
Cs/Cv
3.5
线型
P-Ⅲ
设计值
频率
(%)
0.1
6370
229
310
399
1
4622
169
229
298
图2一级水库洪峰流量理论频率曲线
3.设计洪水过程线推求
采用典型洪水同频率控制放大法推求设计洪水过程线,即首先选择典型洪水,然后按推求的设计洪峰、洪量对典型洪水进行放大。
古田溪属山溪性雨洪河流,洪水由暴雨形成,溪水源短流急,暴涨暴落,降雨分布常常不均匀,洪水峰型以双峰和多峰居多。年最大洪水发生在3~10月,以5月下旬至7月中旬和9月居多,前者多为锋面雨,后者常为台风雨。根据洪水特性和工程设计要求,从一级水库实测资料的入库洪水中,选择了前八位的大洪水年份,即1966,1990,1977,1988,1968,1974,1982和1992年的洪水过程进行比较分析,最后从中选择了两个典型:(1)1966年9月洪水发生时间比较靠后,地区分布上主要来源于上游,是晚期大洪水典型;(2)1992年7月5日~9日洪水,属多峰型洪水,峰、量都很大,尤其洪量无论在一级水库还是在区间均居第二位,地区分布上区间较大,是主汛期大洪水典型。据以往分析,对一级水库防洪起决定作用的是设计洪峰和一天洪量、二天洪量、四天洪量,因此以设计洪峰、一天洪量、二天洪量和四天洪量为控制,分段放大典型洪水过程线,在保持时段设计洪量不变的条件下进行修均,即得某种典型计算的设计洪水过程线(见图3、图4,)。
图3设计洪水过程线(66年9月型)
图4设计洪水过程线(92年7月型)
4.结论
从以下几个方面看,此次复核计算成果是比较合理可靠的,可作为下一步研究提高汛限水位可行性时调洪计算的依据。
1、实测洪水从1946-1999年,历时54年,超过洪水设计规范要求的不低于30年的要求,并有丰富可靠的洪水调查成果,为正确计算奠定了牢固的基础;
2、古田溪属典型山区性河流,洪水陡涨陡落,其洪水统计参数Cv随统计时段增长而逐渐减小,符合洪水变化的一般规律;设计洪水统计参数——均值、(=W/T,W为历时T的洪量)、Cv、Cs/Cv随统计历时的变化,均有很好的规律性;
3、各频率曲线综合在一张图上,彼此协调,不会出现相互交叉现象;
4、与上下游及相邻流域洪水频率分析成果比较,一级水库的设计洪水统计参数与相关线(地区经验公式)配合紧密,符合洪水的地区变化规律。
5、与1987年、1993年洪水复核成果相比(见表2),虽稍有偏大,但相差甚微,说明成果是相当稳定可靠的。
表2古田溪一级水电站洪水复核成果比较
复核年份/复核单位
P=0.1%
P=1%
Q
W1
W2
W4
Q
W1
W2
W4
1987/华东院
6110
239
311
374
4470
173
228
295
1993/武水
6330
219
300
386
4610
162
223
290
2001/武汉大学
6370
229
310
399
4622
169
229
298
注:Q代表洪峰流量,单位为m3/S;W1、W2、W4分别为一天、二天、四天洪量,单位为106m3。
Abstract:WestudythefeasibilityofheighteningthelimitingwaterlevelduringfloodseasonaboutthefirstcascadedpowerstationGutianxi,itbaseonthenewhydrologicaldataandoperationalrecordofthepowerstationafterbuildingreservoirin1959.Scientificallyprobethecalculationmethodofreservoirflood、dealwiththeextraordinaryflood、analyzingtherepresentationofdata、frequencyanalysisandassaytherationalityofresults.Insuretheresultsofcalculatingthedesignfloodofthefirstcascadedpowerstationisaccurateandreliable,makethesturdybasefordeeperstudythefeasibilityofheighteningthelimitingwaterlevelduringfloodseason.
Keywords:Feasibility;Designflood;Calculate;Analyzetherationality
作者简介:陈刚(1977—),男,湖北孝感人,助理工程师,从事水文水资源工作。
参考文献:
(1)雒文生、宋星原,洪水预报与调度,湖北科技出版社,2001;
关键词:一期低围堰;高压漩喷防渗墙;实验;施工技术
1概述
湖北小漩水电站一期低围堰包括上、下游横向围堰和纵向围堰,形成的基坑保护纵向围堰、一期上下游高围堰、左岸一期基坑开挖干地施工。围堰设计为土石不过水围堰,围堰顶宽8.0m,边坡1:2,上游围堰顶部高程256.2m,下游围堰顶部高程254.4m,纵向围堰顶部高程从上游256.2m渐变到下游的254.4m。围堰选用高压漩喷防渗墙防渗。防渗墙单排布置,初步设计孔距1.5m,下部伸入基岩0.5m。
1.1地质情况小漩电站上游围堰基础下地层为:河床部分砂卵石层,厚度2.7~8.9m,两岸坡为粘性土层和砂卵石层,覆盖层下伏地层为S1d绢云石英千枚岩夹炭质板岩和石煤。
下游围堰区的地层为:河床部分砂卵石层,厚度2.8~11.8m,两岸为粘性土层和砂卵石层。下伏地层为∈32-3绢云石英千枚岩夹炭质板岩和钙质板岩。纵向围堰的地层为第四系全新统砂卵石与基岩。砂卵石层厚2.4~4.5m,下伏基岩为S1d~∈32-3的岩层,主要岩性为绢云石英千枚岩。砂卵石为强透水层,基岩为微~弱透水层。
2高压漩喷灌浆工程施工
2.1高压漩喷实验小漩水电站工程一期低围堰高压漩喷防渗墙灌浆分为上、下游围堰及纵向围堰三个部位,开工前为了确定孔距、压力等施工参数,选择在纵向围堰纵0+352.6~纵0+363.4处进行施工试验,结合设计单位提出的数据,选择三组试验孔距:0.8m、1.0m、1.2m1.5m三组布置,每组四个桩,待防渗墙强度达到规范要求后通过开挖检查,分析墙体成型质量,观察桩体之间搭接效果,最终确定孔距。高压漩喷防渗墙灌浆试验区于7天内完成,完成12个孔,高喷进尺162.8m。
2.1.1试验目的:①高压漩喷试验完毕后开挖检查,获得灌浆影响半径,搭接厚度,孔斜情况等。②获得防渗体桩孔合理的施工孔距。③通过钻孔取芯或开挖直观检查分析,为高压漩喷正式施工确定最佳施工参数,包括水、气浆压与流量、漩转速及提升速度,浆液水灰比施工技术参数,作为现场施工控制的技术指标和施工操作技术要求。
2.1.2现场工艺试验为确定合理的喷射灌浆参数,在纵向围堰防渗体施工轴线的下游端,进行高压喷射灌浆现场施工工艺试验(按拟定的工艺参数进行),试验孔分两序施工,先施工Ⅰ序孔,根据钻孔取芯或开挖直观检查分析,确定正式施工的技术参数,作为现场施工控制的技术指标和施工操作技术要求。
高压漩喷施工工艺流程为:测量放孔钻机就位开孔钻进到设计深度终孔、测孔深下入护壁泥浆或特制PVC管并起拔套管高喷台车就位孔口试喷下高喷管喷浆、提升高喷结束孔口地面陷坑回填械清洗移至下一孔位。
2.1.2高压漩喷实验施工工艺参数拟定施工工艺参数
2.1.3高压漩喷防渗墙施工方法和措施
①钻孔:根据现场情况(视现场塌孔情况)选用采用风动钻机套管跟进钻孔或用回转地质钻机成孔,钻孔布置为单排,分二序施工,孔径146mm,孔位偏差≤50mm,孔斜≤1.0%,孔深入岩100cm。选定部分一序孔作为先导孔,划分层位,其深度大于墙体深度,间距不大于20m。
开钻前钻机的调平和稳固对孔斜影响很大,保证钻机或高喷台车就位后其立轴或转盘与孔位中心对齐,并经质检员或技术员进行检查合格后施工。钻至设计深度后,强风清孔,清孔验收合格下入特制PVC管护壁,液压拔管机起拔套管,孔口妥善保护。
钻孔过程中对孔位、孔深、地层变化(钻进速度骤变,返渣特性变化等现象)、特殊情况及处理措施等都作详细记录。
②浆液制备采用水泥标号为42.5MPa的硅酸盐水泥,水泥新鲜无结块。所用水泥均有出厂检验报告,过期和受潮结块者不使用,施工中并抽样检查。
使用高速搅拌机制浆,水泥浆的搅拌时间大于30s,浆液在严格过筛后使用,定时检测其密度。水泥浆随配随用,并进行连续不断的搅拌,一次搅拌量为0.8m3。
高喷施工使用水泥浆液存放的有效时间符合下列规定:浆液存放时控制浆液温度在5-40℃范围内,制备至用完的时间不超过3h,否则按废浆处理。
高喷灌浆用水符合水工砼拌和用水的要求,制浆材料的称量误差不大于5%。
③高喷:钻孔经验收合格后,进行高喷灌浆,高喷灌浆时对钻孔记录中记载的特殊部位认真对待,预防出现质量事故。高喷施工工艺流程见图2。高喷台车就位,首先进行机具试运转或称试喷,机具试运转时的高压泵泵压保持在20±2MPa,空压机风压保持在0.7Mpa,泥浆泵泵压保持在1.0Mpa,同轴喷射。试喷检查喷咀、喷管及所有设备运转正常后,下入φ89mm高喷管至设计深度,下入喷射管时,用胶带保护喷嘴部分防止堵塞。
喷浆:喷头下至设计深度时,按规定参数送浆、气进行静喷,待浆液返出孔口、情况正常后开始提升喷管,喷射过程连续进行,浆液用量70~100L/min。中途拆卸喷射管后,应将喷射管下至原位0.3m以下进行复喷,喷射过程中定时检测原浆、返浆比重及水泥浆用量,控制风压、水压。当返浆密度小于1.3g/cm3时,立即停止提升,直至回浆密度大于1.3g/cm3时,恢复正常喷浆作业。高喷作业分两序施工,相邻Ⅰ、Ⅱ序孔的作业间隔时间大于48小时。
高喷灌浆应全孔自下向上连续作业,作业过程中若中断,则将喷浆管沉至停喷点以下0.5m,待恢复正常时再喷浆提升。当停机超过3h时,对泵体和输浆管路妥善清洗。
施工中控制压力和提升速度,保证孔内浆液上返畅通,避免造成地层劈裂或地面抬动。高喷灌浆结束后,利用回浆或水泥浆及时补灌,直至孔口浆面不下降为止。
施工时如实记录高喷灌浆的各项参数,浆液材料用量,异常现象及处理方法等。记录表格符合有关标准,并经过监理人批准。
2.1.4质量检查和分析试验区施工完成后,经施工单位、监理、业主等三方现场对不同孔距的漩喷墙进行了开挖检查、钻孔取芯检验,先开挖孔距1.2m的防渗墙,可以直观的看到桩体之间明显无搭接;开挖孔距1.0m的防渗墙,可以看到桩体之间部分有搭接,经过人工凿挖、冲洗后,桩体局部部位之间基本无搭接,两桩之间取芯,无芯柱;开挖孔距0.8m的防渗墙,经过人工凿挖、冲洗后,可以看到桩体之间搭接明显,搭接长度约20~30cm,搭接良好。
2.1.5试验结论通过试验区防渗墙施工,监理、业主及施工单位在施工现场最终得出如下结论:①当孔距为0.8m时,防渗墙搭接效果良好;孔距为1.0m、1.2m时防渗墙搭接效果差。②其它施工技术参数均能满足要求。④施工机具能满足高喷施工要求。⑤小漩水电站工程高压漩喷防渗墙灌浆孔距采用0.8m,水压力按35Mpa控制,其它施工技术参数不变。
3高压漩喷防渗墙施工特殊情况处理
①高喷过程中,出现漏浆时,采取静喷,待孔口正常返浆且返浆比重达到设计值后恢复提升,出现浆液不足时,漩喷管下入原位进行复喷。在大块石位置的上下反复喷射2~3次,使水泥浆充分包裹大块石,并做好详细记录。②孔内严重漏浆,可根据具体情况采取以下措施处理:a降低喷射管提升速度或停止提升;b降低浆液压力、流量,进行原地灌浆;c浆液中掺加速凝剂;d加大浆液浓度或灌注水泥砂浆、水泥粘土浆;e向孔内冲填砂、土等堵漏材料。③若发生串浆,应立即封堵被串孔,待串浆孔高喷灌浆结束后,尽快进行被串孔的扫孔、高喷灌浆或继续钻进。串浆量较大,应降低风压并加大进浆浆液密度或浆量。超级秘书网
供浆正常情况下,孔口回浆密度变小且不能满足设计要求时,应加大进浆密度或进浆量。在富水地层,宜适当减小风量或降低风压。
4结束语
高压漩喷防渗墙灌浆施工技术在本工程的应用,再一次表现了该技术在基础防渗方面的优势。小漩电站一期低围堰高压漩喷灌浆造孔个,总延米约为15000m,共划分单元工程87个,优良个数80个,优良率为92%,经设计、监理及业主联合验收被评定为优良。施工总工期为50天,根据目前一期低围堰渗水情况来看,仅用一台15kw,流量为100m3/h的单级单吸离心泵可以满足基坑的经常性排水,确保了一期主体工程施工的按期完成。
参考文献:
水利水电工程存在一些可能的安全隐患,需要格外受到水利水电工程施工管理者的重视。在水利水电工程施工过程中,存在着众多隐患,比如在引水洞的过程中,必须要在深度达到几十米的浇筑混凝土大坝上开展。这种施工要求,不仅十分艰巨,而且十分危险,非常容易出现伤亡事件,有时会引发坝体裂痕。不同的天气和温度也会对施工造成重要影响,这种不稳定因素一直都是水利水电工程施工难以完全克服的困难。在施工过程中,在立体交叉的高空作业,是一项非常容易出现危险的工作,有时危险会严重危急工作人员的生命安全。在那个高的施工位置,却要完成在陆地上也很难完成的工作,这对施工人员的要求是非常高的。这就要求工作人员不能有恐高症,同时在施工的过程中,保持流畅性,熟练掌握高空作业的各项安全措施。在开展有关带电工作的时候,因为电是十分危险的不安全因素之一,因此必须十分注意安全问题。实施有关爆破的工作也是施工过程中的重要难题。在施工过程中,这种大规模爆破工作一直以来在安全系数上都比较低,也一直是施工过程中屡见不鲜的难题之一。爆破的地方、程度和波及范围都是安全管理问题的重要内容。所以实施爆破工作必须有关部门协商,而且下达了详细的批准范围之后,才能实施,预防发生施工安全事故。
水利水电工程的安全管理事关国家长远发展,人民生命和财产安全,所以要想法设法加强安全管理,必须保障水利水电工程的施工安全。下面从三个方面论述:
1逐步建立动态安全生产管理监督和有效控制机制
作为一种可操作性强,符合安全生产实际需要的对策,我们要逐步建立起动态安全管理和有效控制机制,在安全生产管理工作中贯彻执行好。坚持“以人为本”的理念,加强安全生产人员队伍建设,采取各项针对性强的方法努力提高安全管理人员的业务素质。作为安全管理人员,必须做到以下几个要求:第一是要充分了解和掌握水利水电行业的安全生产法律、法规、政策和规章制度。第二是对水利水电行业的生产作业环境和生产系统非常熟悉。第三具备较强的政治素质和组织能力。第四掌握水利水电行业现代化安全管理知识。第五掌握水利水电行业主要设备的结构,熟悉专业技术。
2对施工过程中危险和危害因素进行分析和辨别
在辨别危险源的过程中,要严格按照“横向到边,纵向到底,不留死角”的原则,对存在的危险和危害因素认真分析和辨别。一般情况下,可以采取下面几种方式:第一是现场查看:通过现场实地观察,发现隐藏的危险源。第二是安全检查表:充分发挥已经编制好的安全检查表,开展系统的安全检查,从而发现潜在的危险源。第三是查看相关记录:查看以往的事故资料和职业病记录,从而搜索到潜在的危险源。第四和作业人员进行交流,通过和一线作业人员进行交流,能够初步辨别出工作中可能存在的危险源。第五还可以分析工作任务。对周计划、月度计划和年度计划的工作任务进行细致分析,能够发现其中涉及的可能出现的危害。
3加强危险因素的防控