时间:2022-07-04 08:21:53
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇水库工程论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
目前我市已建成997座水库,基本上是在50年代末和60年代初修建的,其中有病险水库527座,占水库总数的52.8%。几十年来,这些小型水库工程为我市的农业生产和发展,发挥了巨大的作用。然而,建设时因受各方面的条件限制,工程设计标准较低,有些甚至没有进行设计,而且大部分以群众运动方式修建,加上经过40多年的运行使用,工程设施普遍存在老化和损坏,严重影响工程的安全运行和经济效益的发挥,威胁着水库下游人民群众的生命和财产的安全,给社会造成不利的因素,也给工程管理方面带来不少问题。本文对某某市小型水库工程管理上存在问题的症结和解决的对策作些探讨。
水库管理工作是水库的利用与管理,是水利工作的一项重要内容。利用是指发挥它的功能和效益,管理是为了确保水库的安全及延长其寿命。加强水库科学管理,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。
二、存在问题
1、工程设施方面
小型水库工程的主要任务是为农田灌溉用水服务。小型水库主要水工建筑物有挡水坝、溢洪道、放水涵(闸)管和灌溉渠道等,现就其存在的问题分别作一简述。
(1)、小型水库挡水坝,一般是均质粘土坝,标准较低,一些小(二)型水库没有进行设计就进行施工,工程设施建筑物没有达到相应的级别标准。如挡水坝高度或坝顶宽度也不够,坝的坡度较大,坝坡稳定安全系数低。相当一部分小型水库的坝基清理不完整,缺少反滤碓,坝基渗漏较大。坝体与两岸的山坡交接处,没有排水沟,山坡集水冲刷坝体。坝的上游坡面没有块石或混凝土块护坡,受水库风浪冲刷,下游坝坡也没有草皮护坡。
(2)、小型水库的溢洪道,一般为开敞式宽顶堰溢洪道,在原山坡开挖而成。经长期的运行使用,有些两侧没有导墙、底板没衬砌的溢洪道,大部分均被破坏;而有导墙和底板的也被冲刷损坏。另外,溢洪道宽度不够宽,设计泄洪流量小,溢洪道堰顶高程与坝顶高程的高差偏小,遇到特大暴雨时,水库最高水位几乎接近坝顶,严重影响大坝的安全运行。
(3)、放水涵(闸)管分为斜涵管(或放水闸)和平涵管。涵管一般为方形浆砌体结构,经过40多年的运行使用,大部分小型水库涵管都漏水严重,渗漏水不断带走或冲刷孔洞周围的坝体土质,造成坝体有空洞,最后形成坝体塌方。
(4)、小型水库灌溉渠道大部分是沿地形开挖而成,多为自流灌溉农田。渠道普遍没有进行防渗处理,渠道渗漏水量大,加上农田灌溉用水多采取漫灌、串灌、渠道间歇供水,边坡塌方沉陷较多,使渠道淤塞严重,渠道水有效利用系数低。
2、工程管理方面
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。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。
小型水库工程是在计划经济时期建设的,当时均成立了相应的管理单位,负责水库工程的运行管理。小(一)型水库都有事业编制的机构和运行管理的干部职工进行管理,水库是无偿为农村集体的农业生产提供灌溉用水服务,不收取水费,或者收得很少,水库的运行管理费用由地方政府负责解决。
随着市场经济的发展,农村体制与经济体系发生了根本变化,水利工程管理单位职能也发生了变化。用水对象由原来的农村集体单位变成了个体农户,水库运行管理维护费用要靠收水费来维持。要向习惯于无偿供水的农户收取水费和派工维护工程变得非常困难,这使得一部分水库的运行管理机构和人员要撤并,水库变成无人管理或兼管状态,一些水库设施遭受人为破坏严重,难以发挥水库工程应有的工程效益。
3、水利工程的对外交通和通讯方面
小型水库多建于山区,远离交通干线,建库时的进库道路多是不上等级、路面狭窄、坑洼不平、弯多坡陡的临时道路。经过40多年的使用,一些水库原有道路也不能通车,即使能通车,遇到下雨也是路面泥泞,边坡塌方,车辆无法通行。目前绝大部分的小型水库缺通讯设施。如果水库出现险情,交通和通讯又不畅,容易贻误抢险时间,将产生严重后果。
三、解决问题的对策
近几年来,各级政府和有关部门,非常重视水利工作,加大了水利基础设施的投资力度,同时,也加强对病险水库工程的除险加固。作为水利工程的管理单位,要利用这难得的机遇,主动争取县、乡人民政府和上级有关部门支持,多方筹集资金,对病险水库进行处理。同时,要促使全社会关注水利工作,加快自身管理单位的经营管理制度改革,发展多种经济,增强经济实力,适应社会主义市场经济的发展需要,逐步解决水利工程管理存在的问题。
1、小型水库的除险加固
(1)、对坝高、坝顶宽不达标的小型水库
对坝高不够,坝顶宽偏小的小型水库,要根据水库工程级别,重新进行水文计算,复核设计洪水,确定坝顶高程和坝顶宽。对于坝坡要按规范规定和坝坡稳定计算,确定坝的坡度及护坡结构。
(2)、关于溢洪道欠宽的问题
溢洪道欠宽的,要按校核洪水的最大泄洪流量,确定溢洪道宽度和最大过水深度,以此来确定溢洪道宽度;溢洪道未衬砌的,要进行衬砌,保证溢洪道安全泄洪,以保大坝的安全。放水斜涵(闸)管和平涵管漏水的,根据各水库工程的特点,采用相应的处理方案,进行防漏防渗加固,漏水严重的要重建。
(3)、土坝的防渗加固
土坝要进行坝体抗滑稳定分析复核,注意检查不均匀沉陷和裂缝出现;对于坝基渗漏大、坝体填土质量差的水库,要进行坝基防渗灌浆和坝体固结灌浆处理。
(4)、灌溉渠道防渗处理
主、支灌溉渠道一般应进行渠道防渗,以减少水量损失、提高渠道水利用系数、缩短放水时间及节约水量来确保灌区用水。目前灌溉渠道防渗可以通过政府、水管单位投资和灌区受益农户投工投劳来完成。
2、加强小型水库的工程管理
(1)、乡镇的水库工程管理单位,是水利部门最基层的水管单位,当地政府要依照《中华人民共和国水法》和《江西水利工程管理条例》,结合实际情况,小(一)型水库工程由县级水利部门主管,其余小(二)型水库工程(包括小型提水、小型引水等工程)可由所属的乡(镇)人民政府统一管理。各乡(镇)成立水利工程管理机构,配套相应的管理人员,负责水费收取和水工程的维护、运用、管理。
(2)、加大各项宣传力度
各级政府和水管单位,要加大宣传《中华人民共和国水法》的力度,宣传水利是农业的命脉,是社会经济发展的基础;同时,水也是商品,要有价使用,要增强全社会节水意识,保护水资源。根据国家有关政策规定,按用水量对用水户征收相应的水费,共同管好水,用好水。
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
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、水管单位要发展多种经济
(1)、开展多种经营服务
根据小型水库工程的条件和特点,因地制宜,要发展适合市场经济产业,水库不能单一依赖农业灌溉用水收费来维持,要利用自身的优势,一般有条件的可建设乡(镇)供水项目,解决乡(镇)居民生活和工业用水,也可利用水库或渠道的水头落差进行引水发电,建设相应规模的小水电站,与当地电网并网供电。
(2)、发展种植、养殖业
适合发展种植、养殖业的小型水库,要发展种植经济果树、速生丰产树林、经济竹林等。同时,利用水库进行养鱼、养鸭、养鹅,水库区周边可养鸡、养猪。以种植业促进养殖业的发展,反过来养殖业又促进种植业的发展。至于发展经济所需资金,可以通过争取国家投资、单位自筹、银行贷款和个人集资等多方面筹集。通过发展经济,增强水管单位的经济实力和市场竞争力,进一步改善工作环境,提高水管人员的待遇,稳定水管人员的队伍,做好水库工程管理工作。
6、完善水库对外的道路和通讯
水库对外交通道路和通讯设备,是抢险工作的根本保证。它能使抢险物资和人员送达水库,险情、灾情能及时向上级汇报,避免出现重大的灾害事故。
输水洞为钢筋混凝土结构,断面尺寸1.0×1.6m,闸门结构为平板钢闸门,洞底进水口底板高程306.70m,最大设计流量12m3/s。溢洪道为实用堰,堰顶净宽10m,设四孔钢闸门。断面尺寸2.5×3.2m,闸门结构为平板钢闸门,堰顶高程311.80m,设计最大泄流量106m3/s。水库在防汛或突发事件,全体职工共同参加统一行动,统一听从调配。在灌溉和水费收缴工作中由领导带领分片管理,灌区由专人负责管理,统分相结合。
2水库各项规章制度建立健全落实情况
水库根据国家有关方针、政策、法规和上级部门有关于防汛工作决定,指示及规章制度对工程管理和防汛工作、财会管理分别制定落实了相关岗位责任制度,并层层落实到人。
3水库公益性岗位管理人员上岗情况、培训情况
小城水库属于中型水库。现有职工41人,退休9人,水管改革分离22人,公益性岗位定编19人。水管改革后公益性岗位持证上岗率100%,上岗人员对工作高度负责。人员培训按照省、市举办培训学习要求参加培训。
4水库工程运行管理、确权划界、安全鉴定情况
4.1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。
4.2水库土地已确权划界,确权土地面积7701亩。
4.32000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。
5水库安全度汛工作落实情况
5.1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。
5.2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。
5.3备用电源不能使用,必要时可人工摇启闸门。
5.4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。
6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。
7水库工程管理中存在的主要问题和解决对策
7.1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。
7.2闸门及启闭设备年久运行,需大修或更换。
7.3水库没有备用电源。备12马力柴油发电机一台。
7.4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。
8工作建议
彰武南海水库工程管理局1991年被河南省水利厅评为水库达标单位,1994-1995年度被评为河南省水利工程管理三级单位,1998-1999年度被评为省水利工程管理二级单位,2002-2003年度被评为省水利工程管理一级单位,至今已连续12年保持河南省水利工程管理一级单位。
2工程管理考核主要做法
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。
4.4积极解决重点难点问题
关键词:滨海平原水库,均质土坝,坝基渗漏,原型观测,垂直铺塑
0. 前言
黄河口附近所建平原水库蓄水深度一般仅3~5m,土坝承受水头很低,但坝基地层由近代河流相和滨海相沉积共同构成,地层复杂多变,浅层埋置贝壳夹砂层,坝基防渗仍是一个需要重视的问题,一旦处理不当,往往渗透破坏现象严重。现以胜利油田孤河水库为例予以说明。
1.工程概况
孤河水库是一座引黄供水的平原水库,地处黄河三角洲入海口附近,距渤海海岸最近距离约15km。渤海1854年海岸线通过库区,1885年黄河河道由苏北改道至利津入海,形成1889年的扇形面,水库正处于其间。
孤河水库设计蓄水位7.5m,死水位5.0m,库区原地面平均高程约4.0m,现建基面高程一般在2.7~4.2m之间,局部最低2.48m,最高4.61m。坝顶高程9.3m,坝顶宽度16.0m。坝体剖面为一复式断面,高程7.0m以下为水力冲填形成,以上为碾压填筑,高程7.0m以上上游面为浆砌块石挡土墙,墙前为宽17.0m土面平台。论文参考网。围坝全长10.48km。典型剖面见图1。
图1 围坝典型断面图
工程1985年6月开工建设,1987年底建成蓄水。土坝填筑是在库区距上游坝脚50m处水力冲挖形成泥浆,泵送至坝内沉积,形成坝体。土坝填筑前未清基。水库投入运行不久,1988年即在桩号5+700~6+000段出现严重渗漏,以后逐渐发展,坝脚下游局部地面隆起,泉眼冒水冒砂,至1996年出现渗透破坏的坝段累计总长约2.0km,间断分布在桩号0+300~2+300、5+700~9+700约6.0km长范围。在此情况下,1996年底开展了两项渗漏探查和分析工作,即补行工程地质勘察和渗流原型观测。
2. 工程地质勘察
孤河水库建设期未进行工程地质勘察,1996年11月补行钻探。钻探由坝顶进行,沿坝全长布置一条勘探线,钻孔间距100m,孔深15m。由钻探得到下列资料。论文参考网。
2.1坝体土性
坝体水力冲填土为重粉质壤土,土体干密度13.5~14.4 kN/m3,塑性指数Ip=12.4,含水量ω=31.9%,孔隙比e=0.881。水平渗透系数4.27×10-5cm/s,满足规范对均质坝土料渗透系数的要求。
2.2 坝基土层分布
在钻探深度范围坝基土层可分为三层,其中②、③层又分亚层,与渗流有关的几个浅层土层特性列于表1。
表1 坝基土层分布表
层号 岩土名称 含水量 % 孔隙比 e 渗透系数cm/s 层厚 m 层底高程 m 分布范围 ① 轻粉质砂壤土 30.5 0.827 1.26×10-4 0.3~3.9 -0.35~3.95 桩号5+545、9+960处缺失 ②-1 淤泥质粘土 38.8 1.072 1.05×10-7 0.3~2.6 -0.15~2.15 分布于1+100~3+300、3+460~5+700、6+270~6+480、6+570~7+520 ②-2 贝壳夹砂
~1×10-3 0.3~1.5 -0.62~1.49 分布于1+100~1+980、2+260~2+760、3+400~3+800、5+600~6+460 ②-3 含贝壳轻砂壤土 24.2 0.713 4.62×10-4 0.5~1.8 -1.85~0.79
② 粉质粘土 27.8 0.876 1.89×10-4 0.3~3.7 -4.19~-1.95
0前言
一维大变形固结理论是在小变形固结理论的基础上发展起来的,由于小变形固结理论的局限性,人们开始研究新的固结理论来满足新的工程需求。其中以Gibson的一维大变形固结理论[1]为最早。但由于Gibson固结理论中某些假设的存在,使得其具有很大的局限性,人们就不断地对Gibson理论进行修正以符合特定的需求。本论文针对黏土铺盖裂缝的淤填处理问题,对渗压作用下的淤填黏土的固结机理进行了研究。
1理论模型
图1为淤填黏土渗压固结[2,3]理论模型,其0-0截面为水面初始高度,1-1截面为施加水压力后的高度,2-2面为初始状态的淤填黏土顶面,3-3面为固结黏土层顶面,4-4面以下为黏土铺盖下的透水层,该透水层为砂层。ΔABC为施加渗压前的有效应力分布,ΔA'B'C'为固结完成时的有效应力分布。固结方程的自变量不同,求解方式不同,本文基于有限应变固结理论分别推导出以超孔隙水压力和孔隙比表示的有限应变渗压固结偏微分方程[4]。式中:ue为超孔隙水压力;e为孔隙比;t为固结历时;a为土层某一截面的初始高度;CF为有限应变固结系数;BF为有限应变固结对流项系数;Be为有限应变固结对流项系数(包含BF)。对于黏土铺盖的实际情况,采用超孔隙水压力为控制变量较孔隙比为控制变量更为直观和合理。
2模型试验
针对实际工程中黏土铺盖裂缝[5]的淤填问题,为模拟铺盖裂缝淤填沉积土层在渗透压力作用下的固结过程并对本论文建立的理论模型和计算结果进行验证,特设计模型试验[6,7]。
2.1试验材料模型试验以河北省鹿泉市西薛庄水库的黏土铺盖裂缝为模拟对象(有关该水库的基本情况详见第4部分现场试验)。试验用土的物理性质指标见表1。
2.2模型试验装置与测试系统模型箱高50cm,长90cm,宽40cm,箱体底面为高强度塑料板,模型箱各面及顶部(盖板)均用有机玻璃板连接并密封,箱体外部用不锈钢骨架连接并用角钢固定,模型试验装置如图2所示。考虑到模型的相似性问题,模型部分自下而上分为三部分:底部铺设10cm厚的粉细砂层模拟铺盖下的透水层;中部根据需要设置铺盖,厚度在6~12cm不等,贯穿铺盖的裂缝预留在该段;上部模拟库区上游,填料的沉淀沉积路经该段。本文所指的裂缝均为贯穿铺盖的裂缝。
2.3模型试验过程模型试验是将预制的泥浆用小型泥浆泵或输浆导管压送到模型箱的裂缝处,泥浆经沉淀沉积并承受向下的渗透力而开始淤填。试验开始前,首先根据模拟水库原型水位情况选择试验压力,调整并记录孔隙水压力传感器读数,试验开始的同时打开底板上的渗流出水口,淤填沉积层(泥浆)在渗流应力作用下开始固结。测量固结期间沉积层变形值和渗透流量。待渗压固结趋于稳定,通过探针式孔隙水压力传感器从试样底部插入试样不同深度,测出孔隙水压力沿土层的分布值及土层的含水率分布。根据含水率分布得到孔隙比分布。上述指标的测试步骤与渗透诱发固结试验基本相同,不再赘述。考虑实际裂缝的形状特点,将模型试验中模拟的裂缝形状概括为四种,如图3所示。
2.4模型试验结果为便于对各种断面形状裂缝的淤填效果进行对比分析,将模型中的各种裂缝体积均按相同数值分别在各自的试验中体现出来。由于裂缝体积、承受的渗透压力相同以及淤填厚度相近,各个模型的试验结果具有一定的可比性。
2.4.1渗透流量的变化将各种裂缝淤填固结过程中的渗透流量过程线绘于图4中,由图可见,在开始渗透的初始阶段,穿过各种断面形状裂缝的渗流量均较大,且随时间增加而逐渐减小。裂缝形状不同,穿过裂缝的渗流量的减弱趋势不同。单个矩形裂缝较多个小宽度矩形裂缝的渗流量在初始时的渗流量相差较大,但随固结的进行,二者渗流量的变化趋于一致:对于倒梯形断面(上大下小),渗流量初始值就减小很多,试验结束时渗流量减小到最小,说明淤填效果最好;正梯形裂缝由于汇流面积及淤填土面积较狭窄,而渗流溢出处宽度较大,渗透流速在裂缝内分布不均匀,渗透力减弱,导致淤填效果欠佳。
2.4.2淤填土层沉降变化[8]图5为各种形状裂缝中淤填土层表面中心点的沉降变化曲线。可见,单个宽大裂缝中淤填土的沉降大于多个较小裂缝中土的沉降值。这是因为单个裂缝的宽度较大,淤填土层中心的沉降受侧壁影响较小。倒梯形裂缝由于裂缝外边缘的土粒随水流汇集到裂缝中,增加了裂缝的渗透体积,故表面沉降值小;而正梯形断面裂缝内淤填土表面沉降较大,因此,一次淤填不能达到较好的效果。
2.4.3淤填土层孔隙比与孔隙水压力分布固结完成后实测的土层含水率分布见表2,以单个矩形裂缝淤填固结为例,超孔隙水压力沿深度的变化曲线见图6,由含水率得到的孔隙比沿深度的变化曲线见图7。图6为实测的孔隙水压力、超孔隙水压力与理论计算的超孔隙水压力在三个不同时刻的对比曲线。由曲线的分布可以看出,计算得出的超孔隙水压力与相应时刻的实测值吻合较好,只是在淤填层的下半部两者稍有差异,其原因是实测时孔隙水压力滞后所致。根据孔隙水压力的对比分析可知,与施加外荷载引起土体变形的根本区别在于,由渗压产生的超孔隙水压力并不能完全转化为有效应力,只有接近一半的超孔隙水压力使土体产生渗透诱发固结,并随深度增加而逐渐增加直至淤填层底部达到最大,但仍存在着倒三角形分布的超孔隙水压力并使淤填土层中的渗流趋于稳定。理论计算与由实测含水率计算得到的孔隙比分布曲线见图7。该图表明,数值计算得到的孔隙比与试验中通过实测含水率分布计算得到的孔隙比吻合较好。
2.5试验结果模型试验结果表明,用泥浆泵将泥浆直接送入裂缝处进行淤填处理的方法可以有效地处治铺盖裂缝。该试验为实际工程中黏土铺盖裂缝的治理提供了施工依据,同时也验证了前述所建立的理论模型的适用性及合理性。为尽快将渗压作用下的固结理论应用于实际工程并对其进一步实践检验,与有关部门协商,进行了现场试验,试验场地选择在鹿泉市西薛庄水库。
3现场试验
3.1工程概况西薛庄水库位于鹿泉市白鹿泉乡西薛庄村南,坝址座落在太平河支流上,是一座以防洪、灌溉为主的小(二)型水库。该水库始建于1974年1月,控制流域面积5.5平方公里,总库容21.80万立方米。坝体为均质土坝,坝长110.0m,坝高12.0m,正常蓄水水头8.0m。该库下游有东胡申、西胡申、白鹿泉、枣林等村,涉及人口1483人,受影响最近的西胡申村距离水库不到1km,该水库担负着下游6个村1483人、2202亩耕地的防洪与灌溉任务。水库运行30多年来,工程老化失修,尤其是水库渗漏问题严重,严重影响水库的防洪安全和灌溉效益的发挥。为此,2003年石家庄市财政局、水利局批准对水库进行防渗加固处理。2004年石家庄市水利局市水管字[2004]4号文批复了“西薛庄水库防渗加固实施方案”。进入现场,首先对库区情况进行了有关方面的勘查。经过勘查表明,该水库是具有水平防渗(黏土铺盖)的均质土坝,黏土铺盖厚度为0.8~1.0m。水库的渗漏主要是黏土铺盖裂缝造成的,经勘查共发现裂缝37条,塌坑8个。其中裂缝最大宽度20cm,绝大部分裂缝均贯穿铺盖;塌坑的最大直径1.8m,塌坑边缘分布着辐射状裂缝。渗漏造成库区水位常年低于正常水位2m,严重影响水库灌溉效益的发挥。“96.8”洪水后又加剧了渗漏险情,严重影响到水库土坝的稳定和下游人民的财产和安全。
3.2场地工程地质与水文地质条件在1974年西薛庄水库工程开工前,未进行详细的工程地质与水文地质勘查,原有资料也部分缺失。经反复调查得知,水库土坝地基分布有震旦系硅质灰岩,夹少量薄层泥灰岩;第四系含碎石红黏土、卵石、砾石、砾砂、粗细砂、黏土、粉质黏土。水平铺盖下为厚约3~4m的密实砂砾层。震旦系硅质灰岩富含裂隙水,第四系砂及卵石层为含水丰富的孔隙含水层,各含水层的水均属潜水。该区无岩溶地段。其他工程地质与水文地质条件可参阅有关资料。
3.3现场试验进度与工程量现场试验的计划工期为40d。首先,完成库区裂缝的测量工作以及现场淤填用黏土土料的准备工作;其次,完成现场注浆工作,前后共进行了三次注浆。现场试验的工程量:在水库上游坝坡坡脚之前50m范围内为淤填加固区,其面积约为4000m2。吹填黏土量近1600m3。
3.4现场淤填效果分析由于水库在修建时未埋设测压管等监测设施,因此在现场试验施工期间不能随时观测坝体及坝基的水位变化,只能根据淤填后库区水位与往年同期库区水位比较间接反映淤填加固效果。西薛庄水库没有降水测量站点,但在水库同一流域下游5km,与水库同属白鹿泉乡的曹家坊(1999年、2000年)和郄庄(2001年—今)有降雨量观测点,下面数值为两雨量观测点观测的年降雨量。1999年,526.7mm;2000年,637mm;2001年,328mm;2002年,488.3mm;2003年651.0mm;2004年513.0mm。从近6年的降雨量来看,该水库周边2004年的降雨量列第4,低于石家庄市多年平均降雨量552.0mm(石家庄市1999年至2004年的平均降雨量分别为:398.5mm,559.3mm,341.0mm,459.7mm,596.2mm,578.5mm),属正常偏枯。1999年至2003年,该水库多次在汛期蓄水较多,但汛后很多水被渗漏,特别是2000年,水库曾蓄满水并溢洪,2个月后,水库蓄水深度也仅剩2m。2004年对水库的黏土铺盖裂缝进行处治后,2004年11月水库的蓄水深度约4m,较往年同期上升近2.0m,且2004年后该水库上游未发生强降雨,未形成入库洪峰,水库泄洪洞和溢洪道均未出水,而在此期间下游灌溉用水未曾停止过。由此可见,西薛庄水库采取的淤填防渗加固措施是有效的,达到了预期的效果。
4结语
【论文摘要】分析了峰头水库当前存在经济困难的主要原因;提出必须着重做好深化水利工程管理及体制改革和扩大再生产,提高水库水利用率两项工作,才能摆脱困境,从而提高经济效益。
峰头水库位于云霄县北部马铺乡境内,是漳江灌区的骨干工程,工程于l974年开始投建,1987年建成投入运行。水库集雨面积为333km,总库容1.77亿。,有效库容为1.5亿。,多年平均来水量为3.5亿。,峰头水库承担28万亩的灌溉面积,其范围北起峰头水库,南至东山县全境,东至漳浦县的杜浔镇,西到诏安县的盐仑西张一带,共包括四个县的20个乡镇,其中云霄10.9万亩,东山14.4万亩,诏安0.7万亩,漳浦2.0万亩。峰头水库自1987年投产至2004年18年间,年平均从向东渠供水850万,电站尾水供水727万,两者合计1577万m。,仅占峰头水库多年平均来水量的4.1左右。峰头水库水量较为充沛,从建库以后历年径流量与实际承担灌溉的用水量比较,该水库的利用率较低,为了更好地利用水资源,峰头水库已于1993年、1994年相继建成左岸和右岸电站,装机9000kW,年平均发电量为2250万度,每度电电价为0.27元,年收入在600万元左右,以充分发挥水库的效益。峰头水库于1987年成立漳州市峰头水库管理局,隶属于漳州市水利局,为副处级自收自支事业单位。现有干部、职工125人,其中干部30人、职工70人、临时工25人。平均每年发电收入600多万元,职工工资200多万元,借贷利息支出近200万元,其它支出100多万元。目前单位只能保证基本工资,贷款无法偿还,处境较艰难。
一、当前经济困难的主要原因
1.1借贷多。单位不堪重负
为了提高水的利用率,单位借贷建电站,1994年左右岸两电站相继建成投产,共向银行贷款1500万元,1997年根据漳州市委、市政府的要求,峰头水库向东渠道扩建改造工程正式动工承建,水库管理局担负渠道段7.1kni,和车头岭输水隧道的施工队任务,总投资1286万元。为了完成工程建设,单位又向银行借贷800万元。2002~2004年又连续碰到P一97枯水年份,电站因发电量少,收入有限,为了支付职工工资和正常费用,单位又向电力公司借款500万元,以上三项共计借款2800万元,每年需支付利息近200万元。
1.2水库的利用率低。经济效益差
峰头水库原设计灌溉面积近期为23万亩,远期28万亩,随着时间推移20多年,情况有了很大变化,根据最新调查核实,主要有以下几点变化。①原设计灌溉面积包括四个县,云霄、东山、漳浦及诏安,现已明确只有云霄、东山两个县需要峰头水库供水,其他两个县不需要;②原设计规划有东山湾围垦,诏安湾围垦,现已明确该项目上级不批准实施;③现有灌区面积经调查为8.69万亩,灌区内还有杜塘水库、碗窑水库、车圩水尾支流供水,每年平均供水量只占库多年平均来水的4.1左右,以上三点原因造成水库的利用率低,经济效益差。
1.3水价不到位,农业水费征收困难
在峰头水库和向东渠建设过程中,云霄人民作出很大贡献,在大集体时期群众都是“三自带”参加建设。工程建成投产后,群众用水要收费,一时群众难于接受,造成水费征收困难。1987~2000年,单位没有收到一分钱水费,2000年8月云霄政府召开了峰头水库管理局、县水利局、向东渠道管理处等单位的协调会。订出农业用水、水库放水一星期收费300元,居民用水放水按实际量向自来水公司收费,峰头水库和向东管理处四六分成,峰头四成,向东管理处六成。自2000年以来每年收水费6~7万元左右。峰头管理局是自收自支单位,水价不到位水费征收困难。
1.4人员多。负担重
原设想是将向东管理处和峰头管理局合并,编制为140人。然而,工程建成以后没合并,人员又按原编制140人招收。所以每年支付给职工工资要200多万元。以上4点是峰头水库管理局目前经济困难的主要原因。
二、解决经济困难的对策建议
2.1抓住机遇。深化水利工程管理体制改革(1)明确体制改革的重要性和紧迫性。根据省人民政府办公厅转发的《福建省水利工程管理体制改革实施方案》(闽政办[2004]84号)和福建省水利厅转发水利部、财政部关于《水利工程管理单位定岗标准》(试点)和《水利工程维修养护定额标准》(试点)的通知,(闽水[2004]水管51号)的方件精神,结合峰头水库管理局实际,制定水库工程管理体制改革实施方案,报漳州市政府批准实施。峰头水库是大型水利工程,形成比较完善的,防洪、灌溉、供水、发电等水利工程体系。在抗御水旱灾害,保障经济社会安全,促进工农业生产持续稳定发展等方面发挥了重要作用。但是,存在的工程管理体制不顺、权责不明、维修养护经费不足、水价形成和计收机制不合理、经营性资产管理运行也不完善等。这些问题是导致水库工程得不到正常的维修养护,效益差的主要原因,而且给水库的安全运行也带来了隐患,如不从根本上解决,势必带来了老化失修,积病成溢。因此,改革势在必行。(2)改革的主要内容:①首先要明确权责,规范管理。峰头水库管理局负责水库工程的管理运行和维护,保证工程安全和发挥效益,漳州水利局负有行业管理责任,负责监督水库工程的管理养护和安全运行,负有监督资金使用和资产管理责任,按照政企分开、政事分开原则,转变职能改善管理方式。漳州市人民政府是水库工程管理的责任主体,负责协调有关部门加强水库工程管理,落实运行维修经费,组织抢险加固等。在完善安全责任制度方面,峰头水库工程应由市水利局、峰头水库管理局和漳州市人民政府负安全责任;②要划分类别、确定性质。根据省人民政府办公厅转发的《福建省水利工程管理体制改革实施方案》有关条文规定:峰头水库即承担农业灌溉、防洪等公益性任务;又兼有供水、发电等经营,由于单位存在着亏损情况,不具备自收自支条件,故定为准公益性事业单位;③是内部机构设置。事业管理机构人员,根据水利部、财政部关于《水利工程管理单位定岗标准(试点)》规定:大型水库管理人员定编为54人;生产性项目方面,左右岸两座电站人员为40人,总计为94人;这些编制由机构编制部门核定,事业管理机构人员54人工资、福利应由市财政支付,水库维修费也由政府支付,两项约200万左右。
此外还要规范财务制度,严格资金管理。要确定财政支付的范围和方式,积极筹集水库工程维修养护资金,严格控制资金管理。推行水利工程管养分离,提高养护水平。精简管理机构,降低运行成本。妥善安置分流人员,落实社会保障政策。严格区分事企,规范经营活动。水库管理局要对内部承担防洪、灌溉等公益性职能和供水、发电等经营性职能进行严格划分,做到事企分开,财务预算独立核算。
(3)体制改革的措施。根据本单位的特点,分类推进机构、人事、劳动、分配等相关制度改革。第一,要按精简、高效的原则,撤并不合理的科室;严格控制非生产人员,全面实行竞争上岗,建立健全国标责任制度;第二,对科室负责人通过竞争方式选任,定期考评,实行优胜劣汰;第三,采取灵活多样的分配制度,在国家政策指导下,把职工收入与工作职责和绩效紧密结合起来。
总之要认真学好文件,理解文件精神实质,抓住机遇,深化体制改革,只有依靠改革,才能走出困境。
2.2利用古雷港口的供水契机扩大再生产
古雷港口经济开发区位于福建省南端的东山湾东侧,漳浦县境内。是漳州市委、市政府贯彻落实省委、省政府构建“三条战略通道”,加快实施“工业兴市”战略的重点区域。规划总面积278kmz,其中陆域面积130kmz,海域面积148kmz(浅海滩涂面积55kmz)。区内深水岸线资源丰富、交通便捷、土地平坦、水电供应有保障。古雷港口经济开发区兼备了建设临时海工业基地所必需而十分难得的各项有利条件,十分适宜布局钢铁、石化、能源、造船等大型临海工业项目。淡水是开发区不可缺少的资源,根据规划,近期日供水量为30万吨,远期日供水量为60万吨。
峰头水库多年平均流量为11.69m。/s,多年平均径流量为3.5亿m。,而古雷港口开发区近期日供水量为30吨,考虑到5的管网和未可预见损失,原水取水3.65m3/s,年引水总量为1.15亿m3。在97设计枯水年份,水库年均水量为2.44亿m。,扣除供给古雷开发区需水量30万吨,即年均水量为1.15亿m。,尚有余水1.29亿m。,可供给其他用户,故近期由峰头水库向古雷开发区日供水30万吨有保证。按每吨水0.15元计算,水库向开发区年供水1.15亿m。,年收入为1725万元。扣除水资源费每吨2分,成本3分,年纯收入为1150万元,可以大大提高水库经济效益。
关键字:水利水电工程 环境影响 对策
一、水利水电工程建设对生态环境的影响
水利水电工程通常不直接产生污染问题,属非污染生态项目,其影响的对象主要为区域生态环境。水利水电工程的环境影响主要源于水库淹没和移民安置、水库水文情势的变化、水质、水温、环境地质、景观、人群健康、土壤侵蚀、土地利用、社会经济等因子,受影响的性质多数为不利影响,影响的时间一般是长期的,影响的范围因区域的特点不同各异。
1、对气候的影响,一般情况下, 地区性气候状况受大气环流所控制, 但修建大 、中型水库及灌溉工程后, 原先的陆地变成了水体或湿地, 使局部地表空气变得较湿润, 对局部小气候会产生一定的影响,主要表现在对降雨、 气温 、风和雾等气象因子的影响。 (1)对降雨量的影响 。一是降雨量有所增加, 这是由于修建水库形成了大面积蓄水, 在阳光辐射下 ,使蒸发量有所增加 ,进而使降雨量增加。 二是降雨地区分布发生改变, 水库低温效应的影响可使降雨分布发生改变, 一般库区蒸发量加大, 空气变得湿润 。据有关资料介绍 ,库区和邻近地区的降雨量有所减少,而一定距离的区降雨则有所增加, 地势高的迎风面降雨增加, 而背风面降雨则减少。 (2)对气温的影响 。水库建成后 ,库区的下垫面由陆面变为水面, 与空气间的能量交换方式和强度均发生变化 ,从而导致气温发生变化, 年平均气温略有升高。
2、对水文的影响,水库修建后改变了下游河道的流量 ,从而对周围环境产生影响 。水库不仅存蓄了汛期洪水 ,而且还截流了非汛期的基流,往往会使下游河道水位大幅度下降甚至断流 ,并引起周围地下水位下降, 从而带来一系列的环境生态问题: 下游天然河流断水而干涸;下游地区的地下水位下降;因河流流量减少, 使得河流自净能力降低; 以发电为主的水库, 多在电力系统中担任峰荷 ,下泄流量的日变化幅度较大 ,致使下游河道水位变化较大对航运 、灌溉引水位和养鱼等均有较大影响 ;当水库下游河道水位大幅度下降以至断流时, 势必造成水质的恶化。
3、对地质的影响 ,修建大坝后可能会触发地震、 塌岸 、滑坡等不良地质灾害。(1)大型水库蓄水后可诱发地震。 其主要原因在于水体压重引起地壳应力的增加; 水渗入断层 ,可导致断层之间的程度增加 ,增加岩层中空隙水压力。(2)库岸产生滑塌。 水库蓄水后水位升高, 岸坡土体的抗剪强度降低 ,易发生塌方 、山体滑坡及危险岩体的失稳。(3)水库渗漏。 渗漏造成周围的水文条件发生变化 ,若水库为污水库或尾矿水库, 则渗漏易造成周围地区地下水体的污染。
4、对土壤的影响 ,水库蓄水引起库区土地浸没、 沼泽化和盐碱化。 (1)浸没 。在浸没区, 因土壤中的通气条件差, 造成土壤中的微生物活动减少, 肥力下降, 影响作物的生长。(2)沼泽化 、潜育化 。水位上升引起地下水位上升, 土壤出现沼泽化、 潜育化 ,过分湿润致使植物根系衰败, 呼吸困难。 (3)盐碱化。 由库岸渗漏补给地下水经毛细管作用升至地表, 在强烈蒸发作用下使水中盐分浓集于地表, 形成盐碱化 。土壤溶液渗透压过高 ,可引起植物生理干旱。
5、对鱼类和生物物种的影响,这里的鱼类是特指的 ,生物物种则泛指动物 、植物和微生物, 当前极为关注的是大坝建设对洄游鱼类造成的影响。(1)对陆生植物和动物的影响。 永久性影响及直接影响:库区淹没和永久性的工程建筑物对陆生植物和动物都会造成直接破坏 。间接的影响: 指局部气候 ,土壤沼泽化、 盐碱化等所造成的对动植物的种类 、结构及生活环境等的影响。(2)对水生生物的影响 。主要指对水生藻类植物的影响 ,水库淹没区和浸没区原有植被的死亡 ,以及土壤可溶盐都会增加水体中氮磷的含量 ,库区周围农田、 森林和草原的营养物质随降雨径流进入水体, 从而形成富营养化的有利条件。 (3)对鱼类的影响。 切断了洄游性鱼类的洄游通道 ;水库深孔下泄的水温较低, 影响下游鱼类的生长和繁殖 ;下泄清水, 影响了下游鱼类的饵料, 影响鱼类的产量 ,高坝溢流泄洪时, 高速水流造成水中氮氧含量过于饱和 ,致使鱼类产生气泡病。
二、减小水利水电工程对环境的影响的对策
1、制定可靠的水利水电环境因素评价系统,要正确地对水利水电工程作出环境影响评价,必须首先弄清环境影响评价的范围,明确工程性质、规模及地理位置等,考虑的范围不仅仅局限于本工程直接影响的区域,还要包括一定范围的邻近地区,甚至全流域。不同的工程性质,由于工程目的、作用及所处的地理位置、环境条件不同,对环境影响的主要方面是千差万别的,因此,在选择环境影响评价参数之前,必须在弄清全部工程设计的同时,要对环境现状作全面调查,摸清家底,从而选择主要评价参数,一般应从自然环境、社会环境、生态环境等诸方面综合考虑。通过分析计算,明确工程对环境参数的有利影响和不利影响及其影响程度,并分析不同设计方案间存在的环境问题的区别,从而提出选择方案建议。
2、加强后期的水利工程环境保护措施,为对在水利水电工程环境影响评价和环保设计中提出的对策措施的作用与效果做出评价,同时对工程有利影响进行评估,有必要在工程运行若干年后,对工程进行环境影响评估。加强水利水电工程环境影响后评价工作,对于有条件的工程,将其作为工程竣工验收的一部分同时验收,对条件尚不成熟的工程,可在工程总投资中扣出部分资金,用于环境影响后评价,这样既可复核工程环境评价的正确性、客观性,又能为以后的环境评价积累经验,有利于水利水电环境影响评价工作向纵深方向发展。在进行回顾评价时,应根据环境影响评价结论,对工程建设后的环境状况进行调查。在此基础上,对工程建设前后出现的主要环境问题进行分析,特别是在环境影响报告书中提出的对不利影响的对策措施。
水利水电建设和运行中要认真贯彻落实国家有关环境保护的法律法规,做好施工区域的环境保护工作,严格落实环评报告及环保设计中的措施和要求,防止和减缓工程施工和运行造成的各项环境污染和生态破坏。随着环境保护工作的发展和人们保护环境观念的加强,人们已经认识到保护环境和维持生态平衡对人类生存与可持续发展的重要性。在水利水电工程开发建设中要创新模式,坚持科学发展观,落实各项环境保护措施,使水利水电工程成为节约利用资源、生态保护工程、提高人民生活水平和促进区域经济社会和谐发展的系统工程
参考文献:
[1] 张茜. 水利水电工程建设产生的环境问题及补救措施[J]. 中小企业管理与科技(上旬刊), 2011,(02) .
论文摘要:水库是水利产业的重要措施,建国后我国已兴建了各类水库。因为水库受修建时间较长、当时的技术等因素所限制,现在大部分水库带病工作,事故较多,对人民生产和国民经济产生了一定影响。在众多水库事故中,因为土坝渗漏造成的事故占比例较多。本文就这几年的工程实践结合该问题谈谈具体的原因及防治措施,希望对病险水库的加固起到借鉴作用。
一、引言
建国后,国家非常重视水库建设,截止到2007年,已建水库10万多座,在战胜水旱灾害,促进工农业生产,改善人民生活方面,发挥了巨大的作用。但是,由于当时历史条件及技术、经验不足等原因,很多水库工程存在着不同程度的质量和防洪标准问题,使水库事故不断增加,给国家和人民生命财产造成了重大损失。
土坝存在问题,除防洪标准偏低外,主要是工程质量问题,具体表现在渗漏、滑坡和裂缝。概括起来,是一个防渗加固问题,一般处理防渗的原则是“上堵下排”。上堵的措施有垂直防渗和水平防渗。垂直防渗有混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗、劈裂灌浆防渗、冲抓套井回填防渗、倒挂井防渗、土工合成材料防渗、射水造孔混凝土墙防渗和岩溶帷幕灌浆防渗等。水平防渗有人工粘土铺盖和利用天然铺盖等,并结合下排的措施有:在坝体背水坡脚附近开挖导渗沟、减压井和盖重压渗等。
二、土坝渗漏表现形式
土坝病险问题主要是各种原因引起的渗漏问题,常表现在以下方面:
(一)土坝建成蓄水后,由于选取土料物理力学指标不当,致使浸润线常高于设计的浸润线水位,导致渗流从坝的下游坡面溢出,使下游坡失稳。
(二)坝基和坝身产生危害性渗透变形,导致坝基或坝身淘空破坏。
(三)地质条件差,往往认为土坝对基础要求不高,因而忽视工程与水文地质条件及其基础的防渗处理,造成基础漏水。
三、坝身渗漏分析
土坝常因斜墙、心墙等防渗体裂缝形成渗流的集中通道,导致管涌的发生,甚至引起坝体的失事破坏。
(一)心墙、斜墙裂缝漏水
土坝防渗体开裂较常见,尤其是发生在近年来较普遍的薄心墙土坝中。由于心、斜墙与坝体其他部分的填筑土料不同,因变形模量的差异使变形不一致,导致心、斜墙开裂。在裂缝处产生集中渗漏,渗透水以很大的水力坡降冲刷心、斜墙裂缝,因管涌作用把防渗体土料带至下游坝体,使心、斜墙丧失防渗作用。
(二)坝体因扩建加高,新老防渗体衔接处理不当漏水
坝体因多次扩建,新老防渗体的衔接处理往往不严,造成隐患。特别是心墙坝加高时,对原有心墙很难采取补强措施。当蓄水位抬高以后,其防渗体承受的水力梯度明显加大,增加了被击穿的危险,有的将心墙改做斜墙,但因库内死水排干困难,使基础处理不严,造成漏水隐患。
(三)浸润线抬高使下游坝坡失稳
已建的均质土坝中,常存在浸润线比设计计算的有所抬高,致使坝的下游坡面长期处于湿润状态而影响坝坡的稳定。浸润线的抬高多数原因是设计时没有考虑土坝施工时是分层碾压的,因碾压使坝体形成许多水平层面,导致水平向渗透系数大干垂直向渗透系数,产生各向异性渗流场的结果。
(四)土坝滑坡与处理
土坝滑坡或沉陷往往是因为填筑的土料差,设计抗剪指标选用不当,坝坡设计不合理以及渗漏等原因造成的。
四、渗漏控制方法和措施
(一)垂直防渗
垂直防渗常适用于地基透水层较薄或隔水层较浅的情况,以封闭式防渗帷幕来根治坝基渗透破坏的险情,可以比较彻底地解决坝基和坝身渗漏问题。垂直防渗在工程实际中应用较多我们着重介绍一下混凝土防渗墙、高压喷射灌浆防渗、劈裂灌浆防渗的原理和施工办法。
1、混凝土防渗墙
使用专用钻机机具,在已建的坝体或覆盖层透水地基中建造槽型孔,以泥浆固壁,并利用高压泵将泥浆压入孔底,携带岩渣,再从孔底回流到地面,然后采用直升导管,向槽孔内浇筑混凝土,形成连续的混凝土墙,起到防渗目的。这种防渗墙可以适应各种不同材料的坝体和复杂的地基水文和工程地质条件,墙的两端与岸坡防渗设施或岸边基岩相连接,墙的底部可嵌入弱风化基岩内一定深度,在施工中只要严格控制施工质量,是可以达到彻底截断渗透水流的。
2、高压喷射灌浆防渗
按设计布孔,利用钻机钻孔,将喷射管置于孔内(内含水管、水泥管和风管),由喷射出高压射流冲切破坏土体,同时随喷射流导入水泥浆液与被冲切土体搅拌,喷嘴上提,浆液凝固,在地基中按设计的方向、深度、厚度及结构形式与地基结合成紧密的凝结体,起到防渗作用。
3、劈裂灌浆防渗
在土坝中采取劈裂灌浆,使用一定压力,将坝体沿坝轴线小主应力面劈开,灌注泥浆,并使浆坝互压,最后形成10~50cm厚的连续泥墙,可以起到防渗目的。同时泥浆使坝体湿化,增加坝体的密实度。劈裂灌浆防渗不仅起到防渗作用,也加固了坝体,可以就地取材,施工简便,投资省、工效高。
(二)水平防渗
水平铺盖分利用天然粘土和人工填筑粘土两种,可以就地取材、造价低、施工工作面大、工期短、简单易行,不需要特殊的施工设备和器材。按设计要求施工,可以满足渗透稳定,但渗透量较大,坝基下游仍有一定的坡降。因此在采用水平铺盖防渗时,必须结合下游排水减压设施。
在实际应用中摘要的注意以下几点:
(1)利用天然粘土铺盖要慎重,必须了解粘土的分布情况、厚度、干容重以及粘土下面覆盖层的厚度、粒径组成和透水性等。
(2)人工填筑粘土铺盖长度与坝前设计水头比,实践总结7~8倍,最大有超过10倍。
(3)铺盖粘土渗透系数应小于1000倍地基的渗透系数。
(4)粘土铺盖要避免与河床覆盖层渗透系数K>10-2cm/s透水层接触。
(5)铺盖粘土要封闭大坝两侧岸坡,避免发生饶渗。
(6)在坝基表面有较薄的弱透水层或不透水层,且底下的透水层较浅时,宜采用排水沟截穿表层,用以控制渗流,也就是做导渗沟导渗。
(7)如果不透水层较厚,而其下透水层深厚或含水层成层显著,应该采用减压井深入下部强透层导渗。
(8)做导渗沟和减压井有困难时,可做压渗措施。
五、施工要求
总结以上各项控制措施,在具体施工时应严格遵守以下的原则:
(一)必须对坝基进行详细的水文地质调查
在决定防渗措施之前,要考虑各方面的因素,其中最重要的是坝址的工程和水文地质条件,要对河床冲积层进行详细的勘探和试验,以了解河床覆盖层的总厚度,有无相对不透水层,厚度及其连续性,砂砾石层平面与空间分布、级配、渗透系数、允许渗透坡降;土层的成层性,是否是不透水层与透水砂砾石层相互间层;查明铺盖土料的料源、级配、最大干容重、最优含水量、渗透系数、允许渗透坡降等,来确定有效而经济的防渗措施。
(二)垂直防渗处理可以比较彻底的解决土坝渗漏问题
垂直防渗加固措施,在实际工程中的应用都取得了显著的防渗和加密效果。水平防渗结合下游排水减压导渗,虽然可以做到坝基渗透稳定,但仍有一定的渗漏水量损失。在处理时,是采用垂直防渗,还是采用水平防渗与排水相结合,应按技术可靠、经济合理的原则,根据防渗条件和要求,结合当地具体情况,通过方案比较,慎重研究确定。
1 防渗灌浆技术
灌浆技术是通过高压喷射灌浆技术是借助高速射流(水、浆液或空气)直接冲击、切割、破坏、剥蚀原地基材料,受到破坏、扰动后的土石料与同时灌注的水泥浆液发生充分的掺搅混合、充填挤压、移动包裹至凝结硬化,从而构成坚固的凝结体,成为结构较密实、强度较高、有足够防渗性能的构筑物,以满足工程需要的一种技术措施。帷幕灌浆技术是在水利工程中重要的技术措施,帷幕灌浆主要是对水库坝基进行加固处理,对于减小大坝渗漏至关重要。
2 高压喷射灌浆技术在水库除险加固工程中的应用
2.1高压喷射灌浆特点
在传统的化学注浆法中进行改进,结合物理原理,演变成为高压喷射灌浆法。这种技术的施工过程首先要对灌浆地面进行打孔,将连接喷射头的输送管插入孔内,对灌输装置内施加20M帕以上的压力,触动开关,喷射出来的材料与破坏土质混合,形成新的加固材料,凝固在表层,达到除险加固目的。这种技术使用的原料浆液价格底料方便采取,喷射点集中,土质不易流失,使用设备简单便捷,不需要大型运输工具,运用物理方法进行材料送达,对周围生态环境不会产生影响。灌输孔尺寸结合实际情况拟定,不受限制,不会出现爆破大面积塌方的现象。
2.2 调制高压喷射灌浆浆液
浆液调配的主要材料是水泥,结合不同水库的实际险情情况,添加适量的外加剂。浆液中不能存在大颗粒物质,水与粘土的比例要经过科学计算。在混凝土浆液中添加减水剂或者促进凝固材料时,要先了解好其酸碱度和化学性质,避免出现与水库修筑材料发生腐蚀反应,形象结构稳定性。
2.3 高压喷射灌浆技术要求
运用高压喷射技术进行加固只需要在损坏的结构上钻取一个30mm至50mm的孔,这一过程看似简单实际操作时要格外小心,前期需要做好精准的测量划线,对作业时间严格控制,避免出现灌孔过深或者纵线倾斜的现象。有些区域需要连续加固,对孔的分布要科学合理。确保高压设备连接牢固再进行操作,按照施工顺序执行。新形成的加固层位置与喷射时喷头移动范围有关,要求技术人员有土木工程建筑的相关知识,了解设备性能,应对突况及时做出变动。实施多个运输管共同工作时,要选取合适的角度,对灌孔依次进行标记,避免出现重复操作的情况,确保加固工作高效稳定进展。
2.4 高压喷射灌浆施工质量控制
水坝加固除险工作完成后,需要对施工质量安全进行检验,混凝土浆液材质在注入后需要一段养生时间,通过这一时间磨具的封存,加固层可更稳固,水泥材料变的更坚固,所以安全监测工作不能在灌浆完成后即刻开展,要在达到规定时间后拆除塑料隔离层再进行,对施工进行全面检查。包括灌孔的分布位置,质检人员要有自己的科学标准,以此为依据展开工作。灌浆加固点多时,要进行抽样检查,随机选取总数量百分之七的孔进行测量,记录下孔的直径、纵向是否垂直,注入口呈不规则圆形或者处理粗糙均属于不合格现象。灌浆是否达标主要检测其凝固后结构的密实程度,将一定比例的混凝土材料延灌孔注入,额定时间内其流量如果超过比较量,则需要二次维护,灌浆施工不合格。完成工作任务后要对灌孔进行密封,检测工作随着工程开展阶段进行,确保各流程符合标准再进行收尾。
3 帷幕灌浆技术在水库除险加固工程中的应用
帷幕灌浆技术是将浆液直接注入在水库斜坡出现裂缝的建筑材料中,形成连续的保护结构,在使用中水就不会透过裂缝渗漏。帷幕顶部直接与坝体相连接,直至不接触水面的岩石层,形成一个保护系统,减小基层渗透水对坝边坡产生的压力。
(1)钻孔间距。帷幕灌浆在钻孔时应按照设计规定,逐渐减小孔间距离,沿着破损表面横坐标逐步加密,距离控制在1.8m至2.2m之间。如果是双排或者多排孔在测量分布中,多数先对最下层进行施工,再钻取上层灌孔,完成后进行测量,选取中间位置实施多孔的安放。
(2)帷幕灌浆材料。选取材料时要参照国家出台的标准,使用符合强度要求的浆料。设计人员要结合实际情况对灌注材料进行调配,适当的使用化工原料,但不能对水体产生污染。先将搅拌好的材料取少量灌入实验孔中,确保安全符合要求再开展施工。
(3)施工工艺流程。进行帷幕灌浆要先设计孔位、钻孔,对有害裂缝进行清理,将施工部位与水隔离,前期准备工作完成后再进行材料的制作,这一过程要经历较长时间,正式实施灌注时要再次检查裂缝处是否洁净,不能留有垃圾。灌浆结束后要经历一段养护时间,再进行验收,确保其牢固程度符合标准后将灌孔密封,通常采用机械设备进行后期工作,条件不允许的现场也可人力进行代替,但要保证牢固性和平准度,不能出现缝隙。整个过程需要工程技术人员现场指导,按顺序进行。
3.1 冲洗压力
一般而言,冲洗水压是灌浆压力的80%,在压力值大于1MPa的时候,选用1MPa;冲洗风压是灌浆压力的50%,在压力值大于0.5MPa的时候,选用0.5MPa。
3.2 裂缝冲洗
冲洗的时候,当清水流出10分钟后予以停止,并且总时间不得少于30分钟。对于返水达不到澄清标准的孔段,需要继续冲洗,保证孔内残留杂物厚度不可大于20cm。在邻近孔有灌浆操作或者灌浆结束不超过20小时的孔,不可以展开裂缝冲洗操作。
3.3 制浆方式
根据有关设计规范标准,必须对帷幕灌浆制浆材料予以称重,保证其称量误差不得大于5%。在制浆的时候,需要对掺加剂、投料等进行严格控制。在制浆的时候,一定要确保搅拌均匀,并且测定浆液密度与粘滞度等参数,同时做好记录。在拌制细水泥浆液的时候,需要加入一些减水剂,并且借助高速搅拌机进行均匀搅拌,其转速不得低于1200r/min,时间需要通过试验予以确定。在使用浆液之前,需要进行筛选,一般为80μm方孔,其筛余量不得超过5%,水灰比为0.5:1,输送流速在1.4-2.0m/s之间,输浆压力在0.2-1.0MPa之间。确保浆液温度在5-40℃,低于或者超出标准的浆液视为废浆。
3.4 帷幕灌浆施工质量检查
在检查帷幕灌浆施工质量的时候,主要在灌浆结束14天后展开,其检查孔数为总孔数的10%。在检查灌浆质量的时候,一定要严格按照监理工程师要求,将检查孔设置在帷幕中心线上;对岩石破碎、大孔隙注入量、断层等复杂位置进行检查,等等。在进行压水试验的时候,可以在灌浆结束后根据监理工程师的指示,确定检查时间,并且按照其规定流程予以严格检查。承包施工单位需要在灌浆结束后,根据监理工程师的研究,整理有关资料,并且提交给监理工程师,为质量检查工程提供便利条件。
4 水库除险加固中灌浆技术的应注意的事项
冒浆是指在灌浆过程中浆液在坝坡、地面或库区底部流出或喷出采取在冒浆点加覆盖、降低灌浆压力、间断灌浆等措施。串孔是指在某一孔口正常灌浆时,浆液从相临孔口返出,说明钻孔在地下有通道相通及时填堵被串孔,待灌浆孔高喷灌浆结束后,立即进行被串孔的扫孔,进行高喷灌浆或继续钻进,凡经特殊处理的渗漏段,侍孔口返浆后均将喷射管下至原不返浆的最下位置,再进行正常喷射(复灌),确保防渗墙墙体质量。
关键词:丙乳砂浆;配合比;改性机理;施工要点
引言:丙乳砂浆与传统的修补材料相比具有成本低、耐老化、易操作、施工工艺简单及质量容易保证等优点,近年来广泛应用于老化砼表面的加固处理。
一、工程简介
大西海子水库是塔里木河最末端的一座水库,水库西边就是塔克拉玛干沙漠。距新疆库尔勒市约200公里。本次加固工程位于大西海子水库水库老泄洪闸闸室底板、闸墩,边墙等部位。总加固面积1100m2。
大西海子水库老放水闸建于20世纪70年代,经过近40年的运行,工程老化现象严重,闸墩及闸底板砼表面表皮脱落,蜂窝、麻面较严重,尤其在闸墩水位变化区,冻融剥蚀现象严重,混凝土严重碳化。属于典型的水工混凝土建筑物老化工程.为防止该泄洪闸混凝土进一步碳化,以及混凝土闸墩水位变化区的冻融破坏,本工程被列入塔里木河流域近期综合治理项目之一,对泄洪闸进行改造,泄洪闸上下游及闸墩以上部位新建,闸室及闸墩决定采用丙乳砂浆技术,对其混凝土结构表面进行密封防护处理。
二、丙乳砂浆简介
丙乳砂浆是丙烯酸脂共聚乳液水泥砂浆的简称,属于高分子聚合物乳液改性水泥砂浆。丙乳砂浆是一种新型混凝土建筑物的修补材料,具有优异的粘结、抗裂、防水、防氯离子渗透、耐磨、耐老化等性能,丙乳防水防腐材料配制的水泥砂浆具有良好的耐久性,抗渗性,密实性和极高的粘接力以及极强的防水防腐效果。可耐纯碱生产介质,尿素,硝铵,海水盐酸及酸碱性盐腐蚀。它与普通水泥和特种水泥配制成水泥砂浆,通过调和水泥砂浆浇铸或喷涂,手工涂抹的方法在混凝土及表面形成坚固的防水防腐砂浆层,属刚韧性防水防腐材料。与水泥,砂子混合可使灰浆改性,可用于水利、公路、工业及民用建筑等钢筋混凝土结构的防渗、防腐护面和修补工程。
三、丙乳砂浆与传统工艺的比较
目前用于建筑工程中的修补材料主要有水泥基和树脂基两种。由于树脂基修补材料常用的主要是环氧树脂砂浆,该材料虽具有强度高、强度增长快、能抵抗多种化学物质的侵蚀等优点,但材料的力学性能与基底混凝土不相一致,存在如其膨胀系数大于基底混凝土而开裂脱落、不适合潮湿面粘结、不耐大气老化等缺点,且施工环境要求比较高,成本比较大;而水泥基修补材料(分普通水泥砂浆和聚合物水泥砂浆)弥补了该项缺陷,但普通水泥砂浆在与老混凝土表面粘结、本身抗裂和密封等性能不如聚合物(丙乳)水泥砂浆,丙乳砂浆与传统环氧树脂砂浆相比,不仅成本低,而且施工与普通水泥砂浆相似,可人工涂抹,施工工艺简单,易操作和控制施工质量,并适合潮湿面粘结,与基础混凝土温度适应性好,使用寿命同普通水泥砂浆,克服了环氧树脂砂浆常因其膨胀系数大于基底混凝土而开裂、鼓包与脱落等缺点。
四、丙乳砂浆配合比及原材料的选用
丙乳砂浆是丙烯酸脂共聚乳液水泥砂浆的简称,属于高分子聚合物乳液改性水泥砂浆。在原材料进行选用时,水泥宜采用不低于32.5R级的普通硅酸盐水泥;砂子选用细度模数1.6,粒径小于2.5mm的过筛细砂即可;聚合物丙乳的固体含量为39~48%,砂浆用水总量应考虑丙乳中的含水量。
丙乳砂浆配合:灰砂比1:1~1:2;灰乳比1:0.15~1:0.3;水灰比40%左右。建议混凝土建筑物表面剥蚀、水质侵蚀、钢筋锈蚀修补采用下限配合比;有防渗要求的裂缝、冲磨、空蚀等修补采用上限配合比。施工前应根据现场水泥和砂子及施工和易性要求通过试拌确定水灰比,丙乳砂浆应尽量选用小水灰比。
五、丙乳砂浆施工要点
(一)施工方法
丙乳砂浆施工可采用JB―12型挤压式砂浆泵或人工涂刷的方法进行。
采用挤压式砂浆泵操作时要注意通过调嘴、喷枪口径、喷枪口与工作面的距离以及工作压力,要求喷出的砂浆充分分散、回弹少、不阻管、无流淌。为防止大面积喷涂造成收缩裂缝,一般要求分层喷涂,并控制好间隔时间。
采用人工涂刷时,为保证质量,需采用丙乳胶乳净浆打底和罩面。大西海子水库泄洪闸改造中采用的是人工涂刷施工。
(二)施工过程
1.丙乳砂浆铺筑施工工艺流程如下图所示:
丙乳砂浆铺筑施工工艺流程图
2.施工过程
施工前需将旧混凝土剥蚀层凿除,凿除厚度为3cm,在凿毛的旧混凝土表面(简称基面)用高压水冲洗干净,待基面无积水呈潮湿状时,先于基面涂刷一层丙乳胶乳净浆,要求净浆涂布均匀,无漏涂。净浆涂刷后立即摊铺搅拌均匀的丙乳胶乳水泥砂浆,砂浆采用砂浆拌和机拌制,砂浆连续拌和4~5分钟,停顿1分钟,在拌和机内再拌和1分钟后才能入仓。
为防止大面积施工造成收缩裂缝,施工前将板面划分成16个单元,每个单元再划分成1m×2m小块,各小块四周铺设纤维板条作为工作面模板及层面整平导轨,层面整平用3.5m长直尺刮平,纤维板条高程即为整个加固板面设计高程。
丙乳砂浆要分层摊铺,每层厚度1.5cm,第一层为整平层,第二层为加强罩面层,每层均需用木抹子拍实抹平,加强罩面层用铁抹子抹光。为增加整平层和基底的粘结强度,
施工人员穿胶靴在摊铺好的砂浆层上踩踏一遍,然后再用木抹子拍实抹平。
抹光操作半小时后,砂浆表面成膜,立即用塑料薄膜覆盖。待砂浆终凝后(约4小时),即进行喷雾养护并覆盖塑料薄膜,养护时间为3天;之后进行洒水养护,养护时间为7天;7天后自然干燥养护。
施工缝保持原有旧混凝土施工缝位置,各小块之间不设施工缝。为避免旧混凝土施工缝开合变形引起砂浆开裂,在旧砼施工缝处铺设18目钢丝网以增强该部分的砂浆抗拉强度。
六、结束语
针对水工混凝土建筑物老化工程的运行工况,对现有修补防护材料进行各种水工特性试验研究,使其能够更好地适应各种老化混凝土建筑物的防护修补工程,对于进一步开发、推广应用新型修补及防护材料具有十分重要的意义.丙乳砂浆作为防护修补材料,其本身具有抗冻融破坏的能力,以及密封作用,能够达到防止老混凝土进一步碳化,延缓钢筋锈蚀速度,抵抗冻融剥蚀破坏的目的.另外,由于丙乳砂浆具有良好的抗冲刷和抗渗透性能,因此,可广泛应用于水利除险加固工程中。
参考文献:
【关键词】预报调度 洪水资源化 汛限水位动态控制
1洪水资源化的必要性
我国是一个洪涝灾害严重的国家,有三分之二地表径流属于洪水。长期以来,在洪水调度上多注重防洪保安,至于如何在泄洪保安前提下,充分利用水库功能实现洪水兴利的课题,研究很少。因此,洪水造成泛滥灾害的同时,我们不能忽略它的可利用价值:洪水作为水资源的重要组成部分,是可以控制,可以管理,可以利用的。如果将其中一部分转化为可利用的水资源,则能在很大程度上缓解我国水少、水脏等水安全问题。
随着社会经济的发展,黄壁庄水库承担的防洪任务越来越重,兴利要求也越来越高,防洪与兴利的矛盾非常突出。尤其近几年,水库蓄水较少,已满足不了下游需水要求,水资源短缺已严重影响了当地经济社会的发展。而目前水库洪水调度采用“静态控制法”,严格按照设计的汛限水位进行控制,只要水库超过汛限水位,洪水过后必须降到汛限水位,造成汛前、汛期大量弃水。所以,在确保水库防洪安全的前提下,科学利用洪水资源,提高水库蓄水能力显得尤为重要和迫切。
2 水库洪水资源化的途径
实现洪水资源化,可通过非工程和工程两种途径,一是工程途径,指将尽可能多的洪水拦蓄起来,延长洪水在陆地的时间,使之赢得更多机会被人们利用和补充地下水。二是非工程途径,指通过科学规划和合理调度,最大限度拦蓄洪水资源延长其在陆地的时间,满足经济社会和生态环境的需求。表现为:水库合理调整汛限水位,实现分期洪水调度;利用洪水预报,实现水库实时预报调度;利用蓄滞洪区主动分洪,恢复湿地。实际运用中两种方法相辅相成。
黄壁庄水库除险加固工程完工后,防洪标准达到万年校核标准,2006年初进行大坝安全鉴定,定为一类坝。期间建成了较为完善的雨水情测报、洪水预报调度系统,运行稳定可靠。同时建成了防汛指挥决策系统,能实时监测水库有关雨、水、工、险情的各种信息并上传到省防汛指挥中心,为水库科学调度洪水,充分发挥水库综合效益提供了可靠的信息保障。
2.1 水库洪水资源的可利用性
黄壁庄水库目前实行分期汛限水位,7月10日以前为前汛期,7月10日-8月10日为主汛期,8月10日-20日为过渡期,8月20日以后为后汛期。主汛期按年最大设计洪水设防,主汛期汛限水位115米,采用静态控制法,严格按照设计的汛限水位进行控制。由于流域的水文特性,汛期来水主要集中在主汛期,因此,主汛期既是水库防洪也是保障水库汛后蓄满的关键时期,如何依靠预报调度技术采用汛限水位动态控制方法实现水库主汛期安全有效的蓄水,是挖掘洪水资源潜力的关键。
2.2汛限水位动态控制是水库实现洪水资源化的重要途径
水库汛限水位动态控制是指水库在汛期,根据实时雨水情,利用预报结果,在不降低水库防洪标准,确保水库及上下游地区防洪安全前提下,按照水库汛限水位动态控制方案确定的控制范围对汛限水位进行浮动的调度过程。
采用以下几种方法确定汛限水位动态控制上限值和下限值:一是预报调度法。利用预报的洪水总量或峰前量或洪峰,在不改变水库防洪标准,确保水库及上下游防洪安全前提下,改变水库洪水调度的判别条件,确定新的汛限水位,并以此作为汛限水位动态控制上限值,原设计汛限水位作为动态控制的下限值;二是预泄能力约束法。利用洪水预报和降雨预报的有效预见期,按照洪水起涨前库水位必须降至原设计汛限水位的要求,根据下游河道的安全泄流能力,确定汛限水位动态控制上限值,原设计汛限水位作为动态控制的下限值;三是库容补偿法。黄壁庄水库与上游岗南水库形成梯级联合调度,如果岗南水库实际具有的防洪库容大于设计值时,则黄壁庄水库可以利用岗南水库增加的防洪库容,以此计算相应的汛期限制水位,作为汛限水位动态控制的上限值,原设计汛限水位作为动态控制的下限值。
依据已经确定的汛限水位动态控制范围值,根据岗黄梯级水库工程现状、洪水特征、洪水预报和降雨预报水平,研究选定预报调度、错峰调度等适宜岗黄两座水库联合动态控制的方法。
3 结语
洪水资源化是发挥洪水资源特性,缓解我国水资源短缺,减轻旱涝灾害,实现水资源可持续利用的重要措施。 随着经济的发展和科技的进步,现代水利的管理模式已从传统的控制洪水向管理洪水转变。未来将依托预报调度技术水平的不断进步,科学调蓄洪水,减灾增利,在保证防洪安全的基础上,实现对洪水的科学管理和有效利用,进一步促进人与自然和谐相处。
参考文献:
[1] 大连理工大学、国家防汛抗旱总指挥办公室.水库防洪预报调度方法及应用.北京:中国水利水电出版社,1996.
[3] 胡四一 等.海河流域洪水资源安全利用―水库汛限水位的确定与运用.中国水利,2002.(10).
[4] 李瑞川 等.依托科技 实现洪水资源化. 中国水利学会2006学术年会论文集.山东省地图出版社,2006.
[5] 曹永强 等.水库防洪预报调度关键问题研究集其应用.水利学报,2005.
朱士戈
(辽宁省清河水库管理局,铁岭112003)
1 引言
清河水库于1958年5月3日兴建,1966年工程全部竣工。水库原设计防洪标准为千年一遇洪水设计、万年一遇洪水校核、多年调节,水库控制流域面积2376平方公里,总库容9.71亿立方米。水库由大坝、溢洪道、泄洪洞组成。大坝为粘土斜墙砂砾坝,坝顶高程138.10米,防浪墙顶高程139.10米,粘土斜墙顶高程136.30米,最大坝高39.60米,水库设计洪水位135.1米,校核洪水位137.4米。
水库运行至今已经50多年,工程状况、水文资料、工程规范都发生了较大变化,根据《水库大坝安全鉴定办法》的有关规定,2010年清河水库进行了第二次水库大坝安全鉴定工作,鉴定结论为三类坝,需要进行水库除险加固。在水库安全鉴定阶段,水库防洪标准降为500年一遇洪水设计,5000年一遇洪水校核。在加固设计阶段,设计洪水标准仍按500年一遇,校核洪水标准考虑社会经济发展,铁岭市十二五规划(市区人口100万)以及清河水库下游保护农田和工业、交通、军事等重要目标,经慎重研究校核洪水重新定为万年一遇,保持原设计标准。经设计复核,大坝需加高1.15米,即防浪墙顶高程140.25米方能达到万年一遇校核标准。
2、大坝加高影响因素分析
2.1水库淤积影响
清河水库在1998年和2008年分别进行了两次淤积测量(用地形图法),测得泥沙淤积量分别为3350万立方米和4250万立方米,分别占总库容的3.45%和4.38%。水库汛限水位127米,2008年127米高程以上淤积量为899.5万立方米水库防洪库容由5.05亿立方米减少到4.96亿立方米,如果仍要保证5.05亿的防洪库容,则增加0.09亿立方米库容,总库容需达到9.80亿立方米,此时按新的库容曲线,水位将达到138.15米。这说明在水库防洪标准和设计洪水不变的情况下,水库校核洪水位将抬高0.75米。这就是水库淤积对大坝加高的影响。
2.2设计洪水影响
2.2.1水库原设计洪水
清河水库原设计洪水频率计算所用资料共计23年(1935-1944,1949-1961年),其中1951年和1953年清河流域发生大洪水,1951年洪峰流量6450立方米/秒,七天洪量4.76亿立方米,1953年洪峰流量4760立方米/秒,七天洪量5.22亿立方米。洪峰重现期为100年,1951、1953年分别为100年的第一、第二位。原设计洪水只计算了洪峰、七日洪量,十三日洪量,1953、1951年洪水七日洪量作为1856年以来第二、三位洪水,即重现期约为50年、30年左右。原设计采用1953年洪水为典型,水库设计洪水位135.1米,校核洪水位137.4米。
2.2..2本次除险加固采用设计洪水
本次清河水库除险加固设计,将清河水库洪水系列延长到2010年,频率计算所用资料共计72年(1935-1944,1949-2010年)。1995年辽河发生了较大洪水,暴雨偏于清河、柴河两水库以上地区。1995年洪水洪峰流量5330立方米/秒,七日洪量5.91亿立方米。该阶段清河水库1951年洪峰重现期仍定为200年第一位,1995年为200年第二位,1953年为200年第三位。三日、七日洪量1995、1856、1953、1951分别按200年的前四位处理。本次采用1953、1995年两种典型设计洪水过程线。调洪成果见下表。
清河水库洪水调节计算成果表
典型年
P(%)
最大洪峰
最高水位
(m)
库容
(106m3)
最大泄量
(m3/s)
原设计
特征水位(m)
1953
0.2
7840
134.81
781
3184
0.1
9030
134.99
791
3273
135.3
0.01
13100
136.73
888
4207
137.4
1995
0.2
7840
135.10
797
3331
0.1
9030
135.76
832
3679
135.3
0.01
13100
138.06
968
4982
137.4
由成果可见,按1953年典型洪水,清河水库500年一遇设计水位134.81m,10000年一遇校核水位136.73m ;1995年典型洪水清河水库清河水库500年一遇设计水位135.10m,10000年一遇校核水位138.06m 。
由此可见1995年洪水是更不利的典型洪水。
3、采用规范影响
清河水库原设计采用苏联40-50年代技术规范,如苏联国定全苏标准:水工建筑物重要性分类ΓOOT3315—46,苏联碾压土石坝设计规范TY24-104-40等。本次加固设计采用规范《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000,《碾压土石坝设计规范》SL274-2001,《水工建筑物荷载设计规范》SL5077-1997等。规范制定相差70年,变化是相当大的。
原设计百年一遇设计洪水坝顶高程计算公式H=H1%+R+e+A,H1%为百年设计洪水位135.1米,由原规范规定公式算得,R(最大波浪在坝坡上的爬高)1.36米,e(风壅最大水面高度)0.07米,A(安全加高)0.75米,由此算得防浪墙顶高程为137.48米;万年一遇非常洪水坝顶高程计算公式H=H0.01%+1.7,1.7米为安全加高,不再另外考虑波浪爬高、风壅水面高度等,计算墙顶高程为139.1米。
加固设计洪水坝顶高程计算公式与原规范形式相同,即H=H0.1%+R+e+A,但是波浪爬高公式、水面高度公式不同,安全加高值也不同,由现行规范计算的波浪爬高为2.965米,风壅高度0.019米,安全加高规定为1米,H0.1%为千年设计洪水位135.1米,计算墙顶高程为139.09米;万年校核洪水坝顶高程计算公式与设计洪水形式相同,即H=H0.01%+R+e+A,经计算R为1.883米,e为0.0078米,A规范规定为0.5米,H0.01%为万年校核洪水位138.06米,由公式算得墙顶高程为140.45米(设计工况风速取多年平均最大风速16.4米/秒的1.5倍为24.6米/秒,校核工况风速取16.4米/秒)。由此可见原设计规范比现行规范标准低。
3结语
由以上分析可见,水库淤积、设计洪水改变、采用规范不同,对坝顶高程复核产生很大影响(当然,这些影响只是其中的一部分),经计算防浪墙顶高程提高1.15米。这就要求水库技术管理工作者在水库管理过程中,必须注意水库淤积对水库防洪的不利影响,定期进行淤积测量,重新核定库容曲线;设计洪水、采用规范对对大坝高程的影响是显著的。发生大洪水后,必须及时进行水库洪水复核,如不满足防洪要求就必须有应急措施,以确保水库防洪安全。
参考文献:
[1]《清河水库工程初步设计第五卷建筑物》,1956年,水利部北京勘测设计院沈阳分院;
[2]《清河水库除险加固初步设计报告》,2011年,辽宁省水利水电勘测设计研究院;