時間:2023-03-22 17:32:19
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原因分析
一是人力、財力不足。首先是移民管理機構專業管理人員缺乏,難以有效指導和監管項目實施。成立移民管理機構辦公室的縣,移民工作基本由新人管理,熟悉業務需要過程;在未成立移民管理機構辦公室的縣,移民工作由水利局1~2名工作人員兼職。面對越來越多的資金和項目,目前機構現有的人力資源顯然滿足不了需要。其次是工作經費不足。臨汾市市縣兩級移民管理機構辦公室主要依靠同級財政,都存在工作經費不足的問題。
二是制度建設滯后。為了加強和規范全省水庫移民后期扶持項目資金管理,省財政廳、省水利廳聯合制定了《山西省水庫移民后期扶持項目資金使用管理暫行辦法》(以下簡稱《暫行辦法》),但隨著移民工作的不斷開展,各地實際情況千變萬化,規定的項目審批、資金撥付、實施“三制”等方面與各地實際的實施情況不相適應,因而顯得滯后了些。
三是扶持理念偏于保守。扶持項目沒有特色,沒有切實解決移民迫切需要解決的問題。縱觀移民后期扶持“十一五”規劃的實施,大多數為水利、交通項目。
這些項目或成為其他部門項目的整合資金,或是一些修修補補的項目,大多沒有大的效果。
四是項目管理意識淡薄。項目申報按照由下而上的原則,部分縣由于無力或無人監管,縣級以上相關部門不能及時準確地掌握項目實施的具體情況。項目建成缺乏有效的管護,受益移民村(組)不能很好地履行項目運行管護職責,以致項目使用效率低下,更有甚者,由于不善管護,項目在短時間內被損壞廢棄。
對策建議
1盡快出臺相關制度
目前,《暫行辦法》已經滿足不了現行工作的需要,建議盡快全面修改和完善。一是明確在項目資金中提取一定的工作經費和項目管理費;二是應規范項目變更的原則、程序、數量和處罰措施;三是明確縣級移民管理機構作為項目責任主體,負責項目的規劃、設計、建設管理和技術指導,移民村(組)作為項目主體負責項目的建設和建成管護;四是褪去移民項目基建管理“本色”,移民扶持項目中不強制推行招投標制和監理制;五是規范縣級報賬程序,明確縣級報賬受理主體。
2加大資金投入力度,適時調整項目扶持方向
小型水庫在當地國民經濟發展中發揮了重要作用。但是由于陜西省大多數水庫建于20世紀50年代后期至70年代初期,在此期間修建的小型水庫達731座,占小型水庫總數的73.62%,多屬“三無”或“三邊”工程,因此,小型水庫存在很多問題,主要表現在六個方面:
一是病險率高,病害嚴重。據統計,現有小型病險庫322座,占小型水庫總數的34.5%,占病險水庫總數376座的85.64%。防洪標準低、大壩滲漏、裂縫和壩坡滑塌等問題普遍存在。全省有114座小(1)型水庫和208座小(2)型水庫的防洪標準達不到部頒除險加固近期非常運用標準。
二是工程設施不配套或不健全。很多小型水庫“三大件”(即大壩,泄、溢洪設施和輸水設施)不全,不少水庫無溢洪道,或溢洪道的標準與工程規模不相符,只有輸水流量很小的放水洞。
三是由于沒有正常經費來源,致使工程設施老化失修嚴重。
四是缺乏大壩安全觀測、水情測報和防汛搶險設施,工程盲目運行,極易失事。五是淤積嚴重,抗洪能力降低,效益銳減。陜西省水土流失嚴重,多數水庫未建排沙洞,造成庫內大量淤積。據調查,全省小型水庫已淤積庫容約2.55億m3,占小型水庫總庫容的27%,其中部分水庫基本淤滿。六是管理工作薄弱,特別是鄉村管理的水庫,日常管理和養護工作無人負責,安全管理責任無法落實。
二、小型水庫安全管理存在的主要問題
1.小型水庫安全管理的責任主體不明晰,當地政府行政首長負責制未落實,重建輕管思想依然很嚴重。尤其是鄉鎮和村組管理的水庫,大都未落實安全管理責任人,部分水庫甚至無人管理。這樣一來,勢必形成水庫安全管理的責任無法落實,安全問題仍然無人負責。
2.水庫管理的體制不合理、機制不靈活。國有水庫管理單位雖屬事業單位,但無經費來源。少數與財政掛鉤的實行差額或定額補貼,而絕大多數實行自收自支;集體管理的水庫,隨著農村改革的不斷推進,加之產權不明確,責、權、利未能有機地聯系起來,導致管理變成了一句空話。
3.管理經費沒有著落,管理單位虧損經營,難以為繼。由于地方財政困難,很多國有水庫得不到財政支持,加之水價不到位、計收環節多、計收率低及無其他收入來源,絕大多數水庫管理單位入不敷出,甚至連職工工資都發不出來。
4.病險水庫多,管理負擔重。水庫病險的存在,既影響水庫效益的發揮,也降低了水庫的防洪能力,而且威脅下游人民群眾的安全,成為水庫安全管理的巨大隱患。為此,省政府決定從2001~2005年投資3億元用于全省病險水庫除險加固。從1988~1998年,陜西省從水利基金、防汛經費和以工代賑資金中安排了1.5億元開展了病險水庫應急加固工作。1999年后,利用國債資金和省級水利基金5.98億元(其中國債2.796億元)開展了19座(其中小型2座)病險水庫的除險加固。且全省已有61座重點小(1)型病險水庫列入了國家病險水庫除險加固規劃,有望得到中央的補助。但是,這些成績與全省376座病險水庫加固任務相比,仍存在很大差距,尤其是大量小型病險水庫除險加固的資金缺口很大,除險加固和安全管理的任務非常艱巨。
5.大壩安全鑒定工作進展十分緩慢,影響安全管理。由于沒有經費,除了極少數效益較好的(1)型水庫為爭取國家投資,完成了大壩安全鑒定工作外,很多水庫一直未開展大壩安全鑒定工作,給管理帶來了嚴重隱患。
6.管理工作不規范,主要表現在:一是安全檢查制度執行不認真,檢查僅局限于重點小(1)型水庫。各縣水利部門未能組織技術人員對轄區內所有的小型水庫逐庫進行安全檢查,檢查結束也無文字材料,無反饋信息和回訪檢查。因此,安全管理的漏洞仍然存在。二是工程設施出現小問題后,不能及時維護修理,導致小病拖成大災的不利局面。
7.管理隊伍整體素質差,管理技術含量低。管理隊伍中專業技術人員很少,管理人員的業務知識嚴重不足,安全責任心不強,管理的手段和設施也很落后,無法滿足規范化、科學化管理的需要。
8.基礎設施不配套。絕大多數水庫缺少必要的監測和通信設施,加之交通極為不便,工程基本處于盲目運行狀態。
三、對策
1.明確管理主體,落實管理責任
國家所有的小型水庫,其管理單位(或主管機關)是水庫安全管理的責任主體;其他小型水庫(包括農村集體和其他經濟組織所有的小型水庫)的所有者是水庫安全管淼腦鶉沃魈濉?/p>
小型水庫安全管理實行政府行政首長責任制、管理單位(或主管機關)及其他所有者責任制、水行政主管部門責任制。每座小型水庫都要確定一名政府行政領導為包庫責任人。包庫責任人對水庫安全負總責,管理單位(或主管機關)及其他所有者負責小型水庫安全管理的日常工作。縣級以上水行政主管部門負責對本轄區內的所有小型水庫安全管理實施監督。
2.健全管理機構,落實管理經費
影響城鎮、交通干線、重要軍事設施、工礦校區及人民生命財產安全的小(1)型水庫(以下簡稱重點小型水庫)必須設置專門的管理機構,并配備不少于3名專職管理人員,小(2)型水庫不少于1名專管人員。
3.多方籌措水庫管理經費
首先要合理開發和利用水資源,以水費收入作為管理經費的主要來源。水費收入不足時,國有水庫的不足部分由財政地方補貼;其他水庫要創造條件,積極開展多種經營,彌補管理經費。二要加大水價改革力度,減少水費計收環節,杜絕收費過程中不合理的搭車收費現象,盡快使水價到位。
4.加大安全檢查力度,推進規范化管理
首先,小型水庫管理單位或所有者必須定期對工程設施進行現場巡查,同時縣級水行政主管部門每年汛前和汛后應組織有關專業技術人員對本轄區內的所有小型水庫逐庫進行安全檢查,并通知有安全隱患的小型水庫所有者限期處理。檢查結束后,省、地水行政主管部門應根據檢查情況進行抽查,獎優懲劣。
其次,堅持大壩安全鑒定和注冊登記制度。縣級水行政主管部門必須按照《水庫大壩安全鑒定辦法》(水利部水管〔1995〕86號)、《水庫大壩注冊登記管理辦法》(水利部水管〔1995〕290號)的要求,組織小型水庫所有者完成大壩安全鑒定和注冊登記工作。通過安全鑒定和注冊登記,縣級水行政主管部門和水庫所有者應建立健全小型水庫的工程技術檔案。
第三,強化安全意識,嚴格運行管理。重點小型水庫的所有者每年汛前應對工程進行日常維護,根據《防洪預案編制要點(試行)》編制防洪預案,并按管理權屬分級報批和實施。工程存在安全隱患的小型水庫,在未除險前,必須降低水位或空庫運行,確保安全。
第四,加強培訓,不斷提高管理人員素質。小型水庫管理人員必須取得“全國小型水庫崗位培訓合格證書”后才能上崗承擔管理工作。
5.嚴把大壩安全鑒定質量關,加快除險加固工作步伐
各級水行政主管部門要嚴格按照《水庫大壩安全鑒定辦法》和《水庫大壩安全評價導則》(SL258-2000)開展大壩安全鑒定工作。參加鑒定的專家和承擔分析評價工作的單位應具備省級以上水行政主管部門的資格認證。凡申請中央和省級補助的水庫,其鑒定成果應報省大壩安全管理中心審核。
加大病險水庫除險加固前期工作的投入力度,建立前期工作專項經費,滾動運轉。各市要按照“突出重點,確保安全,兼顧效益”的原則,對本地區小型病險水庫分類排隊,分期分批進行加固。一要采取“以獎代補”等形式加大市、縣水利基金對小型病險水庫除險加固的投入。二要通過集資、拍賣、租賃等產權制度改革形式多方籌資加快小型病險庫的加固步伐。
6.積極推行水庫降等運行與報廢制度
1概述
伴隨著我國經濟的不斷發展,水電行業的運行方式也在呈現出一種逐漸轉變的趨勢。現階段AGC應用被廣泛應用于我國水電領域,同時在電網調度的基礎上開展與運行。網上信息的確定對調度負荷有直接影響,尤其是對于水頭變化的水電站來說,更是需要對上述現象進行重點注意,最終實現在各個小型水電站之間對機組負荷進行合理分配的目標。水輪發電機組運行狀況會對電站使用效果有直接影響,電站在實際運行時可能會出現使用效果不理想的現象。為在真正意義上實現水電站安全生產,我們必須進行不斷的努力與創新。安全生產是水電站安全生產管理的重要組成部分,同時也是水電站安全生產管理工作正常運行的基礎與前提。現代化管理是水電站未來發展趨勢與方向,為實現對勞動生產率的有效提高,必須在實際生產過程中對生產過程的安全順利進行保障,同時促進安全生產管理工作的順利運行。應該為勞動工作者創造良好的工作環境,促使勞動者的生命安全得到保障,這不僅對提高生產效率有重要作用,同時對水電站實現經濟效益最大化有促進作用。龍鳳山水庫在1958年真正建立,同時其電廠在1969年真正實現發電并投入運行,水庫共有2臺大流量臥式發電機組,每臺分別為1600KW,預計每年發電1500萬度。經過長期的運行與工作,已經出現設備是陳舊以及故障不斷的現象。后來經專業人員對其控制系統進行更新與改造,不僅實現對安全生產管理的有效加強,同時對電廠安全運行有重要意義。該電廠不僅為水庫經濟效益創收,還在真正意義上對自身價值與意義進行充分發揮。
2牢固樹立安全生產觀念
安全運行是水庫與電廠進行一切工作的基礎與前提,為實現在安全的基礎上對發電量進行提升,就必須加強安全管理工作,同時上述做法對有效降低損耗有重要作用。設備管理以及員工安全生產也對其有直接影響,因此在實際進行工作時必須對上述因素進行綜合考慮。其中主要包括三點,下面我們進行仔細分析。2.1水庫以及電廠已經要多年的運行時間與經驗,加強安全生產教育是確保安全生產發電的基礎,實現從根本上對安全事故進行避免。因此,在實際工作中無論是領導還是工作人員都應該樹立牢固的安全生產觀念,對自身安全負責。2.2為對安全生產進行保障,電廠每年都會進行固定的停電檢修,在此期間電廠領導還需要對安全生產教育進行主持。“以人為本,安全生產,預防為主”是電廠在實際進行管理與生產時的基本原則,同時可作為安全生產方針對水庫電廠安全生產管理工作進行指導。在實際進行安全生產教育時可結合電廠實際情況對安全責任事故進行合理的分析,促使員工對其中的經驗進行吸取。2.3為對員工的安全生產責任心進行有效增加,可在實際對電廠進行經營與管理時對認真負責的工作人員進行表彰與獎勵,幫助員工對安全生產觀念進行有效的樹立。這不僅是對工作人員自身安全負責,也是電廠正常運行的保障。
3定期開展全員技術培訓,提高技術管理水平
水庫電廠在建廠開始有一批經驗豐富的優秀員工,但經過長時間的發展,部分老員工已經逐漸退休。新員工呈現出逐年更新的狀態,文化素質參差不齊以及業務水平較低等現象在新員工中普遍存在,這對電廠的現代化生產與管理目標的實現有阻礙作用。因此在實際上崗前應結合實際情況對員工進行科學的培訓。3.1春季檢修期培訓相關領導可利用春季電廠停電檢修期間對全體員工進行技術培訓。其中水電以及電氣檢修員工都在理論基礎學習的范圍之內。同時在實際進行授課時需要對電廠實際情況進行有效結合,做到有計劃以及有針對性。機組結構、性能以及工作原理等都是電廠在實際運行時的基本內容,因此在授課時必須對上述內容進行重點講解,對工作人員的技術管理水平進行有效提高。3.2新員工培訓新員工在進廠時,都會被安排在有老員工的班次或組別,老員工可以起到帶動作用,促使新員工對工作環境與工作內容盡快熟悉,同時對工作要領進行掌握,最終實現對獨立工作能力的有效提高。
4加強發電生產設備管理
發電生產設備是電廠的主要生產工具,保證發電設備安全、高效的運行,提高經濟效益,檢查維護發電生產設備對水庫電廠安全生產有非常重要的意義。主要包括四個方面:4.1春季檢修期設備管理水庫電廠設備已運行多年,發電機組、繼電保護系統小故障經常出現,每年春季設備檢修項目繁多,電廠員工通過安全管理的責任心,精心維修,使陳舊的發電設備堅持正常運行。4.2發電機組檢修記錄在發電生產管理中,為每臺發電機組建立健全完善的設備賬單,建立全面的技術檔案,做好檢修、更換零部件記錄。對于機械設備故障在檢修過程中分析原因,提出處理方案,隨時檢查運行狀況并作詳盡記載,為設備檢修打下基礎。4.3建立設備管理責任制水機、電氣等設備均有員工專職負責,要求員工掌握所管設備結構、性能、工作原理,熟悉常見故障及處理方法,當班期間加強巡視、維護,動員全體員工參與設備管理,隨時將發現、解決的設備運行缺陷提報主管廠長,及時備案處理。
5加強巡視檢查,發現問題及時處理主要包括兩方面
5.1巡視檢查是電廠安全運行的關鍵水庫電廠運行管理分為水機、電氣兩個班組,建立了詳細的運行巡視檢查制度,要求1次/h巡視檢查。在巡視檢查過程中,集中精力全身心投入,觀察儀表顯示、聽聲音異常、嗅空間異味,一旦發現異常即刻分析原因著手處理,不能及時解決的及時上報,避免事故發生。對水輪發電機組溫度、轉數、出力、控制保護系統工作狀態做好檢查記錄。5.2運行交班前做好全面檢查將本班運行檢查情況、運行及檢查記錄移交接班組。接班組做好接班前檢查,掌握發電設備運行狀態,達到安全運行的目的。
6加強監督檢查實現安全生產
水庫電廠建立安全生產管理制度,監督、檢查至關重要,管理制度落到實處方能確保發電生產安全。水庫管理處領導會同電廠管理人員逐月進行安全檢查,年終全面檢查。通過檢查及時發現不安全因素和設備缺陷,提高職工安全意識,保證安全生產。結束語安全生產管理是一項重要的企業管理工作,同時也是一項需要長期堅持、不能松懈的工作。需要各級領導重視,全體職工參與。只有堅持“以人為本、安全第一”的安全管理方針,才能最大限度地避免和控制發電設備安全事故的發生,實現電站安全生產管理,有效的提高電廠的經濟效益和社會效益。
作者:王春雨 單位:五常市龍鳳山水庫電廠
水庫管理工作是水庫的利用與管理,是水利工作的一項重要內容。利用是指發揮它的功能和效益,管理是為了確保水庫的安全及延長其壽命。
我國的水利工作正處于由傳統水利向現代水利轉變的階段。作為水利工作重要內容的水庫管理工作,必須跟上這個轉變,逐步實現水庫管理的現代化。
現代水利是面對水資源的嚴重不足和短缺,做好水資源的節約、保護和科學高效的利用,以水資源的可持續利用,支持經濟社會的可持續發展。同時,隨著科學技術的發展,水利工作應增加科技含量,跟上科技發展的步伐。
二、傳統水庫管理
現代水利是相對于過去的傳統水利而言。傳統是對以往的總結和概括。傳統水利是以興利除害、防洪渡汛、供水發電為主。回顧過去有其客觀發展的必然性。面對現實也有嚴重的不足,那就是重建設輕管理,重工程輕資源。
傳統水利工作下的水庫管理主要針對人為建造的工程部分即水工建筑物及其配套設施的管理。管理范圍小,管理面窄。這反映了重工程輕資源的實際。傳統水庫管理還存在著重更改大修,輕檢查養護。
管理主要是通過規程規范來實現。傳統的規程規范來源于三個方面:一是由設計根據理論分析提出的要求;二是在管理過程中的經驗教訓;三是由其它行業借鑒,各水庫管理單位相互學習,相互參照。在這三方面中,第一部分偏重理論分析,難免有脫離實際之處。第二部分雖然符合事物發展規律,但卻是被動的和初級的。按現代觀點他是傳統和落后的。第三部分雖然是應該和必須的,但如果脫離實際則變成抄襲而流于形式。總之傳統的規程規范由于經驗不足,重建輕管等原因,理論內容多,實際內容少;定性內容多定量內容少,看起來很全面,不少內容脫離實際無法執行,流于形式,特別是工程設備的檢查和維護保養規程更是如此。這必然導致重更改大修,輕檢查養護。檢查流于形式不能及時發現隱患,變成了故障找人;養護流于形式,小毛病發展成大問題,只有修理,必然形成以修代養。
三、現代水庫管理
現代水庫管理,就是在總結以往經驗教訓的基礎上,結合新形勢,新任務,新要求,展望發展,重新制定管理職責,管理范圍,管理方法,管理標準,從而逐步實現水庫管理的現代化。
1.現代水庫管理不但要管好工程還要管資源
水庫管理工作是針對水的工作,它不但包括水的安全、水的利用還應包括水的好壞和水的多少。管水的單位不管水的好壞和多少,顯然是不合道理的。所以現代水庫管理范圍應向上游延伸和擴大,管理工作內容相應增加。不但要管好水工建筑物及其配套設備還應管理水庫岸坡,流域植被。管理的職責,不單是工程設備的安全運行,還要包括水質水量,合理利用。當然由于和地方政府部門的交叉,管理受到制約,但我們應該也可以通過定期檢查岸坡是否穩定,有無塌方、滑坡。定期調查了解庫區植被、水土流失,定期調查了解流域范圍內污染源及水污染狀況,寫出分析報告和治理改進建議,保護水庫的水質和蓄水能力。
2.現代水庫管理必須全面貫徹安全第一,預防為主的原則
水庫管理工作,責任重大,所以預防為主的原則不單是針對防汛度汛,應該貫穿于管理的全過程。所謂預防,就是超前工作,有備無患。這既體現了管理的主動性,也體現了現代的科學性。就一般概念而言“管理”重在預測,沒有預測,管理是被動的。也只有真正做好了預防工作,才能真正做到安全第一。
3.現代水庫管理要標準化
標準化是水庫管理現代化的標志之一。施行標準化,減少盲目性和隨意性。標準化管理首先要制定管理標準。管理標準應包含兩個方面,一是管理的質量標準,二是管理的工作量標準。質量標準是管理的工程設備應該保持的良好狀態和良好程度;工作量標準是達到質量標準所必須做的工作。所以工作量標準是質量標準的細化和具體化,是實現質量標準的前提和保證。管理標準應盡可能量化,便于定崗定責和自動化管理。管理標準應定期修改,不斷完善。
4.水庫管理的自動化是其現代化的必然
隨著科學技術的飛速發展,水庫管理工作應逐步實現自動化。它包括水工機電設備操作運行的自動化,大壩觀測的自動化,管理手段管理方法,如遠程操作控制、各種記錄資料的收集整理、技術檔案管理的智能化和數字化等。
5.高度重視技術資料檔案管理
水庫管理工作是上百年的工作,期間工作人員多有變化,然而管理是連續的,技術資料也必須是連續的。所以技術資料檔案管理是水庫管理的主要手段之一。資料檔案重在收集建立。收集的前提是基層工作人員每做一項工作,都必須認真做好記錄。工作記錄既是履行職責的標志,也是以后工作的依據。工作記錄必須嚴格、真實、準確、全面,包括工作內容、工作時間、工作人員。工作記錄要作到及時填寫、及時上報、及時分析整理、及時歸檔保存。這些要求應體現在管理標準中。
四、現代水庫工程管理的重點是檢查觀測和維護保養
現代水庫管理雖然應該加強對水資源的管理,但工程管理仍然是主要內容。因為資源只有通過工程才能發揮效益。工程部分又以閘門啟閉機等機電設備最容易出問題。總體上看工程管理的內容是看管、運行、檢查觀測、維護保養、安全鑒定、更改修理、除險加固、直至工程報廢。
看管是看守保護,使工程不受人為破壞。
運行主要指配套設施(閘門啟閉機、機電設備、觀測設施等)的操作運行;大壩等擋水建筑物在水庫蓄水時就自然處于運行狀態。
檢查、觀測是工程管理的前提和基礎,檢查觀測的目的是為了確定工程設備的狀態,及時發現隱患。所謂確定工程設備的狀態,是指通過檢查觀測確定工程設備性能的完好程度,為安全運行提供依據。發現隱患是為更改修理、除險加固、乃至報廢提供決策依據。檢查和觀測是同一性質、同一目的,不同工作內容、不同方法的管理基礎工作。
維護保養是工程管理基本內容。它是在工程設備處于完好狀態下所采取的技術措施(出了問題再去處理那是修理)。維護保養的目的是為了保持工程設備的美觀、完整、良好的狀態,延長壽命。維護保養對于閘門啟閉機、機電設備、觀測設施尤為重要。
維護保養與檢查觀測共同構成了工程管理的基本內容。他們是工程管理經常的、大量的、最基本的工作內容。是搞好工程管理的基礎。所以他們應該是現代水庫工程管理的重點。
安全鑒定是最高級別的檢查鑒定。他是在常規的工程檢查觀測,維護保養的基礎上,外請專家對工程設備進行檢查分析鑒定,作出結論,以確保工程設備的安全運行。只有做好檢查觀測,維護保養工作,才是真正貫徹了安全第一,預防為主的全過程管理原則。
更改大修、除險加固是工程設備出現問題,性能改變時采取的恢復性能和狀態的技術措施。
因此現代水庫工程管理對安全鑒定、更改大修、除險加固等應該作為項目來管理。其具體內容是技術資料收集整理、初步分析、項目建議、竣工驗收等。
五、檢查觀測維護保養工作標準的制定
中小水庫的建設對當地國民經濟發展發揮了一定的作用,但這些中小水庫設計標準相對較低。當流域內發生較小洪水時,各中小水庫將攔蓄部分洪水以滿足當地工農業生產和生活用水的需要;當流域內發生大洪水時,各中小水庫為了自身安全將開閘放水;當發生超標準洪水時,某中小水庫可能發生潰壩。所有這些事件的發生都將對長潭水庫的防洪和安全運行產生影響。因此,研究上游中小水庫的洪水行為對長潭水庫設計洪水調度的影響,對確定長潭水庫運行原則有著重要的意義。
2典型洪水頻率分析計算
流域內修建中小水庫后,使流域的產匯流特征和水力條件發生了很大的變化。中小水庫一方面增加了長潭水庫防洪能力,但其調度的隨意性卻在一定程度上增加了長潭水庫調度的難度,對長潭水庫的防洪與水資源的綜合開發利用具有一定的影響。為了提高水庫的綜合效益,針對長潭水庫的實際情況,對重現期T=20~30(P=5%~3.33%)年間的洪水進行了系統研究。由于各中小水庫所在斷面無P=5%~3.33%的洪水流量過程,故由暴雨過程經流域水文模型產匯流計算推求出其洪水過程;用典型地區組合同倍比放大組成地區洪水;然后分別對各部分洪水進行河道演算,逐級演算至長潭水庫后將其線性疊加,推求出長潭水庫的入庫洪水過程;對長潭水庫入庫洪水過程進行調洪演算,推求出該重現期考慮上游中小水庫影響下的長潭水庫設計洪水調度成果[1]。長潭水庫不同頻率的設計洪水過程直接采用廣東省水利電力勘測設計研究院1995年11月研究的(《廣東省長潭水電站水庫洪水復查報告》中成果,見圖1。
2.1典型洪水選取
選取典型洪水的原則是既能滿足設計洪水對典型洪水的要求,同時還能代表流域內洪水地區組成的特點。由歷史資料分析后認為,1983年6月發生過的一場洪水(洪峰流量Qm=3281m3/s)大體上能滿足上述條件。故選取該場洪水作為典型洪水。
2.2典型洪水暴雨資料
按照天然流域劃分方法將長潭水庫壩址以上流域分為東留、東留~石磺峰、石磺峰~下壩、竹嶺和長潭區間5塊單元面積。每塊單元面積上選取3個雨量站,用加權平均法推求出每塊單元面積上的面雨量。
2.3由暴雨資料推求洪水過程
長潭水庫壩址以上流域地處南方濕潤地區,氣候溫和,雨量豐沛,由暴雨資料推求洪水過程選用在濕潤和半濕潤地區廣泛應用且行之有效的三水源新安江模型。模型的結構及計算方法大家都熟知,在此不再贅述[2]。根據1983年6月14日8時~6月18日8時暴雨資料經流域水文模型產匯流計算推求出其進入長潭水庫的洪水過程,見圖2。
3水庫調洪演算
根據長潭水庫水量平衡方程、水庫調度原則和入庫洪水過程經調洪演算,推求出水庫下泄過程和各特征水位。
3.1不考慮上游中小水庫影響
不考慮上游中小水庫的影響(天然情況,下同),分別對不同頻率的設計洪水進行調洪演算,成果見表1。
3.2考慮上游中小水庫影響
當流域內發生P=5%~3.33%洪水時,上游中小水庫將攔蓄部分洪水,具有一定的調蓄作用。為了考慮其調蓄作用對長潭水庫調洪演算的影響,將1983年6月發生的洪水進行同倍比放大后得到P=5%~3.33%長潭水庫洪水過程。分別按汛限水位144.0m保持不變和將汛限水位分別提高到144.5m、145.0m進行調洪演算,成果見表2。
3.3上游中小水庫發生潰壩
當流域內發生P=0.1%洪水時,根據上游中小水庫的設計標準,認為下壩、竹嶺、石磺峰和東留四個中小水庫全部發生潰壩;當流域內發生P=0.5%洪水時,認為下壩、竹嶺和石磺峰三個中小水庫發生潰壩,東留不發生潰壩。將長潭水庫設計洪過程水和各水庫潰壩進入長潭水庫的洪水過程疊加后進行調洪演算,成果表3,有關潰壩洪水的分析計算將另文討論,不再贅述[3]。各水庫計算的潰壩洪水過程見圖3。
4成果對比分析
4.1不考慮上游中小水庫影響
不考慮上游中小水庫影響的長潭水庫調洪演算成果對比見表4。從表中可見,P=0.1%最高庫水位計算值比修改初設低了1.36m;P=0.5%最高庫水位計算值比修改初設低了0.13m;P=1%最高庫水位計算值比修改初設高了0.56m;P=3.33%最高庫水位計算值比修改初設低了0.02m;P=5%最高庫水位計算值比修改初設高了0.25m。P=0.1%最高庫水位計算值比1995年復查低了0.14m;P=0.5%最高庫水位計算值比1995年復查高了0.68m;P=1%最高庫水位計算值比1995年復查高了0.22m;P=3.33%最高庫水位計算值比1995年復查高了0.28m;P=5%最高庫水位計算值與1995年復查相同。由此可見,不考慮上游中小水庫影響的長潭水庫調洪演算成果總體上與1995年復查成果相比差別不大。
4.2考慮上游中小水庫影響
考慮上游中小水庫影響的調洪演算成果對比見表5。從表中可見,當長潭水庫汛限水位為144.0m,P=3.33%和P=5%時,考慮上游中小水庫影響的最高庫水位比不考慮上游中小水庫影響的最高庫水位分別低了0.20m和1.19m;當長潭水庫汛限水位為144.5m,P=3.33%和和P=5%時,,考慮上游中小水庫影響的最高庫水位比不考慮上游中小水庫影響的最高庫水位分別低了0.07m和0.71m;當長潭水庫汛限水位為145.0m,P=3.33%和P=5%時,考慮上游中小水庫影響的最高庫水位比不考慮上游中小水庫影響的最高庫水位分別低了0.02m和0.26m;當長潭水庫汛限水位高于145.0m時,P=3.33%時的洪水位將超過水庫相應標準的設計水位。
4.3上游中小水庫發生潰壩
上游中小水庫發生潰壩的調洪演算成果對比見表6。從表中可見,P=0.1%上游中小水庫發生潰壩的最高庫水位比修改初設、1995年復查和本次計算的最高庫水位分別提高了4.20m、5.45m和5.59m(水位157.73m是按水庫調度原則進行調洪演算至25個時段時的值,實際上調洪演算至23個時段時,水庫水位已達156.68m,超過千年一遇的校核水位0.68m);P=0.5%考慮上游中小水庫發生潰壩的最高庫水位比修改初設、1995年復查和本次計算的最高庫水位分別高了3.58m、4.39m和3.71m。
5結論與建議
1.存在問題
1.1工程設施方面
山塘水庫的主要任務是防洪、灌溉、供水、發電。其主要水工建筑物有擋水壩、溢洪道、放水涵(閘)管和灌溉渠道等,現就其存在的問題分別作一簡述。
1.1.1擋水壩。一般是均質粘土壩,標準較低,一些小(二)型水庫沒有進行設計就進行施工,工程設施建筑物沒有達到相應的級別標準。如擋水壩高度或壩頂寬度不夠,壩的坡度過程,壩坡穩定安全系數低。相當一部分擋水壩的壩基清基不徹底,缺少反濾層,壩基滲漏較大。壩體與兩岸的山坡交接處,沒有排水溝,山坡集水沖刷壩體。壩的上游坡面沒有塊石或混凝土塊護坡,受水庫風浪沖刷。
1.1.2溢洪道。一般為開敞式寬頂堰溢洪道,在原山坡開挖而成。經長期的運行使用,有些兩側沒有導墻、底板沒襯砌的溢洪道,大部分均被破壞;而有導墻和底板的也被沖刷損壞。另外,溢洪道寬度不夠寬,設計泄洪流量小,溢洪道堰頂高程與壩頂高程的高差偏小,遇到特大暴雨時,水庫最高水位幾乎接近壩頂。
1.1.3放水涵管。分為斜涵管(或放水閘)和平涵管。涵管一般為方形漿砌體結構,經過幾十年的運行使用,大部分涵管都漏水嚴重,滲漏水不斷帶走或沖刷孔洞周圍的壩體土質,造成壩體有空洞,最后形成壩體塌方。
1.1.4渠道。大部分是沿地形開挖而成,多為自流灌溉農田。渠道普遍沒有進行防滲處理,渠道滲漏水量大,加上農田灌溉用水多采取漫灌、串灌、渠道間歇供水,邊坡塌方沉陷較多,使渠道淤塞嚴重,渠道水有效利用系數低。
1.1.5進庫道路。小型水庫多建于山區,遠離交通干線,建庫時的進庫道路多是不上等級、路面狹窄、坑洼不平、彎多坡陡的臨時道路。經過幾十年的使用,一些水庫原有道路已不能通車,即使能通車,遇到下雨也是路面泥濘,邊坡塌方,車輛無法通行。容易貽誤搶險時間,將產生嚴重后果。
1.2工程管理方面
山塘水庫是在計劃經濟時期建設的,在觀念上沒有把水當作商品,而是無償提供用水服務,不收取水費,水庫的運行管理費用由地方政府負責解決。
隨著市場經濟的發展,農村體制與經濟體系發生了根本變化,水利工程管理單位職能也發生了變化。用水對象由原來的農村集體單位變成了個體農戶,水庫運行管理維護費用要靠收水費來維持。要向習慣于無償供水的農戶收取水費和派工維護工程變得非常困難,加之水庫管理體制不順管理混亂,個別水庫無人管護,一些水庫設施遭受人為破壞嚴重,難以發揮水庫工程應有的工程效益。
2.措施
近幾年來,各級政府和有關部門,非常重視水利工作,加大了水利基礎設施的投資力度。作為水利工程的管理單位,要利用這難得的機遇,主動爭取各級有關部門支持,多方籌集資金,對病險水庫進行除險加固。同時,要促使全社會關注水利工作,加快自身管理單位的經營管理制度改革,發展多種經濟,增強經濟實力,適應社會主義市場經濟的發展需要,逐步解決水利工程管理存在的問題。2.1工程措施
2.1.1對病險水庫的大壩進行除險加固。對壩高不夠,壩頂寬偏小的小型水庫,要根據水庫工程級別,重新進行水文計算,復核設計洪水,確定壩頂高程和壩頂寬。對于壩坡要按規范規定和壩坡穩定計算,確定壩的坡度及護坡結構。對土壩要進行壩體抗滑穩定分析復核,注意檢查不均勻沉陷和裂縫出現。對于壩基滲漏大、壩體填土質量差的水庫,要進行壩基防滲灌漿和壩體固結灌漿處理。
2.1.2確保溢洪道泄洪。溢洪道欠寬的,要按校核洪水的最大泄洪流量,確定溢洪道寬度和最大過水深度,以此來確定溢洪道寬度。溢洪道未襯砌的,要進行襯砌,保證溢洪道安全泄洪,以保大壩的安全。
2.1.3改造放水涵(管)洞。放水斜涵(閘)管和平涵管漏水的,根據各水庫工程的特點,采用相應的處理方案,進行防漏防滲加固,漏水嚴重的應進行封墻后另外開鑿放水隧洞。
2.1.4渠道防滲。為減少水量損失、提高渠道水利用系數、縮短放水時間及節約水量來確保灌區用水。必須對渠道進行防滲處理,其經費可以通過政府、水管單位投資和灌區受益農戶投工投勞來籌集。例如,2002年勝天二號灌溉渠道受益戶自籌資金10萬元,對2.2km輸水渠道進行砼防滲。
2.1.5完善水庫對外的道路。水庫對外交通道路和通訊設備,是搶險工作的根本保證。它能使搶險物資和人員迅速送達水庫,避免出現重大的災害事故。水管單位要會同交通部門把水庫與公路干線連接的道路,列入當地的交通公路網進行修通。
2.2非工程措施
2.2.1加大宣傳力度,提高依法治水的能力。各級政府和水管單位,要加大宣傳《中華人民共和國水法》的力度,宣傳水利是農業的命脈,是社會經濟發展的基礎;同時,水也是商品,要有價使用,要增強全社會節水意識,保護水資源。根據國家有關政策規定,按用水量對用水戶征收相應的水費,共同管好水,用好水。
2.2.2落實責任,加強巡查自2004年來我縣進一步明確了山塘水庫管理責任。小(二)型以上水庫由水行政主管單位管理,防汛責任人由所屬鄉(鎮)的鄉(鎮)長和各水庫電站的負責人共同承擔。小(三)型水庫和山塘由所在行政村管理,防汛責任人由所在行政村的村主任承擔。全縣山塘水庫全部落實水庫巡查員,1萬立米以上的水庫縣水利局給予水庫巡查員年補助資金600元。
2.2.3實行一水多用
根據山塘水庫的條件和特點,因地制宜地發展適合市場需要的產業,水庫不能單一依賴農業灌溉用水收費來維持,要利用自身的優勢,一般有條件的可建設鄉(鎮)供水項目,解決鄉(鎮)居民生活和工業用水,也可利用水庫或渠道的水頭落差進行引水發電,建設相應規模的小水電站,與當地電網并網供電。
2.2.4發展多種經營
務坪水庫位于云南省西北部的華坪縣境內,為中型三等工程,水庫總庫容4990萬m3,主要用于農業灌溉。攔河壩為黏土心墻碾壓堆石壩,設計壩高52.00m,壩軸線長210.00m,壩體最大橫斷面282.00m,壩體典型剖面見圖1。
圖1務坪水庫大壩剖面
務坪水庫壩址區的地質條件十分復雜,分布著滑坡群和深厚湖積軟土層。壩軸線上游左岸分布有體積達10萬m3的3號滑坡、9號滑坡,右岸分布有5號滑坡及可能滑坡體積達23萬m3的不穩定山體。右壩肩存在2號和4號滑坡,右壩肩下游側為滑動面寬42m、體積123萬m3的1號滑坡。壩軸線上游分布著面積超過0.4km2湖積層軟土,其最大埋深33.0m,一般埋深達20.0m,而且這種軟土遠遠沒有達到自重固結,孔隙比在1.5~2.0之間,天然含水量一般為60%~80%,呈流塑狀,不排水抗剪強度cu不到20kPa。
在軟土地基上修建最大壩高52m的大壩,國內外還沒有先例,已建成的加拿大Lornex尾礦壩壩高43m[5]、我國浙江紹興湯浦水庫壩高37.2m[2],均小于務坪大壩的高度。國內外軟基筑壩工程實例見表1。
表1國內外軟基筑壩工程實例
工程名稱
最大壩高
地基情況
處理方法
資料來源
云南務坪水庫
52.0m
33.0m厚的湖積軟土與滑坡堆積體
振沖碎石樁,預壓固結,分期施工
本文
浙江慈溪杜湖水庫
17.5m
16m厚軟黏土,含水量45%,塑性指數16%,有效內摩擦角28°
正三角形分布砂井,直徑42cm,間距3.0m
文獻[2]
浙江紹興湯浦水庫
37.2m
3.0~5.0m厚的淤泥質黏土
振沖碎石樁
文獻[3]
阿爾伯特MildredLake
11~43m一系列壩
1m多厚的泥炭土,長120m(湖的西邊)和220m(湖的東邊)。1~4m厚很軟的有機粉土
挖除部分泥炭土,分期施工
文獻[4]
Lornex尾礦壩
43m
夾雜透水砂層的黏土,不排水強度為5~90kPa,最上面4m的工程性質較差,下面兩層相對較好
坡度3∶1,分期施工,砂井排水系統
文獻[5]
阿爾伯特FortyMileCoulee
東西兩座壩均為28m
湖積軟土,東部壩下60m厚,西部35m厚。塑限18%~25%,有效內摩擦角19.5°
分期施工,1∶8的坡度,下游砂井排水
文獻[6]
SaskatchewanRafferty
20m高,700m長
20~24m厚高塑性軟土
袋裝砂井
文獻[7]
由于沒有其它可以比選的壩址,壩體不得不座落在相對較強的滑坡堆積體土層和軟弱的湖積軟土層這兩種強度和變形特性相差很大的不均勻地基上。如何處理極為軟弱的淤泥質黏土地基,提高地基承載力和抗剪強度,解決兩種不同地基土層的差異沉降是務坪工程中最大的難題。
湖積層軟土分布于壩軸線上游的務坪盆地,沉積于老河床的砂卵礫石之上。為查明湖積層軟土的組成、性質、分布范圍以及物理力學性質,從20世紀70年代開始,先后在20多年的時間里對壩軸線上游的湖積層軟土區進行了68孔共1593m的鉆孔勘探工作。根據勘探結果,由岸坡至河床軟土層厚度逐漸變大,最大厚度33m,一般8~20m。典型地質剖面如圖1所示。從地表至老河床沖積層共分3個大層,即:①粉土層,厚10m,夾黏土、樹葉及砂礫層;②粉質黏土層,厚7~12m,夾透鏡狀粉砂、樹葉層;③粉砂層,厚5~7m,夾樹葉層。
湖積層軟土的主要物理力學指標見表2。從表2可以發現,湖積層軟土孔隙比、含水量、壓縮性和有機質含量都很高,抗剪強度很低。因此,對湖積層軟土必須進行謹慎有效的地基處理,才能滿足工程安全的需要。
表2原狀軟土主要工程特性
含水量(%)
干容重/(kN/m3)
孔隙比
壓縮系數/(MPa-1)
有機質含量(%)
飽和快剪
φ/(°)
c/kPa
最大值
136.00
16.90
18.85
3.10
21.75
19.05
24.50
最小值
13.00
6.70
0.39
0.20
4.30
4.60
4.40
平均值
66.99
9.93
1.87
1.35
10.70
12.20
14.03
2基礎加固處理設計
湖積層軟基處理的好壞直接關系到大壩的安全,要改善軟土的物理力學性質,必須采取行之有效的工程措施。在綜合考慮各方面的因素和多個方案的對比論證之后,確定采用振沖碎石樁和預壓固結相結合同時控制加載速率的處理方案。在1.51萬m2的軟基上布置75kW和30kW兩種振沖功率的碎石樁,碎石樁呈三角形分布。由于整個振沖區湖積層軟基埋深及受力有一定的差別,因此將振沖區劃分為主要應力區和次要應力區。主要應力區設計振沖置換率為40%,起保護作用的次要應力區,設計置換率為32%。具體的設計參數見表3。
表3振沖碎石樁的設計
振沖區域
振沖器類型
樁距/m
排距/m
樁數/根
單位填料量/(m3/m)
主要應力區
30kW
1.6
1.40
380
≥0.891
75kW
1.8
1.56
2501
≥1.125
次要應力區
30kW
1.8
1.56
1241
≥0.891
75kW
2.0
1.73
1757
≥1.125
3方案驗證
3.1加固方案驗證針對振沖碎石樁加固處理方案,通過物理模型、數值模型以及生產性試驗論證軟基筑壩的可行性。同時為碎石樁設計方案、大壩填筑速率以及生產工藝的控制與改進提供科學依據和參考。
3.1.1物理模型使用中國水利水電科學研究院450g·t的大型土工離心機進行了比尺為1∶200的6組模型試驗,再現了原型的應力和變形情況。試驗對采用不同的碎石置換率對軟基的加固效果以及壩體填筑速率對壩體的變形影響進行了研究。從離心模型試驗的結果看,若湖積層軟基不處理直接建壩,在筑壩過程中壩基、壩體均發生很大的變形破壞,其中壩體迎水坡腳淤泥隆起達4m,基礎明顯破壞,防滲心墻與壩殼嚴重分離,心墻水平位移4.0m,垂直位移8.6m,壩體的整體穩定已遭到破壞。離心模型對不同置換率的方案進行了比較,當置換率達到30%時,位移與置換率關系曲線明顯變緩,尤其是水平位移已趨于水平。再增大置換率,位移減小量不大。在置換率34%左右時,上游不發生隆起。軟基在經40%振沖置換率加固后,復合地基的強度滿足設計要求,若同時輔以分期施工,效果更好,總體沉降量將減少80%~90%。
3.1.2數學模型采用基于比奧固結理論的有限元方法對大壩和地基的應力應變與固結過程進行預測和分析。本文采用的二維平面應變固結程序CON2D由美國著名學者鄧肯等開發[8],后經中國水利水電科學研究院陳祖煜等人的改進[9],能更好地模擬大壩的分層、分期施工過程,進行大壩施工和蓄水過程的固結計算分析。該程序曾在美國NewMelones大壩和我國小浪底大壩中應用。
在分析中采用了修正劍橋模型和鄧肯張非線性模型,有限元網格如圖2所示。通過固結計算預測了碎石樁加固方案施工過程和蓄水后壩體與地基中孔壓、應力和位移的變化過程。計算成果表明采用加固方案后,軟基內的超靜孔壓較小,最大值約為120kPa,出現在反壓平臺中心下軟基中部的粉質黏土層中。圖3為粉質黏土層中某3個代表單元的孔壓歷時曲線,單元在地基中的位置見圖2。其中244號單元為碎石樁,由于碎石樁樁徑較大,滲透性好,因此超靜孔壓消散較快。245號、246號單元為粉質黏土。圖3中出現3個峰值是因為施工過程中有兩次停工度汛。經過反壓平臺預壓14個月后,軟基內的超孔隙水壓力基本消散。軟基最大沉降為0.33m,壩體最大沉降為0.84m。有關固結計算的詳細內容可參見文獻[10]。
圖2有限元計算網格
圖3軟基中部孔壓隨時間變化曲線
在大量的物理力學特性試驗成果和固結計算的基礎上,采用中國水利水電科學研究院陳祖煜開發的邊坡穩定程序STAB95[9],進行不同條件下壩體的穩定性分析。除進行常規的確定性分析外,還引入概率論和風險分析的概念,應用Rosenblueth法對大壩穩定的可靠度和風險進行研究。采用有效應力法計算發現,按設計施工進度,軟基振沖處理和反壓平臺施工結束半年后開始壩體填筑,1年后大壩封頂,水庫不蓄水,此時上游壩坡施工期穩定安全系數達1.82(見圖4),可靠度指標為4.81(見圖5),均超過了相應的規范要求。因而,從確定性模型和風險分析兩個方面論證了壩坡的穩定性。
圖4設計施工進度下上游壩坡的穩定計算結果
圖5設計施工進度下上游壩坡的穩定可靠度計算結果
3.1.3振沖處理的生產性試驗在振沖區域內選擇代表性較好的場地(面積340m2)分別進行了30kW及75kW兩種不同功率的生產性振沖試驗,共布置30kW樁49根、75kW樁34根,試樁深度8~20m。振沖制樁結束4周后,對施工質量及效果進行檢驗,在試驗區內進行了雙橋式靜力觸探、十字板剪切試驗、重(2)型動力觸探和標貫試驗,以及壓水試驗檢查成孔質量。同時進行現場直剪三組和大型靜載試驗30kW區與75kW區各一組,并取原狀樣25組進行室內物理力學試驗。根據這些試驗得出,在強度恢復期后實測復合地基天然容重1.83g/cm3,干容重1.41g/cm3,凝聚力(飽和快剪)c=8kPa,內摩擦角=23°;復合地基承載力,30kW振沖區191.4kPa,75kW振沖區達256.6kPa;實測30kW置換率31.7%;75kW置換率32.5%。
從以上方案驗證結果看,振沖碎石樁置換處理務坪湖積軟土有明顯提高承載力、增加抗剪強度、加快軟土排水固結和減少軟基沉降的效果。
3.2振沖碎石樁施工及效果檢測振沖碎石樁的樁距、排距與設計值(見表3)完全一致。振沖碎石料采用新鮮的灰巖加工而成。30kW振沖設備的振沖碎石最大粒徑為80mm,75kW振沖設備的振沖碎石最大粒徑為120mm,粒徑小于5mm的顆粒含量不大于10%。振沖碎石樁實際工程量見表4,共加固湖積軟土1.52萬m2,制樁4834根,總進尺52357m,碎石樁最大深度22.0m。
為全面檢查碎石樁成樁質量,樁間土及復合地基各項指標是否符合設計要求,并對振沖碎石樁加固軟基質量作出全面評價,1996年9月和10月對振沖碎石樁復合地基質量進行了兩次質量檢測試驗。根據這些檢測結果得知:(1)樁體承載力。16組單樁靜載試驗表明,其中13根樁的樁體承載力達到了較高水平,最高達500~800kPa,少數幾根承載力較低的樁也達到320~400kPa。42根樁的重(2)型動力觸探試驗表明,樁體的承載力為248~512kPa。由于湖積軟土工程性差,加之地下水豐富,樁間土難以固結,對樁身施加的側限小,在此情況下能保持這樣高的承載力,充分說明了施工質量是可靠的;(2)各單元鉆孔抽芯檢查結果表明,碎石樁體連續,樁體材料基本為灰巖碎石,僅有個別樁在8m以下處夾有少量黏土。樁斜、樁深均滿足要求;(3)樁體容重和動力觸探結果表明,樁體密實,基本達到N63.5>9擊,天然容重基本達到20kN/m3的標準;(4)樁間土室內試驗及現場原位試驗成果表明,由于碎石的擠入,分布范圍和深度最廣的樁間粉質黏土,承載力在86~101kPa左右;(5)復合地基承載力標準值大于200kPa。
表4振沖碎石樁實際完成工程量
振沖區域
振沖器類型
樁數/根
進尺/m
單位填料量/(m3/m)
主要應力區
30kW
224
2243
≥0.891
75kW
2253
2567
≥1.125
次要應力區
30kW
1016
8275
≥0.891
75kW
1341
16162
≥1.125
4結語
長期以來學術界對使用振沖法加固飽和軟土存在不同看法,認為過軟的地基可能無法對碎石樁提供足夠的側向約束力。務坪水庫是使用振沖技術成功加固特軟地基的實例,工程中方案驗證和針對加固后地基進行的質量檢測試驗為全面評價振沖加固軟土地基效果提供了翔實的資料,豐富了振沖軟土地基加固的技術。
參考文獻:
[1]劉明復,潘傳釗,葉作仁.淤泥地基中振沖法碎石樁復合地基[J].地基基礎工程,1994,4(1):3-8.
[2]曾國熙,王鐵儒,顧堯章.砂井地基的若干問題[J].巖土工程學報,1981,3(3):74-81.
[3]郎小燕,來妙法,金小玲.振沖法對多層軟弱壩基的處理[J].浙江水利科技,1998,(4):36-39.
[4]SowaVA,HardyRM,ConstantBD.Designandconstructionofadamonsoftfoundations[A].31stCanadianGeotechnicalConference[C].1978.
[5]BurkeHH,SmuchaSS.Lornextailingsdamonasoftfoundation[A].ProceedingsoftheSixthPanAmericanConferenceonsoilmechanicsandfoundationengineering[C].1979.
[6]ChinBG,DavisDM,KoohnEJ,BensonRP,CampellJW.ConstructionperformanceoftheFortyMileCouleeeastdamonasoftclayfoundation[A].CanadianGeotechnicalConference[C].1991.
[7]HolubecI,DobsonJ,MansonS.Designandconstructionofanearthdamonhighlyplasticclayusingwickdrainfoundation[A].CanadianGeotechnicalConference[C].1993.
2南秦水庫排沙運用
南秦水庫位于南秦河中下游,距商州市9km,主河長44km。水庫總庫容1019萬m3,其中有效庫容490萬m3。庫區原河床平均比降6.4‰,控制流域面積453km2。水庫庫區平均寬度僅140m,屬于典型的山區河道型水庫。水庫于1974年5月建成,1977年開始蓄水運用。壩高29m,水庫左壩肩設泄洪排沙隧洞,洞徑2.5m,進口底坎高程98m(原河床高程95m),平洞流量14m3/s,最大泄量110m3/s。水庫多年平均來水量1.62億m3,平均流量5.14m3/s,常流量1m3/s。多年平均懸移質輸沙量53.3萬t,根據庫區淤積物分析,推懸比為1∶1。汛期6~9月水量和沙量分別占全年的55.4%和92.9%,入庫最大含沙量達200kg/m3。南秦水庫運行到1979年,庫區淤積泥沙121萬m3,到1983年,淤積泥沙299萬m3,1982年以前庫水位較低,平均在110m左右,淤積形態為錐體,有效庫容淤損52%,預計水庫壽命將在2000年前告終。為了恢復有效庫容,延長水庫使用壽命,于1984年汛末進行了水庫泄空排沙試驗,沖走原淤積泥沙100萬m3,使庫容恢復到1980年水平。通過泄空沖刷,形成了一條延伸至庫尾的主槽,近壩段沖刷主槽邊岸直立,以大塊坍塌的形式向兩岸展寬。實踐證明泄空排沙效果顯著[1,2]。1992年水庫淤積量又回升到367萬m3。該時期庫水位一般在114~116m之間,水庫淤積具有三角洲和錐體雙重淤積形態。1993年水庫再度泄空沖刷,沖走淤積物118萬m3,在距壩1.8km以內形成明顯的主槽,主槽寬度達到100m左右,灘槽差在4~6m之間。通過1994年淤積測量,部分河段沖刷主槽已發展到兩岸,淤積泥沙基本上已全部排出庫外,但也有部分河段在岸邊留有死灘,這是由于沖刷期來水量偏少,屬于枯水年,主汛期平均來流量沒有超過5m3/s,最大流量為70m3/s,且次數少歷時短。實踐證明排沙量與來水量成正比,來水量愈大排沙效益愈好。圖1為不同時期庫區淤積縱剖面,圖2為橫斷面沖淤形態。水庫沖刷時,出庫泥沙中有大量的10~50mm的卵石,是庫區中部和尾部的推移質淤積物。泄空沖刷使床沙粗化,沖刷后灘槽的床沙組成有非常大的差別,見表1。
南秦水庫除采用泄空沖刷外,多年來堅持汛期異重流排沙,平均約排泄40%的入庫懸移質泥沙。通過以上兩種形式的排沙,南秦水庫可以保持70%的庫容長期使用。
表1南秦水庫庫區床沙組成百分數(粒徑單位:mm)
BedLoadcompositionofNanqingReservoir
--------------------------------------------------------------------------------
斷面
位置
d>75
75<d>50
50<d>20
20<d>10
10<d>5
5<d>2
2<d>1
d<1
--------------------------------------------------------------------------------
P1
灘面
100
沖槽
2.4
2.2
6.2
18.0
71.2
P3
灘面
2.0
98.0
沖槽
2.0
4.2
6.8
24.6
62.4
P5
灘面
4.0
96.0
沖槽
11.0
13.4
13.5
24.5
37.6
P6
灘面
0.4
9.6
90.0
沖槽
15.1
22.2
22.0
7.5
2.8
10.0
20.4
P7
灘面
1.0
2.5
12.0
84.5
沖槽
16.7
25.6
13.8
9.8
6.3
9.5
18.3
P8
灘面
0.5
1.25
1.25
10.0
87.0
沖槽
28.0
11.7
13.6
7.9
4.7
5.7
11.5
16.9
P9
灘面
14.2
11.2
10.3
6.6
5.9
15.1
36.7
沖槽
32.0
10.0
31.0
6.7
6.1
2.6
3.7
7.9
--------------------------------------------------------------------------------
3二龍山水庫排沙運用[3,4]
二龍山水庫位于丹江上游,距商州市約5km,水庫總庫容8100萬m3,有效庫容3800萬m3,是一座以防洪、發電為主,兼有灌溉、養魚等綜合利用的中型水庫,水庫于1975年正式蓄水運用。庫區原河床比降3.7‰,流域內有麻街河(丹江干流)和板橋河支流。麻街河長43km,設有麻街水文站,控制流域面積326km2。板橋河長48km,設有板橋水文站,控制流域面積493km2。水庫總集水面積965km2。壩址原河床高程708m,大壩壩頂高程771.7m,溢流壩壩頂高程765m,最大泄量1390m3/s,發電引水隧洞直徑4m,進口底坎高程740m,電站總裝機3×1250kw。泄洪排沙底洞斷面尺寸2m×2.8m,進口底坎高程723.75m,最大泄量133m3/s。水庫回水長度11km。
水庫運用以來,按1975~1990年水文資料統計,多年平均入庫徑流量2.13億m3,平均流量6.75m3/s。多年平均懸移質輸沙量71萬t,推移質輸沙估算量為15萬t,推懸比約為1∶5,入庫推移質以粗沙為主。6月下旬至8月份多暴雨,洪水陡漲陡落,是主要的產沙期。特別是每年開始一兩場洪水含沙量較大。9~10月來水量大峰小,含沙量小。
二龍山水庫入庫洪水含沙量一般不超過100kg/m3,在回水末端容易產生分選淤積,形成三角洲淤積形態,一部分較細顆粒的泥沙以異重流形式流達壩前,形成渾水水庫,為錐體淤積形態,所以,二龍山水庫的淤積表現為三角洲和錐體混合淤積形態。由于運用庫水位不同,三角洲的位置也隨之相應變化,并且,高水位運用時形成的三角洲淤積體,在后期低水位運用時被沖刷下移,形成新的三角洲淤積體。
二龍山水庫從建庫到1986年4月,淤積泥沙754萬m3,其中有效庫容淤積348萬m3,死庫容淤積393萬m3。為了減少有效庫容的淤積,從1986年開始運用水位有所降低,汛期限制水位逐步由原來的762.5m降低到760m,到1990年10月,平均運用水位756.8m,淤積部位隨之降低,并且753m高程以上普遍發生沖刷,形成30~50m的沖刷主槽,最大沖深達到3m多,沖刷的泥沙堆積在753m高程之下,該時期淤積的142萬m3泥沙,主要淤在死庫容內。這說明二龍山水庫一旦泄空沖刷,沖刷效果將是非常理想的。
二龍山水庫按照蓄清排渾運用方式,汛期利用異重流、渾水水庫進行排沙,有效地減緩了水庫的淤積。1991年汛期,西北水科所專家在二龍山水庫進行排沙試驗,7月26日晚發生當年第一誠大洪水,板橋站最大流量48.4m3/s,最大含沙量40.2kg/m3,兩河入庫總水量110.5萬m3,總沙量1.04萬t,平均含沙量9.4kg/m3,形成異重流。由于采用異重流報警器報警,水庫及時排沙,歷時3小時,測得出庫最大含沙量127kg/m3,平均含沙量81.3kg/m3,為入庫平均含沙量的8.65倍,排沙耗水量17.8萬m3,排沙量1.45萬t,排水比僅為16.1%,排卻高達139%。這說明二龍山水庫利用異重流、渾水水庫排沙,效果是非常顯著的,可以減緩水庫淤積,減少泄空沖刷次數,有利于水庫效益的發揮。
4泄空沖刷時機
泄空時機原則上應選擇在對興利影響最小、排沙效果最大的時候。春汛泄空排沙效果較好,但影響后期用水。汛初泄空對興利影響小,排沙效果也好,是泄空排沙的一個有利時機,但對卵石推移質為主的河流,遇大洪水會將大量卵石帶入庫內,形成抗沖層。汛期洪水峰高、量小、歷時短,沖刷效果也不理想。汛期末洪水峰小、量大、歷時長,有利于泄空沖刷,是排沙的一個有利時機,但有時會影響后期蓄水,要選擇秋雨多的年份泄空沖刷。只要排沙時機選擇的好,排沙歷時就不需要太長。南秦水庫1984年汛末4天沖刷了72萬t泥沙,約為年平均淤積量的2.5倍。
5結語
南秦水庫和二龍山水庫同在陜南商州市境內,都是防洪、發電、灌溉、養魚的綜合利用水庫。二龍山水庫推移質來沙相對較少,排沙任務以懸移質為主,可充分利用異重流、渾水水庫排沙,降低排沙的水量,減緩水庫淤積,必要時進行泄空沖刷。南秦水庫推移質來沙量大,推移質泥沙不能靠異重流排除,除異重流排除部分懸移質外,主要靠多年一次的泄空沖刷來恢復庫容,使水庫保持一定庫容長期使用。這兩座水庫在陜南乃至我國南方山區河流中小型水庫中具有很大的代表性,其成功經驗具有很大的參考價值。
參考文獻
[1]陳景梁,趙克玉。南秦水庫排沙運用的研究。泥沙研究,1987,(1).
2水庫各項規章制度建立健全落實情況
水庫根據國家有關方針、政策、法規和上級部門有關于防汛工作決定,指示及規章制度對工程管理和防汛工作、財會管理分別制定落實了相關崗位責任制度,并層層落實到人。
3水庫公益性崗位管理人員上崗情況、培訓情況
小城水庫屬于中型水庫。現有職工41人,退休9人,水管改革分離22人,公益性崗位定編19人。水管改革后公益性崗位持證上崗率100%,上崗人員對工作高度負責。人員培訓按照省、市舉辦培訓學習要求參加培訓。
4水庫工程運行管理、確權劃界、安全鑒定情況
4.1水庫1970年10月竣工投入運行,1971年12月在土壩樁號0+435m處發現壩后漏水,當時庫水位為312.00m。1972年4月在該處壩下游坡高程306.7m處,出現塌坑,漏渾水,滲水量為0.00126m3/s。大壩出現險情。經處理后壩后仍漏水。迫使水庫于1974年放空處理。這次處理將壩上游坡全部翻修,上游鋪蓋進行了修補,壩頂加寬至6.5m,并于1975年秋全部完成。1978年5月,水庫再次出現險情,在土壩樁號0+435m處,庫水位314.32m時,測得滲水量為0.00209m/s,滲水全部為渾水。險情再次出現。此次處理辦法是在樁號0+400~0+560m段做壩后壓滲蓋處理。水庫管理部門又于1980年至1982年對土壩樁號0+282m~0+617m段作了帷幕灌漿處理。雖經以上處理,壩后仍滲水。1988年6月,在土壩樁號0+345m處又出現三個塌坑。1991年4月,在壩樁號0+500m處出現新的滲水點。同時在壩樁號0+380~0+560m之間壩后還有多處滲水。1989年7月22日水庫降特大暴雨,日雨量達167mm,超百年洪水,這場大雨入庫洪水2966萬立米,最大入流216.7m3/s,最大泄量120m3/s。這場洪水給工程造成了土壩0+230~254m壩后大面積滑坡,消力池邊墻倒塌,及右壩頭沖坑災害。1990年工程恢復,并在樁號0+400~440m段壩后坡做壓重補強,1991~1995年在0+440~0+617m壩后及壩腳做了1萬立米砂卵石壓重補強。1994年冬季在0+540~580m段壩后腳處從已壓的砂礫石中冒氣,冬季不凍,1995年春化后,0+540~617m段滲流加劇達到0.782升/秒并帶土,致使壩后坡大面積下陷,經實測在0+565m段,斷面最大下陷深度為29cm,壩下0+540m段由于漏水帶沙1996年做了5000m3大面積壓滲;1997年處理0+320~0+440m段壩下天然泡塘漏水,完成砂礫石量6000m3,按設計仍有3000m3沒完成,遵照吉水技(1998)120號吉林省水利廳關于舒蘭市小城子水庫除險加固工程初步設計批復精神,由舒蘭市水利局組織施工隊完成了土壩前坡305.0~310.24m,施工壩長477m,綜合工程量66925m2的干砌護坡石翻修任務。1999年5月吉林省水利廳對水庫除險加固設計進行批復,2001年5月開工,到今年止,壩體防滲墻工程;壩后填筑及碎石護坡工程;壩下游壓重工程;壩下游排滲、棱體及暗溝工程;左右岸輸水建筑工程;至水庫防汛路;壩前干砌石護坡;防浪墻;溢洪道工程的消力池、扭曲面、陡坡段、海漫段等工程已完成。現加固未完工程有閘室未建、閘門及啟閉設備還沒有進行維修更換;壩頂填筑;機電設備;綠化工程;觀測設備。金屬結構設備;房屋建筑等工程。
4.2水庫土地已確權劃界,確權土地面積7701畝。
4.32000年4月27日吉林省水利廳專家組對水庫大壩進行安全鑒定。
5水庫安全度汛工作落實情況
5.1建全聯防組織,落實防汛搶險隊伍,確定聯系信號和群眾安全轉移地點。加強防汛值班值宿工作,建立建全崗位責任制,加強水文測報工作,嚴格按照調度命令,合理調水,及時準確向上級報水情,確保工程安全。檢查通訊設備,確保通訊暢通無阻。檢修好啟閉設備,確保運用自如,同時做好必要的防汛物資準備。定314.75m為緊急水位,水位達到時按最大泄量泄流。聯防人員上壩值班搶險,下游人民應做好轉移工作(低洼村屯轉移),水位到達315.20m時,下游全部轉移,聯防人員物資全部到庫,出現險情立即搶修。遇百年一遇洪水,按日最大泄量泄流。洪水位超過315.30m時應在土壩0+00m處,人工開挖或爆破30m、最大挖深4.6m(底高程315.00m)的臨時溢洪道溢洪。土方1285m3。
5.2對土壩進行密切的觀測工作,加強管理,發現問題及時向上級領導匯報處理。
5.3備用電源不能使用,必要時可人工搖啟閘門。
5.4主汛期發生標準內供水,嚴格按市防汛抗旱指揮部批復的控制運用調度計劃執行。發生超標準供水,應采取搶救措施力爭保壩安全并盡量減輕下游供水災害和減少避免人員傷亡損失。
6水庫工程運行管理機制情況
水庫工程管理、灌區管護都是靠水庫自身水費收入進行工程維修,由于資金有限,各種工程只能做維護使用。現水庫除險加固工程沒有完工;水庫灌區沒有進行規模改造,工程正常運行十分吃力,不能達到當前各種防汛和灌溉要求。
7水庫工程管理中存在的主要問題和解決對策
7.1右側閘室邊墻與整流段伸縮縫在庫水位較高時繞滲漏水。應進行灌漿處理。
7.2閘門及啟閉設備年久運行,需大修或更換。
7.3水庫沒有備用電源。備12馬力柴油發電機一臺。
7.4水庫電話線路在雨天及大風天不能正常使用,即使能使用防汛專用拍報水情電話也不能使用。需更換線路。
壩址兩岸基巖,出露巖性主要為燕山早期的黑云母花崗巖,次為喜山期的石英斑巖。壩址區主要存在一條陡傾角F2斷層和一條f1裂隙性斷層。
該大壩于1985年5月開工興建,1989年5月水庫開始蓄水,1989年9月封頂。建成后歷史最高水位為519.99m(1996年8月1日),歷史最低水位約為479.00m(1998年12月)。2001年12月,水庫水位降至480.50m后,檢查中發現左岸上、下游面及壩頂均可見有一條沿徑向的貫穿性1#垂直裂縫,長約20m,縫寬約1mm~2mm,裂縫經過處部分壩面砼預制塊也拉裂。另外在壩頂還發現11條小裂縫,左岸7條,右岸4條,長度小于1m,縫寬均為1mm以內,且均未向下發展。未發現水平裂縫。對大壩進行水平和垂直位移觀測結果表明位移量很小,均在規范控制值范圍內。大壩左岸拱端山體穩定。裂縫位置示意圖見圖1。
圖1拱壩裂縫位置示意圖
2大壩應力復核
壩體采用100#細石砼砌塊石,上、下游壩面為100#水泥砂漿漿砌毛條石并深勾縫,施工時中上部壩面采用150#砼預制塊取代條石。壩體基礎采用0.5m厚150#砼墊層。砌石壩體不分縫。壩頂外緣弧長128.22m。中間溢流段外緣弧長50.19m。雙曲拱壩基本尺寸見表1。
表1拱壩基本尺寸表
高程(m)拱圈厚度(m)上游坐標(m)拱圈內半徑(m)左中心角(度)右中心角(度)
522.42.600064.50559.450.1
518.03.700063.40559.249.8
512.24.0601.74058.11556.747.8
506.44.3213.30651.85453.646.4
500.64.8134.69843.96151.145.9
494.85.5735.91635.96448.645.4
489.06.3056.67029.65445.245.8
483.27.1817.13425.11244.544.5
477.48.2097.30821.57442.542.5
471.69.3467.13418.86941.041.0
460.012.0005.6849.80038.038.0
應力復核考慮的荷載組合為:
①基本荷載組合:正常蓄水位壓力+淤沙壓力+自重+均勻溫降;
②基本荷載組合:死水位水壓力+淤沙壓力+自重+均勻溫升;
③特殊荷載組合:校核洪水位水壓力+淤砂壓力+自重+均勻溫升;
④特殊荷載組合:死水位水壓力+淤沙壓力+自重+均勻溫降。
封拱溫度取多年平均氣溫20.3℃,氣溫年升幅7.7℃,年降幅9.7℃。應力分析采用全調整的改進多拱梁分載法軟件計算,主應力計算成果匯總表見表2。典型應力等值線圖見圖2。
主應力計算成果匯總表
表2單位:MPa
計算工況上游壩面最大主拉應力上游壩面最大主壓應力下游壩面最大主拉應力下游壩面最大主壓應力
工況①-1.11[6R0C]2.35[6R0C]-0.77[9R0C]3.79[7R-5C]
工況②-0.52[6R0C]1.73[6R-6C]-0.94[5R-7C]1.54[7R0C]
工況③-1.15[9R-3C]1.99[5R0C]-0.27[3R-9C]4.17[7R-5C]
工況④-1.67[1R11C]1.46[11R1C]-0.92[2R10C]1.37[7R0C]
從應力復核成果可以看出,工況①、工況②及工況③壩面的主應力值基本滿足規范要求,但特殊荷載組合工況④出現最大拉應力超標較多,即死水位遇溫降工況,最大拉應力達1.67MPa,出現在左岸壩頂上游拱端。其中1#裂縫處最大拉應力計算值約為0.6MPa。
圖2工況④上游面第一主應力等值線圖
3裂縫成因分析
大坂水庫拱壩是固接于基巖的整體結構,壩身不設永久性伸縮縫。由應力復核成果及大壩沒有水平裂縫的跡象表明,本工程不是因為拱壩超載而開裂。通過對拱座基巖的詳細勘察及大壩位移觀測,未發現基巖有移動和變形跡象,可以排除本工程拱壩裂縫是由于拱座失穩或基巖不均勻沉陷引起的。1#裂縫的發展方向為規則的垂直方向,裂縫經過處灰縫及壩面石均開裂,據此可基本排除開裂是因壩體施工質量引起的。
由于1#裂縫產生的時間是冬季枯水期,結合應力計算成果可以基本斷定開裂原因是由溫度應力造成的。由于大壩上部施工時段為6月~9月,實際封拱平均氣溫達26.8℃,冬季氣溫驟降后,溫降幅度遠比計算值9.7℃大,因此實際溫降應力比理論分析值更大。若根據施工實際氣溫情況來確定封拱溫度,對死水位遇溫降工況再進行應力計算,計算結果左岸上游壩頂拱端拉應力高達2.37MPa,已大大超過材料抗拉極限。其壩體應力等值線圖見圖3。
圖3按實際封拱溫度計算的上游壩面第一主應力等值線圖
理論分析溫度應力最大值位于拱端,而1#裂縫并不在拱端出現,而距拱端有一定距離,這是因為拱端處基巖會產生變形,使應力松馳;同時,在水壓等各種荷載迭加的條件下,實際拉應力最大值并不一定發生在拱端。壩頂拱厚最小,溫降荷載則最大,當超限拉應力出現后,沿拱軸產生的拉力使拱圈自頂向底徑向開裂。另外,砌石拱壩灰縫較多,建成后不可避免地有一個干縮過程。梯形河谷底面與斜坡的交叉點處,是干縮量由大變小的界線,其作用類似不均勻沉陷。由于壩址左岸489m高程以下壩基較陡,坡度達60°~70°,左岸上部相對較緩,坡度約45°~50°,壩基岸坡有突變現象。岸坡的突變使得砌縫干縮量產生較大差異,結果必然在頂部相當于它們之間界面的投影位置處,比較容易形成裂縫。這就是溫降造成的1#豎直裂縫,其位置接近于左岸下部岸坡變化點的原因。
4結論及裂縫修補措施
根據上述裂縫成因分析,導致本工程拱壩開裂的主要原因是水庫低水位時的氣溫驟降,因溫度應力超負荷引起的。由于砌石拱壩一般不設結構縫,多采用均勻上升、層層封拱的施工方法,設計計算考慮的封拱溫度一般低于多年平均值,而夏季施工時,混凝土的入倉溫度及封拱溫度較難控制,造成實際溫降應力大大高于計算值。許多經歷夏季施工的砌石拱壩在第一個冬季后就有不同程度的開裂。
本工程拱壩出現較大拉應力主要出現在水庫水位較低時,拉應力較大區域也主要分布在大壩上部兩岸拱端,一般不致引起較大滲漏。當庫水位較高時,在外荷作用下,拱的內力以壓為主,有的小裂縫還會在水壓力作用下會自行閉合。壩體開裂后形成的二次拱,也會阻止裂縫的發展。因此單純由溫度應力造成的裂縫危害性并不大。