時(shí)間:2022-03-19 15:57:36
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二、漏水水庫(kù)的特點(diǎn)
修建漏水水庫(kù)的總目標(biāo)是盡可能把水土資源攔蓄在陸地上,減少入海的水沙總量,從而增加水資源的總供給量。與普通水庫(kù)相比,漏水水庫(kù)具有以下特點(diǎn):
①充分利用地下空間蓄水,不需要永久性地占用土地;
②避免了普通水庫(kù)因水面蒸發(fā)造成的水量損耗;
③既攔水,又?jǐn)r土攔肥,可以淤造出優(yōu)良的農(nóng)田;
④減少水土流失對(duì)下游河道水庫(kù)的淤塞;
⑤補(bǔ)充了地下水,減輕因地下水位下降引起的地面沉降和海水入侵災(zāi)害。
另外,漏水水庫(kù)也可以像普通水庫(kù)一樣起到臨時(shí)攔洪作用。當(dāng)然,它所攔蓄的水不能直接用于發(fā)電、灌溉和城填供水等,而只能通過(guò)抽取間接利用。
要說(shuō)明的是,漏水水庫(kù)并不等于水土流失地區(qū)通常修建的淤地壩工程,因?yàn)楹笳咄粩r泥,不攔水,起不到滯洪作用。而且淤地壩總是修建在山溝中,而漏水水庫(kù)也可以修建在平原低洼地。
總之,漏水水庫(kù)的基本功能是將地表水轉(zhuǎn)化為地下水,因此,可定義為“促進(jìn)地表水向地下水轉(zhuǎn)化以增加水土資源供給量的水利工程”。
三、漏水水庫(kù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)
1.地形地質(zhì)條件
漏水水庫(kù)地層中應(yīng)有埋藏不深的強(qiáng)透水層,以便盡快地把漏下的水量輸送到遠(yuǎn)處。透水的砂卵石層埋藏過(guò)深,無(wú)疑將增加漏水井的造價(jià)。在石質(zhì)山區(qū),河床往往就由砂卵石層組成,若在其上筑壩,由壩基潛流很快就會(huì)匯入下游河道中,達(dá)不到轉(zhuǎn)化為地下水的目標(biāo),因而不宜修建漏水水庫(kù)。
適宜修建漏水水庫(kù)的地形條件原則上與普通水庫(kù)一樣,即山谷漏水水庫(kù)宜修建在口小肚大的山谷中,而平原漏水水庫(kù)則宜修建在河道兩側(cè)洼地中。
2.水文氣象條件
漏水水庫(kù)適宜于修建夏季降雨比較集中的半干旱地區(qū),特別是地下水位降低過(guò)多的地區(qū)。這些地區(qū)要滿足以下4個(gè)條件:①總體上水資源不足;②季節(jié)性水資源過(guò)剩,不得不排入海中;③蒸發(fā)量較大;④地下有足夠的貯水空間。具體來(lái)說(shuō)就是華北地區(qū),包括華東北部、東北西部和河南及陜西部分地區(qū)。
3.漏水水庫(kù)的布置
在山區(qū)小支流上可以布置出口控制型漏水水庫(kù),對(duì)于水量比較大的支流,則可以修建梯級(jí)攔蓄型漏水水庫(kù)。漏水水庫(kù)應(yīng)當(dāng)與淤地壩和普通水庫(kù)綜合規(guī)劃,當(dāng)?shù)貤l件適合于建哪種工程就建哪種。
在平原地區(qū),漏水水庫(kù)可按長(zhǎng)藤結(jié)瓜型布置,即沿河道兩側(cè)的低洼地修建。與一般滯洪區(qū)不同的是,漏水水庫(kù)應(yīng)當(dāng)用堤壩圍起來(lái)以增加蓄水的深度,從而達(dá)到較小淹沒(méi)面積內(nèi)盡可能多蓄水的目的。當(dāng)然,水庫(kù)內(nèi)還要布置漏水井。
4.庫(kù)容設(shè)計(jì)和運(yùn)行控制
筆者認(rèn)為,以千年一遇的洪水為標(biāo)準(zhǔn),即能把千年一遇的洪水全部攔蓄起來(lái)的漏水水庫(kù)為全攔型,低于此標(biāo)準(zhǔn)的為半攔型。在條件允許時(shí),應(yīng)盡可能增大庫(kù)容,按全攔型設(shè)計(jì),否則只能按半攔型設(shè)計(jì)。在山區(qū),半攔型漏水水庫(kù)實(shí)際上介于淤地壩和漏水水庫(kù)之間,仍需要布置泄洪設(shè)施以便把超過(guò)蓄水能力的多余水量下泄到下游河道。
平原漏水水庫(kù)的庫(kù)容則應(yīng)根據(jù)地形條件和淹沒(méi)損失的情況確定。原則上水庫(kù)圍堤的頂高應(yīng)與河堤的頂高一致,以便盡可能增大庫(kù)容。漏水水庫(kù)的運(yùn)行方式可分多年一次分水型和每年分水型兩類。前一種是遇到較大洪水時(shí)就分洪,例如按5年一次的頻率計(jì);后一種則每年汛期都要分水入庫(kù),以達(dá)到減少入海水量的目標(biāo)。顯然,后一種運(yùn)行方式是以增加淹沒(méi)損失為代價(jià)的。因?yàn)橐悦磕陜杉臼斋@為準(zhǔn),5年分洪一次的損失率為10%,而每年分洪一次的損失率則達(dá)到50%。當(dāng)然,這是粗略估算。實(shí)際是每年一次的汛期水位不會(huì)太高,淹沒(méi)區(qū)的范圍當(dāng)然要小一些。
漏水水庫(kù)也可以保留一部分庫(kù)容作為永久蓄水之用,以滿足庫(kù)區(qū)及周邊地區(qū)用水的需求。
5.主要建筑物
①堤壩
漏水水庫(kù)以中小型工程為主,且一般修建在覆蓋層上,故擋水建筑物應(yīng)以土質(zhì)堤壩為主,一般可設(shè)計(jì)為均質(zhì)土壩。鑒于漏水水庫(kù)的特點(diǎn),其建筑標(biāo)準(zhǔn)可以降低。首先是沒(méi)有防滲要求,即使是砂卵石,也可以用來(lái)筑壩。其次是擋水時(shí)間短,一般不超過(guò)3個(gè)月,黏性土均質(zhì)壩內(nèi)不易形成浸潤(rùn)線,上游也沒(méi)有水位突降問(wèn)題,壩體的填筑密度及壩坡坡比要求均可以降低。所以,壩體可以采用比較快速低廉的定向爆破法或水力沖填法填筑。采用后一種方法時(shí),可輔以真空抽水讓填土加速固結(jié)。但是,為了保證滲透穩(wěn)定性,仍要求采取措施防止產(chǎn)生管涌。
②漏水井
漏水井是漏水水庫(kù)的關(guān)鍵設(shè)施,必須保證其長(zhǎng)期運(yùn)行而不被淤堵。它與土壩中為降低浸潤(rùn)線而設(shè)置的排水井不同,必須保證單井有足夠的排水能力。單井排水量和井?dāng)?shù)應(yīng)以100天內(nèi)排干庫(kù)區(qū)積水為準(zhǔn),以保證農(nóng)田的淹沒(méi)損失只限于秋季作物。井底端應(yīng)當(dāng)深入到砂卵石層,但進(jìn)水口應(yīng)如何設(shè)置,其高程是隨庫(kù)水位而變,還是固定在某一高程上,它的設(shè)計(jì)和布置方法,均有待進(jìn)一步研究。
③分水建筑
平原漏水水庫(kù)與河道之間需要修建分水閘壩。但是,它與常規(guī)意義上用于分洪區(qū)的分水閘不同,流入漏水水庫(kù)的水量自動(dòng)滲入地下,不必等洪水退去時(shí)反流入河道,因此它只須按單向流動(dòng)進(jìn)行設(shè)計(jì)即可。最簡(jiǎn)單的方案是采用混凝土滾水壩,上面用橡膠壩接高,甚至采用自潰式土質(zhì)子埝加高。對(duì)于多年分洪一次的漏水水庫(kù),自潰式子埝可能是最簡(jiǎn)便有效的。
④泄洪建筑
如果受地形地質(zhì)條件的限制,山區(qū)漏水水庫(kù)不能把來(lái)水全部攔蓄而必須以半攔蓄方式運(yùn)行時(shí),就需要布置泄洪設(shè)施,例如,壩頂溢洪道或壩基泄洪洞。小型工程可采用壩頂溢洪加土工布防護(hù)的辦法。中型工程如在兩岸沒(méi)有條件修建溢洪道,應(yīng)考慮壩基埋設(shè)泄洪洞。如壩基有松軟土層,為避免沉降而發(fā)生斷裂,可以在壩體填筑完成后采用頂管方式修建。
四、需要研究的問(wèn)題
除了前面提到的漏水井的設(shè)計(jì)需要進(jìn)一步研究以外,下面幾個(gè)問(wèn)題也值得探討。
1.已有水庫(kù)和滯洪區(qū)改造成漏水水庫(kù)
淤積嚴(yán)重而基本失去蓄水功能的山區(qū)水庫(kù),如有條件可以加設(shè)漏水井,使之成為漏水水庫(kù),以利用被淹沒(méi)的土地資源。平原滯洪區(qū),如不加圍堤任其泛濫,淹沒(méi)損失將會(huì)很大。如果把比較貧脊的低洼地圍起來(lái)改造成漏水水庫(kù),雖然投資大一些,但可以放心地多次使用,可能還是合算的。
2.減淤和恢復(fù)庫(kù)容
漏水水庫(kù)也會(huì)像普通水庫(kù)一樣逐漸淤塞,有的最終可能要淤?gòu)U。為了減輕淤積,延長(zhǎng)水庫(kù)的使用期,可以考慮以下措施:①壩底用頂管法加設(shè)排沙洞。②用淤積土加高堤壩或堤壩采用邊攔蓄邊加高的辦法。這樣,可減少堤壩工程一次性投資的費(fèi)用。③人工挖泥,挖出的淤泥用于周邊地區(qū)農(nóng)田的改良。
五、結(jié)語(yǔ)
水庫(kù)管理工作是水庫(kù)的利用與管理,是水利工作的一項(xiàng)重要內(nèi)容。利用是指發(fā)揮它的功能和效益,管理是為了確保水庫(kù)的安全及延長(zhǎng)其壽命。加強(qiáng)水庫(kù)科學(xué)管理,是面對(duì)水資源的嚴(yán)重不足和短缺,做好水資源的節(jié)約、保護(hù)和科學(xué)高效的利用,以水資源的可持續(xù)利用,支持經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。
二、存在問(wèn)題
1、工程設(shè)施方面
小型水庫(kù)工程的主要任務(wù)是為農(nóng)田灌溉用水服務(wù)。小型水庫(kù)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(xiàn)就其存在的問(wèn)題分別作一簡(jiǎn)述。
(1)、小型水庫(kù)擋水壩,一般是均質(zhì)粘土壩,標(biāo)準(zhǔn)較低,一些?。ǘ┬退畮?kù)沒(méi)有進(jìn)行設(shè)計(jì)就進(jìn)行施工,工程設(shè)施建筑物沒(méi)有達(dá)到相應(yīng)的級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)。如擋水壩高度或壩頂寬度也不夠,壩的坡度較大,壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)低。相當(dāng)一部分小型水庫(kù)的壩基清理不完整,缺少反濾碓,壩基滲漏較大。壩體與兩岸的山坡交接處,沒(méi)有排水溝,山坡集水沖刷壩體。壩的上游坡面沒(méi)有塊石或混凝土塊護(hù)坡,受水庫(kù)風(fēng)浪沖刷,下游壩坡也沒(méi)有草皮護(hù)坡。
(2)、小型水庫(kù)的溢洪道,一般為開(kāi)敞式寬頂堰溢洪道,在原山坡開(kāi)挖而成。經(jīng)長(zhǎng)期的運(yùn)行使用,有些兩側(cè)沒(méi)有導(dǎo)墻、底板沒(méi)襯砌的溢洪道,大部分均被破壞;而有導(dǎo)墻和底板的也被沖刷損壞。另外,溢洪道寬度不夠?qū)?,設(shè)計(jì)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(shí),水庫(kù)最高水位幾乎接近壩頂,嚴(yán)重影響大壩的安全運(yùn)行。
(3)、放水涵(閘)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(jié)構(gòu),經(jīng)過(guò)40多年的運(yùn)行使用,大部分小型水庫(kù)涵管都漏水嚴(yán)重,滲漏水不斷帶走或沖刷孔洞周圍的壩體土質(zhì),造成壩體有空洞,最后形成壩體塌方。
(4)、小型水庫(kù)灌溉渠道大部分是沿地形開(kāi)挖而成,多為自流灌溉農(nóng)田。渠道普遍沒(méi)有進(jìn)行防滲處理,渠道滲漏水量大,加上農(nóng)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(yán)重,渠道水有效利用系數(shù)低。
2、工程管理方面
傳統(tǒng)水利工作下的水庫(kù)管理主要針對(duì)人為建造的工程部分即水工建筑物及其配套設(shè)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(shí)際。傳統(tǒng)水庫(kù)管理還存在著重更改大修,輕檢查養(yǎng)護(hù)?,F(xiàn)代水庫(kù)管理,就是在總結(jié)以往經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合新形勢(shì),新任務(wù),新要求,展望發(fā)展,重新制定管理職責(zé),管理范圍,管理方法,管理標(biāo)準(zhǔn),從而逐步實(shí)現(xiàn)水庫(kù)管理的現(xiàn)代化。
小型水庫(kù)工程是在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期建設(shè)的,當(dāng)時(shí)均成立了相應(yīng)的管理單位,負(fù)責(zé)水庫(kù)工程的運(yùn)行管理。?。ㄒ唬┬退畮?kù)都有事業(yè)編制的機(jī)構(gòu)和運(yùn)行管理的干部職工進(jìn)行管理,水庫(kù)是無(wú)償為農(nóng)村集體的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供灌溉用水服務(wù),不收取水費(fèi),或者收得很少,水庫(kù)的運(yùn)行管理費(fèi)用由地方政府負(fù)責(zé)解決。
隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,農(nóng)村體制與經(jīng)濟(jì)體系發(fā)生了根本變化,水利工程管理單位職能也發(fā)生了變化。用水對(duì)象由原來(lái)的農(nóng)村集體單位變成了個(gè)體農(nóng)戶,水庫(kù)運(yùn)行管理維護(hù)費(fèi)用要靠收水費(fèi)來(lái)維持。要向習(xí)慣于無(wú)償供水的農(nóng)戶收取水費(fèi)和派工維護(hù)工程變得非常困難,這使得一部分水庫(kù)的運(yùn)行管理機(jī)構(gòu)和人員要撤并,水庫(kù)變成無(wú)人管理或兼管狀態(tài),一些水庫(kù)設(shè)施遭受人為破壞嚴(yán)重,難以發(fā)揮水庫(kù)工程應(yīng)有的工程效益。
3、水利工程的對(duì)外交通和通訊方面
小型水庫(kù)多建于山區(qū),遠(yuǎn)離交通干線,建庫(kù)時(shí)的進(jìn)庫(kù)道路多是不上等級(jí)、路面狹窄、坑洼不平、彎多坡陡的臨時(shí)道路。經(jīng)過(guò)40多年的使用,一些水庫(kù)原有道路也不能通車,即使能通車,遇到下雨也是路面泥濘,邊坡塌方,車輛無(wú)法通行。目前絕大部分的小型水庫(kù)缺通訊設(shè)施。如果水庫(kù)出現(xiàn)險(xiǎn)情,交通和通訊又不暢,容易貽誤搶險(xiǎn)時(shí)間,將產(chǎn)生嚴(yán)重后果。
三、解決問(wèn)題的對(duì)策
近幾年來(lái),各級(jí)政府和有關(guān)部門,非常重視水利工作,加大了水利基礎(chǔ)設(shè)施的投資力度,同時(shí),也加強(qiáng)對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)工程的除險(xiǎn)加固。作為水利工程的管理單位,要利用這難得的機(jī)遇,主動(dòng)爭(zhēng)取縣、鄉(xiāng)人民政府和上級(jí)有關(guān)部門支持,多方籌集資金,對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)進(jìn)行處理。同時(shí),要促使全社會(huì)關(guān)注水利工作,加快自身管理單位的經(jīng)營(yíng)管理制度改革,發(fā)展多種經(jīng)濟(jì),增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)實(shí)力,適應(yīng)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要,逐步解決水利工程管理存在的問(wèn)題。
1、小型水庫(kù)的除險(xiǎn)加固
(1)、對(duì)壩高、壩頂寬不達(dá)標(biāo)的小型水庫(kù)
對(duì)壩高不夠,壩頂寬偏小的小型水庫(kù),要根據(jù)水庫(kù)工程級(jí)別,重新進(jìn)行水文計(jì)算,復(fù)核設(shè)計(jì)洪水,確定壩頂高程和壩頂寬。對(duì)于壩坡要按規(guī)范規(guī)定和壩坡穩(wěn)定計(jì)算,確定壩的坡度及護(hù)坡結(jié)構(gòu)。
(2)、關(guān)于溢洪道欠寬的問(wèn)題
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(guò)水深度,以此來(lái)確定溢洪道寬度;溢洪道未襯砌的,要進(jìn)行襯砌,保證溢洪道安全泄洪,以保大壩的安全。放水斜涵(閘)管和平涵管漏水的,根據(jù)各水庫(kù)工程的特點(diǎn),采用相應(yīng)的處理方案,進(jìn)行防漏防滲加固,漏水嚴(yán)重的要重建。
(3)、土壩的防滲加固
土壩要進(jìn)行壩體抗滑穩(wěn)定分析復(fù)核,注意檢查不均勻沉陷和裂縫出現(xiàn);對(duì)于壩基滲漏大、壩體填土質(zhì)量差的水庫(kù),要進(jìn)行壩基防滲灌漿和壩體固結(jié)灌漿處理。
(4)、灌溉渠道防滲處理
主、支灌溉渠道一般應(yīng)進(jìn)行渠道防滲,以減少水量損失、提高渠道水利用系數(shù)、縮短放水時(shí)間及節(jié)約水量來(lái)確保灌區(qū)用水。目前灌溉渠道防滲可以通過(guò)政府、水管單位投資和灌區(qū)受益農(nóng)戶投工投勞來(lái)完成。
2、加強(qiáng)小型水庫(kù)的工程管理
(1)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)的水庫(kù)工程管理單位,是水利部門最基層的水管單位,當(dāng)?shù)卣勒铡吨腥A人民共和國(guó)水法》和《江西水利工程管理?xiàng)l例》,結(jié)合實(shí)際情況,?。ㄒ唬┬退畮?kù)工程由縣級(jí)水利部門主管,其余?。ǘ┬退畮?kù)工程(包括小型提水、小型引水等工程)可由所屬的鄉(xiāng)(鎮(zhèn))人民政府統(tǒng)一管理。各鄉(xiāng)(鎮(zhèn))成立水利工程管理機(jī)構(gòu),配套相應(yīng)的管理人員,負(fù)責(zé)水費(fèi)收取和水工程的維護(hù)、運(yùn)用、管理。
(2)、加大各項(xiàng)宣傳力度
各級(jí)政府和水管單位,要加大宣傳《中華人民共和國(guó)水法》的力度,宣傳水利是農(nóng)業(yè)的命脈,是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ);同時(shí),水也是商品,要有價(jià)使用,要增強(qiáng)全社會(huì)節(jié)水意識(shí),保護(hù)水資源。根據(jù)國(guó)家有關(guān)政策規(guī)定,按用水量對(duì)用水戶征收相應(yīng)的水費(fèi),共同管好水,用好水。
3、現(xiàn)代水庫(kù)管理要標(biāo)準(zhǔn)化
標(biāo)準(zhǔn)化是水庫(kù)管理現(xiàn)代化的標(biāo)志之一。施行標(biāo)準(zhǔn)化,減少盲目性和隨意性。標(biāo)準(zhǔn)化管理首先要制定管理標(biāo)準(zhǔn)。管理標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)包含兩個(gè)方面,一是管理的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),二是管理的工作量標(biāo)準(zhǔn)。質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)是管理的工程設(shè)備應(yīng)該保持的良好狀態(tài)和良好程度;工作量標(biāo)準(zhǔn)是達(dá)到質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)所必須做的工作。所以工作量標(biāo)準(zhǔn)是質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的細(xì)化和具體化,是實(shí)現(xiàn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的前提和保證。管理標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)盡可能量化,便于定崗定責(zé)和自動(dòng)化管理。管理標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)定期修改,不斷完善。
4、水庫(kù)管理的自動(dòng)化
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,水庫(kù)管理工作應(yīng)逐步實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。它包括水工機(jī)電設(shè)備操作運(yùn)行的自動(dòng)化,大壩觀測(cè)的自動(dòng)化,管理手段管理方法,如遠(yuǎn)程操作控制、各種記錄資料的收集整理、技術(shù)檔案管理的智能化和數(shù)字化等。
5、水管單位要發(fā)展多種經(jīng)濟(jì)
(1)、開(kāi)展多種經(jīng)營(yíng)服務(wù)
根據(jù)小型水庫(kù)工程的條件和特點(diǎn),因地制宜,要發(fā)展適合市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè),水庫(kù)不能單一依賴農(nóng)業(yè)灌溉用水收費(fèi)來(lái)維持,要利用自身的優(yōu)勢(shì),一般有條件的可建設(shè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))供水項(xiàng)目,解決鄉(xiāng)(鎮(zhèn))居民生活和工業(yè)用水,也可利用水庫(kù)或渠道的水頭落差進(jìn)行引水發(fā)電,建設(shè)相應(yīng)規(guī)模的小水電站,與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)并網(wǎng)供電。
(2)、發(fā)展種植、養(yǎng)殖業(yè)
適合發(fā)展種植、養(yǎng)殖業(yè)的小型水庫(kù),要發(fā)展種植經(jīng)濟(jì)果樹(shù)、速生豐產(chǎn)樹(shù)林、經(jīng)濟(jì)竹林等。同時(shí),利用水庫(kù)進(jìn)行養(yǎng)魚、養(yǎng)鴨、養(yǎng)鵝,水庫(kù)區(qū)周邊可養(yǎng)雞、養(yǎng)豬。以種植業(yè)促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展,反過(guò)來(lái)養(yǎng)殖業(yè)又促進(jìn)種植業(yè)的發(fā)展。至于發(fā)展經(jīng)濟(jì)所需資金,可以通過(guò)爭(zhēng)取國(guó)家投資、單位自籌、銀行貸款和個(gè)人集資等多方面籌集。通過(guò)發(fā)展經(jīng)濟(jì),增強(qiáng)水管單位的經(jīng)濟(jì)實(shí)力和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,進(jìn)一步改善工作環(huán)境,提高水管人員的待遇,穩(wěn)定水管人員的隊(duì)伍,做好水庫(kù)工程管理工作。
6、完善水庫(kù)對(duì)外的道路和通訊
1概述
伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,水電行業(yè)的運(yùn)行方式也在呈現(xiàn)出一種逐漸轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)?,F(xiàn)階段AGC應(yīng)用被廣泛應(yīng)用于我國(guó)水電領(lǐng)域,同時(shí)在電網(wǎng)調(diào)度的基礎(chǔ)上開(kāi)展與運(yùn)行。網(wǎng)上信息的確定對(duì)調(diào)度負(fù)荷有直接影響,尤其是對(duì)于水頭變化的水電站來(lái)說(shuō),更是需要對(duì)上述現(xiàn)象進(jìn)行重點(diǎn)注意,最終實(shí)現(xiàn)在各個(gè)小型水電站之間對(duì)機(jī)組負(fù)荷進(jìn)行合理分配的目標(biāo)。水輪發(fā)電機(jī)組運(yùn)行狀況會(huì)對(duì)電站使用效果有直接影響,電站在實(shí)際運(yùn)行時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)使用效果不理想的現(xiàn)象。為在真正意義上實(shí)現(xiàn)水電站安全生產(chǎn),我們必須進(jìn)行不斷的努力與創(chuàng)新。安全生產(chǎn)是水電站安全生產(chǎn)管理的重要組成部分,同時(shí)也是水電站安全生產(chǎn)管理工作正常運(yùn)行的基礎(chǔ)與前提?,F(xiàn)代化管理是水電站未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)與方向,為實(shí)現(xiàn)對(duì)勞動(dòng)生產(chǎn)率的有效提高,必須在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的安全順利進(jìn)行保障,同時(shí)促進(jìn)安全生產(chǎn)管理工作的順利運(yùn)行。應(yīng)該為勞動(dòng)工作者創(chuàng)造良好的工作環(huán)境,促使勞動(dòng)者的生命安全得到保障,這不僅對(duì)提高生產(chǎn)效率有重要作用,同時(shí)對(duì)水電站實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化有促進(jìn)作用。龍鳳山水庫(kù)在1958年真正建立,同時(shí)其電廠在1969年真正實(shí)現(xiàn)發(fā)電并投入運(yùn)行,水庫(kù)共有2臺(tái)大流量臥式發(fā)電機(jī)組,每臺(tái)分別為1600KW,預(yù)計(jì)每年發(fā)電1500萬(wàn)度。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的運(yùn)行與工作,已經(jīng)出現(xiàn)設(shè)備是陳舊以及故障不斷的現(xiàn)象。后來(lái)經(jīng)專業(yè)人員對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行更新與改造,不僅實(shí)現(xiàn)對(duì)安全生產(chǎn)管理的有效加強(qiáng),同時(shí)對(duì)電廠安全運(yùn)行有重要意義。該電廠不僅為水庫(kù)經(jīng)濟(jì)效益創(chuàng)收,還在真正意義上對(duì)自身價(jià)值與意義進(jìn)行充分發(fā)揮。
2牢固樹(shù)立安全生產(chǎn)觀念
安全運(yùn)行是水庫(kù)與電廠進(jìn)行一切工作的基礎(chǔ)與前提,為實(shí)現(xiàn)在安全的基礎(chǔ)上對(duì)發(fā)電量進(jìn)行提升,就必須加強(qiáng)安全管理工作,同時(shí)上述做法對(duì)有效降低損耗有重要作用。設(shè)備管理以及員工安全生產(chǎn)也對(duì)其有直接影響,因此在實(shí)際進(jìn)行工作時(shí)必須對(duì)上述因素進(jìn)行綜合考慮。其中主要包括三點(diǎn),下面我們進(jìn)行仔細(xì)分析。2.1水庫(kù)以及電廠已經(jīng)要多年的運(yùn)行時(shí)間與經(jīng)驗(yàn),加強(qiáng)安全生產(chǎn)教育是確保安全生產(chǎn)發(fā)電的基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)從根本上對(duì)安全事故進(jìn)行避免。因此,在實(shí)際工作中無(wú)論是領(lǐng)導(dǎo)還是工作人員都應(yīng)該樹(shù)立牢固的安全生產(chǎn)觀念,對(duì)自身安全負(fù)責(zé)。2.2為對(duì)安全生產(chǎn)進(jìn)行保障,電廠每年都會(huì)進(jìn)行固定的停電檢修,在此期間電廠領(lǐng)導(dǎo)還需要對(duì)安全生產(chǎn)教育進(jìn)行主持。“以人為本,安全生產(chǎn),預(yù)防為主”是電廠在實(shí)際進(jìn)行管理與生產(chǎn)時(shí)的基本原則,同時(shí)可作為安全生產(chǎn)方針對(duì)水庫(kù)電廠安全生產(chǎn)管理工作進(jìn)行指導(dǎo)。在實(shí)際進(jìn)行安全生產(chǎn)教育時(shí)可結(jié)合電廠實(shí)際情況對(duì)安全責(zé)任事故進(jìn)行合理的分析,促使員工對(duì)其中的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行吸取。2.3為對(duì)員工的安全生產(chǎn)責(zé)任心進(jìn)行有效增加,可在實(shí)際對(duì)電廠進(jìn)行經(jīng)營(yíng)與管理時(shí)對(duì)認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作人員進(jìn)行表彰與獎(jiǎng)勵(lì),幫助員工對(duì)安全生產(chǎn)觀念進(jìn)行有效的樹(shù)立。這不僅是對(duì)工作人員自身安全負(fù)責(zé),也是電廠正常運(yùn)行的保障。
3定期開(kāi)展全員技術(shù)培訓(xùn),提高技術(shù)管理水平
水庫(kù)電廠在建廠開(kāi)始有一批經(jīng)驗(yàn)豐富的優(yōu)秀員工,但經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展,部分老員工已經(jīng)逐漸退休。新員工呈現(xiàn)出逐年更新的狀態(tài),文化素質(zhì)參差不齊以及業(yè)務(wù)水平較低等現(xiàn)象在新員工中普遍存在,這對(duì)電廠的現(xiàn)代化生產(chǎn)與管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)有阻礙作用。因此在實(shí)際上崗前應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況對(duì)員工進(jìn)行科學(xué)的培訓(xùn)。3.1春季檢修期培訓(xùn)相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)可利用春季電廠停電檢修期間對(duì)全體員工進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)。其中水電以及電氣檢修員工都在理論基礎(chǔ)學(xué)習(xí)的范圍之內(nèi)。同時(shí)在實(shí)際進(jìn)行授課時(shí)需要對(duì)電廠實(shí)際情況進(jìn)行有效結(jié)合,做到有計(jì)劃以及有針對(duì)性。機(jī)組結(jié)構(gòu)、性能以及工作原理等都是電廠在實(shí)際運(yùn)行時(shí)的基本內(nèi)容,因此在授課時(shí)必須對(duì)上述內(nèi)容進(jìn)行重點(diǎn)講解,對(duì)工作人員的技術(shù)管理水平進(jìn)行有效提高。3.2新員工培訓(xùn)新員工在進(jìn)廠時(shí),都會(huì)被安排在有老員工的班次或組別,老員工可以起到帶動(dòng)作用,促使新員工對(duì)工作環(huán)境與工作內(nèi)容盡快熟悉,同時(shí)對(duì)工作要領(lǐng)進(jìn)行掌握,最終實(shí)現(xiàn)對(duì)獨(dú)立工作能力的有效提高。
4加強(qiáng)發(fā)電生產(chǎn)設(shè)備管理
發(fā)電生產(chǎn)設(shè)備是電廠的主要生產(chǎn)工具,保證發(fā)電設(shè)備安全、高效的運(yùn)行,提高經(jīng)濟(jì)效益,檢查維護(hù)發(fā)電生產(chǎn)設(shè)備對(duì)水庫(kù)電廠安全生產(chǎn)有非常重要的意義。主要包括四個(gè)方面:4.1春季檢修期設(shè)備管理水庫(kù)電廠設(shè)備已運(yùn)行多年,發(fā)電機(jī)組、繼電保護(hù)系統(tǒng)小故障經(jīng)常出現(xiàn),每年春季設(shè)備檢修項(xiàng)目繁多,電廠員工通過(guò)安全管理的責(zé)任心,精心維修,使陳舊的發(fā)電設(shè)備堅(jiān)持正常運(yùn)行。4.2發(fā)電機(jī)組檢修記錄在發(fā)電生產(chǎn)管理中,為每臺(tái)發(fā)電機(jī)組建立健全完善的設(shè)備賬單,建立全面的技術(shù)檔案,做好檢修、更換零部件記錄。對(duì)于機(jī)械設(shè)備故障在檢修過(guò)程中分析原因,提出處理方案,隨時(shí)檢查運(yùn)行狀況并作詳盡記載,為設(shè)備檢修打下基礎(chǔ)。4.3建立設(shè)備管理責(zé)任制水機(jī)、電氣等設(shè)備均有員工專職負(fù)責(zé),要求員工掌握所管設(shè)備結(jié)構(gòu)、性能、工作原理,熟悉常見(jiàn)故障及處理方法,當(dāng)班期間加強(qiáng)巡視、維護(hù),動(dòng)員全體員工參與設(shè)備管理,隨時(shí)將發(fā)現(xiàn)、解決的設(shè)備運(yùn)行缺陷提報(bào)主管廠長(zhǎng),及時(shí)備案處理。
5加強(qiáng)巡視檢查,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理主要包括兩方面
5.1巡視檢查是電廠安全運(yùn)行的關(guān)鍵水庫(kù)電廠運(yùn)行管理分為水機(jī)、電氣兩個(gè)班組,建立了詳細(xì)的運(yùn)行巡視檢查制度,要求1次/h巡視檢查。在巡視檢查過(guò)程中,集中精力全身心投入,觀察儀表顯示、聽(tīng)聲音異常、嗅空間異味,一旦發(fā)現(xiàn)異常即刻分析原因著手處理,不能及時(shí)解決的及時(shí)上報(bào),避免事故發(fā)生。對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組溫度、轉(zhuǎn)數(shù)、出力、控制保護(hù)系統(tǒng)工作狀態(tài)做好檢查記錄。5.2運(yùn)行交班前做好全面檢查將本班運(yùn)行檢查情況、運(yùn)行及檢查記錄移交接班組。接班組做好接班前檢查,掌握發(fā)電設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),達(dá)到安全運(yùn)行的目的。
6加強(qiáng)監(jiān)督檢查實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)
水庫(kù)電廠建立安全生產(chǎn)管理制度,監(jiān)督、檢查至關(guān)重要,管理制度落到實(shí)處方能確保發(fā)電生產(chǎn)安全。水庫(kù)管理處領(lǐng)導(dǎo)會(huì)同電廠管理人員逐月進(jìn)行安全檢查,年終全面檢查。通過(guò)檢查及時(shí)發(fā)現(xiàn)不安全因素和設(shè)備缺陷,提高職工安全意識(shí),保證安全生產(chǎn)。結(jié)束語(yǔ)安全生產(chǎn)管理是一項(xiàng)重要的企業(yè)管理工作,同時(shí)也是一項(xiàng)需要長(zhǎng)期堅(jiān)持、不能松懈的工作。需要各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)重視,全體職工參與。只有堅(jiān)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(fā)電設(shè)備安全事故的發(fā)生,實(shí)現(xiàn)電站安全生產(chǎn)管理,有效的提高電廠的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
作者:王春雨 單位:五常市龍鳳山水庫(kù)電廠
水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度是一典型的多維非線性函數(shù)優(yōu)化問(wèn)題,目前常用的方法有模擬法、動(dòng)態(tài)規(guī)劃及其系列算法、非線性規(guī)劃等等。這些方法各具特色,但應(yīng)用中也常有一些問(wèn)題,模擬法不能對(duì)問(wèn)題直接尋優(yōu),動(dòng)態(tài)規(guī)劃(DP)隨著狀態(tài)數(shù)目的增加會(huì)出現(xiàn)所謂“維數(shù)災(zāi)”問(wèn)題,增量動(dòng)態(tài)規(guī)劃(IDP)可能收斂到非最優(yōu)解,逐步優(yōu)化算法(POA)需要一個(gè)好的初始軌跡才能收斂到最優(yōu)解[1]。因此,這些方法還有待進(jìn)一步的完善。
遺傳算法(GA)作為一種借鑒生物界自然選擇思想和自然基因機(jī)制的全局隨機(jī)搜索算法,可模擬自然界中生物從低級(jí)向高級(jí)的進(jìn)化過(guò)程,GA在優(yōu)化計(jì)算時(shí)從多個(gè)初始點(diǎn)開(kāi)始尋優(yōu),對(duì)所求問(wèn)題沒(méi)有太多的數(shù)學(xué)約束,而且優(yōu)化求解過(guò)程與梯度信息無(wú)關(guān)[2],因此在多個(gè)不同領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。而GA在水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度方面GA應(yīng)用相對(duì)較少[3],馬光文等[4]使用基于二進(jìn)制編碼的遺傳算法對(duì)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度進(jìn)行了研究。由于二進(jìn)制編碼存在的編碼過(guò)長(zhǎng)、效率低及需要反復(fù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等問(wèn)題,暢建霞、王大剛分別提出了基于整數(shù)編碼的遺傳算法[5-6],并將GA與動(dòng)態(tài)規(guī)劃的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較。
自適應(yīng)遺傳算法(AdaptiveGA,AGA)使得交叉概率Pc和變異概率Pm能夠隨個(gè)體適應(yīng)度的大小以及群體適應(yīng)度的分散程度進(jìn)行自適應(yīng)的調(diào)整,因而AGA能夠在保持群體多樣性的同時(shí),保證遺傳算法的收斂性。本文根據(jù)黑河金盆水庫(kù)的具體情況,建立了水庫(kù)長(zhǎng)期優(yōu)化調(diào)度的自適應(yīng)遺傳算法模型,并將其與動(dòng)態(tài)規(guī)劃的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了比較。
2.水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度數(shù)學(xué)模型的建立
金盆水庫(kù)為多功能水庫(kù),其優(yōu)化調(diào)度應(yīng)使其達(dá)到城市供水量最大、灌溉缺水量最小、年發(fā)電量最大和棄水量最小等目標(biāo)要求。但此多目標(biāo)優(yōu)化模型如果直接采用多維多目標(biāo)動(dòng)態(tài)規(guī)劃或其它方法求解,則可能因?yàn)槟繕?biāo)、狀態(tài)、和決策變量較多的占用計(jì)算機(jī)內(nèi)存和時(shí)間,因而有必要先做適當(dāng)處理,將多目標(biāo)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo),再進(jìn)行求解??紤]到城市供水和灌溉用水要求保證率高,因此將水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)定為年發(fā)電量最大,而將城市與灌溉供水當(dāng)作約束條件進(jìn)行處理。
這樣,金盆水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的目標(biāo)函數(shù)就可以描述為:在滿足水庫(kù)城市供水、灌溉用水和蓄水要求條件下,使水庫(kù)年發(fā)電量最大。
目標(biāo)函數(shù):F=max(1)
上式中,N(k)為各時(shí)段的發(fā)電量。
約束條件:
①水量平衡約束:(2)
②水庫(kù)蓄水量約束:(3)
③電站水頭約束:(4)
④水輪機(jī)最大過(guò)流量約束:(5)
⑤電站出力約束;(6)
⑥城市供水約束:(7)
⑦灌溉供水約束:(8)
⑧非負(fù)約束。
其中,Nmin與Nmax分別為電站允許的最小及最大機(jī)組出力,Hmin與Hmax分別為電站最小及最大工作水頭,qmax為機(jī)組過(guò)水能力,WCt、WIt分別為第t時(shí)段城市和灌溉供水量。DIt為第t時(shí)段灌溉需水量,DCt,max與DCt,min分別為第t時(shí)段城市需水上下限。
3.自適應(yīng)遺傳算法的實(shí)現(xiàn)
在水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度中,水庫(kù)的運(yùn)行策列一般用發(fā)電引用流量序列來(lái)表示,而該序列又可以轉(zhuǎn)換為水庫(kù)水位或庫(kù)容變化序列。對(duì)于水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的遺傳算法可以理解為:在水位的可行變化范圍內(nèi),隨機(jī)生成m組水位變化序列,,…,,其中,m為群體規(guī)模,n為時(shí)段數(shù),再通過(guò)一定的編碼形式分別將其表示為稱作染色體(個(gè)體)的數(shù)字串,在滿足一定的約束條件下,按預(yù)定的目標(biāo)函數(shù)評(píng)價(jià)其優(yōu)劣,通過(guò)一定的遺傳操作(選擇、交叉和變異),適應(yīng)度低的個(gè)體將被淘汰,只有適應(yīng)度高的個(gè)體才有機(jī)會(huì)被遺傳至下一代,如此反復(fù),直至滿足一定的收斂準(zhǔn)則。
3.1個(gè)體編碼
為簡(jiǎn)化計(jì)算,本文采用實(shí)數(shù)編碼。個(gè)體的每一向量(基因)即為水庫(kù)水位的真值。表示
為:(9)
式中,分別為時(shí)段t水庫(kù)水位的最大值和最小值。m為控制精度的整數(shù),Nrand為小于m的隨機(jī)數(shù)。
3.2適應(yīng)度函數(shù)
在遺傳算法中,用適應(yīng)度函數(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)個(gè)體的優(yōu)劣。通過(guò)實(shí)踐,采用如下適應(yīng)度函數(shù),效果更好。
(10)
式中為目標(biāo)函數(shù)值,c為目標(biāo)函數(shù)界值的保守估計(jì),并且≥0,≥0。水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度為約束優(yōu)化問(wèn)題,關(guān)于約束條件的處理,本文采用罰函數(shù)法,
(11)
式中,為原優(yōu)化問(wèn)題的目標(biāo)函數(shù)值,M為罰因子,Wi為與第i個(gè)約束有關(guān)的違約值,p為違約數(shù)目。
3.3遺傳操作
交叉運(yùn)算交叉的目的是尋找父代雙親已有的但未能合理利用的基因信息。設(shè)x和y是兩父代個(gè)體,則交叉產(chǎn)生的后代為=ax+(1-a)y和=ay+(1-a)x,這里,a為[0,1]內(nèi)均勻分布的一個(gè)隨機(jī)數(shù)。
變異運(yùn)算通過(guò)變異可引入新的基因以保持種群的多樣性,它在一定程度上可以防成熟前收斂的發(fā)生。具體方法為:個(gè)體Z的每一個(gè)分量Zi,i=0,1…,n以概率1/n被選擇進(jìn)行變異。設(shè)對(duì)分量ZK進(jìn)行變異,其定義區(qū)間為(ZK,min,ZK,max),則
=(12)
式中,Rand為0到1之間的隨機(jī)數(shù),rand(u)函數(shù)產(chǎn)生最大值為u的正整數(shù)。
3.3參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整
遺傳算法的參數(shù)中交叉概率Pc和變異概率Pm的選擇是影響遺傳算法行為和性能的關(guān)鍵所在,直接影響算法的收斂性,Pc越大,新個(gè)體產(chǎn)生的速度就越快。然而,Pc過(guò)大,遺傳模式被破壞的可能性越大。對(duì)于變異概率Pm,如果Pm過(guò)小,不易形成新的個(gè)體;如果Pm過(guò)大,則遺傳算法就成了純粹的隨機(jī)搜索算法。自適應(yīng)遺傳算法(AGA)使得Pc和Pm能夠隨適應(yīng)度按如下公式自動(dòng)調(diào)整:
Pc=(13)
Pm=(14)
式中,為群體中最大的適應(yīng)度值;為每代群體的平均適應(yīng)度值;為要交叉的兩個(gè)個(gè)體中較大的適應(yīng)度值;為要變異的的個(gè)體的適應(yīng)度值。,,,為自適應(yīng)控制參數(shù),其變化區(qū)間為(0,1)。
綜上所述,算法的運(yùn)算步驟為:
(1)初始化,設(shè)置控制參數(shù),產(chǎn)生初始群體;
(2)計(jì)算各個(gè)體的目標(biāo)函數(shù),應(yīng)用(5)式進(jìn)行適應(yīng)度變換;
(3)按隨機(jī)余數(shù)選擇法對(duì)母體進(jìn)行選擇;
(4)對(duì)群體進(jìn)行交叉和變異操作pc和pm分別按式(2)與(3)計(jì)算,得到新一代群體;
(5)檢驗(yàn)新一代群體是否滿足收斂準(zhǔn)則,若滿足,輸出最優(yōu)解,否則轉(zhuǎn)向步驟2。
4.模型求解及成果分析
金盆水庫(kù)壩高130米,總庫(kù)容2億方。該水庫(kù)是以給西安供水為主(按照設(shè)計(jì)年均向西安供水3.05億方),兼顧周至、戶縣共37萬(wàn)畝農(nóng)田灌溉(年均灌溉供水1.23億方),還有發(fā)電、防洪等多功能的大型綜合利用水利工程。水庫(kù)的特征參數(shù)為:正常蓄水位594m,死水位520m,電站出力系數(shù)8.0,裝機(jī)容量2萬(wàn)KW,保證出力4611KW,水輪機(jī)過(guò)流能力32.6m3/s,汛限水位591米,汛期7-9月,以某中水年為例,入庫(kù)徑流已知,用上述算法按年發(fā)電量最大求解水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度,結(jié)果見(jiàn)表一。
表一自適應(yīng)遺傳算法計(jì)算結(jié)果
Table1.Resultsbyadaptivegeneticalgorithm
月份
入庫(kù)水量(108m3)
月末水位(m)
城市需水(108m3)
城市供水(108m3)
灌溉需水(108m3)
灌溉供水(108m3)
棄水(m3/s)
發(fā)電流量(m3/s)
水頭(m)
出力
(KW)
7
1.5160
572.63
0.3050
0.3050
0.2301
0.2301
20.10
40.04
6437.88
8
1.3178
591.00
0.2898
0.2898
0.2196
0.2196
24.75
68.87
13637.35
9
0.6973
591.00
0.2593
0.2593
0.1342
0.1342
26.90
77.50
16679.24
10
0.8464
594.00
0.2410
0.2410
0.0000
0.0000
30.05
78.69
18918.95
11
0.2063
589.33
0.2349
0.2349
0.0879
0.0879
12.47
76.88
7667.76
12
0.1963
587.96
0.2257
0.2257
0.0440
0.0440
10.08
75.26
6069.95
1
0.1513
585.61
0.2257
0.2257
0.0000
0.0000
8.43
73.38
4947.77
2
0.1260
582.23
0.2349
0.2349
0.0000
0.0000
9.72
70.31
5467.50
3
0.3000
581.54
0.2410
0.2410
0.0810
0.0810
12.20
68.38
6673.10
4
0.3732
581.75
0.2440
0.2440
0.1206
0.1206
14.07
68.14
7671.54
5
0.2373
561.68
0.2593
0.2593
0.0226
0.0226
31.83
59.00
15023.79
6
0.1776
520.00
0.2898
0.2898
0.2900
0.2900
32.56
32.06
8350.21
注:年發(fā)電量E=8608.3萬(wàn)KW·h;POP=100;Gen=200;==0.85;==0.01。
作為比較,本文又使用了基本遺傳算法(SGA)、動(dòng)態(tài)規(guī)劃法(DP)進(jìn)行計(jì)算,其目標(biāo)函數(shù)、約束條件完全相同。對(duì)應(yīng)的計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表二,其中,DP的離散點(diǎn)為300。
表二動(dòng)態(tài)規(guī)劃及基本遺傳算法計(jì)算結(jié)果比較
parisonofResultsofDPandSGA
月份
動(dòng)態(tài)規(guī)劃(DP)計(jì)算結(jié)果
基本遺傳算法(SGA)計(jì)算結(jié)果
月末水位(m)
棄水(m3/s)
發(fā)電流量(m3/s)
水頭(m)
出力
(KW)
月末水位(m)
棄水(m3/s)
發(fā)電流量(m3/s)
水頭
(m)
出力
(KW)
7
572.5
20.23
39.95
6466.38
572.65
20.08
40.05
6433.56
8
591
24.62
68.82
13553.20
591.00
24.77
68.88
13650.11
9
591
26.90
77.50
16679.20
591.00
26.90
77.50
16679.24
10
593.5
30.02
78.72
18905.40
594.00
30.05
78.69
18918.97
11
588.5
13.10
76.68
8037.72
589.33
12.46
76.88
7663.79
12
586.5
10.53
74.83
6303.83
587.96
10.09
75.26
6075.39
1
584.5
8.79
72.28
5084.92
585.21
8.85
73.20
5180.34
2
581.5
9.82
69.17
5434.83
581.83
9.88
69.90
5524.98
3
580.5
12.46
67.30
6706.82
581.04
12.39
67.93
6733.84
4
580.5
14.40
66.90
7705.63
580.87
14.66
67.46
7911.34
5
562
29.42
58.24
13706.00
561.62
30.56
58.38
14273.88
6
520
0.32
32.60
32.31
8426.54
520.00
32.50
32.02
8323.96
注:DP年發(fā)電量8568.9萬(wàn)KW·h;SGA年發(fā)電量8581.3萬(wàn)KW·h,POP=100,Gen=200。
比較表一和表二可見(jiàn),動(dòng)態(tài)規(guī)劃在控制精度為0.5m時(shí),優(yōu)化結(jié)果為8568.9萬(wàn)KW·h,低于SGA的8581.3萬(wàn)KW·h和改進(jìn)本文算法的8608.3萬(wàn)KW·h,主要是因?yàn)镈P的離散點(diǎn)數(shù)較后兩類算法少。為了說(shuō)明本文算法的優(yōu)越性,將其與SGA在不同的進(jìn)化代數(shù)時(shí)分別進(jìn)行10次計(jì)算,結(jié)果列于表三。
表三不同進(jìn)化代數(shù)的兩類算法年發(fā)電量比較比較
parisonofResultsoftheTwoAlgorithmsinDifferentGeneration
編號(hào)
本文算法(AGA)
基本遺傳算法(SGA)
Gen=200
Gen=500
Gen=200
Gen=500
1
8607.1
8596.8
8374.1
8594.2
2
8597.5
8607.2
8581.6
8571.9
3
8604.7
8612.7
7957.2
8433.1
4
8601.2
8603.5
8593.4
8475.3
5
8596.6
8595.4
8599.1
8596.2
6
8606.8
8607.2
7837.2
8608.4
7
8608.3
8608.4
8365.9
7892.1
8
8525.4
8611.3
8521.5
8592.6
9
8605.9
8551.6
8575.3
8610.3
10
8603.4
8603.7
8121.6
8441.2
注:表中年發(fā)電量單位為萬(wàn)KW·h。
從上表可以看出,隨著進(jìn)化代數(shù)的增加,兩算法計(jì)算結(jié)果都越接近最優(yōu)解;無(wú)論是自適應(yīng)遺傳算法還是基本遺傳算法,其計(jì)算結(jié)果明顯優(yōu)于動(dòng)態(tài)規(guī)劃;在進(jìn)化代數(shù)相同時(shí),AGA的計(jì)算結(jié)果優(yōu)于SGA,并且未收斂次數(shù)也有明顯減少,表明AGA能夠有效加快收斂速度。
5.結(jié)論
本文建立了水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度的自適應(yīng)遺傳算法模型,并將其用于黑河金盆水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度。與動(dòng)態(tài)規(guī)劃相比,遺傳算法能夠從多個(gè)初始點(diǎn)開(kāi)始尋優(yōu),能有效的探測(cè)整個(gè)解空間,通過(guò)個(gè)體間的優(yōu)勝劣汰,因而能更有把握達(dá)到全局最優(yōu)或準(zhǔn)全局最優(yōu);自適應(yīng)遺傳算法通過(guò)參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整,能更有效的反映群體的分散程度以及個(gè)體的優(yōu)劣性,從而能夠在保持群體多樣性的同時(shí),加快算法的收斂速度。
ApplicationofAdaptiveGeneticAlgorithmstotheoptimaldispatchingofJinpenreservoir
FuYongfeng1ShenBing1LiZhilu1ZhangXiqian1
(1Xi’anUniversityofTechnology,Xi’an710048,
2HeadquartersofHeiheWaterDiversionProject,Xi’an,710061)
AbstractBasedontheanalysisofthecharacteristicsituationofJinpenreservoir,acomprehensiveoptimaloperationmodelisdevelopedwithconsiderationofitsmulti-objectiveandnonlinearfeatures.Themodelissolvedbythethreemethodsofdynamicprogram,thesimplegeneticalgorithmandtheadaptivegeneticalgorithm.Itisshowedthattheadaptivegeneticalgorithm,withthecharacterofitsparametercanbeadjustedadaptivelyaccordingtothedispersiondegreeofpopulationandthefitnessvalueofindividuals,hasthefastestconvergencevelocityandthebestresultcomparedtoothertwoalgorithms.
Keywords:optimaloperation;geneticalgorithms;dynamicprogram
參考文獻(xiàn)
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1.1從水庫(kù)放水洞引水
該縣水庫(kù)放水洞多采用有壓涵管、有壓涵洞、無(wú)壓涵洞等幾種形式,為充分利用水庫(kù)水位壓力發(fā)展自壓供水,不同形式放水洞的水庫(kù)自壓引水應(yīng)采取不同的工程技術(shù)措施。
1.1.1有壓涵管或有壓涵洞自壓供水
從水庫(kù)放水洞有壓涵管或有壓涵洞引水進(jìn)行自壓供水,應(yīng)以不影響水庫(kù)調(diào)洪和其它方面的供水,且壓力不超過(guò)原設(shè)計(jì)壓力為原則,把放水洞出口進(jìn)行改造,安裝三通管進(jìn)行供水分流,并分別安裝閘閥或閥門,以滿足不同的供水要求。
1.1.2無(wú)壓放水涵洞自壓供水
無(wú)壓放水涵洞是設(shè)在水庫(kù)放水閘下游的無(wú)壓放水廊道,廊道多為拱形,斷面較大,水庫(kù)放水時(shí),廊道內(nèi)水流為自由出水,無(wú)有壓力。從這種形式的放水洞內(nèi)進(jìn)行有壓引水,需在放水涵洞內(nèi)安裝壓力管道,其壓力管鋪設(shè)有兩種形式:一種是將壓力管道直接接到放水洞入口,原放水洞閘門即為壓力管總閘,接頭預(yù)埋鋼筋用混凝土或漿砌石固定,不得滲漏。這種方法即把原無(wú)壓放水涵洞改為有壓放水涵管,放水涵管按所用材料分鋼筋混凝土管、鋼管、鑄鐵管、PVC塑料管、PE塑料管,不論采用何種管材,均應(yīng)嚴(yán)格按操作規(guī)程施工,并加以保護(hù)。優(yōu)點(diǎn)是不受水庫(kù)水位的限制,施工條件較好,是水庫(kù)自壓供水較理想的連接方式。另一種是把壓力管在洞內(nèi)局部布設(shè),在原放水洞水閘一側(cè)直通水庫(kù),取水不受原放水洞閘門控制,此法缺點(diǎn)是放水洞放水時(shí)易沖刷洞內(nèi)壓力管,安裝時(shí)應(yīng)搞好管道固定,施工難度大,且受庫(kù)內(nèi)水位限制,只能降至一定水位時(shí)方可施工,這種接法一般不宜采用。
1.2破壩引水
破壩引水需對(duì)壩體進(jìn)行大開(kāi)挖,然后安裝有壓管道進(jìn)行自壓引水,這種方法需要破壞壩體,施工難度大,造價(jià)高,還有可能危及大壩安全,一般情況下不宜采用。
1.3倒虹吸引水
倒虹吸引水可把虹吸管埋設(shè)于壩坡下面,不需大范圍破壩,施工較簡(jiǎn)單,可縮短工期,節(jié)約投資,但需要抽真空設(shè)備,運(yùn)行管理要求嚴(yán)格,對(duì)管材質(zhì)量要求也較嚴(yán)格,其安裝高度需經(jīng)嚴(yán)格的水力計(jì)算。
2引水系統(tǒng)首部設(shè)計(jì)應(yīng)注意的問(wèn)題
自壓引水系統(tǒng)首部設(shè)計(jì)包括取水頭部設(shè)計(jì)、引水管道計(jì)算、引水口安裝高度,對(duì)倒虹吸管引水系統(tǒng)還應(yīng)計(jì)算倒虹吸管的安裝高度及抽真空設(shè)備的計(jì)算和選擇等。
2.1取水頭部的設(shè)計(jì)
取水頭部是取水工程的組成部分,主要作用是防止浮漂物等吸入管道,運(yùn)行中最大問(wèn)題是防止泥砂淤積和雜草阻塞。取水頭部形式很多,而作為水庫(kù)自壓取水的取水系統(tǒng)應(yīng)是構(gòu)造簡(jiǎn)單,安裝方便,易于檢修,使用效果較好的取水頭部。
取水頭部應(yīng)設(shè)在足夠的水深處,且底層進(jìn)水孔下緣距水體底部不得小于1.0m,進(jìn)水孔上緣在設(shè)計(jì)最低水位下的淹沒(méi)深度,頂部進(jìn)水時(shí)不小于0.5m,側(cè)面進(jìn)水時(shí)不少于0.3m,虹吸管和倒虹吸管進(jìn)水時(shí)不小于1.0m。設(shè)計(jì)時(shí)取水頭部進(jìn)水孔流速不宜過(guò)大或過(guò)小,水庫(kù)引水進(jìn)水孔流速一般取0.2m—0.6m/s。
2.2引水管道計(jì)算
引水管道計(jì)算包括管道直徑的選擇和水頭損失的計(jì)算,設(shè)計(jì)時(shí)管道直徑應(yīng)由流速確定,還要兼顧水頭損失綜合考慮,自流管管內(nèi)流速,一般不小于0.6m/s,虹吸管管內(nèi)流速,一般為1.0—1.5m/s,最小不宜小于0.6m/s。
2.3引水口安裝高度
引水口安裝高度不僅應(yīng)滿足下游用水系統(tǒng)的水壓要求,還應(yīng)滿足取水頭部安裝尺寸要求,并且要結(jié)合水庫(kù)水位和人畜飲水、工業(yè)供水和節(jié)水灌溉的設(shè)計(jì)保證率(一般為95%)綜合考慮,合理確定供水范圍、引水流量和引水口安裝高度。
2.4倒虹吸管引水系統(tǒng)計(jì)算
倒虹吸管除應(yīng)計(jì)算管徑及進(jìn)水口安裝高度外,還應(yīng)計(jì)算管頂最大允許安裝高度和啟動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算和選擇,倒虹吸管的啟動(dòng)一般采用真空泵抽真空充水啟動(dòng)。
2.5取水首部設(shè)計(jì)應(yīng)注意的其它問(wèn)題
2.5.1所選管道應(yīng)經(jīng)濟(jì)耐用,系統(tǒng)不漏水、漏氣,管路應(yīng)固定,接口要牢固。
2.5.2不能影響大壩的安全,對(duì)倒虹吸管應(yīng)采取一定的措施,防止水位過(guò)高時(shí),水流沿管壁滲漏危及壩體安全。
2.5.3取水系統(tǒng)的選擇應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較合理選用。
2.5.4不同供水系統(tǒng)對(duì)水質(zhì)有不同的要求,要根據(jù)要求安裝過(guò)濾設(shè)備。
2.5.5為充分利用水庫(kù)水壓,必要時(shí)在用水系統(tǒng)安裝管道加壓泵,以便在水壓達(dá)不到要求時(shí)用來(lái)增加管道壓力。
2.5.6引水系統(tǒng)首部設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)進(jìn)行地基承載力和管道(或涵洞)壓力校核。
3設(shè)計(jì)與應(yīng)用實(shí)例
3.1黃崖水庫(kù)低壓管道灌溉工程取水系統(tǒng)首部設(shè)計(jì)及應(yīng)用
位于費(fèi)縣大田莊鄉(xiāng)的黃崖水庫(kù)為小(一)型水庫(kù),總庫(kù)容186萬(wàn)m3,興利庫(kù)容131.5萬(wàn)m3,設(shè)計(jì)灌溉面積266.6hm2,放水洞為無(wú)壓隧洞,底高程162.4m,設(shè)計(jì)流量為2.5m3/s,放水洞長(zhǎng)度51m,該水庫(kù)灌區(qū)由于灌水方法落后,渠系配套差,浪費(fèi)水極為嚴(yán)重,水的有效利用系數(shù)不足0.4,不能滿足日益發(fā)展的農(nóng)業(yè)灌溉需要,1999年9月實(shí)施自壓低壓管道灌溉工程措施,設(shè)計(jì)引水流量0.3m3/s。不同材料、不同取水方式計(jì)算成果列表如下:黃崖水庫(kù)自壓供水不同管材及取水方式計(jì)算成果表.
由上述計(jì)算成果經(jīng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析,采用了施工簡(jiǎn)單、造價(jià)低的不用原放水閘控制將UPVC塑料管沿原放水洞一側(cè)入庫(kù)的工程方案,并在引水口安裝了箱式取水頭部,其水壓、安裝高度均符合要求,運(yùn)行狀況良好。
3.2高家圍子自壓供水首部系統(tǒng)
高家圍子水庫(kù)為小(一)型水庫(kù),位于方城鎮(zhèn)境內(nèi),總庫(kù)容237萬(wàn)m3,其中興利庫(kù)容139.5萬(wàn)m3,1998年在該水庫(kù)建成自壓供水水廠,向該鎮(zhèn)及周圍村莊供水,由于該水廠的供水范圍擴(kuò)大,水廠需擴(kuò)建,并需要對(duì)水庫(kù)無(wú)壓放水涵洞進(jìn)行改造,經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,擬采用Φ800鋼管混凝土承插管,直接與原放水閘底座連接的方案,在涵管進(jìn)出口預(yù)留鋼筋,用以與原放水閘和出口三通管連接,承插口對(duì)接后在接縫內(nèi)澆筑環(huán)氧樹(shù)脂砂漿。
3.3后樓水庫(kù)自壓供水首部系統(tǒng)
后樓水庫(kù)位于汪溝鎮(zhèn)境內(nèi),總庫(kù)容296萬(wàn)m3,其中興利庫(kù)容134萬(wàn)m3,放水洞為鋼筋混凝土壓力涵管,在進(jìn)行自壓供水改造時(shí),把涵管出口進(jìn)行處理,露出原有涵管鋼筋,焊接鋼筋并澆筑混凝土三通管,在三通管出口分別安裝了蝴蝶閥和閘閥,達(dá)到了工程設(shè)計(jì)要求,滿足工程運(yùn)行需要,效果良好。
1.存在問(wèn)題
1.1工程設(shè)施方面
山塘水庫(kù)的主要任務(wù)是防洪、灌溉、供水、發(fā)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(xiàn)就其存在的問(wèn)題分別作一簡(jiǎn)述。
1.1.1擋水壩。一般是均質(zhì)粘土壩,標(biāo)準(zhǔn)較低,一些?。ǘ┬退畮?kù)沒(méi)有進(jìn)行設(shè)計(jì)就進(jìn)行施工,工程設(shè)施建筑物沒(méi)有達(dá)到相應(yīng)的級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)。如擋水壩高度或壩頂寬度不夠,壩的坡度過(guò)程,壩坡穩(wěn)定安全系數(shù)低。相當(dāng)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(méi)有排水溝,山坡集水沖刷壩體。壩的上游坡面沒(méi)有塊石或混凝土塊護(hù)坡,受水庫(kù)風(fēng)浪沖刷。
1.1.2溢洪道。一般為開(kāi)敞式寬頂堰溢洪道,在原山坡開(kāi)挖而成。經(jīng)長(zhǎng)期的運(yùn)行使用,有些兩側(cè)沒(méi)有導(dǎo)墻、底板沒(méi)襯砌的溢洪道,大部分均被破壞;而有導(dǎo)墻和底板的也被沖刷損壞。另外,溢洪道寬度不夠?qū)挘O(shè)計(jì)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(shí),水庫(kù)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(jié)構(gòu),經(jīng)過(guò)幾十年的運(yùn)行使用,大部分涵管都漏水嚴(yán)重,滲漏水不斷帶走或沖刷孔洞周圍的壩體土質(zhì),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(kāi)挖而成,多為自流灌溉農(nóng)田。渠道普遍沒(méi)有進(jìn)行防滲處理,渠道滲漏水量大,加上農(nóng)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(yán)重,渠道水有效利用系數(shù)低。
1.1.5進(jìn)庫(kù)道路。小型水庫(kù)多建于山區(qū),遠(yuǎn)離交通干線,建庫(kù)時(shí)的進(jìn)庫(kù)道路多是不上等級(jí)、路面狹窄、坑洼不平、彎多坡陡的臨時(shí)道路。經(jīng)過(guò)幾十年的使用,一些水庫(kù)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(wú)法通行。容易貽誤搶險(xiǎn)時(shí)間,將產(chǎn)生嚴(yán)重后果。
1.2工程管理方面
山塘水庫(kù)是在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期建設(shè)的,在觀念上沒(méi)有把水當(dāng)作商品,而是無(wú)償提供用水服務(wù),不收取水費(fèi),水庫(kù)的運(yùn)行管理費(fèi)用由地方政府負(fù)責(zé)解決。
隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,農(nóng)村體制與經(jīng)濟(jì)體系發(fā)生了根本變化,水利工程管理單位職能也發(fā)生了變化。用水對(duì)象由原來(lái)的農(nóng)村集體單位變成了個(gè)體農(nóng)戶,水庫(kù)運(yùn)行管理維護(hù)費(fèi)用要靠收水費(fèi)來(lái)維持。要向習(xí)慣于無(wú)償供水的農(nóng)戶收取水費(fèi)和派工維護(hù)工程變得非常困難,加之水庫(kù)管理體制不順管理混亂,個(gè)別水庫(kù)無(wú)人管護(hù),一些水庫(kù)設(shè)施遭受人為破壞嚴(yán)重,難以發(fā)揮水庫(kù)工程應(yīng)有的工程效益。
2.措施
近幾年來(lái),各級(jí)政府和有關(guān)部門,非常重視水利工作,加大了水利基礎(chǔ)設(shè)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(jī)遇,主動(dòng)爭(zhēng)取各級(jí)有關(guān)部門支持,多方籌集資金,對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)進(jìn)行除險(xiǎn)加固。同時(shí),要促使全社會(huì)關(guān)注水利工作,加快自身管理單位的經(jīng)營(yíng)管理制度改革,發(fā)展多種經(jīng)濟(jì),增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)實(shí)力,適應(yīng)社會(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展需要,逐步解決水利工程管理存在的問(wèn)題。2.1工程措施
2.1.1對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)的大壩進(jìn)行除險(xiǎn)加固。對(duì)壩高不夠,壩頂寬偏小的小型水庫(kù),要根據(jù)水庫(kù)工程級(jí)別,重新進(jìn)行水文計(jì)算,復(fù)核設(shè)計(jì)洪水,確定壩頂高程和壩頂寬。對(duì)于壩坡要按規(guī)范規(guī)定和壩坡穩(wěn)定計(jì)算,確定壩的坡度及護(hù)坡結(jié)構(gòu)。對(duì)土壩要進(jìn)行壩體抗滑穩(wěn)定分析復(fù)核,注意檢查不均勻沉陷和裂縫出現(xiàn)。對(duì)于壩基滲漏大、壩體填土質(zhì)量差的水庫(kù),要進(jìn)行壩基防滲灌漿和壩體固結(jié)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(guò)水深度,以此來(lái)確定溢洪道寬度。溢洪道未襯砌的,要進(jìn)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(jù)各水庫(kù)工程的特點(diǎn),采用相應(yīng)的處理方案,進(jìn)行防漏防滲加固,漏水嚴(yán)重的應(yīng)進(jìn)行封墻后另外開(kāi)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(shù)、縮短放水時(shí)間及節(jié)約水量來(lái)確保灌區(qū)用水。必須對(duì)渠道進(jìn)行防滲處理,其經(jīng)費(fèi)可以通過(guò)政府、水管單位投資和灌區(qū)受益農(nóng)戶投工投勞來(lái)籌集。例如,2002年勝天二號(hào)灌溉渠道受益戶自籌資金10萬(wàn)元,對(duì)2.2km輸水渠道進(jìn)行砼防滲。
2.1.5完善水庫(kù)對(duì)外的道路。水庫(kù)對(duì)外交通道路和通訊設(shè)備,是搶險(xiǎn)工作的根本保證。它能使搶險(xiǎn)物資和人員迅速送達(dá)水庫(kù),避免出現(xiàn)重大的災(zāi)害事故。水管單位要會(huì)同交通部門把水庫(kù)與公路干線連接的道路,列入當(dāng)?shù)氐慕煌ü肪W(wǎng)進(jìn)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(jí)政府和水管單位,要加大宣傳《中華人民共和國(guó)水法》的力度,宣傳水利是農(nóng)業(yè)的命脈,是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ);同時(shí),水也是商品,要有價(jià)使用,要增強(qiáng)全社會(huì)節(jié)水意識(shí),保護(hù)水資源。根據(jù)國(guó)家有關(guān)政策規(guī)定,按用水量對(duì)用水戶征收相應(yīng)的水費(fèi),共同管好水,用好水。
2.2.2落實(shí)責(zé)任,加強(qiáng)巡查自2004年來(lái)我縣進(jìn)一步明確了山塘水庫(kù)管理責(zé)任。?。ǘ┬鸵陨纤畮?kù)由水行政主管單位管理,防汛責(zé)任人由所屬鄉(xiāng)(鎮(zhèn))的鄉(xiāng)(鎮(zhèn))長(zhǎng)和各水庫(kù)電站的負(fù)責(zé)人共同承擔(dān)。小(三)型水庫(kù)和山塘由所在行政村管理,防汛責(zé)任人由所在行政村的村主任承擔(dān)。全縣山塘水庫(kù)全部落實(shí)水庫(kù)巡查員,1萬(wàn)立米以上的水庫(kù)縣水利局給予水庫(kù)巡查員年補(bǔ)助資金600元。
2.2.3實(shí)行一水多用
根據(jù)山塘水庫(kù)的條件和特點(diǎn),因地制宜地發(fā)展適合市場(chǎng)需要的產(chǎn)業(yè),水庫(kù)不能單一依賴農(nóng)業(yè)灌溉用水收費(fèi)來(lái)維持,要利用自身的優(yōu)勢(shì),一般有條件的可建設(shè)鄉(xiāng)(鎮(zhèn))供水項(xiàng)目,解決鄉(xiāng)(鎮(zhèn))居民生活和工業(yè)用水,也可利用水庫(kù)或渠道的水頭落差進(jìn)行引水發(fā)電,建設(shè)相應(yīng)規(guī)模的小水電站,與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)并網(wǎng)供電。
2.2.4發(fā)展多種經(jīng)營(yíng)
自2002年以來(lái),省水利廳下達(dá)了分三年對(duì)我區(qū)在冊(cè)的21座病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固任務(wù),截止2004年底,我區(qū)實(shí)際完成病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固任務(wù)11座,僅占應(yīng)完成任務(wù)的50%,資金嚴(yán)重不足,無(wú)專項(xiàng)配套除險(xiǎn)加固資金是造成這一結(jié)果的主要原因。
由于整治資金不足,絕大多數(shù)水庫(kù)缺少正常的維修改善,工程不可避免地發(fā)生老化失修,以致新的險(xiǎn)庫(kù)又不斷出現(xiàn)。目前,僅小(一)型險(xiǎn)庫(kù)數(shù)量就比1998年增加2座,小(二)型險(xiǎn)庫(kù)增加7座。按照目前的投入水平,許多病險(xiǎn)水庫(kù)短期內(nèi)仍無(wú)法得到除險(xiǎn)加固。
2病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固建議
為加快病險(xiǎn)水庫(kù)治理步伐,提高質(zhì)量,宜從以下幾個(gè)方面入手。
2.1采取多層次、多渠道融資的辦法,為病險(xiǎn)水庫(kù)加固提供資金保證
病險(xiǎn)水庫(kù)加固工程投資大、周期長(zhǎng)、社會(huì)效益顯著,應(yīng)以公共投入為主。按照“分級(jí)管理,分級(jí)負(fù)責(zé)”的原則,各級(jí)政府都應(yīng)建立相應(yīng)的專項(xiàng)治理資金。但是,要加快病險(xiǎn)水庫(kù)的治理步伐,僅靠政府的投入是不夠的,必須建立和完善多元化、多層次、多渠道的投資體系。為此,建議根據(jù)病險(xiǎn)水庫(kù)加固的現(xiàn)狀和各地的實(shí)際情況,采取不同的融資政策:將中型險(xiǎn)庫(kù)加固列入基建項(xiàng)目,由國(guó)家投資;對(duì)小(一)型險(xiǎn)庫(kù)應(yīng)以國(guó)家投入為主,地方或受益區(qū)配套為輔;對(duì)于小(二)型水庫(kù)的除險(xiǎn)加固,則應(yīng)以地方投資為主,國(guó)家可給予一定數(shù)量的補(bǔ)貼或采用以獎(jiǎng)代補(bǔ)的政策。同時(shí),結(jié)合病險(xiǎn)水庫(kù)治理,積極穩(wěn)妥地搞好小型水庫(kù)的產(chǎn)權(quán)制度改革。在防汛責(zé)任制得到切實(shí)落實(shí)的前提下,可采取拍賣、租賃、承包、股份合作等方式籌集治理資金。對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)在除險(xiǎn)加固任務(wù)未完成前,盡量少建或不建新水庫(kù),盡可能將資金投向現(xiàn)有病險(xiǎn)水庫(kù)的治理。
2.2強(qiáng)化病險(xiǎn)水庫(kù)加固的前期工作,為搞好病險(xiǎn)庫(kù)加固夯實(shí)基礎(chǔ)
搞好前期工作是保證病險(xiǎn)水庫(kù)加固進(jìn)度及質(zhì)量的前提和基礎(chǔ)。為此,要做好以下各方面的工作。
2.2.1做好水庫(kù)大壩安全鑒定工作1995年水利部頒發(fā)了《水庫(kù)大壩安全鑒定辦法》。在病險(xiǎn)水庫(kù)加固前期工作開(kāi)始時(shí),大壩安全鑒定主管部門應(yīng)組織設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行管理等方面的技術(shù)專家,嚴(yán)格按此辦法全面準(zhǔn)確地查找出水庫(kù)存在的各種隱患,實(shí)事求是地確定水庫(kù)的安全類別,科學(xué)而又有針對(duì)性地提出加固措施或建議。只有這樣,才能做到有的放矢。
2.2.2委托具備相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)對(duì)病險(xiǎn)水庫(kù)存在的嚴(yán)重隱患進(jìn)行探查。病險(xiǎn)水庫(kù)的某些隱患,隱蔽性強(qiáng),由于沒(méi)有“對(duì)癥下藥”,致使其歷經(jīng)數(shù)次處理,仍未能徹底根治。這就需要委托具備相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)對(duì)這些隱患進(jìn)行專題調(diào)研,找準(zhǔn)隱患部位,分析產(chǎn)生原因,提出處理措施。
2.2.3除險(xiǎn)加固應(yīng)與增容和恢復(fù)庫(kù)容同時(shí)考慮。許多病險(xiǎn)水庫(kù)因存在安全隱患,汛期只能降低水位運(yùn)行,調(diào)蓄能力大減;有些險(xiǎn)庫(kù)淤積嚴(yán)重,直接影響其效益的進(jìn)一步發(fā)揮;有些險(xiǎn)庫(kù),只要采取一些投資不大的工程措施,就可新增部分庫(kù)容。在水庫(kù)的病險(xiǎn)得到有效排除的前提下,增容和恢復(fù)庫(kù)容是提高水庫(kù)自身經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,解決地區(qū)水資源緊張狀況的一條費(fèi)省效宏的途徑。據(jù)初步測(cè)算,采取除險(xiǎn)加固和排沙減淤等措施,恢復(fù)、增加或保持每1m3庫(kù)容所需投資僅是新修水庫(kù)的1/5左右。因此,對(duì)水資源緊缺有增容或恢復(fù)庫(kù)容潛力的病險(xiǎn)庫(kù),即使在投資受到限制的情況下,也應(yīng)一次規(guī)劃,分期實(shí)施。
2.2.4除險(xiǎn)加固應(yīng)與綜合利用及管理設(shè)施的改善相結(jié)合。病險(xiǎn)水庫(kù)由于修建時(shí)客觀條件的制約以及建成后投入的更改、維修資金不足,普遍存在著防汛調(diào)度系統(tǒng)、雨水情測(cè)報(bào)系統(tǒng)、防汛道路及防汛物資倉(cāng)庫(kù)等管理設(shè)施難以滿足要求的問(wèn)題。病險(xiǎn)水庫(kù)加固規(guī)劃時(shí),應(yīng)考慮增設(shè)防汛指揮調(diào)度網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)及通信預(yù)警系統(tǒng)、水文水情測(cè)報(bào)自動(dòng)化系統(tǒng)、大壩監(jiān)測(cè)自動(dòng)化系統(tǒng)等先進(jìn)的管理設(shè)施。對(duì)不能滿足需要的防汛道路及防汛物資倉(cāng)庫(kù)等管理設(shè)施一并予以改造。
2.2.5努力提高病險(xiǎn)水庫(kù)加固的科技含量。前期工作應(yīng)思路新、起點(diǎn)高,廣泛采用新技術(shù)、新方法、新材料、新工藝,力求體現(xiàn)先進(jìn)性、科學(xué)性和經(jīng)濟(jì)性。在病險(xiǎn)水庫(kù)加固時(shí),應(yīng)通過(guò)各種途徑收集這方面的信息,廣泛依托科研、設(shè)計(jì)、施工、大專院校等方面的技術(shù)力量,加以推廣應(yīng)用。堅(jiān)持加固與提高、加固與技術(shù)進(jìn)步相結(jié)合,力求在病險(xiǎn)水庫(kù)治理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)方面有所突破。
2.2.6除險(xiǎn)加固前要進(jìn)行效益分析。水庫(kù)除險(xiǎn)加固目的有兩個(gè):即增加水庫(kù)的安全性和進(jìn)一步挖掘水庫(kù)自身潛力。因此,其效益主要有社會(huì)效益(防洪保安)和經(jīng)濟(jì)效益。防洪效益主要體現(xiàn)在加固后防洪標(biāo)準(zhǔn)的提高,目前常用頻率分析法,即通過(guò)水庫(kù)修建(加固)前后發(fā)生同頻率洪水而引起下游淹沒(méi)損失的比較,來(lái)計(jì)算水庫(kù)的防洪效益。經(jīng)濟(jì)效益分析包括初估增加的蓄水量以及由此而增加的防洪、灌溉、供水、發(fā)電等效益。同時(shí)還要進(jìn)行費(fèi)用(包括固定資產(chǎn)投資、年運(yùn)行費(fèi)和流動(dòng)資金)估算和經(jīng)濟(jì)效益指標(biāo)(包括經(jīng)濟(jì)內(nèi)部收益率、效益費(fèi)用比和經(jīng)濟(jì)凈現(xiàn)值)分析。對(duì)投資少、見(jiàn)效快、效益好的險(xiǎn)庫(kù)加固應(yīng)優(yōu)先安排實(shí)施,以此帶動(dòng)病險(xiǎn)水庫(kù)加固工作的大規(guī)模展開(kāi)。
2.3項(xiàng)目實(shí)施
2.3.1強(qiáng)化項(xiàng)目管理。項(xiàng)目管理的核心是合同管理。在項(xiàng)目管理上要形成以項(xiàng)目法人為主體,項(xiàng)目法人向國(guó)家和各投資方負(fù)責(zé),咨詢、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工、物資供應(yīng)等單位通過(guò)招標(biāo)投標(biāo)和履行經(jīng)濟(jì)合同為項(xiàng)目法人提供建設(shè)服務(wù)的建設(shè)管理新模式。項(xiàng)目法人負(fù)責(zé)按項(xiàng)目的建設(shè)規(guī)模、投資總額、建設(shè)工期,實(shí)行項(xiàng)目建設(shè)的全過(guò)程管理。項(xiàng)目主管單位要加強(qiáng)對(duì)項(xiàng)目法人組建、項(xiàng)目報(bào)建、招標(biāo)投標(biāo)、質(zhì)量監(jiān)督、主體工程開(kāi)工、項(xiàng)目驗(yàn)收等各個(gè)環(huán)節(jié)的監(jiān)管,嚴(yán)格執(zhí)行基本建設(shè)程序。對(duì)以往忽視報(bào)建審批制度的現(xiàn)象要及時(shí)糾正。通過(guò)報(bào)建制度,可有效地預(yù)防出現(xiàn)“三邊”工程和“釣魚”工程,避免由此導(dǎo)致盲目開(kāi)工、拖延工期、浪費(fèi)資金等現(xiàn)象,保證工程建設(shè)順利進(jìn)行。
2.3.2實(shí)行招標(biāo)投標(biāo)制。病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理以及設(shè)備材料采購(gòu)等,一般情況下應(yīng)由建設(shè)項(xiàng)目法人依法招標(biāo),擇優(yōu)選定。在招投標(biāo)活動(dòng)中,要充分發(fā)揮專家?guī)煸u(píng)標(biāo)的作用,堅(jiān)決打破地方保護(hù)和部門保護(hù)的壁壘,杜絕行政干預(yù),嚴(yán)懲腐敗。禁止無(wú)水利資質(zhì)和低資質(zhì)單位承擔(dān)與其資質(zhì)不相適應(yīng)的項(xiàng)目。抓好《招標(biāo)投標(biāo)法》貫徹落實(shí)工作,強(qiáng)化招標(biāo)投標(biāo)各個(gè)環(huán)節(jié)管理,建立公開(kāi)公平公正的市場(chǎng)秩序。
2.3.3落實(shí)建設(shè)監(jiān)理制。項(xiàng)目法人通過(guò)招標(biāo)方式確定監(jiān)理單位后,監(jiān)理單位即可進(jìn)行工程現(xiàn)場(chǎng)管理,依據(jù)合同從事進(jìn)度、質(zhì)量、投資控制,合同管理和信息管理,協(xié)調(diào)建設(shè)各方關(guān)系。當(dāng)前應(yīng)杜絕監(jiān)理單位超越資格等級(jí)承攬監(jiān)理業(yè)務(wù)及自己施工、自己監(jiān)理的現(xiàn)象。
2.4建立良性循環(huán)的管理機(jī)制
目前水庫(kù)產(chǎn)權(quán)虛置、管理不善、責(zé)任不落實(shí)的現(xiàn)象較普遍。為防止出現(xiàn)一邊除險(xiǎn)、一邊出險(xiǎn),舊帳未還、又添新帳的被動(dòng)局面。病險(xiǎn)水庫(kù)加固后,應(yīng)從以下幾方面入手建立良性循環(huán)的管理體制。
首先要盡快建立起適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的責(zé)權(quán)明確、管理科學(xué)的水庫(kù)管理新機(jī)制。在病險(xiǎn)水庫(kù)加固工程建設(shè)之初應(yīng)確定實(shí)行建設(shè)與管理統(tǒng)籌結(jié)合的新型建設(shè)管理體制。投資多元化、產(chǎn)權(quán)明晰化、供水供電價(jià)格商品化、水庫(kù)服務(wù)有償優(yōu)質(zhì)化,增加現(xiàn)有水庫(kù)管理經(jīng)費(fèi),逐步實(shí)現(xiàn)良性運(yùn)營(yíng)。其次要加強(qiáng)對(duì)水庫(kù)調(diào)度管理人員的培訓(xùn),提高管理人員素質(zhì)及水庫(kù)調(diào)度水平。三是建立并嚴(yán)格遵守水庫(kù)管理的各項(xiàng)規(guī)章制度及細(xì)則,使其早日走上科學(xué)化、規(guī)范化的軌道。四是積極利用自身優(yōu)勢(shì),大力開(kāi)發(fā)水土資源,以開(kāi)發(fā)促發(fā)展,以發(fā)展促管理,逐步建立適應(yīng)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的良性管理運(yùn)行機(jī)制。
3結(jié)語(yǔ)
(1)根據(jù)病險(xiǎn)水庫(kù)的不同類別及“分級(jí)管理,分級(jí)負(fù)責(zé)”的原則,國(guó)家采取不同的融資政策,建立和完善多元化、多層次、多渠道的投資體系,為病險(xiǎn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固提供資金保證。
二、移民后期扶持資金管理存在的問(wèn)題
我市移民后期扶持資金管理工作雖然取得較好的成效,但在落實(shí)政策的過(guò)程中,還存在一些不容忽視的問(wèn)題。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:
1.縣級(jí)報(bào)賬制度需要進(jìn)一步落實(shí)
檢查發(fā)現(xiàn),各縣(區(qū))均能按照自治區(qū)的要求執(zhí)行縣級(jí)報(bào)賬制對(duì)后期扶持資金進(jìn)行管理,但在具體的操作上卻有出入。如欽南區(qū)將直補(bǔ)資金存入村民小組集體賬戶,然后由村民小組提取現(xiàn)金發(fā)放給移民,這樣做,導(dǎo)致中間環(huán)節(jié)多,資金的流向存在一定的安全隱患。
2.資金監(jiān)督管理制度不夠健全
一方面,部分縣(區(qū))移民機(jī)構(gòu)內(nèi)部制度尚不夠健全,資金流轉(zhuǎn)各環(huán)節(jié)的財(cái)務(wù)監(jiān)督措施尚不夠完善;另一方面,移民機(jī)構(gòu)在資金撥付過(guò)程中,對(duì)如何加強(qiáng)資金的監(jiān)控,辦法措施不夠多,力度不夠大。
3.直補(bǔ)資金到賬不及時(shí)
直補(bǔ)資金每半年發(fā)放一次,每人300元,但資金發(fā)放文件的下達(dá)與資金到位的時(shí)間不同步。自治區(qū)大中型水庫(kù)移民后期扶持資金發(fā)放文件的下達(dá)與資金到位的時(shí)間往往不同步,有時(shí)候資金滯后將近一個(gè)月才撥付到市級(jí)財(cái)政部門);盡管我市各縣(區(qū))移民局與財(cái)政部門在直補(bǔ)資金的發(fā)放程序上盡可能地簡(jiǎn)化了手續(xù),但仍不能及時(shí)發(fā)放到移民戶賬戶中。
4.項(xiàng)目資金賬務(wù)管理有待進(jìn)一步規(guī)范
據(jù)調(diào)查了解,部分縣(區(qū))移民項(xiàng)目資金賬目管理相對(duì)較混亂,沒(méi)有編制水庫(kù)移民項(xiàng)目資金收支情況臺(tái)賬,以及與當(dāng)?shù)刎?cái)政局對(duì)賬等,給審計(jì)部門和資金專項(xiàng)檢查工作帶來(lái)困難。
三、完善移民后期扶持資金管理機(jī)制的對(duì)策建議
結(jié)合欽州市近年來(lái)移民后期扶持資金管理工作的實(shí)踐,為確保移民后期扶持資金管理工作真正抓出實(shí)效,建議著力做好以下幾項(xiàng)工作。
1.完善縣級(jí)報(bào)帳制度,落實(shí)資金管理責(zé)任
繼續(xù)做好縣級(jí)報(bào)帳制的管理工作,在實(shí)踐中不斷探索和總結(jié)新的經(jīng)驗(yàn)。重點(diǎn)開(kāi)展對(duì)資金到位、工程價(jià)款結(jié)算、投資完成以及財(cái)經(jīng)制度執(zhí)行情況的監(jiān)督檢查。要密切合作,根據(jù)職責(zé)劃分,各負(fù)其責(zé),各司其職,注意加強(qiáng)上下之間、部門之間的信息交流和協(xié)調(diào)配合。各縣(區(qū))移民管理機(jī)構(gòu)要以資金管理制度的落實(shí)為龍頭,逐步建立和完善移民扶持資金管理責(zé)任制,明確資金使用責(zé)任,在移民資金的項(xiàng)目管理中全面推行項(xiàng)目法人責(zé)任制、招標(biāo)投標(biāo)制、建設(shè)監(jiān)理制和合同管理制,為全面加強(qiáng)項(xiàng)目質(zhì)量管理、資金管理提供保障。
2.構(gòu)建信息傳導(dǎo)機(jī)制,提高資金的利用率
一是及時(shí)溝通信息,提升資金的到位速度。按照“移民部門管項(xiàng)目,財(cái)政部門管資金”的工作模式,移民、財(cái)政兩部門要建立信息傳導(dǎo)和溝通機(jī)制,減少不必要的環(huán)節(jié),提高工作效率。二是定期督促,提高項(xiàng)目的竣工率。作為項(xiàng)目扶持的主管部門,縣(區(qū))級(jí)移民機(jī)構(gòu)要與移民村組保持經(jīng)常性聯(lián)系,通過(guò)定期報(bào)告、集中檢查等形式,掌控項(xiàng)目施工進(jìn)度。三是及時(shí)驗(yàn)收,提高資金的報(bào)賬率。對(duì)已經(jīng)實(shí)施完成的項(xiàng)目,移民部門應(yīng)當(dāng)根據(jù)項(xiàng)目的大小,及時(shí)組織有關(guān)部門和移民群眾進(jìn)行竣工驗(yàn)收。驗(yàn)收合格后,按規(guī)定程序報(bào)賬,避免拖欠,降低移民資金的財(cái)政掛賬比率。
3.優(yōu)化資金投放結(jié)構(gòu),放大資金的戰(zhàn)略引導(dǎo)效應(yīng)
資金使用要有戰(zhàn)略規(guī)劃、有序進(jìn)行。經(jīng)過(guò)初期的基本生產(chǎn)、生活條件的改善建設(shè),資金已經(jīng)歷了由“輸血”功能到“造血”功能的轉(zhuǎn)變。因此,建議移民資金的中期投放重點(diǎn)應(yīng)轉(zhuǎn)移到生產(chǎn)項(xiàng)目,即選擇輻射面廣、引導(dǎo)性強(qiáng)對(duì)投資拉動(dòng)作用大的項(xiàng)目,如種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)等,可以以資金補(bǔ)助方式提供優(yōu)良品種和先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù),充分利用本地的資源優(yōu)勢(shì),發(fā)展特色產(chǎn)業(yè),促進(jìn)資源優(yōu)勢(shì)向經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化,實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
2水庫(kù)各項(xiàng)規(guī)章制度建立健全落實(shí)情況
水庫(kù)根據(jù)國(guó)家有關(guān)方針、政策、法規(guī)和上級(jí)部門有關(guān)于防汛工作決定,指示及規(guī)章制度對(duì)工程管理和防汛工作、財(cái)會(huì)管理分別制定落實(shí)了相關(guān)崗位責(zé)任制度,并層層落實(shí)到人。
3水庫(kù)公益性崗位管理人員上崗情況、培訓(xùn)情況
小城水庫(kù)屬于中型水庫(kù)?,F(xiàn)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(duì)工作高度負(fù)責(zé)。人員培訓(xùn)按照省、市舉辦培訓(xùn)學(xué)習(xí)要求參加培訓(xùn)。
4水庫(kù)工程運(yùn)行管理、確權(quán)劃界、安全鑒定情況
4.1水庫(kù)1970年10月竣工投入運(yùn)行,1971年12月在土壩樁號(hào)0+435m處發(fā)現(xiàn)壩后漏水,當(dāng)時(shí)庫(kù)水位為312.00m。1972年4月在該處壩下游坡高程306.7m處,出現(xiàn)塌坑,漏渾水,滲水量為0.00126m3/s。大壩出現(xiàn)險(xiǎn)情。經(jīng)處理后壩后仍漏水。迫使水庫(kù)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(jìn)行了修補(bǔ),壩頂加寬至6.5m,并于1975年秋全部完成。1978年5月,水庫(kù)再次出現(xiàn)險(xiǎn)情,在土壩樁號(hào)0+435m處,庫(kù)水位314.32m時(shí),測(cè)得滲水量為0.00209m/s,滲水全部為渾水。險(xiǎn)情再次出現(xiàn)。此次處理辦法是在樁號(hào)0+400~0+560m段做壩后壓滲蓋處理。水庫(kù)管理部門又于1980年至1982年對(duì)土壩樁號(hào)0+282m~0+617m段作了帷幕灌漿處理。雖經(jīng)以上處理,壩后仍滲水。1988年6月,在土壩樁號(hào)0+345m處又出現(xiàn)三個(gè)塌坑。1991年4月,在壩樁號(hào)0+500m處出現(xiàn)新的滲水點(diǎn)。同時(shí)在壩樁號(hào)0+380~0+560m之間壩后還有多處滲水。1989年7月22日水庫(kù)降特大暴雨,日雨量達(dá)167mm,超百年洪水,這場(chǎng)大雨入庫(kù)洪水2966萬(wàn)立米,最大入流216.7m3/s,最大泄量120m3/s。這場(chǎng)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(zāi)害。1990年工程恢復(fù),并在樁號(hào)0+400~440m段壩后坡做壓重補(bǔ)強(qiáng),1991~1995年在0+440~0+617m壩后及壩腳做了1萬(wàn)立米砂卵石壓重補(bǔ)強(qiáng)。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(dá)到0.782升/秒并帶土,致使壩后坡大面積下陷,經(jīng)實(shí)測(cè)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(shè)計(jì)仍有3000m3沒(méi)完成,遵照吉水技(1998)120號(hào)吉林省水利廳關(guān)于舒蘭市小城子水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程初步設(shè)計(jì)批復(fù)精神,由舒蘭市水利局組織施工隊(duì)完成了土壩前坡305.0~310.24m,施工壩長(zhǎng)477m,綜合工程量66925m2的干砌護(hù)坡石翻修任務(wù)。1999年5月吉林省水利廳對(duì)水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)進(jìn)行批復(fù),2001年5月開(kāi)工,到今年止,壩體防滲墻工程;壩后填筑及碎石護(hù)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(kù)防汛路;壩前干砌石護(hù)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(xiàn)加固未完工程有閘室未建、閘門及啟閉設(shè)備還沒(méi)有進(jìn)行維修更換;壩頂填筑;機(jī)電設(shè)備;綠化工程;觀測(cè)設(shè)備。金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備;房屋建筑等工程。
4.2水庫(kù)土地已確權(quán)劃界,確權(quán)土地面積7701畝。
4.32000年4月27日吉林省水利廳專家組對(duì)水庫(kù)大壩進(jìn)行安全鑒定。
5水庫(kù)安全度汛工作落實(shí)情況
5.1建全聯(lián)防組織,落實(shí)防汛搶險(xiǎn)隊(duì)伍,確定聯(lián)系信號(hào)和群眾安全轉(zhuǎn)移地點(diǎn)。加強(qiáng)防汛值班值宿工作,建立建全崗位責(zé)任制,加強(qiáng)水文測(cè)報(bào)工作,嚴(yán)格按照調(diào)度命令,合理調(diào)水,及時(shí)準(zhǔn)確向上級(jí)報(bào)水情,確保工程安全。檢查通訊設(shè)備,確保通訊暢通無(wú)阻。檢修好啟閉設(shè)備,確保運(yùn)用自如,同時(shí)做好必要的防汛物資準(zhǔn)備。定314.75m為緊急水位,水位達(dá)到時(shí)按最大泄量泄流。聯(lián)防人員上壩值班搶險(xiǎn),下游人民應(yīng)做好轉(zhuǎn)移工作(低洼村屯轉(zhuǎn)移),水位到達(dá)315.20m時(shí),下游全部轉(zhuǎn)移,聯(lián)防人員物資全部到庫(kù),出現(xiàn)險(xiǎn)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(guò)315.30m時(shí)應(yīng)在土壩0+00m處,人工開(kāi)挖或爆破30m、最大挖深4.6m(底高程315.00m)的臨時(shí)溢洪道溢洪。土方1285m3。
5.2對(duì)土壩進(jìn)行密切的觀測(cè)工作,加強(qiáng)管理,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)向上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)處理。
5.3備用電源不能使用,必要時(shí)可人工搖啟閘門。
5.4主汛期發(fā)生標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)供水,嚴(yán)格按市防汛抗旱指揮部批復(fù)的控制運(yùn)用調(diào)度計(jì)劃執(zhí)行。發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)供水,應(yīng)采取搶救措施力爭(zhēng)保壩安全并盡量減輕下游供水災(zāi)害和減少避免人員傷亡損失。
6水庫(kù)工程運(yùn)行管理機(jī)制情況
水庫(kù)工程管理、灌區(qū)管護(hù)都是靠水庫(kù)自身水費(fèi)收入進(jìn)行工程維修,由于資金有限,各種工程只能做維護(hù)使用。現(xiàn)水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程沒(méi)有完工;水庫(kù)灌區(qū)沒(méi)有進(jìn)行規(guī)模改造,工程正常運(yùn)行十分吃力,不能達(dá)到當(dāng)前各種防汛和灌溉要求。
7水庫(kù)工程管理中存在的主要問(wèn)題和解決對(duì)策
7.1右側(cè)閘室邊墻與整流段伸縮縫在庫(kù)水位較高時(shí)繞滲漏水。應(yīng)進(jìn)行灌漿處理。
7.2閘門及啟閉設(shè)備年久運(yùn)行,需大修或更換。
7.3水庫(kù)沒(méi)有備用電源。備12馬力柴油發(fā)電機(jī)一臺(tái)。
7.4水庫(kù)電話線路在雨天及大風(fēng)天不能正常使用,即使能使用防汛專用拍報(bào)水情電話也不能使用。需更換線路。
2設(shè)計(jì)要求與抗沖磨混凝土品種的選擇:
使用C50硅粉混凝土或抗磨抗空蝕性能與硅粉混凝土相當(dāng)?shù)腍F混凝土,采用泵送澆筑,二級(jí)配混凝土塌落度為16~18cm,混凝土的抗空蝕性能和抗磨性能要比原設(shè)計(jì)的普通C30混凝土的抗磨抗空蝕性能有顯著的提高,同時(shí)要抗裂性要求。由于泄洪洞和溢洪洞結(jié)構(gòu)尺寸較大,混凝土襯砌厚度達(dá)1.5~2m,已屬大體積混凝土,為避免溫度裂縫的產(chǎn)生,要求進(jìn)行溫度控制,但該工程施工工期緊,既不能避開(kāi)高溫季節(jié)澆筑混凝土,又無(wú)溫控設(shè)施以控制入倉(cāng)溫度,而洞內(nèi)必須采用泵送澆筑施工,又使混凝土的水泥用量較常態(tài)普通混凝土提高30%以上,該工程原澆筑的C30普通混凝土,其水泥用量已達(dá)360kg/m3,在這種情況下,澆筑C50高強(qiáng)度混凝土,要控制水泥用量以達(dá)到控制裂縫的目的,其難度將是很大的。因此,抗裂性能成為選擇抗沖耐磨護(hù)面材料的重要參數(shù)。硅粉混凝土是一種抗沖耐磨性能好的護(hù)面材料,但硅粉混凝土易于產(chǎn)生裂縫的缺點(diǎn)也是眾所周知的,采用硅粉混凝土是不可行的。
HF高強(qiáng)耐磨粉煤灰混凝土簡(jiǎn)稱HF混凝土,是繼硅粉混凝土之后開(kāi)發(fā)出的新型抗沖耐磨材
作者簡(jiǎn)介:支拴喜高級(jí)工程師,西安理工大學(xué)在讀博士,甘肅省優(yōu)秀專家。
作者單位:支拴喜(甘肅電力科學(xué)研究院,13909480308)
陳堯?。ㄎ靼怖砉ご髮W(xué)水利水電學(xué)院,西安,710048)
料,是由優(yōu)質(zhì)粉煤灰與HF外加劑按一定的比例一同(代替硅粉)摻入普通混凝土中配制的抗沖耐磨混凝土。該具有優(yōu)良的抗沖耐磨性能和抗空蝕性能,并且具有干縮性小,水化熱溫升小,施工簡(jiǎn)單易行,造價(jià)低廉等許多優(yōu)點(diǎn),推廣應(yīng)用近60個(gè)水電工程經(jīng)12年的運(yùn)行考驗(yàn),證明該材料除具有良好的抗沖耐磨性能,尤其在抗裂方面具有不俗的表現(xiàn),在工程應(yīng)用中很少出現(xiàn)裂縫。因此,本工程選用了HF混凝土作為泄水建筑物的護(hù)面材料。
3HF混凝土的性能簡(jiǎn)介
3.1HF混凝土具有優(yōu)良的抗磨抗空蝕性能
3.1.1摻用硅粉和摻用粉煤灰來(lái)提高混凝土的抗沖耐磨性能和抗空蝕破壞性能,從機(jī)理上來(lái)講是相同的,因?yàn)槎叨际前l(fā)揮高活性摻合料的作用,使混凝土的結(jié)構(gòu)致密,硬度和強(qiáng)度增加,只是粉煤灰本身的活性遠(yuǎn)不如硅粉,在HF高強(qiáng)耐磨粉煤灰混凝土中,借助HF外加劑的激發(fā)作用,粉煤灰可以達(dá)到或接近硅粉的活性,發(fā)揮出與硅粉相當(dāng)?shù)淖饔?,使高?qiáng)耐磨粉煤灰混凝土比硅粉混凝土具相當(dāng)?shù)募夹g(shù)性能。
HF高強(qiáng)耐磨粉煤灰砂漿和硅粉砂漿的比較表1
編號(hào)水灰比灰砂比硅粉粉煤灰HF稠度抗壓強(qiáng)度(MPa)抗磨強(qiáng)度h.m2/kg空蝕失重(mg)
%%%cm7d28d28d90d90d
S150.321502.52.269.589.22.713.17166.9
S170.327.57.52.52.466.589.9//////
S260.320152.53.061.989.92.383.18144.8
表1中列出了幾種砂漿的試驗(yàn)結(jié)果,比較表中的三個(gè)配合比,可以看出,摻15%硅粉的砂漿,與摻7.5%硅粉又摻7.5%粉煤灰的砂漿以及不摻硅粉全摻15%粉煤灰的砂漿,三種砂漿除7天強(qiáng)度隨硅粉摻量的增加有所增加外,28天強(qiáng)度并沒(méi)有多大的差異,說(shuō)明在HF外加劑的作用下,摻優(yōu)質(zhì)粉煤灰即可達(dá)到摻硅粉一樣的強(qiáng)度,換句話說(shuō),HF粉煤灰砂漿可以達(dá)到硅粉砂漿的強(qiáng)度。對(duì)比抗磨強(qiáng)度和抗空蝕性能,HF砂漿的抗空蝕性能還稍優(yōu)于硅粉砂漿,HF粉煤灰砂漿28天的抗磨強(qiáng)度稍低,而90天的抗磨強(qiáng)度又高于硅粉砂漿的抗磨強(qiáng)度。
3.1.2按水工設(shè)計(jì)規(guī)范,為減免空蝕,過(guò)水表面混凝土必須達(dá)到規(guī)定的平整度要求。由于HF混凝土具有良好的和易性,施工中易于達(dá)到設(shè)計(jì)要求的表面平度。
3.1.3HF混凝土優(yōu)良的抗裂性能,使HF混凝土的整體性能提高,內(nèi)部缺陷減少,從而也提高了其抗磨抗空蝕性能和抗高速水流沖刷破壞的性能。
3.2HF混凝土的抗裂性
3.2.1HF混凝土具有較低的水泥用量,水化熱溫升小,不容易產(chǎn)生溫度裂縫[2]。HF混凝土較同標(biāo)號(hào)的普通基準(zhǔn)混凝土比較,其水泥用量約可減少20~35%,顯著的降低了混凝土中的發(fā)熱成分,使混凝土的絕熱溫升大大降低。與硅粉混凝土比較,HF混凝土七天強(qiáng)度較低,意味著有較低的水化速度,這也有利于混凝土的溫度控制。
3.2.2HF混凝土塑性干縮性小?;炷撩谒俣仍叫?,塑性干縮越嚴(yán)重。HF混凝土的泌水性能介于硅粉混凝土與普通混凝土之間,既克服了硅粉混凝土幾乎不泌水易于產(chǎn)生早期塑性干縮裂縫的缺點(diǎn),又克服了普通混凝土泌水率大易形成面層低強(qiáng)度的缺點(diǎn)。
3.2.3HF混凝土干縮性小。HF混凝土干縮率約為普通混凝土干縮率的95%[3],降低約5%。
3.2.4HF混凝土均勻性好,不易出現(xiàn)低強(qiáng)薄弱區(qū),低強(qiáng)薄弱區(qū)容易出現(xiàn)裂縫。HF混凝土施工質(zhì)量易于控制,使混凝土的強(qiáng)度波動(dòng)變異系數(shù)減小。
3.2.5與硅粉混凝土比較HF混凝土具有較高的拉壓比,見(jiàn)表2。
昆明院科研所抗沖磨混凝土試驗(yàn)成果表2
編號(hào)混凝土名稱摻合料水膠比塌落度含氣抗壓強(qiáng)度劈拉強(qiáng)度拉壓比
粉煤灰硅粉纖維cm%7287d28d7d28d
JH2P-HFHF混凝土15%000.3252.240.150.32.423.236.036.42
JH3P-S-ZY硅粉纖維混凝土10%8%0.9kg0.326.82.641.647.22.582.876.26.08
注:表中試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)自昆明院《景洪水電站混凝土及其原材料性能試驗(yàn)Ⅱ中間資料(2)》2004年10月
4金盆水庫(kù)HF混凝土配合比試驗(yàn)
4.1試驗(yàn)用原材料
4.1.1水泥和粉煤灰:采用耀縣水泥廠生產(chǎn)的秦嶺牌P.O42.5散裝普通硅酸鹽水泥,水泥的28d抗壓強(qiáng)度為42.5MPa,強(qiáng)度基本滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。使用渭河電廠Ⅱ級(jí)粉煤灰。
4.1.2外加劑及骨料:普通混凝土使用CR型緩凝減水劑和CS型引氣劑,硅粉混凝土使用UNF-5高效減水劑,HF混凝土使用HF外加劑。骨料(略)。
4.2配合比及試驗(yàn)結(jié)果
由于送樣粗砂(青砂F.M=2.86)數(shù)量不足,僅成型了3個(gè)二級(jí)配高強(qiáng)混凝土配合比(H7~H9),其中H9為硅粉混凝土,硅粉摻量為12%,H7、H8為HF混凝土。
由混凝土拌合看,硅粉混凝土粘性很大,盡管用水量較HF混凝土多10kg/m3,但塌落度僅為10cm。這主要是因硅粉顆粒很細(xì),比表面積大,對(duì)水的吸附力很強(qiáng)所致,而HF混凝土的塌落度均在16~22cm之間;并且HF混凝土粘聚性好,流動(dòng)性大,適宜于泵送澆筑。
表3混凝土試驗(yàn)配合比
編號(hào)單方混凝土各材料用量(kg/m3)
水水泥摻合料小石中石砂外加劑
粉煤灰硅粉HFUNF-5
H7154440110042463562010.40
H81583881000438655642100
H916443606044065564105.5
表3(續(xù))試驗(yàn)結(jié)果
編號(hào)類別塌落度(cm)抗壓強(qiáng)度(MPa)
7d28d60d
H7HF混凝土1648.262.967.7
H82241.45359.1
H9硅粉混凝土1055.367.468.4
從表3可以看出,硅粉混凝土7天強(qiáng)度及28天強(qiáng)度較HF混凝土明顯的高,28天后硅粉混凝土強(qiáng)度發(fā)展較慢,而HF混凝土的強(qiáng)度仍有較大的增長(zhǎng),至60天齡期,HF混凝土與硅粉混凝土強(qiáng)度幾乎相當(dāng)。由發(fā)展趨勢(shì)估計(jì),后期HF混凝土的強(qiáng)度可能超過(guò)硅粉混凝土。
5金盆水庫(kù)HF混凝土的抗空蝕性能及抗磨性能試驗(yàn)
為了驗(yàn)證C50HF混凝土較原設(shè)計(jì)的普通C30混凝土在抗沖磨抗空蝕方面有顯著的提高,或者說(shuō)驗(yàn)證摻用HF外加劑激發(fā)優(yōu)質(zhì)粉煤灰的活性,可以達(dá)到類似于混凝土中摻硅粉一樣大幅度提高混凝土的抗沖磨性能的效果,在工程中大量澆筑C50HF混凝土之前,工程業(yè)主要求在小范圍內(nèi)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工澆筑,觀察HF混凝土的實(shí)際抗裂效果和施工性能,并委托西北水科所進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)隨機(jī)取樣,對(duì)取樣進(jìn)行高速水流的空蝕與磨損對(duì)比試驗(yàn)[1]。
進(jìn)行抗空蝕抗沖磨對(duì)比試驗(yàn)的兩種混凝土配合比如表4所示。試驗(yàn)用的試塊為圓弧形的,其中C50HF混凝土的試件是在現(xiàn)場(chǎng)取樣的,C30普通混凝土的試件是按黑河原泄洪洞的施工配合比(見(jiàn)表4)在室內(nèi)成型的。
表4C50HF混凝土與C30普通混凝土配合比
設(shè)計(jì)等級(jí)單方混凝土各材料用量(kg/m3)陷度抗壓強(qiáng)度(MPa)
水水泥砂小石中石粉煤灰外加劑引氣7d14d28d
C30144360686610610//1.8CR0.0361422.228.131.3
C501454025554757129810HF1439.652.764.4
試驗(yàn)?zāi)M試塊在不同的流速和含沙量的條件下,受含沙高速水流的磨損和空蝕作用下的蝕損過(guò)程和兩種材料的空蝕損失和磨蝕損失。試驗(yàn)的流速和含沙量分別為含沙量為P=0(清水)、P=0.5kg/m3、P=30kg/m3,及三個(gè)流速V=32m/s、V=25m/s、V=20m/s,組合工況下的兩種混凝土對(duì)比沖磨試驗(yàn)。
空蝕試驗(yàn)的含沙量分別為清水和含沙0.5kg/m3兩種工況,進(jìn)行空蝕試驗(yàn)的設(shè)備發(fā)生空蝕時(shí)對(duì)應(yīng)的流速為26m/s。部分試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。
表5混凝土抗高速含沙水流空蝕和磨損試驗(yàn)結(jié)果
試驗(yàn)條件破壞類型抗空蝕或抗磨強(qiáng)度相對(duì)倍數(shù)
流速含沙量kg/m3C50HF混凝土C30普通混凝土
V=32m/s30磨損1.811
V=26m/s0空蝕3.021
對(duì)比表4兩個(gè)混凝土配合比及表5中的試驗(yàn)結(jié)果不難看出,C50HF高強(qiáng)耐磨粉煤灰混凝土較原C30普通混凝土水泥用量?jī)H增加11.7%,而抗壓強(qiáng)度為C30普通混凝土的2.1倍,抗磨強(qiáng)度為C30普通混凝土的1.81倍,抗空蝕強(qiáng)度為C30普通混凝土的3.02倍,并且隨流速的提高,抗空蝕倍數(shù)有增大的趨向。西北水科所認(rèn)為“HF混凝土抗沖磨性能顯著提高了,且隨流速的增大,有加大的趨勢(shì),這一點(diǎn)也說(shuō)明了C50HF混凝土在更惡劣的條件下,其抵抗外界沖磨破壞的能力較C30普通混凝土強(qiáng)”。這種摻用粉煤灰和HF外加劑顯著提高混凝土抗壓強(qiáng)度和抗磨抗空蝕強(qiáng)度的效果,與摻硅粉提高混凝土抗沖耐磨性能效果是一致的。
6應(yīng)用效果及經(jīng)濟(jì)比較
C50HF混凝土自1999年11月開(kāi)始澆筑施工,至2002年12月全部結(jié)束,歷時(shí)3年,期間最高氣溫達(dá)33OC,最低氣溫-15OC,全部采用泵送澆筑。從使用過(guò)程看,C50HF混凝土易于泵送施工,和易性好,不易發(fā)生堵管現(xiàn)象,表現(xiàn)出了HF混凝土較好的施工性能。
施工后檢查,泄洪洞和溢洪洞混凝土表面光滑,無(wú)干縮裂縫和溫度裂縫,達(dá)到了設(shè)計(jì)提出的抗裂要求。
2002年汛期泄洪洞開(kāi)始泄洪,2003年最大來(lái)水1110m3/s,泄洪洞最大泄水流量790m3/s,庫(kù)水位控制在581.3m的高水位,泄水流速約38.3m/s,連續(xù)泄水一個(gè)多月。2004年泄洪洞在水位590m高程泄水,對(duì)應(yīng)流速40.7m/s,泄水歷時(shí)5小時(shí),經(jīng)三個(gè)汛期運(yùn)行考驗(yàn)HF混凝土完好無(wú)損。而改變?cè)O(shè)計(jì)之前澆筑的C30普通混凝土在2002年泄洪洞初次過(guò)水中即遭破壞,破壞面積達(dá)20多平方米,最大沖坑10cm,汛后采用環(huán)氧砂漿進(jìn)行了修復(fù)。
HF混凝土比使用硅粉混凝土,每m3可降低造價(jià)48元/m3(硅粉按2500元/噸計(jì)算),同時(shí),HF混凝土施工工藝簡(jiǎn)單,利于控制質(zhì)量和加快工程進(jìn)度,經(jīng)濟(jì)效益顯著。
7結(jié)語(yǔ)
7.1金盆水庫(kù)泄洪洞C50HF高強(qiáng)耐磨粉煤灰混凝土較原C30普通混凝土水泥用量?jī)H增加11.7%,而抗壓強(qiáng)度為C30普通混凝土的2.1倍,抗高速水流的空蝕試驗(yàn)和抗高速含沙水流的磨損試驗(yàn)結(jié)果表明,抗磨強(qiáng)度為C30普通混凝土的1.8倍,抗空蝕強(qiáng)度為C30普通混凝土的3倍,并且隨水流流速的提高,抗空蝕倍數(shù)有增大的趨向,說(shuō)明C50HF混凝土更宜于在更惡劣(流速更高、含沙量更大)的條件下使用。
7.2C50HF混凝土施工簡(jiǎn)單,質(zhì)量易于控制,澆筑好的混凝土表面光滑平整,在澆筑塊尺寸大且無(wú)溫控措施的情況下無(wú)裂縫產(chǎn)生,表明HF混凝土具有良好的施工性能和抗裂性能。
7.3該工程設(shè)計(jì)最大流速41.6m/s,經(jīng)過(guò)三個(gè)汛期最大40.7m/s流速的過(guò)水考驗(yàn),HF混凝土未發(fā)生破壞,說(shuō)明HF混凝土在該工程的應(yīng)用是成功的。
參考文選