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【關鍵詞】 黔南小水電 邊坡穩定 影響因素 分類與措施
1 概述
黔南地區屬喀斯特地貌的典型分布區,碳酸鹽巖廣泛發育,出露面積約占總面積的73%。該區屬熱帶濕潤季風氣候,具有濕熱多雨的特點。區內經歷過多期地殼運動,地質構造以“川黔南北向構造”為基本骨架,亦有北西向、北東向、北北東向構造及近東西向弧形構造。受河流的侵蝕切割,地表崎嶇不平,海拔高程303m—1961m,屬中低山盆谷地區,具有山原的特點,地形地貌類型復雜多樣。在該區興建小水電工程,其樞紐各建筑物均會遇到邊坡穩定問題,邊坡失穩破壞是一種地質災害,邊坡內部結構和物質組成等的不同,造成邊坡破壞的類型亦不同。目前邊坡穩定分析方法眾多,就工程地質角度而言則多以定性分析為主,必要時進行半定量或定量分析。通過工程地質勘察,對影響邊坡穩定性的主要因素、可能的變形破壞方式及失穩的力學機制的分析,對邊坡的穩定性狀況及發展趨勢作出分類和評價并提出確保邊坡穩定之對策措施。
2 影響邊坡穩定性的因素
影響邊坡穩定性的因素歸納為環境因素(地形地貌、地層巖性、地質構造、水文地質、自然地理現象等)和工程因素(工程措施、施工條件、運行管理等)。
2.1 巖石性質和巖體結構
巖性包括巖石的化學水理和物理力學性質。巖石在飽和水條件下的力學強度是影響邊坡穩定的重要因素。在堅硬和半堅硬的巖石中,巖性對邊坡的穩定性影響不是最主要的;塑性巖石以及吸水易膨脹的巖石等,通常具有風化速度快,力學強度低以及遇水軟化、崩解、膨脹等特性,可明顯降低滑面處巖石的抗剪強度。
巖體結構包括結構面和結構體。結構面系指具有方向、規模、形態和特性的面、縫、層等各種地質界面。結構體系指各結構面切割巖體的單元巖塊。巖體結構系指結構面和結構體的特性以及它們之間的排列組合。結構面之諸因子均影響邊坡的穩定,邊坡失穩皆因不利組合體沿底滑面向臨空方向產生滑動、張裂、崩塌和蠕動變形等。影響邊坡穩定的巖體結構因素如下:
(1)結構面的傾向和傾角:同向邊坡的穩定性較反向邊坡差,在同向邊坡中結構面傾角小于坡角屬不穩定型邊坡。(2)結構面的走向:當結構面傾向和走向與坡面平行或兩者走向夾角很小時,整個坡面都具有臨空自由滑動的條件,對邊坡的穩定最為不利。結構面走向與邊坡走向夾角愈大,對邊坡的穩定愈有利。(3)結構面的組數和數量:結構面的組數和數量,直接影響被切割巖塊的大小,它不僅影響邊坡的穩定性,亦決定邊坡變形破壞的形式。(4)結構面的連續性:在邊坡穩定計算中,是把結構面假定為連續的,而實際情況往往并非如此,所以解決實際工程問題時,應認真研究結構面的連續性。(5)結構面的起伏差和表面性質:在結構面上正應力低的情況下,起伏差使有效摩擦角增大;正應力過大,在滑動過程中不允許因為爬坡而產生巖體的隆脹時,則出現滑動的條件必須是剪斷結構面上互相咬合的起伏巖石,因而結構面的抗剪強度。如果結構面上充填的軟弱物質的厚度大于起伏差的高度時,就應當以軟弱充填物的抗剪強度為計算依據。(6)軟弱結構面:軟弱結構面主要指巖體結構面充填有一定厚度的抗剪強度低、可變性大的軟弱充填物質或地質形成的軟弱夾層,是巖體中最薄弱的環節,是控制巖體變形破壞的關鍵。巖體侵水后,軟弱面的軟化系數明顯下降。
2.2 地質構造
地質構造因素,包括區域構造特點、邊坡地段的褶皺形態、巖層產狀、斷層和節理裂隙發育特征以及區域新構造運動活動特點等。一般來說,邊坡巖體經受的構造變動的次數愈多,愈強烈,巖層的節理裂隙就愈發育,邊坡的穩定性也就愈差。況且地質構造通常與水、風化等因素共同影響邊坡巖體諸特性,故地質構造對邊坡穩定,特別是對巖質邊坡穩定的影響是十分明顯的。例如,緩傾角順向斷裂可構成底滑面、陡傾角斷裂可構成橫向、縱向切割面或臨空面(壓縮變形帶)。
2.3 水的作用
水對邊坡的穩定性影響顯著。在水下透水邊坡將承受水的浮托力作用,而不透水的邊坡坡面將承受靜水壓力,處于充水的張開裂隙將承受裂隙水壓力,地下水的滲流活動則將對坡體產生動水壓力;另外水對邊坡巖體還具有溶解、軟化、沖刷等作用。這—切都將使巖體松散、破碎并不同程度地增加巖體結構面的貫通性和透水性等,直接影響邊坡的穩定平衡現狀,從而導致邊坡變形與破壞。
2.4 風化作用
風化作用使得巖體化學水理和物理力學性質發生質變。巖體的巖性、強度、結構等特性進一步惡化,從而降低了邊坡的穩定性,提升了邊坡變形與破壞的可能性。而且風化程度越強,穩定坡角越小,邊坡穩定性就越差。
2.5 其它因素
大爆破和機械振動都可能引起邊坡應力的瞬時變化;長期的開采爆破也可以使巖體產生疲勞效應;地應力也是控制邊坡巖體節理裂隙發育及邊坡變形特征的重要因素;邊坡高度、長度、平剖面形態、邊坡的臨空條件以及運行管理、氣候條件、植物生長等都會影響邊坡的穩定。
3 邊坡工程地質分類
黔南地區邊坡多由變質巖(板巖)、沉積巖(碳酸鹽巖、碎屑巖)、殘坡積巖(粘土、碎石土)等組成,小水電工程邊坡依據其巖性、層厚、結構面、產狀、坡度、坡高等組合特征并結合實際分類如下:
3.1 巖質邊坡
(1)塊體結構邊坡:坡體由巨厚層塊狀巖石組成,邊坡一般較穩定,屬穩定型邊坡。但應注意不利結構面組合以及結構面充填、風化、水等因素的不利影響。(2)層狀同向緩傾結構邊坡:坡體由堅硬層狀巖石組成,坡面與層面同向,坡角大于巖層傾角,巖層層面被坡面切斷,其組合特征不利于邊坡穩定,屬欠穩定型邊坡。若巖層中有軟弱夾層,在風化、水、開挖、爆破等因素的影響下,易產生順層滑動、張裂變形等。(3)層狀同向陡傾結構邊坡:坡體由堅硬層狀巖石組成,坡面與層面同向,坡角小于巖層傾角,巖層層面未被坡面切斷,其組合特征有利于邊坡穩定,屬穩定型邊坡。但應注意不利結構面組合等因素的影響,尤其是薄層巖層或軟弱夾層分布的坡體,因開挖可能誘發邊坡傾倒、蠕動變形等。(4)層狀反向結構邊坡:坡體由堅硬層狀巖石組成,坡面與層面反向,其組合特征有利于邊坡穩定,屬穩定型邊坡。但應注意不利因素影響其張裂、傾倒變形等。(5)層狀斜向結構邊坡:坡體由堅硬層狀巖石組成,坡面走向與巖層走向呈一定夾角,其組合特征有利于邊坡穩定,屬穩定型邊坡。但應注意不利因素影響其崩塌、楔狀滑動變形等。(6)碎裂結構邊坡:坡體由堅硬巖石組成,但被強烈發育之不規則結構面切割成碎裂狀,其組合特征不利于邊坡穩定,屬不穩定型邊坡。在水、開挖、爆破等因素的影響下,易產生崩塌、坍滑變形等。
3.2 土質邊坡
坡體由土體(粘土、碎石土)組成,以粘粒為主或以碎石、砂礫土為主,其結構松散、強度低、易軟化、崩解、膨脹等特性不利于邊坡穩定,屬不穩定型邊坡。例如高陡邊坡,開挖后若自然條件進一步惡化,更易產生整體滑動變形等。再如庫岸邊坡因庫水驟降,亦易誘發坍塌、滑坡變形等。而溝谷段渠道邊坡因輸水或地表水、地下水作用可能引起變形滑動。
3.3 混合邊坡
邊坡下部由巖體組成,而邊坡上部則由土體組成;或邊坡下部由土體組成,而邊坡上部則由巖體組成。其結構組合特點不利于邊坡穩定,屬欠穩定型邊坡。在土體與巖體接觸帶地下水活動頻繁,風化作用強烈,若上部為高陡邊坡,而接觸面與坡面同向,且傾角較大時,易產生土體滑動或巖體崩塌。
4 邊坡穩定處理措施
在小水電工程勘察、建設和運行過程中,從庫區到廠區,其樞紐各建筑物均會遇到邊坡穩定問題,依據其影響因素分析和邊坡工程地質分類對邊坡變形破壞類型作出定性判定,以預防為主,爭對性防范治理為原則,就邊坡穩定提出如下處理措施:
4.1 穩定型邊坡的處理
穩定型邊坡包括塊體結構邊坡、層狀同向陡傾結構邊坡、層狀反向結構邊坡和層狀斜向結構邊坡(Ⅰ、Ⅱ級)。當存在不利結構組合和施工方法不當時,邊坡局部失穩不可避免,它可能會以松弛張裂、傾倒、蠕動、局部崩塌或楔狀滑動等變形破壞形式出現。處理措施應視實際情況:(1)對可能局部拉裂崩塌或楔狀滑動的塊體結構或斜向結構邊坡釆取錨固,必要時適當清除等措施;(2)對可能松弛張裂的陡傾或反向結構邊坡釆取加固、防滲或排水等措施;(3)對可能彎曲傾倒或蠕動的陡傾或反向邊坡釆取削坡、錨固,坡高時設置馬道等措施。
4.2 不穩定型邊坡的處理
不穩定型邊坡包括層狀同向緩傾結構邊坡、碎裂結構邊坡、土質邊坡和混合邊坡(Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ級)。不穩定型邊坡的巖土體結構或存在不利組合,或自身松散等特性,在不受干擾的情況下通常處于自然穩定臨界狀態。在其它環境或工程因素的影響下,穩定平衡便發生變化,邊坡失穩不可避免。它可能會以順層滑動、蠕滑、崩塌、坍滑、坍塌、滑坡、蠕動和錯落等變形破壞形式出現。處理措施應視實際情況:(1)對可能順層剪切滑動或蠕滑的滑面采取挖除、回填、錨固、支擋和排水等措施;(2)對可能拉裂崩塌或坍滑的碎裂結構邊坡采取適當清除、噴錨和排水,并按穩定坡角開挖等措施;(3)對可能剪切滑坡、坍塌、蠕動的(粘土、碎石土)土質邊坡采取按穩定坡角開挖、削坡壓腳、內外排水和監測調度等措施;(4)對可能剪切滑動、坍滑和錯落的混合邊坡采取按穩定坡角開挖、設置抗剪墻或承重墻、防水和排水等措施。
5 結語
小水電工程依其建筑和功能等特點,所涉及的邊坡穩定影響因素不少、范圍不小,突顯探討邊坡穩定問題之重要。本文從工程地質角度入手,重點闡述影響邊坡穩定的因素,據此并結合實際對邊坡進行分類,從而提出防范邊坡失穩之對策措施。筆者認為該文章對地區小水電工程建設和發展具有參考價值或實用價值。
參考文獻:
關鍵詞:水電工程;質量監督;解決思路
Train of thought to solve the problem of local small hydropower engineering quality supervision
Tu ni sha ke zi•ke yi mu
(AWaDiXian pipe terminal (xinjiang aksu region, xinjiang, aksu, 843000)
Abstract:water conservancy and hydropower engineering quality supervision work is a compulsory execution of government function, initially identified as business unit, with the deepening of the reform of political system, the problem of quality supervision institutions personnel allocation across a lot of controversy, at present the civil servants, public establishment and enterprise's combination. Political system reform aim is to make administrative departments gradually away from the business and quality supervision departments will be directly involved in the project management of government the only professional body, for its professional level requirement also more prominent, so has been very urgent to strengthen the construction of quality supervision institutions; And clear quality watchdog administrative establishment is the fundamental measures to solve the problems of local quality supervision work.
Keywords:water and electricity engineering; Quality supervision; solution
1.機構設置問題
小水電工程位置偏僻,地點分散,每項工程的常規性檢查一般至少要1d的時間,目前水利水電工程質量監督機構的設置為三級,即水利部質量監督總站、省質量監督中心站和市質量監督站。由于歷史原因,部分市質量監督站的編制為兼職人員;即使已經成為獨立法人,專業技術人員也嚴重不足,每人每年跟蹤的項目有幾十甚至上百個,很難按照規程規范的要求完成各項工作。為適應各地的具體情況,全國不能全部一刀切搞三級設置,在部分地區尤其是偏遠地區將水利水電工程質量監督機構增加到四級或相當于四級的機構設置( 在各縣區設質量監督組) 勢在必行。
2.系統工程的觀點處理問題
工程建設本身就是一項關系到多行業的系統工程,小水電工程質量監督工作同樣要利用這一特征開展工作,加強橫向聯系,爭取相關部門的支持,在工程建設的過程中,由地方政府組織水利、工商、供電等行業對建設過程各個環節進行把關, 環環控制,在沒有完成工程審批的情況下,工商管理部門不能注冊,在工程沒有竣工驗收的情況下,供電部門不予辦理上網許可,如果上述措施得力,就可以避免“四無工程項目”再度出現。
3.監督工作過程中的管理工作細節問題
由于地方小水電工程存在著眾多管理上的薄弱環節,在工程建設過程中更要強調質量監督工作的規范化、制度化和程序化,這些工作絕不能僅僅停留在口頭上,而是貫穿于整個工程建設的全過程。
3.1質量監督工作要明確細致
在工程建設的過程中,為使各個參建單位明確質量監督工作的目的、要求、運作方式和其自己的職責,必須制定詳細的質量監督工作細則;要求建設( 監理) 、施工單位制定詳細的檢測要求、檢測計劃、驗收計劃等;重要的內容在辦公室張貼明示,便于管理人員隨時提醒、核查,以彌補部分管理人員對規程、規范學習的不足。
3.2要充分發揮地方主管部門技術人員的作用
小水電工程管理條件差,工程分散,質量監督人員不可能對每一項工程都及時跟蹤,應充分發揮地方主管行政部門技術人員的作用,地方主管行政部門集中了本地區絕大多數的技術骨干,通過一定的方式( 如聯合監督等)將真正適合工程管理的人員納入到工程質量監督或工程管理的隊伍中對工程的建設將起到至關重要的作用。
3.出現問題要馬上解決
偏遠地區質量監督人員緊缺,交通不便,如果發現問題后采用先開會討論,再公文往來的方式解決,對于施工季節性很強的小水電工程建設,將造成大量工期的浪費,地方質量監督機構應結合自身的實際情況,采取切實可行的方式爭取在現場解決問題;我站借鑒其它行業的做法采取質量監督檢查現場書面通知的方式取得較好的效果。
4.加強保證資料的控制
關鍵詞:水電站工程;施工質量;有效措施
中圖分類號:TV742 文獻標識碼:A文章編號:
引言
隨著我國社會主義市場經濟的飛速發展,對水電工程項目的發展也起到了促進作用。水電站建設點多、面廣、量大,工作難度較大,致使質量事故仍時有發生,甚至一些地方連續發生多起重特大事故,給國家和人民群眾生命財產造成重大損失,這些都給我們敲響了警鐘,也要求我們進一步加強工程建設的質量與安全監督管理。
為了能夠保證水電工程的質量,有效的發揮工程的作用,就需要在實踐中不斷的總結設計、施工的問題,制定科學合理的解決方法,并且提高施工人員整體素質,對水電站工程質量進行全面控制。
1、目前水電站施工質量管理存在的問題
1.1費用較緊。
中小型水電工程投資小,而且資金多由業主籌資,費用比較緊張,致使施工設備、試驗設備陳舊,且缺乏必要的、有力的檢測手段,更多的依賴于經驗與個人判斷。1.2搶工期、趕進度現象突出。
不少施工單位常常出現搶工期趕進度的現象,導致對某些工序不夠重視,敷衍了事,如倉面清理不徹底;鑿毛程度不能滿足施工規范要求;新老混凝土結合面少鋪或漏鋪砂漿;為圖省事在混凝土水平施工縫面不設鍵槽,結果在灌漿或蓄水時,沿施工縫面出現漏漿或滲漏水等現象。1.3重進度輕質量,質量意識薄弱。
在當前的水電工程建設過程中,施工企業迫于施工進度的壓力,為了避免因工期延誤而遭索賠,部分施工單位在進行工程施工時往往是以工期優先,顯然是重進度輕質量,這導致了嚴重影響水利工程建設的質量。
1.4相關人員業務水平不夠,技術力量薄弱。
在水電工程建設中,存在部分水電工程設計人員、施工設計人員、管理人員和施工人員的專業知識不足和業務水平不高的現象,對于工程上的一些復雜的技術問題,這些人員無法拿出合理的解決方案,不能很好地掌握新技術、新工藝,難以承擔有一定深度的工作。
1.5 施工前期準備工作存在的問題
水電工程施工之前,需要對工程進行設計與評估,它不僅可以為項目實際施工提供相關依據,還可以避免盲目施工帶來的惡果。不過目前一些水電工程項目施工前,工程設計與評估工作存在漏洞,相關單位沒有對其產生足夠的重視,沒有嚴格的依照國家制定的相關法律與行政主管部門規定的技術標準進行工程設計與評估。尤其是一些規模較小的水電項目,工程設計只是保留著最簡單的資料,現場勘查與地質勘查等程序都沒有進行落實,進而制作的項目設計、可行性研究報告等缺乏科學性與嚴謹性。
1.6 施工過程中存在的問題
就目前來看,中小水電工程的轉包現象尤為嚴重,一個水電項目往往會經過層層轉包,而為了取得更高的經濟效益,一些工程承包單位會偷工減料,偽造相關施工資料,這樣會嚴重影響工程質量。而且有些施工單位不重視施工原材料的選擇與管理,一些劣質材料甚至是過期材料被用到實際施工中來,這樣的工程即使竣工驗收時蒙混過關,實際使用時質量問題就暴露無遺。同時施工人員素質參差不齊,施工技術落后,技術人員水平不夠,現場管理與施工體制不完善等,都會影響水利工程的質量。
2、影響水電站施工質量的主要因素
水電工程“百年大計,質量第一”。由于水電工程建設的復雜性和多功能性,影響其質量的因素也較多,主要有:人員、材料、機械、方法和環境,五大因素控制是保證工程質量的關鍵。
“人員”包括參與建設的組織者、指揮者和操作者。每個工作人員都直接或間接的影響著工程質量。提高工程質量的關鍵在于提高人的素質,包括人的政治素質、身體素質、技術素質等。高質量的人及其高質量的工作才能帶來高質量的產品。
”材料”的管理應從以下幾個方面控制:嚴把材料采購關,必須“三證”齊全,才可進入倉庫;嚴把質量關,實行材料報檢制度,施工單位自檢、監理抽檢、政府質量監督機構和社會共同監管;嚴格執行采購計劃的同時,根據進度和現場情況適時調整,以便保證質量,減少損失。
3、提高水電站施工質量的措施
3.1健全質量管理體系。
強法制建設,強化法制意識,認真貫徹遵守相關法律法規,提高依法工作的自覺性。建立健全的水電工程施工質量管理體系是有效保障工程施工質量的關鍵。通過建立健全的施工質量管理體系,明確工程施工各部門工作職責,并對質量監控體系進行完善,保障工程施工過程中質量控制工作的到位。施工企業要根據工程項目的特點以及各分包施工部分質量控制重點進行質量管理體系的建立,提高質量控制體系的實施效果,提高質量管理水平。通過有針對性的分項質量控制,保障水電工程施工質量。另外主體工程不能分包;對分包資質要嚴加審查,不允許多次分包。就是針對所設置的質量控制點或分部、分項工程,事先分析施工中可能發生的質量問題和隱患,分析可能產生的原因,并提出相應的對策,采取有效的措施進行預先控制,以防在施工中發生質量問題。
3.2加強領導,落實責任制。
搞好水電工程質量工作的前提取決于領導與否重視。全面落實責任制,明確單位領導、項目負責人、工程技術人員和具體工作人員責任,層層落實責任制,并加強監督和檢查。按照水電工程行業規范和技術要求,組織施工;一旦出現質量問題,不管當事人發生什么變化,都要追究責任,即工程質量終身制。
3.3加強進場材料及設備的質量控制。
凡運到施工現場的原材料,進場前應向項目監理機構提交《建筑材料報驗單》,同時附有產品出廠合格證及技術說明書,由施工承包單位按規定要求的檢驗或試驗報告,經監理工程師審查并確認其質量合格后,方準進場。原材料存放條件的控制,尤其是受自然環境和氣候影響比較大的諸如水泥、外加劑、防水材料、土工織物材料等,更應嚴格控制。
3.4強化質量控制措施。
質量控制實行事先、事中、事后“三控制”。
3.4.1事先控制是開工前對施工企業提交的技術方案、技術措施、質量保證體系以及管理制度等作嚴密審核,特別是對各企業投入工程的技術人員的數量和素質提出具體要求。
3.4.2事中控制就是工序控制。工序控制實行“二級三檢報驗制”,它是保證工程質量的有效手段。
3.4.3事后控制是對已完成的單元工程、分部工程和單位工程的質量,繼續進行觀察、檢測,收集運用過程中的情況,發現問題及時處理;同時對資料進行收集整理歸檔,及時組織有關人員檢查驗收。
3.5加強技術培訓,提高現場技術人員專業素質,促進施工質量管理實施。
工程施工人員的專業素質對工程質量有著重要影響。加強施工技術人員、操作人員專業技術水平培訓,提高技術人員的專業素質、提高操作人員操作水平對于提高工程施工質量有著重要的影響。因此,工程施工企業在進行招聘過程中要注重對操作人員、技術人員專業技能、素質的考核。在施工過程中要注重在崗在培訓工作。通過培訓工程提高施工人員的技術水平同時,也培養施工人員的施工安全意識,促進工程施工安全管理,降低工程事故發生。
4、結語
中小型水電站的質量管理,是電站建設期間業主管理的重要內容,在目前中小型水電站紛紛上馬的情況下,各項目業主如何加強對工程建設質量的管理是一個新的課題。由于工程施工質量控制是一項復雜的工作,加上其本身是一項系統工程,決定了沒有太多“規范”的模式可循。以上是根據多年來從事水電站施工管理的實踐,從中找出一些規律性的東西,提出一些工作方法和思路,共同探討研究,以期為水電站事業服務。
參考文獻:
[1]沈伊榮.淺談水利工程施工質量的保證休系[J].新疆農業大學學報.2004,(S1)
[2]史洪亮.論述如何提高水利工程的施工質量[J].四川建材.2006,(04)
“十一五”農村水電十件大事
發展農村水電促進和改善民生
河北:加強管理狠抓落實促進農村水電可持續發展
山西:科學管理加大投入農村水電事業取得明顯成效
內蒙古:加強安全監管促進農村水電高效運行
遼寧:提高農村電氣化水平促進山區水利事業發展
吉林:轉變觀念不斷創新開創農村水電工作新局面
黑龍江:加強管理狠抓落實促進農村水電可持續發展
浙江:強監管惠民生促發展
安徽:齊抓共管努力促進農村水電實現新跨越
福建:抓好農村水電服務于三農
江西:成績斐然任重道遠
河南:再接再厲開拓創新促進農村水電事業再上新臺階
湖北:規范水能資源管理推動農電事業發展
湖南:以農村水電建設促進社會主義新農村建設
廣東:深化改革推動農村水電健康有序發展
廣西:推進農村水電跨越式發展實現經濟生態雙重效益
海南:加強管理開創農村水電新局面
四川:與時俱進加快農村水電建設步伐
小水電代燃料——點燃大山希望的民生工程
廣東省小水電管理辦法
遼寧省水能資源開發利用管理條例
“聚焦小水電代燃料”系列報道之一脆弱生態得到保護山區農民享受實惠——貴云甘三省小水電代燃料項目的成效與啟示
“聚焦小水電代燃料”系列報道之二“舟曲災害”突顯小水電代燃料工程緊迫性
“聚焦小水電代燃料”系列報道之三“上網電價低供電加價高”制約小水電代燃料項目發展
我國小水電代燃料工程建設的條件和發展目標分析
科學規劃強化措施積極抓好小水電代燃料工作
貴州小水電代燃料的經驗及下階段發展設想
國外水庫大壩工程環境影響后評價及對我國的啟示
河北省水電有償開發及管理理論的探討
水電建設項目“三通一平”工程環境問題淺析
吉林省集安市農村水電開發效益與生態環境保護措施分析
水利水電項目后評價的經濟評價研究
宜興抽水蓄能電站地下廠房預應力錨索施工技術的探討
淺談水利工程施工技術
中小型水利水電工程設計中常見問題及對策分析
陜西楊泗栗扎水電站漿砌石攔河壩設計淺論
關鍵詞 水電;電氣化;小水電技術
中圖分類號TM72 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708(2010)33-0098-02
0 引言
小型水力發電被認為是當今社會最經濟最環保最有利的能源技術之一,目前我國小水電發電量占中國清潔可再生能源發電量的比重在95%以上,在推動中國清潔可再生能源發展方面發揮了基礎性作用。小型水力發電站建造不復雜,而且建造的周期短,可以大量地利用當地的材料與勞動力,投產運行后效益明顯。當前,各種現有的并且已經過實踐驗證的先進水電站設計技術方案,不論是在建造方面,還是在運行方面 ,都可以根據各地的實際情況廣泛的運用于的不同環境。一般的小水電站基本都是徑流式電站,這種電站通常只是建造的低矮攔洪壩或者引水堰。小水電站的一般由建筑攔洪壩、引水建筑物、壓力前池、壓力鋼管、發電廠房及變電站工程組成。電站通過攔洪壩蓄水,河水通過引水建筑物、壓力前池、壓力鋼管進入電站廠房的沖刷水輪機帶動發電機轉動,從而將水的勢能和動能轉變為電能。發出電能后經過配電監控設備系統后送上電網或用戶。
1 小水電的優勢和優點
我國水電資源十分豐富,分布廣泛,遍及全國30個?。▍^、市),65%的小水電集中西部地區。西南地區的小水電資源占全國的50%以上。我國政府對水電的開發實行了積極的扶持政策,小水電被納入農村電氣化發展和建設規劃,水電已經在中國的電氣化,特別是農村電氣化方面發揮了重要作用。當前,國家正在西部地區實施以退耕還林和天然林保護為目的的“小水電代柴”計劃,表明小水電具有很大的發展潛力。由此制定了相關的鼓勵扶持政策鼓勵可再生能源產業的發展,已制訂了《中華人民共和國可再生能源法》、《可再生能源發電有關管理規定》、《可再生能源發展專項資金管理暫行辦法》)、《可再生能源發電價格和費用分攤管理試行辦法》等政策。這些政策為我國大力開發和利用小水電能源從管理、資金支持、電價等方面提供了政策保證。小水電除了上述政策優勢外還有個別突出的優點:1)小水電站的運行壽命長,價格穩定,效益好,堅固耐用,并且水資源能可循環利用可以再生的。在山區農村和那些用電規模很小的邊遠地區來說,小水電站成為了其最具有吸引力的選擇對象;2)小水電站對河流的要求是很低,有水的河流都可以考慮水利發電;3)小水電站經濟環保,一般對環境造成的影響很小,是符合水電開發與經濟持續發展跟環境相協調的可再生能源;4)當把河流用于灌溉和供水等目的時,要能同時利用于水利發電,那往往會更加具有吸引力。
2 小水電技術及發展現狀
所謂的小水電技術其主要包括流域規劃技術、水工建筑物設計技術、小型水輪發電機組設備制造技術、水電站計算機監控技術以及輸配電計算機監控技術、電網自動化調度技術等。
流域規劃技術又包括小流域梯級開發、高水頭電站跨流域開發和龍頭水庫開發等,通過把流域當作為一個有機的整體,進而進行系統的研究,從中找出符合整個流域最大發電效益、最大水力資源利用率、最大社會效益及環境效益的最合理開發方案?,F在,小水電流域規劃技術發展的非常迅速,該技術已經逐步的推廣到了全國的小水電開發中。
小水電的水工建筑技術又包括:1)砌石拱壩、砼重力壩、小型砌石連拱支墩壩、砼拱壩、砼面板石壩、橡膠壩、土壩等擋水建筑技術;2)虹吸式進水、發電引水和跨流域引水等引水建筑物技術。小水電水工建筑物的投資比例大,工程的進度也受其制約,所以水工建筑物技術發展可以很好的減少工程投資,從而加快施工的進度。
砌石拱壩,是目前我國的小水電工程擋水建筑物當中常用的一種壩型,特別是在那些較低壩高(小于50m)的水電工程用的更多。其與同規模的砌石重力壩相比,它可以節省1/2~1/3的工程量。砌石連拱支墩壩其主要由拱形蓋板與支墩組成,當壩高不大,河谷寬度較寬,河床和壩的兩岸基礎條件比較好時常用此壩型。使用漿砌石連拱壩可以節省30%~50%的工程量相對于等規模的漿石重力壩。
虹吸式進水口其在小水電工程當中也被廣泛的應用。虹吸式進水口能快速的切斷水流,從而提高運行可靠性,降低運行的費用,并且可以節省20%~30%的土建投資。目前,我國現有的虹吸式進水口設計水頭已經達到27m,最大的引水流量14m3/s,單機的容量為3mW。我國的很多小水電工程中都采用鋼筋混凝土預應力管道,其加工已系列化和成品化,使用預應力鋼筋管替代壓力鋼管可以節省30%以上的投資。
我國已經頒布了50mW以下的水輪機行業標準。在那些低水頭電站當中大力的推廣燈泡貫流式機組,使用此種機型代替軸伸貫流式及軸流式,從而使得機組的尺寸小、效率高、重量輕以及廠房小,電站的投資大幅度的下降。大力的開發整裝燈泡貫流式機組、混流式及立式軸流式及沖擊式水輪發電機組。機組組裝和實驗在工廠內完成,整體的運輸和吊裝,既可以保證產品的質量,又能節約機組安裝的周期。在臥式機組的實際當中推廣2支點結構新技術,能使機組維護環節減少,安裝調整的時間縮短,有效地降低設備和廠房的造價。調速器系統和勵賜裝置等輔助的設備,其科技含量與產品的資料都已接近國際的先進水平。
目前,小水電的水電站計算機監控技術以及輸配電計算機監控技術已經有了顯著的提高,主要表現在:水電設備監控技術從原來的常規設備轉向了微機型設備,自動控制系統進入了計算機數字控制階段。在一些經濟比較發達的地區已經采用了先進的變電站綜合自動化系統和調度自動化系統,部分的變電站和水電站實現了無人值班。節能技術和技術改造在各地也得到了普及,一些小水電站通過使用置換高效轉輪、新型勵磁裝置等新的裝備和新的技術,使得設備的效率有很大幅度的提高,取得了很可觀的經濟效益。
我國的小水電優化運行和流域梯級優化調度發展的很快。梯級電站的梯調計算機監控系統使用分層分布式結構,和水情測報系統接口,從而能對水庫上游的降雨量、水庫的水位等水文信息的自動接收,進一步的實現了流域梯級電站優化調度。
小水電的配套電網網絡結構正趨于合理,其布局也更加的可靠,運行得更加靈活,供電能力及質量有了明顯的提高,低壓線的損率從改造前的25%降低為12%左右。自從《農村水電電力系統調度自動化規范》以來,農村的電網調度自動化水平也有了明顯的提高。目前,各地已經有部分實現了地區調度自動化,其功能有的已經達到了SCADA技術的要求。
在電網自動化調度技術方面,我國大力的推廣變電站自動化,到目前農村的35kV、110kV變電站積極的采用微機綜合自動化系統,一部分已近實現無人值班,水利部在總結工程經驗及科技成果的基礎上了涉及小水電規劃、質量、設計、管理、實驗、設備等各環節的行業標準,從而形成了具有總過技術特色的技術標準體系。