狮子滩水库论文（精选6篇）
狮子滩水库论文 篇1
多年调节水库调节的目的是将丰水年多余水量蓄在水库中, 以供枯水年用, 也可对下游水库进行径流补偿。因此, 多年调节水库调度情况不仅影响当年的效益, 也将影响以后若干年的效益。而调度的关键是如何科学、合理地控制多年调节水库期末水位。目前, 国内外已有一些文献对多年调节水库期末蓄水位进行了一定的研究。田嘉宁等结合黄河中上游梯级水库, 研究了多年调节水库起调水位对联合调度的影响, 分析了影响多年调节水库年末水位的主要因素, 利用多功能逐步回归方法, 提取了获取多年调节水库年末消落水位控制规则以及确定了风险控制方法[1]。杨宗泽等建立了预测多年调节水库年末水位的ANN预测模型, 并运用GA-BP算法求解网络模型[2]。张雯怡等利用逐步回归分析优选因子和遗传程序设计搜索模型, 建立了多年调节水库年末消落水位预测模型[3]。邹进等建立了确定其年末消落水位的多目标决策模型, 通过求解模型得到多年调节水库的最优年末水位及相应的最优发电策略[4]。张双虎通过计算不同起调水位、不同来水频率组合下的洪家渡多年调节水库年末水位, 整理为训练样本, 然后利用决策树方法提取规则, 建立了洪家渡多年调节水库年末消落水位控制规则[5]。原文林等分析了电力市场下多年调节水库期末蓄水位的变化情况[6]。上述方法都需预测未来几年的来水过程, 由于目前水文和气象预报水平的限制, 导致这些研究成果在生产实际中很难得到应用。本文在分析影响狮子滩水库期末蓄水位主要因素的基础上, 提出应用设计典型年组合, 建立当年供水期来水频率与期末水位之间线性关系的思路来确定期末蓄水位。
1 狮子滩水库年末蓄水位影响因素分析
狮子滩水库是龙溪河梯级的龙头水库, 具有多年调节能力, 该水库以发电为主, 兼顾防洪、灌溉、养殖、航运、旅游等综合利用任务。正常蓄水位为347m, 前汛期防洪限制水位346.3m, 后汛期防洪限制水位346.8m, 死水位为328.5m。发电保证率为90%, 保证出力为15 100kW, 装机容量为54 200kW。
1.1 设计入库径流过程的推求
以狮子滩水库入库流量系列整理不同频率的设计入库径流过程。将狮子滩水库48a年均径流按从大到小排序, 并根据经验频率公式计算各自所对应的频率, 然后用P-III型曲线进行配线, 得出理论频率曲线。取年平均流量与设计流量相近的典型来水过程, 按设计流量修正后得到各设计频率对应的来水过程, 计算结果见表1。
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1.2 多年调节水库年末蓄水位影响因素分析
国内外一些文献[7, 8]大多认为影响多年调节水库期末蓄水位的因素主要有:期初水位、当年来水过程以及未来几年的来水过程。下边针对狮子滩水库, 对这几个影响因素进行逐一探讨。
(1) 期初水位对水库期末蓄水位的影响。期初水位分别取不同的值, 把当年水库的来水频率从P设=90%至P设=10%对应的来水过程与次年来水频率从P设=90%至P设=10%对应的来水过程相组合, 在确定性来水过程下用动态规划法进行优化计算其相应的年末蓄水位, 取9个年末水位的均值, 计算结果见表2。
由表2可以看出, 不同期初水位对应的年末平均蓄水位没有显著变化, 尤其来水较丰的年份, 年末蓄水位不随年初水位的变化而变化。由此可知, 期初水位并非影响期末水位的主要因素。
(2) 年径流过程对水库期末蓄水位的影响。由于水文气象因素的限制, 未来几年的来水过程难以预测。本文首先分析未来一年的来水过程。以P设=50%的设计来水过程为当年来水过程, 期初水位取为340m, 第2年来水过程分别取设计频率为90%~10%对应的来水过程, 在确定性来水条件下进行优化计算[9], 相应的年末水位见表3。
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由表3可以看出, 在已知当年年初水位和来水过程的条件下, 次年来水过程不同, 当年年末水位差别很大, 由此可见第2年的来水过程对水库期末蓄水位有较大的影响。
当对应来水过程多于2年时, 同样以P设=50%的来水过程为当年来水过程, 年初水位仍取Z初=340m, 第2年采用P设=80%的设计来水过程。其后几年的来水过程通过随机抽取获得, 优化计算结果见表4。
可以看出, 对于这种情况当年期末蓄水位仍为343.7m, 与表3中计算结果相同 (表中标有底纹的数据) 。当水库来水较大, 水库水位蓄到正常蓄水位或者防洪限制水位时, 那么其后的来水过程对之前时段的决策过程不产生影响。由此得出影响水库期末蓄水位的主要因素为当年来水过程和第2年的来水过程。
取期初水位340m, 以P设=40%的设计来水过程为当年来水过程, 第2年来水过程分别为设计频率为90%~10%对应的来水过程, 进行优化计算得相应的水位过程 (见表5) 。
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从表5中可看出, 在11月初, 水库水位到达正常蓄水位, 为了维持供水期高水位运行, 最优调度轨迹往往在供水期开始时, 使水库水位增高。通过上文分析得出影响水库期末蓄水位的主要因素为当年来水过程和第2年的来水过程, 可以缩小范围, 其主要影响因素应为当年供水期的来水过程和第2年蓄水期的来水过程。
1.3 对资料进行相关性分析
采用动态规划法[9]进行长序列优化计算, 根据其优化计算结果以及各组合来水的优化计算结果, 分别建立期初水位和当年平均来流、11-6月平均入流、11-4月平均入流、11-4月平均来流和5-6月平均来流、枯水期平均来流和蓄水期平均来流与年末蓄水位的相关关系, 具体计算结果见表6。
通过表6可知, 期末水位与枯水期的平均入流与下一年蓄水期平均入流相关系数最高, 并且与枯水期来水成正比, 与蓄水期来水成反比, 这进一步说明影响水库期末蓄水位的主要因素为当年供水期的来水过程和第2年蓄水期的来水过程。
如果可以预测出未来1~2a的来水量, 则可按线性回归得到的控制规则进行预测, 见下式:
式中:Z (t+1) 为年末蓄水位;为当年枯水期平均来流量;为下一年蓄水期平均来流量。
2 根据设计典型年组合确定期末蓄水位控制规律
由上文可知, 影响狮子滩水库年末蓄水位的主要影响因素为期末水位与枯水期的平均入流和下一年蓄水期平均入流。由于目前水文和气象预报水平的限制, 难以预报当年以及下一年的来水过程。本节通过典型年法的组合, 尝试建立当年供水期来水频率与期末水位之间的关系。所选典型年不再根据年平均水位来选取, 而是分别按照供水期和蓄水期的平均来流量进行频率计算。计算设计频率所对应的设计流量, 并分别取供水期和蓄水期的平均流量与设计流量相近的典型年来水过程, 按设计流量修正后得到各设计频率对应的来水过程来计算。期初水位取340m, 计算期期末为死水位Zs, 来水过程和设计年入库过程的组合, 对各组合来水过程进行优化计算。由于难以预测第2年的来水过程, 本文按来水组合平均值控制, 即把每种频率的当年供水期来水过程与第2年蓄水期来水频率分别为10%~90%来水过程组合的计算结果的平均值作为控制水位, 计算结果见表7。
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由表7可以看出, 当供水期来水越多时, 年末水位越高。可以建立线性关系, 具体关系见图1, 具体控制函数关系见下式:
式中:P供为当年供水期的来水频率。
由图1可以看出, 水库的库水位与供水期的频率变化是呈线性关系的, 且其相关度较高, 说明供水期的来水频率与水库期末蓄水位有较密切的关系。
对所得的函数进行测试验算:分别取供水期来水频率为34%、50%、96%进行计算, 计算所得的年末蓄水位分别为342.23、341.26、338.46 m, 与实际的年末蓄水位342.08、341.75、338.04m相比, 结果相近。可知通过该方法拟合所得的函数具有广泛的应用价值。
3 结语
本文分析了具有多年调节能力的狮子滩水库期末蓄水位的主要影响因素, 利用动态规划进行优化计算并分析结果, 通过分析得出当年供水期的来水过程和第2年蓄水期的来水过程是影响该水库期末蓄水位的主要因素。考虑到目前水文和气象预报水平的限制, 难以预报未来几年的来水过程, 通过设计典型年组合建立当年供水期来水频率与期末水位之间的线性关系, 所得结果显示其相关度较高, 可广泛应用于其他多年调节水库期末蓄水位确定的应用中。
参考文献
[1]田嘉宁, 王增发, 黄强, 等.多年调节水库年末消落水位控制规则研究[J].西安理工大学学报, 1999, 15 (1) :71-74.
[2]杨宗泽, 王淑娟.多年调节水库年末水位研究[J].西北水力发电, 2004, 20 (3) :28-30.
[3]张雯怡, 黄强, 陈晓楠, 等.基于遗传程序设计的水库年末水位预测模型[J].水电自动化与大坝监测, 2005, 29 (6) :62-64.
[4]邹进, 何士华.多年调节水库年末消落水位的确定[J].中国农村水利水电, 2006, 10 (3) :31-33.
[5]张双虎.梯级水库群发电优化调度的理论与实践——以乌江梯级水库群为例[D].西安:西安理工大学, 2007.
[6]原文林, 王福岭.电力市场环境下多年调节水库年末消落水位研究[J].水力发电学报, 2012, (4) :94-98.
[7]黄强.多年调节水库在联合调度中年末消落水位变化规律及风险分析[J].水利学报, 1996, (增刊) :101-104.
[8]潘理中, 芮孝芳.水电站水库优化调度研究的若干进展[J].水文, 1999, (6) :37-40.
[9]董子敖.水库群调度与规划的优化理论和应用[M].济南:山东科学技术出版社, 1989.
狮子滩水库论文 篇2
1. 水库基本情况
大王滩水库始建于1958年, 1960年建成运行, 总库容6.38亿立方米, 水面面积38平方公里, 集雨面积906.7平方公里, 水库水域跨越南宁市江南、良庆两个城区。水库位于广西南宁市南部28公里, 以防洪、灌溉、发电、旅游为主。近年来随着南宁市经济发展的需要, 水库将增加为南宁市备用水源的功能, 承担水库枢纽工程运行、维护和管理以及水资源保护, 保证下游农田的灌溉及水利旅游、发电。水库档案建档于1958年, 经50多年的运行管理, 积累了大量的文书档案、工程档案、基建档案、会计档案、声像档案、实物档案等各门类档案, 共计2000多卷。
2. 水库档案的种类
根据档案《分类法》的要求, 大王滩水库档案根据产生的领域范畴和档案记述的内容性质分成以下几类。
(1) 文书档案
主要包括上级关于党的建设、纪检、组织、宣传教育、工会、共青团、行政管理、监察等方面的文件材料;本单位党委、纪检、组织、宣传教育、工会、团、行政管理、人事、监察等方面形成文件材料。如本单位的工作计划、总结、会议记录、纪要、统计报表、体改、更名及有关的请示、批复、机构设置、职称评聘、职工名册、干部任免、历次党代会、职代会、工会代表会等文件材料。
(2) 科技档案
上级与本单位关于科技工作的计划、总结、请示、批复;本单位在水文观测活动、工程的设计活动, 建筑施工和竣工验收活动, 设备的安装、使用和维修活动形成的并具有保存价值的文字、图表、数据、声像等各种形成载体的文字材料。
(3) 财会档案
上级与本单位关于财务工作的文件材料;本单位关于财务工作的计划、总结、请示、批复、规章制度、经费预算;财务报表、账簿、凭证、工资等材料。
(4) 声像档案
上级领导视察工作的声像材料;处领导及知名人物的工作照、标准照;本单位在典型活动中形成的声像材料;本单位建筑与风光的声像材料。
(5) 实物档案
本单位在党政管理、外事活动中产生或获得的纪念品、奖品、奖状、礼品、赠品、证章等物品。
(二) 大型水库档案的特点
1. 权威性、政策性
在水库工程从预立项到审批建设的前期阶段, 水利、水务管理部门、专家及工程技术人员, 需对拟建库区环境、水土资源、人口组成、冗灾能力等进行调查研究与实地评估, 形成项目可研报告、环境影响评估报告、水土保持方案和水资源论证报告、地质灾害评估报告、移民政策文件、移民大纲等政策性、纲领性、针对性、专门性文件资料, 并通过权威部门与智囊团反复比较、多重论证与不断修改文本, 形成最终的文件材料。这些档案在指导水库的维护管理、处理与周边农民的土地山林纠纷时具有权威性和政策性。
2. 特色的数据性
水库档案中大量设计图纸、勘探资料, 它们都以数字的形式存在。其中移民档案与民生利益密切相关, 是水库档案区别于其它工程档案的最重要特征。
3. 分散性
大型水利工程档案包括工程在立项、审批、地质勘察、可行性研究、设计、招 (投) 标、施工建设、工程质量监督、竣工验收等工作中形成的报告、批复、标书、合同、图纸、日志、备忘录、协调文件、领导视察或检查情况等各个方面的文件材料。这些文件材料形成并分散在工程项目管理主管单位、设计单位、勘测单位、一个或几个施工建设单位等诸多部门, 有些甚至还分散在一线技术人员手中 (如施工记录等) , 这些情况导致了档案资料在形成来源上的分散性。另外, 大型水利工程建设周期长, 文件材料形成的时间也较长, 材料比较分散, 容易导致档案资料不全。
4. 成套性
大型水利工程管理是一项以水利工程为对象, 共同记述和反映该项水利工程从立项到竣工验收以及维护、管理的全过程。从这个意义上, 这些文件材料经过整理归档后形成了一套完整、准确的档案组合体, 缺一不可, 体现出极强的成套性。
5. 多样性
大型水利项目涉及的专业领域广、工程的阶段性, 形成的文件材料面广、量大, 档案的内容和形式呈现多样化。
(三) 大王滩水库档案现状及问题
大王滩水库建档50多年以来, 水库的档案始终保持较完整连贯、系统, 各种档案材料保存较为完好, 档案管理职责明确。但从大型水库档案特点与现代档案管理要求来看, 仍然存在诸多的问题。
1. 档案人员意识、观念普遍不强。
管理者档案意识淡薄, 无视档案管理的作用, 认为档案管理工作, 只是一项简单的辅助性工作, 不能创造经济价值, 频繁调动档案工作人员, 忽视档案管理人员的工资收入和相关待遇, 严重影响了档案管理人员的工作积极性。
2. 档案管理人员素质不高, 缺乏综合业务知识。
一是没有配备专职档案工作人员, 由其他管理人员兼职。管理人员未经专业培训, 缺乏档案管理专业知识及现阶段档案信息化管理技术。二是档案管理手段滞后。停留在传统纸质档案管理模式中, 只对档案进行简单的整理、归档、存放, 电子档案也仅以初始状态储存在电脑里, 没有进行系统管理和整合, 无法充分发挥档案资源的实效性。三是缺乏《档案法》知识。档案管理人员对档案的重要性和法制性缺乏重视, 在工作中时常发生疏忽、泄密、遗失、涂改、甚至伪造档案等违法行为。
3. 经费投入有限, 档案专用设备欠缺。
档案管理同其它管理一样, 也需要资金作保障。然而, 单位管理者限制在档案管理建设上的投入, 档案室陈旧简陋, 没有配备必要的设备, 最终影响档案管理规范化、科学化、信息化进程。根据档案的实际需要和发展需求, 档案室应配备有抽湿机、密集架、大图影印机、大图扫描仪、照相机、防虫防尘设施等。
(四) 完善大型水库档案管理工作
1. 高度重视, 落实领导责任制, 建立档案管理制度。
大型水库工程档案工作是水库工程建设与管理工作的重要组成部分。各级水利工程建设管理部门领导要对工程档案工作给予足够的重视, 落实领导责任制。将档案工作纳入水利工程建设与管理工作中, 成立档案工作领导小组, 明确分管档案工作领导和落实专人管理, 统一协调档案管理工作, 保证工程建设和档案管理同步进行, 确保水利工程档案工作的正常开展。建立健全档案管理制度, 严格执行档案工作的各项规章制度, 如《立卷归档制度》、《档案保管制度》、《档案利用制度》、《档案保密制度》、《档案人员岗位责任制》等, 把档案管理列入管理单位年度目标责任制考核内容。
2. 强化档案人员素质, 提高档案管理水平。
大王滩水库从工程立项到工程竣工, 经50多年的运行管理, 形成许多文件材料, 然而这些文件材料涉及面广, 涉及部门和人员多, 内容繁杂, 经历时间长, 稍有疏忽, 就可能遗漏。因此, 在客观上对水利工程档案管理人员提出了更高的要求。对管理人员进行文书档案和科技档案业务、水利业务和有关法律知识的培训, 从而提高档案管理水平。
3. 加强水库档案收集, 确保档案归档的完整。
水库档案的收集要实行专群结合, 既要明确专门机构专门人员负责, 同时各相关部门、科室也应负起搜集相关资料的职责。水库档案收集的内容应包括具体数据、声像资料、请示批复、图纸、合同、招投标书、账册、会议记录等, 要做到应收尽收, 应纳尽纳, 确保归档文件、数据和声像资料的完整性。在档案资料的收集中要做到两个结合:一是办公室收发文件时把关收集与档案管理员专项收集相结合;二是日常收集与每年年底归档整理时查漏补缺相结合。
4. 加强档案的纵向管理。
大型水库档案包括文件、设计、施工、管理等方面的资料。文件登记主要是记录文件的来源、内容和去向。各种文件能历史地反应项目的建设过程, 如发文文件中有发文日期、发文字号、文件标题、密级、发往机关、签收、归入卷号和备注等项目, 文件的登记形式有簿册式、卡片式、联单式、电子文档式, 大型水库作为基层水利单位保存的水利档案较多, 这为档案的开发利用提供了基础。因此, 在档案的纵向管理工作中要探讨制订更有效、更符合本单位实际的档案管理标准。如水利水库档案的划分可分为:水资源档案 (地表水资源和地下水资源) 、水资源开发利用档案、水利工程技术档案和水利工程运行管理档案, 也可以按大、中、小型工程进行归档。这样做的好处是能够突出档案管理的重点, 便于对文书档案进行区分, 从而使档案管理更加规范化、标准化。有了统一的标准, 就可以为计算机管理和实现水利行业档案资源共享打下良好的基础。
5. 开发档案信息资源服务社会。
大力开发水利工程档案信息资源, 多层次、多方位、多形式向水利部门提供利用, 是实现水利工程档案自身价值和档案工作的根本目的。水利工程档案是广大水利工作者劳动智慧的结晶, 档案人员将收集整理, 将文件材料转化为档案信息资源, 这些信息资源通过档案人员提供给广大水利工作者利用。在档案管理工作中, 严格遵循水利建设项目工程文件材料形成的规律和相互间的有机联系, 按照《档案法》、《水利基本建设项目工程档案资料管理规定》、《水利水电建设工程验收规程》等水利工程档案法律法规, 结合水利工程实际, 制定一个统一的分类标准, 实现对水利工程档案收集、整理、编目、保管及提供利用的系统性、完整性、规范性, 将检索目录及时输入电脑, 方便查找, 随时为业务部门提供更全面的信息资源, 为水利工程建设管理提供方便、快捷、高效的档案服务。
6. 建立档案管理网络, 实现档案管理现代化。
利用档案管理网络, 使档案更好地服务于各种业务活动, 提高档案的归档率、完整率、准确率。对分散的档案进行归类管理, 建立网络, 其原则有三:一是覆盖范围要大, 相关业务部门均应有专人负责本部门文件的收集、归档工作, 尤其是临时机构及外部施工点, 更不能疏漏;二是人员要精干, 职责要明确;三是要专、兼职相结合, 由行政办公室负责综合协调管理。基层单位的档案管理网络与上级主管部门联网后, 可随时接受业务主管部门的指导, 获取有关信息, 并可将本单位的信息及时反馈给上级主管部门。另外, 强化档案服务手段的现代化、服务方式的标准化。服务行为的规范化, 使档案管理实现现代化、数字化也是提高档案管理利用水平的重要途径, 要将综合档案资料目录录入计算机, 实现档案自动化管理, 利用局域网实现档案信息资源共享, 以便档案的高效利用。
(五) 小结
许多大型水库档案管理工作存在各种各样的问题。随着社会经济的发展, 水库档案对水库管理部门日常工作的查考、防汛数据采集、学术研究、工程枢纽运行、维护、技改依据等起到的作用越来越显著。因此, 必须加强对大型水库档案管理工作的研究, 不断开发档案信息资源, 服务水利事业, 把档案工作提高到更新的水平。
摘要：广西国营水库共有4300多座, 多数兴建于上世纪50年代未, 经50多年的运行和管理, 每座水库都形成各自的档案, 然而, 档案的管理缺乏规范化和标准化。文章以大王滩水库为例, 结合在基层水库的档案管理工作经验和实践, 阐述了水库工程档案的特点, 分析当前大型水库档案管理工作存在的问题及成因, 探讨如何加强水库工程档案管理工作。
关键词：大型水库档案,档案管理,措施
参考文献
[1]薄雪萍, 王丽涛.岗南水库档案管理存在的问题与建议[J].河北水利, 2007, (1) .
玉滩水库岸边溢洪道布置设计 篇3
关键词：溢洪道,布置,比选,消能形式
玉滩水库工程位于重庆市西部大足县境内，总库容1.496亿m3，枢纽由主坝、副坝、溢洪道、左右岸灌溉引水隧洞、泵站组成。灌区设计灌溉面积2.01 hm2。主坝坝型为沥青混凝土心墙土石坝。
玉滩水库设计水位(100年一遇)和校核洪水位(2 000年一遇)分别为351.60 m和353.32 m，岸边式溢洪道相应泄量分别为3 084 m3/s和3 569 m3/s。
1 溢洪道的布置比选
从位置上可选择的方案有2个：即泄洪设施采用岸边式溢洪道或位于河床中部。方案A是岸边式溢洪道方案，布置型式：主坝(沥青混凝土心墙)+右岸7座浆砌石副坝+左岸溢洪道(3孔驼峰堰);方案B是河床中部溢流坝方案，布置型式：主坝(沥青混凝土心墙)+坝体表孔(3孔实用堰)+右岸7座浆砌石副坝+左岸1座浆砌石副坝。两者的右岸副坝布置及结构相同，只是后者将前者的左岸溢洪道布置在坝身(原第2溢洪道位置)，并根据地形地质情况改为3孔实用堰，同时在主坝左岸香炉石山左侧垭口处方案A中溢洪道位置布置一浆砌石重力坝。
1.1 地形地质条件
主坝左岸香炉石山左侧垭口处及其下游以斜坡—垭口地形为主，地表高程324～376 m，高差约50 m。自然地形坡度，陡坎以下约34°，陡坎以上大于60°，陡坎顶部地形宽缓平坦。下游尾部为宽缓平台及Ⅰ级阶地。垭口所在位置适宜建筑物布置，地形条件较为有利。该处地层平缓，基础持力层为泥岩、泥岩与粉砂岩互层(J2s2-3)、砂岩(J2s2-2)，岩性较为复杂。垭口两岸边坡上部为J2s2-4厚层砂岩。
原第2溢洪道底高程325.50 m，两侧各有1座低矮的山丘，顶高程分别为347.70 m与338.70m。其后的山体临空，形成高9.50 m的跌坎，坎下为泄洪冲坑，坑后接人工开挖的溢洪河道，岸坡呈台阶状，坡度约13°。基础持力层以J2s2-3泥岩夹砂岩、粉砂岩为主。该处微风化泥岩饱和抗压强度6.50 MPa，新鲜砂岩饱和抗压强度10MPa，弱风化泥岩饱和抗压强度2.20 MPa。在原第2溢洪道以下高程315 m附近J2s2-3与J2s2-2分界面上有1条风化夹泥软弱带，对建筑物的抗滑稳定存在不利影响。
根据地形地质条件，香炉石山左侧垭口处既满足修建溢洪道的条件，又满足修建低浆砌石重力坝的条件，但修建溢洪道存在约40 m高边坡开挖问题。原第2溢洪道也具有修建溢洪道的条件，但修建溢洪道后，将导致主坝一分为二，同时主坝与溢洪道连接是个薄弱部位。
从地形地质条件分析，方案A优于方案B。
1.2 水流流态
方案A：溢洪道为直线布置，其中心线基本与下游河道中水流流向保持一致，溢洪道下泄水流经泄槽、消力池，最后经末端扩散段流入濑溪河。由于水流沿直线流入下游主河道，因此水流流态相对稳定，对下游河道两岸岸坡冲刷相对较小，且回水影响小，基本不会对主坝下游坝脚造成冲刷破坏。
方案B：由于受地形条件限制，溢洪道中心线为弧线布置。为平衡弯道水流离心作用，泄槽剖面底部做成倾斜式，且弯道的前后还需有连接段过渡，水流流态较为复杂。下泄水流进入弧线段后，受右侧墙约束，水流的离心作用力迅速加大，水面线急剧上升，引起强烈的水流扰动冲击波，水流流态紊乱。由于溢洪道末端中心线与下游河道主槽成斜交，水流经扩散段进入河道后，会对河道左岸造成一定程度冲刷。
从水流流态分析，方案A优于方案B。
1.3 施工
两种方案施工导流布置基本相同，均可利用第2溢洪道导流，二期尽量安排在枯水期施工，枯水期利用左、右岸灌溉引水隧洞导流围堰挡水，汛期左、右岸隧洞、溢洪道联合泄流，后期坝体升高，临时断面挡水。
由于方案A的主坝和溢洪道被香炉石山隔开，二者施工互不干扰。而方案B，溢洪道位于坝身，主坝在此被溢洪道一分为二，这样，必然存在主坝与溢洪道由于同时施工产生相互干扰的问题，而且溢洪道刺墙与主坝沥青心墙连接、坝体填筑料与溢洪道闸室边墩连接都将是薄弱部位，给施工带来困难，同时此处工程质量难以控制，容易产生变形破坏，也是容易发生渗漏的地方。
从主体工程施工条件分析，方案A优于方案B。
1.4 工程投资
方案A溢洪道长度为520.20 m，方案B溢洪道长度为457.37 m，前者大于后者。但由于方案B原第2溢洪道以下高程315 m附近的层间破碎夹层必须全部挖除，造成大开挖大回填;受地形条件限制，方案B中溢洪道只能弧线布置，溢洪道挡墙较高，加之需要对下游河道岸坡及上游坝坡进行挡墙和岸坡护砌，因此方案B混凝土方量较方案A有明显增加。方案B比方案A工程投资增加1 189.61万元，方案A优于方案B。
综上所述，无论从枢纽布置、水流流态、施工条件，还是主体建筑工程投资，方案A均具有优势，工程总体布置方案推荐方案A。
2 溢洪道堰型比选
溢洪道在泄流能力均能满足要求的前提下，比选了3孔驼峰堰、3孔宽顶堰和5孔驼峰堰3个方案。
方案1：驼峰堰。溢洪道孔口尺寸为3孔-12 m(孔数-单孔净宽，下同)，堰顶高程338.70 m，闸室长28 m。设计洪水位时泄洪流量为3 084 m3/s，校核洪水位时泄洪流量为3 569 m3/s，建基面高程为332.70 m。
方案2：宽顶堰。溢洪道孔口尺寸为3孔-12 m，堰顶高程337.00 m，闸室长32 m。设计洪水位时泄洪流量为3 111 m3/s，校核洪水位时泄洪流量为3 569 m3/s。
方案3：驼峰堰。溢洪道孔口尺寸为5孔-10 m，堰顶高程342.00 m，闸室长24 m。设计洪水位时泄洪规模为2 996 m3/s，校核洪水位时泄洪流量为3 723 m3/s。
溢洪道布置在主坝左岸的杨家垭口—二大田一线。控制段位于杨家垭口，地面高程335～376m，两侧自然坡度约34°，岩体强风化带厚2～5 m，弱风化带厚3～6 m，根据地质条件将控制段座落于新鲜基岩上，控制段新鲜基岩最深处在333 m高程左右，适宜布置窄深式溢洪道。
5孔驼峰堰的堰顶高程最高，闸门尺寸较3孔驼峰堰小，金属结构部分的投资少，由于单宽流量的不同而采用了不同的消力池长度及深度，两种方案的消力池长度分别为60 m和70 m，消力池深度分别为5.9 m和6.8 m，边墙的高度也不同。主体建筑工程投资，3孔驼峰堰比5孔驼峰堰少534万元。
3孔宽顶堰的堰顶高程为337.00 m，建基面高程332.50 m，闸室长32 m。由于驼峰堰的流量系数大于宽顶堰，驼峰堰堰顶高程比宽顶堰高1.70m，驼峰堰的闸门尺寸较宽顶堰小。闸室结构布置比较紧凑，长28.00 m，比宽顶堰短4.00 m;因此驼峰堰的开挖及混凝土浇筑工程量均比宽顶堰少，同时其金属结构投资也少于宽顶堰。主体建筑工程投资，3孔驼峰堰比宽顶堰少349万元。经综合比较推荐3孔驼峰堰。
3 溢洪道布置
溢洪道布置以尽量改善进出口水流条件，便于与下游主河槽的衔接为原则。据此，溢洪道轴线呈直线布置，与坝轴线交角为112°37′，全长540.20 m，包括引渠、控制段、泄槽、消力池、海漫、抛石防冲槽等。溢流堰总净宽36 m，分3孔，每孔净宽12 m，溢流前缘总净宽44 m。
进口段为喇叭口形状，依地形布置左、右岸对称的翼墙。控制段布置在垭口的鞍部，溢流堰采用驼峰堰，堰顶高程为338.70 m，建基高程332.70 m，闸室总长28.00 m。设有3扇12 m×13.20 m(宽×高)的弧型钢闸门，液压启闭机启闭，弧门前设有检修门，由门机启闭，并在右岸布置检修门库。根据结构计算和布置要求，中墩为缝墩，厚4 m，边墩底厚4.50 m，顶厚1.50 m，中墩上游端为半圆形，下游端采用修圆角。为减少绕渗，左边墩设有刺墙，伸入山体。基础防渗采用防渗帷幕，右侧与坝体帷幕相连，左侧伸入山体岩石15 m。为了便于维护和检修以及连接主坝与进水口之间的交通，在闸室上游侧设有交通桥，桥面总宽7.00 m，桥面高程354.50 m。
泄槽与控制段相接，横断面采用矩形断面，先缓后陡，槽宽44 m，全长216.00 m。泄槽底板厚为0.6 m，设有纵横向伸缩缝，缝与缝之间均设有止水。为降低底板下的渗流扬压力，底板下设有纵横向排水管。溢洪道泄槽边墙高度是根据波动和掺气后的计算水面线加安全超高确定的，边墙后回填石渣至墙顶以下1 m。根据墙体高度的不同以及为了减少开挖，泄槽边墙采用了扶壁式、悬臂式和衡重式3种不同挡土墙形式。
在消能设计中，结合地形对挑流和底流两种消能形式进行了比较。
在中高水头的泄水建筑物中，下泄水流的动能较大，采用挑流消能，将水流尽量挑离建筑物，利用水舌在空中和下游水垫中消能，使冲刷坑不危及建筑物的安全。优点是工程结构简单，不需要修建大量的河床防护工程。缺点是雾气大，尾水波动大，适用于水头高、流速大、岩石坚硬的情况。
底流消能是一种常规的消能方式，通过水跃产生的表面旋滚和强烈的紊动来达到消能目的，降低流速。优点是具有流态稳定，消能效率高，泄流雾化小，尾水波动小特点。缺点是工程量大，底板抗冲保护难度大。
本工程的溢洪道上下游落差小，泄槽流速较低，挑流水舌挑距较小，且下游尾渠覆盖层较厚，岩石为泥岩，抗冲能力差，处理不好有造成消能工尾端严重破坏的可能。最终选定溢洪道消能形式为底流消能。
通过模型试验验证，原设计消力池规模略显不足，具体调整：扩宽消力池宽度，从消力池进口开始，两侧边墙以5.71°角向外扩宽至56 m，以56 m宽度与下游衔接;降低消力池底板高程，底板高程由314.50 m降低至312.10 m;降低消力坎高度，坎顶高程由321.30 m降低至320.70 m;消力池段高边墙向上游延长30 m。根据模型试验建议，考虑到过消力坎后水流流速较高，单宽流量较大，消力池后海漫进一步扩散以使水流能更平稳低速与河道衔接。
根据模型试验可知：出池后80 m左右水面较为稳定，为保证消力池和整个溢洪道安全，海漫长度为80 m，厚0.5 m，采用钢筋混凝土结构。由于出消力池后的流速仍然偏高，从消力池末端开始，海漫两侧边墙以5.0°角向外扩宽至70 m，同时防冲槽也扩宽至70 m。根据地质地形条件，为保证海漫基础坐在岩石上，海漫底板的纵坡采用i=0.5，底高程由314.71 m降低至310.71 m。
海漫后设有抛石防冲槽，防冲槽宽度70 m，抛石防冲槽边墙的材料采用干砌石。防冲槽与主河槽之间用尾水渠连接，尾水渠纵坡采用i=0.1，边坡按1∶1.5的坡比开挖。
对尾水渠两侧采用浆砌条石护坡，坡度为11.5，护坡厚度0.7 m，护坡下设0.1 m厚碎石垫层。护坡左岸延伸至濑溪河后适当防护，末端设刺墙;右岸与濑溪河现有护坡平顺连接。
4 结语
分析凤滩水库水能利用率 篇4
凤滩水电厂是一座以发电为主, 兼有防洪、航运等综合效益的大型水电工程。流域多年平均径流量为159亿m3, 水库有效库容10.6亿m3, 库容系数6.7%, 是一个调节性能相对较差的水库, 如何发挥有效的库容, 提高水能利用率是摆在水电厂水调人员面前的重要课题。
1 树立节水增发新思路
凤滩水电厂原设计装机容量40万k W, 设计水能利用率为69%。2002年凤滩电厂进行了扩机, 设计装机容量增加到80万k W, 并使水能利用率提高到86%, 多年平均发电量由20.43亿k Wh提高到25.876亿k Wh。从2006~2009年运行的4年来看, 平均发电量为17.54亿k Wh, 是多年均值的67.78% (来水量是124.845亿m3, 是多年均值159亿m3的78.5%) , 水能利用率为89.25%。从上边的数据可以看出, 扩机后发电量的变化低于水量利用率的变化, 也就是说, 水能的利用上需要挖潜的力度较大 (10%左右) 。
综合分析可知, 再进行设备改造机组增容的空间和发电的效益是有限的, 今后通过技术手段的改进、调度水平的提高将是实现提高水能利用率的主要措施。同时, 一定要转变洪水调度中“以泄求稳”思想, 综合运用优化调度等现代理论、管理方法, 实施有效的洪水管理, 积极开展预报调度及风险调度, 给洪水以出路和滞蓄空间, 在保障防洪安全的同时, 留住洪水资源, 提高水能利用效率, 服务于国民经济和社会的发展, 最大限度地实现洪水资源化。
2 提高水能利用率的措施
2.1 分析机组运行情况, 上报分析结果
在历年的水库调度中我们发现, 在每年的7月、8月、9月、10月等月份中, 因为调峰、调频、事故备用而产生的无益弃水使得耗水率严重偏高。仅举2009年机组旋转备用时间和耗水量情况统计如表1。
据分析, 2009年发电耗水量87.63亿m3, 而机组调峰、调频、旋转备用水量达到了9.66亿m3, 实际用于发电的水量只有77.97亿m3, 即无益耗水占到全年发电用水量的11%左右, 或者说, 如果设法减少无益弃水将会使发电耗水率大大降低, 节能效益十分明显。就是按照发电耗水率设计指标5.60m3/k Wh来推算的话, 9.66亿m3水可以折算电量为1.73亿k Wh。可见, 电厂调峰、调频、旋转备用对提高水能利用率的影响可见一斑。
从2009年9月开始, 通过对大量的机组运行数据分析, 发现该现象具有一定的普遍性, 于是向省公司水电技术部、中调提交了《凤滩水电厂发电耗水率分析》的报告, 从多个层面提出了节水降耗措施, 引起了相关部门及领导的高度重视并得以实施, 实施后, 使得11.12月的耗水率明显降低 (如表1) 。
2.2 开展准确的预报, 做好周发电方式建议
重视天气形势分析和气象预报的运用, 每周二等收到中央台的“一周专业天气预报”后, 参考其他预报资料, 经过精细分析, 认真研究, 做出一周的流域来水预测, 据此做出“周发电方式建议”, 由部门水调专责审核后上报省公司运行方式科, 省公司及时调整机组运行方式, 使水库无益弃水大幅减少, 节水增发电量效果显著。
周计划的制定开始于2009年4月下旬, 主要是针对汛期, 每周都进行。先对值班员进行技术培训, 然后由值班员完成初步方案, 再由部门专责技术把关。该活动的目的是“有水就发”, 把发电计划周期缩短 (以前只做月计划、年计划, 没有周计划。另悉:其他电厂没有周计划) 。
2.3 开展月最佳控制水位研究, 合理控制水库水位
水库调度坚持开展月最佳控制水位研究。分析历史径流资料, 运用水资源系统工程方法, 确定各月、旬水库水位最佳运行区域, 保持水位在最佳区域内运行, 以充分合理的利用水量和水头, 尽可能的多发电。也就是说, 在流域来水相对多的情况下降低库水位利用水量多发电;在来水相对较枯时抬高库水位利用水头多发电。积极实施汛期分期水位控制运行方式, 主汛期适当降低库水位, 获取较大的防洪效益, 提高水量利用率, 尽量减少弃水, 2010年运用情况如图1所示:在1~5月份, 为腾空库容迎接主汛期的到来, 凤滩水库2010年与2009年库水位都处于消落状态, 从6月初开始, 2010年和2009年的水位控制出现了明显的差距, 2010年6~12月月均控制水位较2009年同期提高了10.34m, 年均控制水位提高了5.86m, 提高了发电效率。
2.4 结合水情, 实时开展水库运行经济分析
定期开展水库经济运行分析也是提高调度水平和提高水能利用率的必要手段。通过对凤滩水库历年来水资料分析, 得出以下结论: (1) 在汛中应根据气象预报结合凤滩水库流域产流特点, 适当抬高库水位, 超蓄部分水量、重复利用防洪库容、充分利用加大发电出力方式, 使库水位及时削落至汛限水位。 (2) 在汛中可将库水位控制在195m左右, 不宜太高, 以防弃水。 (3) 在初汛期 (4月、5月) 水库水位不宜消落太低, 从今年的库水位动态控制来看, 汛初时的水位较低, 损失了发电水头。 (4) 后汛期重点抓好优化机组出力, 尽量使机组维持在较高水头下运行来获取最大发电效益。 (5) 积极开展预报调度, 洪水入库前降低水位、腾空库容, 洪峰出现后, 及时修正退水预报过程, 及时拦蓄洪尾, 并在下次洪水到来前尽量用完, 库容得到重复利用, 增加水库兴利效益。 (6) 汛末蓄水位应接近正常蓄水位高度, 以保证枯水期的正常供水及机组调峰容量和正常备用出力。
2.5 水库水位最佳运行区
凤滩水库因为库容系数为6.7%, 调蓄能力有限。根据研究, 积极建议发电方式和采取有效的节水措施, 通过分析流域后期来水, 在作业中采取预报调度或风险调度, 提高了凤滩电厂的发电水头, 2010~2012年的发电水头较之往年提高了4.8m。
图2是2010年凤滩库水位在调度图中所处的位置。由图中可以看出:除防破坏线与正常高水位重合部分外, 凤滩水库水位都处于加大出力区, 经济高效的运行区间, 增加了发电效益。
3 节水增发效果
经过技术改进后, 2010~2012年的运行发现其在发电耗水率、水量利用率、年发电量、年弃水量等指标方面均优于往年或历年。发电耗水率统计如表3所示。
仅从发电耗水率这一项指标来说, 2010~2012年平均耗水率为5.39, 比2009年降低了13.06%, 比多年平均值降低9.3%。
科学调度, 经济运行所创造的效益统计如表4。
4 结束语
玉滩水库坝址工程地质勘察与评价 篇5
区域构造为稳定性较好的川中台拱区，基底差异运动微弱，盖层褶皱平缓，岩层产状近于水平。
据历史地震资料记载，坝址区外围强震区主要有松潘—龙门山强震区及马边强震区，距离枢纽区均在200 km以外，对坝址区影响烈度为4～5度。据GB 18306—2001《中国地震动参数区划图，工程区地震动峰值加速度为0.05g，相当于地震基本烈度6度。
2 主坝和副坝工程地质
挡水建筑物主要为主坝和副坝，主坝坝型为沥青心墙石渣坝，副坝有7座，坝型为砌石重力坝。
2.1 坝址地质条件
工程区位于四川盆地，坝址区出露基岩地层为中生界侏罗系中统上沙溪庙组上段红色碎屑岩，根据岩性组合特征将其划分为7层，坝址区主要出露第2至第5层。
第1层(J2s2-1)岩性为紫红色、暗紫色粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩;第2层(J2s2-2)岩性为浅灰—紫灰色厚层砂岩，底部普遍含有石膏脉，单层脉厚度一般1～2 mm;第3层(J2s2-3)岩性为紫红、砖红色泥岩与紫红、暗紫红色粉砂岩，夹灰紫色砂岩;第4层(J2s2-4)岩性为灰色砂岩;第5层(J2s2-5)岩性暗紫色、紫红色粉砂质泥岩夹泥质粉砂岩。
坝址区有软弱夹层发育，软弱夹层以原生为主，其次为次生型、构造型;在发现的软弱夹层中，有6条为地面调查发现的，其余均为钻孔揭露;大多数发育在弱风化—微新岩体中，少数发育在全强风化岩体中;从分布层位看，第3层(J2s2-3)、第1层(J2s2-1)泥岩层中较为发育，其次为第2层(J2s2-2)砂岩层中;一般分布较为分散，延伸长度较短，厚度较薄，仅玉ZK10与玉ZK11之间分布在高程约290 m、HK28与HK29之间分布在高程约315m的软弱夹层相互连通，延伸较长。
软弱夹层按物质组成基本可归纳为4种类型，即岩块岩屑型、全泥型、岩屑夹泥型、泥夹岩屑型。其中岩块岩屑型较为发育，其次为全泥型;而泥夹岩屑型、岩屑夹泥型不甚发育。
坝址区岩体中多见有石膏脉，主要发育在第2层(J2s2-2)砂岩中，其次为第1层(J2s2-1)泥岩、粉砂岩中。从空间分布看，方向性不明显，延续性也较差，单层厚度较薄，一般延伸长度不长;此外，局部见有风化溶蚀现象，但规模都较小。
坝址位于珠溪镇背斜倾伏端，岩层产状走向NE35°～83°，倾向NW，倾角3°～8°。
坝址区地下水可划分为基岩孔隙裂隙水(潜水、承压水)和松散堆积层孔隙潜水两大类型。
岩体透水性总体上较弱，多属于弱透水性，局部属于中等或强透水，但表现出明显的不均一性。
据试验成果，砂岩和泥岩的块体的密度较低，弱风化—微新泥岩天然密度平均值为2.48～2.49 g cm3，干密度平均值2.36～2.37 g/cm3。弱风化—微新砂岩天然密度平均值为2.35～2.40 g/cm3，干密度平均值2.25～2.26 g/cm3。
弱风化—微新泥岩属于软岩-极软岩，而弱风化—微新砂岩属于软岩。砂岩、泥岩抗压强度差别较明显，且饱和抗压强度与干抗压强度差别明显，说明亲水性较强。
从崩解试验成果看，相比较而言，微风化—新鲜的泥岩、砂岩不易崩解，弱风化的泥岩、砂岩易于崩解。
2.2 主要工程地质问题评价
2.2.1 建基面选择
主坝坝基范围内，坝基岩体为第3层(J2s2-3)泥岩，局部为粉砂岩，为强风化—弱风化状;为薄层—中厚层状，岩层倾向NW，倾角2°～5°。覆盖层和部分强风化岩体已挖除，开挖期间和建基面上未发现软弱夹层、破碎带、石膏脉，节理裂隙局部较为发育，坝体填筑区坝体置于基岩上，建基面起伏较大，高程313～355 m。除桩号K0+320—K0+435心墙建在第2层(J2s2-2)弱风化砂岩岩体上外，其余地段心墙建在第3(J2s2-3)泥岩、粉砂岩上，高程312～354 m。
I～VI副坝坝基建基面岩体为第3层(J2s2-3)泥岩、粉砂岩、砂岩等，为薄层—中厚层状，岩层倾角平缓;岩体软弱，易于风化，达到预定建基面后，局部岩体进行了处理，均达到了弱风化状态。I副坝建基面高程345～353 m,II副坝建基面高程334～352 m,III副坝建基面高程348～352 m,IV副坝建基面高程334～351 m,V副坝建基面高程345～349 m,VI副坝建基面高程346～350 m。乔巴凼副坝建基面岩体为第2层(J2s2-2)弱风化砂岩、粉砂岩，局部为泥岩夹粉砂岩，高程341～351 m。
参照GB50487—2008《水利水电工程地质勘察规范》附录V坝基岩体工程地质分类，弱风化—微新砂岩、粉砂岩、泥岩均属于CIV类，强风化—全风化岩体属于CV类。
2.2.2 坝基抗滑稳定性
主坝心墙基础置于弱风化中下岩体上，其它部位坝基基础置于强风化—弱风化岩体上。
据以往勘察，主坝坝基发育软弱夹层，一般延伸较短，不会形成潜在滑动面，但原第2溢洪道部位(钻孔HK28、HK29)坝基岩体中沿第3层(J2s2-3)与第2层(J2s2-2)分界面分布全泥型夹层，其贯通原第2溢洪道，性状较差，虽HK28下游侧地形存在高度数米陡坎，但其未出露地面，未发现缓倾角结构面和临空面，不会沿软弱夹层滑动。
I～VI副坝建基面岩体为第3层(J2s2-3)弱风化泥岩、粉砂岩，局部夹有砂岩，下伏地层为第2层(J2s2-2)砂岩和第1层(J2s2-1)泥岩等;I～VI副坝地处山体垭口，下游侧地势较低，需核算其稳定;乔巴凼副坝建基面岩体为第2层(J2s2-2)砂岩，下伏地层为第1层(J2s2-1)泥岩等，岩层倾角近于水平，下游侧地势平坦，未发现缓倾角结构面和临空面，需核算浅层稳定性。
据勘察资料，I副坝坝基发育有岩块岩屑型、全泥型软弱夹层，分布分散，延伸长度较小，未能形成贯通性软弱结构面，且下游侧未发现缓倾角结构面和临空面，不会沿软弱结构面滑动。
II副坝2个坝肩第3层(J2s2-3)泥岩岩体中，发育全泥型软弱夹层，埋深较浅，右坝肩的软弱夹层已大部分挖除，左坝肩残留软弱夹层长度小，产状近于水平或略倾向垭口谷底方向，大坝建成后，不存在临空面，左坝肩岩体不会沿软弱结构面滑动。
乔巴凼副坝坝基第1层(J2s2-1)泥岩局部发育全泥型软弱夹层，延伸不长，且软弱夹层埋深较大，下游侧未发现缓倾角结构面和临空面，不会沿软弱结构面发生深层滑动。
2.2.3 坝基渗漏问题
坝址区为近水平地层，岩性为第3层(J2s2-3)、第2层(J2s2-2)泥岩夹粉砂岩、砂岩及第1层(J2s2-1)砂岩，岩体透水性弱—中等，局部强烈，因此存在坝基及坝肩渗漏问题。
副坝及单薄山体风化较强烈，地下水位低于水库正常蓄水位;此外岩体透水性不均一，局部透水性较强;水库蓄水后，副坝及单薄分水岭存在沿坝基及单薄分水岭向下游渗漏问题，尤其是II副坝、IV副坝。
主坝、副坝采取联合防渗措施，采取灌浆帷幕进行防渗处理。坝基岩体透水性总体较弱，但很不均一，如以岩体透水率小于5 Lu作为防渗标准，综合考虑后，建议主坝左岸坝段防渗下限高程为295～338 m，河床坝段防渗下限高程为270～305 m，主坝右岸坝段防渗下限高程为305～320 m。I副坝防渗下限高程为305～320 m,II副坝防渗下限高程为305～320 m,III副坝防渗下限高程为330～335 m,IV副坝防渗下限高程为315～325 m,V副坝防渗下限高程为335～340 m,VI副坝防渗下限高程为330～340 m，乔巴凼副坝副坝防渗下限高程为315～325 m。
主坝实际完成灌浆帷幕底部界限超过了建议数值，7座副坝实际完成灌浆帷幕底部界限与建议数值基本一致，局部进行了加深，副坝防渗范围适当延长。
2.2.4 石膏脉
石膏脉一般呈白色，局部有溶蚀现象。充填于微裂隙中，胶结良好。所发育的层位埋深大，如不改变原有的水文地质条件，石膏脉难以溶蚀，对大坝稳定影响较小。石膏的溶蚀，破坏岩体，尤其在石膏脉集中分布地段，使岩体变得松散、软弱，降低岩体密度和强度。
据勘察和施工揭露资料，石膏脉主要发育在沙溪庙组第2层(J2s2-2)和第1层(J2s2-1)，坝基开挖期间发现石膏脉已挖除，坝基也进行帷幕灌浆处理，考虑到坝基下部局部发育石膏脉，工程运行期间，在大坝下游侧布置观测孔，观测其水位和水质，了解其变化，一旦发现异常，分析原因，及时进行工程处理。
3 溢洪道工程地质
3.1 工程地质条件
溢洪道闸基分布地层为上沙溪庙组上段第3层(J2s2-3)泥岩、粉砂质泥岩夹有砂岩、粉砂岩，下伏岩层为上沙溪庙组第2层(J2s2-2)砂岩、粉砂岩夹有泥岩。岩层倾向NW，倾角平缓，倾角4°左右。
泄槽陡坡段分布地层为上沙溪庙组上段第3层(J2s2-3)泥岩、粉砂质泥岩夹有粉砂岩和第2层(J2s2-2)砂岩、粉砂岩夹有泥岩。岩层倾向NW，倾角平缓，倾角为3°～8°，局部倾角为10°～12°。
泄槽缓坡段分布地层为上沙溪庙组上段第2层(J2s2-2)砂岩、粉砂岩夹有泥岩和第1层(J2s2-1)泥岩、粉砂质泥岩夹有砂岩、粉砂岩。
消力池段分布地层为上沙溪庙组上段第1层(J2s2-1)泥岩、粉砂质泥岩夹有砂岩、粉砂岩。
海漫段分布地层为上沙溪庙组上段第1层(J2s2-1)泥岩、粉砂岩，下伏地层为上沙溪庙组下段(J2s1)砂岩。岩层倾向NW，倾角平缓，倾角为1°～4°。
闸基岩体发育有软弱夹层，以全泥型软弱夹层为主，但其分布较为分散，而岩块岩屑型软弱夹层延伸较长，两者工程性状较差。
地基岩体发育有石膏脉，多分布在第2层(J2s2-2)砂岩，其次为第3层(J2s2-3)和第1层(J2s2-1)泥岩、粉砂岩中。
地下水主要为基岩裂隙水，主要赋存在砂岩、粉砂岩中，接收大气降水和上游地下水补给，向下游排泄。
3.2 主要工程地质问题评价
3.2.1 建基面选择
闸基建基面高程329～332 m，较为平缓;分布地层为第3层(J2s2-3)泥岩、粉砂质泥岩等，为弱风化—微新状，裂隙不发育，岩体较完整。泄槽段建基面地形为斜坡，从上游向下游地面高程逐步降低，为331～310 m，分布地层为第3层(J2s2-3)泥岩、粉砂岩、第2层(J2s2-2)砂岩、粉砂岩、泥岩和第1层(J2s2-1)泥岩、粉砂岩，为弱风化—微新状，裂隙不发育，岩体较完整。消力池段建基面地形较为平坦，地面高程约309 m;分布地层为第1层(J2s2-1)泥岩，建基面岩体为微风化，裂隙不甚发育，岩体较为完整。海漫段建基面为缓坡地形，地面高程313～310 m，分布地层为第1层(J2s2-1)泥岩、粉砂岩，为弱风化状，粉砂岩分布地带节理裂隙较为发育，局部密集。
工程区岩质较软，易于风化，局部存在隔层风化、囊状风化、沿裂隙风化现象，岩体风化不均一，在施工开挖中，强风化岩体均进行挖除，基础均置于弱风化—微风化岩体上;此外，局部裂隙发育形成破碎带，在施工过程中，也进行开挖处理，基础置较为完整岩体上。
3.2.2 抗滑稳定性
溢洪道闸基分布地层为第3层(J2s2-3)泥岩、粉砂质泥岩等，薄层—中厚层;下伏地层为第2层(J2s2-2)砂岩、粉砂岩。岩体属于层状结构，岩体产状平缓，倾角4°左右。建基面岩体为弱风化—微新，岩体较为完整。而溢洪道位于山体垭口，上下游侧地势较低，需核算闸基抗滑稳定性。
此外，溢洪道闸基岩体发育有全泥型、岩块岩屑型软弱夹层，工程性状较差，在施工中，部分埋深较浅的软弱夹层已经挖除，但仍有软弱夹层未能挖除，建议以未挖除软弱夹层作为潜在滑动面复核稳定。
3.2.3 闸基渗漏
溢洪道与主坝左坝肩进行了联合防渗处理。闸基岩体透水性总体较弱，但很不均一，如以岩体透水率小于5 Lu作为防渗标准，综合考虑后，建议闸基防渗下限高程为325～343 m。溢洪道左岸实际完成防渗范围小于建议数值，而右岸防渗与主坝相衔接。
3.2.4 边坡稳定性
溢洪道沿线地形起伏较大，两岸开挖边坡高度较大，岩性主要为泥岩、粉砂岩、砂岩，上部岩体多为全强风化—弱风化，岩体较破碎，局部节理裂隙发育，边坡稳定性较差，应采取防护措施。
在施工中，引渠段翼墙采取了扶壁式混凝土挡土墙;控制段两侧为钢筋混凝土边墩;泄槽边墙分别采取了扶壁式、悬臂式和衡重式挡土墙;消力池段边墙采取了扶壁式混凝土挡土墙，海漫段两岸边墙分别采取了扶壁式挡土墙和悬壁式挡土墙。边墙和翼墙以上边坡采取了喷锚支护，防冲槽段两岸边坡采取浆砌石护坡，尾水渠两岸边坡未进行衬护。
3.2.5 尾水冲刷
出口段分布地层主要为第四系松散堆积物和第1层(J2s2-1)泥岩、粉砂岩，多为泥钙质胶结，属于软岩，抗风化及冲刷能力较差，为此，应采取防护措施，防止冲、淘等危及建筑物安全。在施工中，防冲槽底部填筑抛石，两岸采取浆砌石护坡。尾水渠两岸边坡未进行衬护。
4 天然建筑材料
工程区及其附近地区缺少合适天然建筑材料，拟采用软岩筑坝，玉滩水库主坝坝体填筑料拟采用砂岩石渣料，副坝坝体砌筑采用砂岩块石料。
施工期间，砂岩石渣料主要采用牛厂寨料场，斜石坝料场仅开采部分区域。
据以往试验成果，微新砂岩饱和单轴抗压强度为14.97 MPa。据初设阶段试验资料，牛厂寨料场弱风化—微新砂岩饱和单轴抗压强度为7.90～9.77 MPa，平均值为8.94 MPa;软化系数为0.50。据施工阶段复核试验成果，牛厂寨砂岩饱和单轴抗压强度平均值为15.7 MPa。由此可以看出，砂岩抗压强度较低且变化较大，依据GB50218—94《工程岩体分级标准》，属于软岩。天然块体密度为2.37～2.38 g/cm3，平均值为2.38 g/cm3;干密度为2.25～2.26 g/cm3，平均值为2.25 g/cm3。由此看出，其岩质较差。
据现有规程规范，对坝体石渣料原岩质量尚无明确质量要求，为此，进行碾压试验，论证适用性和确定坝体填筑质量控制标准。
另据SL251—2000《水利水电工程天然建筑材料勘察规程》附录A天然建筑材料质量技术要求，块石料质量指标为干密度大于2.4 t/m3，饱和抗压强度和软化系数按照设计要求，作为块石料，其质量也较差。依据SL25—2006《砌石坝设计规范》，砌石料应新鲜、完整、质地坚硬，不得有剥落层和裂纹;石料饱和单轴抗压强度大于等于30MPa。设计要求，砌石单轴饱和抗压强度大于15MPa;因此，其作为砌石料，质量亦较差。考虑到砂岩质量较差，建议采取必要措施，并应针对不同岩性和风化状况，区别对待。在施工中，副坝坝体底部均填筑了混凝土垫层。
5 结语
(1)工程区地处四川盆地红层区，岩石工程性状较差，较为适宜修建当地材料坝和中低高度重力坝。
(2)坝址岩性主要为泥岩、砂岩、粉砂岩，呈不等厚层状结构，相间分布，易于发育软弱夹层，可能成为潜在滑动面。
(3)坝址区砂岩、泥岩相间分布，总体上来看，岩体透水性较弱，但不均一，渗漏问题尚需重视;但其可灌性和效果需经灌浆试验论证。
(4)在软岩分布地区，利用软岩筑坝是一个实用、经济手段，但目前现有一些技术问题尚需探讨和研究。
狮子滩水库论文 篇6
棘洪滩水库是山东省引黄济青工程的调蓄水库,位于山东省青岛市城阳区棘洪滩镇西北,胶济铁路以南,即墨、胶州、城阳两市一区交界处,能够解决黄河断流、凌汛、避沙峰期及农灌期的引水问题,并向青岛市常年供水。棘洪滩水库由围坝、放水洞、泄水道、进水闸、桃源河改道等工程组成,水库库区面积达14.422 km2,总库容1.456 8×108?m3,兴利库容1.101 8×108?m3,设计水位14.2 m,围坝长14.277 km,坝顶高程17.24 m,最大坝高15.24 m,坝顶宽8 m,是一个大型人造平原型水库。
2 大坝内坡破坏情况
棘洪滩水库建成后,1989年10月开始蓄水,受春夏季东南风和秋冬季西北风大风影响,水库坝体东南侧和西北侧不断遭受风浪冲击,内坡不断遭到破坏(大坝西北段和东南段砌石护坡破坏情况见表1和表2),导致坝体水边线以上多处干砌石护面下层沙石被淘空或护面塌陷。大坝内坡的破坏形式[1,2,3]有3种:①水位变动区三角石数量较多,三角石翘起、翻转,使水位变动区成为反滤料被淘出的主要通道;②坝坡变形,干砌石架空,下面的反滤料被淘空,使坝壳遭淘刷;③反滤料因未按设计要求铺设而被淘空,坝坡形成塌坑,有的部位坝壳已被淘刷深达10 cm以上。棘洪滩水库运行以来内坡塌坑破坏及工程维修情况见表3和表4。
注:该表统计时间为2009年4月。
3 大坝内坡破坏原因
3.1 水库设计风速标准偏低
棘洪滩水库设计风速为20 m/s,而据当地实测风速数据显示,当地最大风速为25.9 m/s,不但超过设计值,而且刮这种风速的次数较多、历时较长。原水库设计风速标准偏低,是造成内坡破坏的原因之一。
棘洪滩水库处于沿海地区,风力较大,近年来,风浪淘刷对干砌石内坡破坏严重。从护坡塌陷中心高程来看,一般在当时风浪高波压区;内坡遭破坏形式都很相似,为漏斗状,即很不稳定的楔形干砌石块在波浪压力的作用下被淘出,反滤料接着流失,干砌石护坡局部架空,形成空穴,在波浪打击下,方块石排列混乱呈漏斗状塌坑,且风浪越大,持续时间越长,对大坝内坡的破坏愈烈[4,5,6,7]。
采用式(1)对大风引起的坝坡波浪冲击力进行核定计算[8]:
式中:Fw为波浪对坝坡的冲击力,t/m2;α1为冲击力系数,α1=0.85+4.8hw/λ+m(0.028-1.15hw/λ)(λ为波浪波长,λ=0.304vwL1/2(vw为风速,m/s;L为波浪吹程,km;m为大坝坝坡坡度系数,本坝坡m=2.5));α2为相应于风浪波长与波高的计算参数,相应数值查表5;α3为最大相对波压力系数,相应数值查表6;hw为波高,m(hw=0.0208v
可以计算得出:按照设计风速vw=20 m/s,大坝波浪冲击力为3.9 t/m2;当vw达到当地实测风速最大值25.9 m/s时,大坝波浪冲击力为4.95 t/m2。由此可知,最大风速对大坝坝坡形成的波浪冲击力比设计风速对大坝坝坡形成的波浪冲击力大1.05 t/m2,大了26.92%,可见,大坝内坡极易遭到破坏。
3.2 水库施工质量低
原设计大坝内坡为干砌方块石护坡,块石厚度为30 cm,砌石下为反滤层,从坝壳起沿垂直坝坡方向由下而上依次为:中粗砂15 cm;0.5~2 cm的碎石15 cm,2~4 cm的碎石20 cm。由于1989年山东省青岛市缺水严重,为抢棘洪滩水库围坝工期,内坡施工在14.227 km的围坝上全面进行,对方块石规格及砌筑质量把关不严,致使三角石数量较多,造成砌石表面不平整,砌石不能形成坚固的整体,整体稳定性差。有的部位反滤料混掺,未按设计要求铺设。干砌石护坡块石及砌筑质量较差,块石合格率仅为32%,砌缝合格率为40%左右,这是造成大坝护坡破坏的主要施工方面的原因。
4 内坡加固方案
棘洪滩水库大坝上游护坡的抗风浪能力逐年下降,干砌石损坏比较严重,经常出现大面积的坝坡塌陷,给工程管理带来了很大的困难,并影响了水库正常蓄水和供水。为保证青岛市的正常供水,增强青岛市抵御干旱灾害的能力,山东省胶东调水局于1997年下达了棘洪滩水库大坝内坡加固的工程任务。根据当地的自然条件和工程实际,经专家论证,最后采取对棘洪滩水库大坝干砌石内坡用现浇混凝土板进行加固的方案。
棘洪滩水库大坝内坡坡比有3种,分别为1∶2.5、1∶2.25和1∶2.75,每段加固高程情况是:桩号10+000~1+350及3+000~6+050段的加固高程为9.5~15 m,桩号9+000~10+100段的加固高程为9.5~13.5 m,桩号6+050~6+850段的加固高程为12~14 m。
在高程9.5~13.5 m(或12~14 m)水位变化部位,在原干砌石护坡上面现浇一层厚度15 cm的C20混凝土,采用2级配混凝土,混凝土抗冻标号为M150,抗渗标号为B8,在混凝土顶层部位设Φ4 5的冷拔丝钢筋网,间距30 cm×30 cm,钢筋保护层为3 cm,在混凝土加固面沿坝坡方向5.4 m设一道横向伸缩缝,在水平方向8 m处设一道纵向伸缩缝,伸缩缝分别用厚2 cm的沥青木板填塞。为使混凝土与坝坡干砌石牢固结合,防止混凝土板面下滑,在每个段面的顶部和底部拆除一行干砌石,设混凝土齿墙,且和面层混凝土一起浇筑,以增强抗滑能力。对原坝面干砌石护坡的裂缝,要求先用砂子或细石填实25 cm,再用5 mm的细石混凝土灌注5 cm,缝隙灌好后,上面再均匀地摊铺一层厚度为2 cm的水泥砂浆作为结合层,然后再浇筑厚度为15 cm的C20混凝土,以增强混凝土板的抗滑力。
1997~2007年,共进行了7期棘洪滩水库大坝内坡加固工程,已加固坡段为9+000~1+135及3+000~6+850,加固总面积达139 974.85 m2。
棘洪滩水库大坝内坡加固工程的施工主要有以下难点:①在坡比1∶2.25和1∶2.5的面上对混凝土坍落度的控制标准要求高;②干硬性混凝土振捣要求标准高;③工期紧、线路长;④对混凝土养护要求标准高。
棘洪滩水库分高水位、中水位、低水位运行3种状态,13.00~14.20 m为高水位,9.50~13.00 m为中水位,9.50 m以下为低水位。出于安全考虑,水库在中水位以下运行。
历年棘洪滩水库的内坡加固均按1997年内坡混凝土加固工程方案进行设计施工,施工时,分期、分段对设计高程在9.5~13.5 m和9.5~15 m水位经常变化的内坡部位浇筑混凝土,混凝土板厚度按下式计算[9]:
式中:Tc为混凝土板厚度,m;c为护坡结构系数,c=0.075;S为沿波传播方向的混凝土板长,m;γc为混凝土密度,t/m3。
计算得出棘洪滩水库内坡护坡混凝土板厚度Tc=0.15 m,因此,在原干砌石面上用15 cm厚的现浇200号钢筋混凝土板进行加固。
5 内坡加固质量控制
棘洪滩水库大坝内坡加固工程从1997年第1期开始到2008年止,累计完成大坝护坡加固长度9.4 km。在干砌石护坡加固施工过程中,从原材料到每一施工工序,始终坚持质量第一的原则,严格按设计及有关技术规范进行质量控制和监督:水泥必须具有水泥物理性能检验报告单或出厂证明;砂质和粒径必须符合设计要求,含泥量小于3%;碎石采用崂山花岗岩,且级配符合设计要求;重点控制所拆干砌石、混凝土的拌和及浇筑质量,保证所拆块石数量符合设计要求;混凝土拌和均匀,振捣必须密实;养护时间不少于14 d。由于加强了质量管理,施工质量较好,现场按规范随机所取的抗压试块、抗冻试块及抗渗试块,经试验均符合或超过设计要求,经验收,棘洪滩水库大坝内坡加固工程被评为优良等级工程。
6 结 论
截至2009年初,1997年用现浇混凝土加固后的棘洪滩水库大坝护坡已经受了近12年运行考验,且在冬天低于-10 ℃的寒冷气温下,混凝土内坡没有发生冻胀破坏;在历时较长、风速为25 m/s的风浪冲击下内坡没有受到破坏,说明用现浇混凝土加固干砌石护坡是成功的。另外因干砌石护坡破坏而维修的费用平均为52元/m2,而内坡加固费用平均为80元/m2,从长远看,内坡加固工程投资较省,经济效益较高。综上所述,用现浇混凝土板加固棘洪滩水库大坝干砌石护坡,具有施工速度快、质量好、坚固耐用、投资少等优点,是一种行之有效、一劳永逸的好方法,其方案经验值得在水库地区推广运用。
摘要：分析了棘洪滩水库大坝内坡破坏严重的原因,即,水库设计风速偏低,水库施工质量低;提出采用现浇混凝土板加固棘洪滩水库大坝干砌石护坡内坡的工程修复施工方案。
关键词：棘洪滩水库,除险加固,工程措施
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