1,概述
丹江口水利樞紐工程位於湖北省丹江口市漢江幹流上。具有防洪、供水、發電、航運等綜合效益。它是開發和治理漢江的樞紐工程,也是南水北調中線工程的水源工程。根據工程規劃建設的實際情況,丹江口水利樞紐分兩期開發建設。
初期工程正常蓄水位為157m,相應的庫容為1745億m3。百年壹遇洪水位為161.45m,對應庫容為209.7億m3。壩頂高程162m,由左右岸土石壩、左右岸混凝土非溢流壩、深孔壩、表孔壩、電站和升船機組成。擋水壩總長2468m,混凝土壩為寬縫重力壩,總長1141m,最大壩高97m。右岸土石壩長130米,最大壩高32米;。左岸土石壩長1197m,最大壩高56m,均為粘土心墻壩。初期工程於1958年9月正式開工,6月大壩開始攔洪,11,6月首臺機組發電,1968。河床混凝土壩水下部分已按後期最終規模,1977建成。
第二期工程包括加高土壩和混凝土壩。根據工程計劃,壩頂高程為14.6m,至高程為176.6m,擋水建築物總長度為3442m,為滿足擋水時大壩穩定和受力的要求,混凝土壩在壩頂和下遊壩坡采用現澆混凝土增加高度和厚度,長度仍為1141m。混凝土壩溢洪道堰頂擡高至152m高程,混凝土壩最大壩高為117m。右岸土石壩改線改建,長877m,最大壩高60 m,左岸土石壩加高加厚,左壩肩向左延伸200m,長1424m,最大壩高71.6m,電站裝機容量和布置無變化;通航建築物由最初的150噸升船機擴建為300噸升船機,總體布局不變。
2.運行管理與大壩加高建設的矛盾。
2.1施工與運營平行,場內交通相互幹擾。
由於大壩加高施工是在原壩體基礎上進行的,受原壩體結構和河床地理位置的限制,施工場地狹窄,交通十分擁擠。大壩加高施工期間,原材料、機械設備的運輸和施工人員的上下班大多要經過原壩路,施工占用原壩頂場地,對大壩運行管理的物資設備運輸、啟閉機等機電設備的行走、樞紐的日常巡視和水工建築物的正常維護和檢修造成不利影響,造成運行管理和維護困難。
2.2大壩維修與二期工程建設的矛盾
大壩的維護和維修是確保大壩安全的壹項重要工作。大壩加高施工不利於正常的維修工作,可能導致維修工作延期或無法進行。另壹方面,維修修理工也會對二期工程的施工造成壹定影響,可能會造成部分單項工程延期或施工質量無法保證。
2.3正常大壩監測觀測設施的增建和改建與二期工程建設的矛盾
丹江口大壩水平位移監測設施有25條垂線(包括12倒垂線),3條張力線,2條精密導線,29個測點。共有363個垂直位移監測點。在加高工程施工期間,混凝土壩中的大部分監測設施繼續保持原有的工作方式。但後期大壩結構的變化會影響到壩內的壹些監測設施,與壩頂面接觸部位的測點也會受到影響,壹些監測項目將會停止。同時,正常的監測工作、監測設施的改造以及施工過程中監測設施的保護和連接也會對加高施工產生壹些不利影響。
2.4大壩防洪與建設的矛盾
丹江口大壩加高施工期間,樞紐仍承擔著漢江中下遊的防洪任務,需要確保漢江中下遊的大壩安全和防洪安全。施工防洪標準采用千年壹遇洪水,與初期工程設計洪水標準相同。丹江口水利樞紐溢洪道壩段主要用於壩前水位超過規定的汛限水位或正常水位時開閘放水。加高工程期間1 ~ 3年枯水期主要進行壩坡施工。根據施工期大壩結構受力要求,水庫水位不應高於152m,未來兩年汛限水位為145m m,泄洪啟閉設備使用頻繁,增加了泄洪設施的工作量。
樞紐正常汛期將對丹江口大壩加高施工產生較大影響,主要是由於泄洪建築物建設與樞紐汛期相互影響。根據初步設計方案,堰孔將於10年6月至次年4月的15年枯水期施工。根據歷史記載和統計資料,漢江流域10以後發生洪水的概率較大。按照調度規定,樞紐遇到百年壹遇或更大洪水,所有堰孔都要參與泄洪。如果在此期間進行堰孔施工,壹方面堰孔不能正常參與泄洪,樞紐泄洪能力大大降低,對樞紐安全構成威脅。另壹方面,未完成的堰孔施工也會被迫停止,形成非原設計的結構縫,堰頂溢流面會被高速水流沖刷,施工質量難以保證。此外,如果8 ~ 13深孔壩段下遊遭遇深孔泄洪,可能導致施工無法繼續,在施工中形成冷縫,降低壩坡澆築質量。
2.5水庫運行期間發電與施工限制水位的矛盾
原則上水庫水位越低越好。但考慮到現有初期運行功能的要求,在坡面澆築混凝土時,將水庫水位限制在1.52m以下,以獲得較好的大壩初期位移值。在建設期前三年汛後限制水位為152m的情況下,年發電量將減少198萬kw·h;;近兩年汛期限制水位為1.45m,年發電量減少1.65億kW·h..
漢江流域洪水以山洪為特征,暴雨強度大。中上遊往往處於同壹暴雨區。扇形水系沿幹流流入洪水,年內、年內徑流極不均勻。短時間內可能出現洪峰和洪量。此外,施工期泄洪建築物建設可能導致泄流能力降低,水位可能超過施工限制,大壩應力等施工條件可能不滿足施工技術要求,可能導致施工質量事故的發生。雖然增加預泄量的方法可以提高施工的安全性,但過大的預泄量也會大大降低水庫的效益。
由於汛期壩前控制水位的變化,丹江口水利樞紐的調度規程應作相應的調整。壹方面為了保證樞紐的有效性能,希望盡可能提高水位,另壹方面為了保證施工質量,要求盡可能降低水庫的水位。兩者之間會有壹些矛盾。
3.對策和建議
3.1做好準備工作。
為盡量減少二期工程建設對樞紐管理的影響,應在主體工程開工前做好相關準備工作,主要包括主壩加高施工前必須完成的準備工作、移民征地、施工規劃、組織協調等。準備工作是否充分,對於減少工程量,減少施工幹擾和矛盾,提高施工質量,提高施工管理水平具有重要意義。
漢江集團自1995以來,為大壩加高做了大量的準備工作,完成了左岸土石壩尖山壩段原壩軸線恢復、王大溝過濾器加高加固、水閘槽連接、深孔胸墻修復等大壩加高前期工作。筆者認為,四通壹平工程、深孔提升機更換等可先於主體工程施工的更新改造工程應盡快實施。
目前,還有大量的前期工作需要立即進行,主要包括砂石生產系統和混凝土攪拌系統等輔助設施的重建,以及供水、供電、供氣和通訊、場地平整等建設。另外,提前做好移民和征地工作,減少施工糾紛。還要根據實際情況研究建設進度、建設順序、分區和資源配置,確保建設有序、力量均衡、資源優化配置。
3.2采取各種措施改善交通狀況。
針對施工現場擁堵情況,筆者認為應采取多種措施綜合解決,主要包括:1)制定壩區出入制度,防止無關車輛和人員進出壩區。2)目前壩上道路狹窄,轉彎多,沒有紅綠燈,施工期間車輛多,容易造成交通堵塞,甚至發生交通事故。建議對現有道路進行改建拓寬,增設紅綠燈等交通標誌,施工期間增加道路巡邏檢查人員和道路養護人員;3)加強施工調度指揮,盡可能控制交通流量,減少施工運輸高峰,保證施工運輸強度均衡;4)項目法人應建立有效的運輸管理機制,制定相應的運輸管理制度,並以合同形式與各施工單位簽訂責任書。5)積極采取各種措施進行多方向的運輸道路,如修建施工橋梁,利用浮舟分流左右岸、大壩上下遊的交通流量。
3.3完善運行管理建設機制,建立相應的規章制度,規範管理。
3.3.1修訂制定相關規章制度。應盡快頒布關於建設和運營管理的規章制度。規章制度的內容應主要包括:①設置工作區域界限,將運行、維護和管理與施工分開;(2)配置專職協調、檢查人員,加強現場管理,並做好協調工作;(3)建立信息渠道,操作和維護盡量避開施工高峰;(4)建立大壩建設管理辦法,實施標準化管理;⑤積極鼓勵施工和進度計劃的優化,提高施工的科技含量;⑥施工方和運營管理方應做到文明施工、文明運營,建立良好關系,促進施工順利進行。
3.3.2建立協調機制,實現信息資源共享* * *加高工程施工不同於壹般工程施工,受樞紐和施工現場運行管理的限制,施工幹擾大,涉及單位和人員多。因此,有必要由項目法人牽頭,各相關單位組成協調領導小組,形成相應的管理機制。協調小組的主要職責是及時處理建設和運營管理之間的矛盾,及時向相關方通報建設信息和運營管理信息,做好協調工作,及時靈活地調整建設和運營管理的進度,減少相互幹擾,確保建設工作和運營管理工作盡量錯開。
3.3.3將信息技術應用於運行管理信息技術已經廣泛應用於水利的各個學科。為了提高運營管理水平和施工質量,應積極廣泛采用網絡技術和數字化技術。例如,可以利用RS、GIS、GPS等先進技術,減少施工和運行管理之間的幹擾,提高大壩監測和施工測量的精度和效率;建立和完善水文數據庫和水文信息的計算機網絡系統,為二期工程建設和樞紐防洪提供更加準確、及時的實時數據;計算機局域網的建立,使大壩加高施工和樞紐運行管理信息的收集、傳輸和處理更加快捷、準確,實現了信息共享,進壹步提高了施工運行統壹調度和及時處理相關施工問題的施工管理水平。
3.4提高預報精度,優化水庫調度方案。
氣象水文預報是指導施工和防洪的主要依據,也是保證施工質量的重要基礎工作。氣象水文預報的準確性受人員素質、設備和預報技術的影響。因此,應加強技術人員的培訓,提高整體素質,更新現有設備,積極引進新技術,向自動化方向發展,加強與國家、水利部等專業部門的合作,建立合作領域,開展科學研究,實現信息共享,把氣象水文預報提高到壹個新的水平。
通過計算研究,丹江口水利樞紐現有的初期工程調度方案在實踐中不斷修正和完善,使調度規則真正滿足水庫的安全高效利用。根據洪水情況和施工要求,及時動態控制水位,科學合理調度,做好水庫調洪演算,根據實際泄洪能力預泄水庫水、放空庫容,既保證了洪水期間洪水能及時下泄,又將水位控制在152m以下,既滿足施工要求,又不造成發電效益的過大損失。
3.5妥善處理監測工作與監測設施改造建設的關系。
應采取相應的處理措施,妥善處理二者的關系,提高大壩的安全監測性能,實時反映大壩的工作性能,指導施工,提高主體工程和監測設施的施工質量。筆者認為應采取以下措施:1)鑒於部分監測項目的減少,為準確反映大壩工作性態和施工引起的變化,應適當加密壩基垂直位移等監測項目的觀測頻率;2)部分監測設施如監測電纜、導管、測壓管等需隨壩體加高向上延伸,施工時應重點預留和維護,避免遺漏或損壞;3)加強監測人員的培訓,提高專業水平,進行準確及時的監測。4)鑒於部分監測項目暫停,應加強巡視檢查力量,確保大壩正常安全運行和施工;5)通過合同、制度等規範施工行為。,以免施工中為了搶施工進度而損壞觀測設施。
3.6積極引進新技術、新工藝、新材料和新設備,大力開展施工科研。
為了提高施工效率,減少施工對運行管理的幹擾,應積極研究當今水利工程建設中的新技術、新工藝、新材料、新設備,並根據工程建設的實際情況加以應用。如河床壩段混凝土加高施工,可選用水利部北京何江電氣設備工程公司組織開發、水利部杭州機械設計研究院設計的MQ1800型圓筒橋式起重機。該起重機最大工作範圍70m,最大起重量20t,結構簡單,自重輕,經濟性能好,能夠滿足丹江口大壩混凝土加高施工的需要。
還應根據實際情況,大力開展施工科研,改進施工方法,優化施工設計,提高施工技術水平,縮短施工工期,減少對樞紐運營管理的影響。
3.7建立和完善現代水利建設體系
通過建立現代水利建設體系,可以有效地保證高水平的工程建設管理和施工技術及效率,也可以減少施工對運行管理的不利影響。
丹江口大壩加高工程要按照現代水利建設制度的要求,積極推行工程建設“四制”,即項目法人責任制、招標承包制、工程建設監理制和合同管理制。工程建設項目法人受國家委托,按照《中華人民共和國招標投標法》、《工程建設項目招標投標辦法》等國家法律法規,按照“公開、公平、公正”的原則,遵循市場經濟規律,履行自身職責,全面負責丹江口大壩工程建設,引入競爭機制。召集具有豐富水利建設經驗的專家組成招標委員會或委托專門從事水利的招標代理機構,通過招標方式選擇企業資質等級高、信譽好、施工經驗豐富、技術水平高、施工組織設計合理、質量管理體系健全的國內施工承包商、施工監理、國內外設備制造商和材料供應商參與丹江口大壩工程建設。
4.結論
丹江口大壩二期工程是我國迄今為止最大的水利工程加高施工,施工期間難以保證樞紐的正常運行和管理。但由於對建設技術的重視程度較高,對運營管理與建設之間的矛盾考慮較少,壹些問題沒有引起足夠的重視,這不僅會影響樞紐的運營管理和效益,還會對二期工程的建設產生負面影響。為確保工程的順利建設和大壩的安全運行,作者認為應盡快深入研究樞紐運行管理與工程建設的關系,制定切實有效的措施,在工程建設中引入新的管理理念和技術,提高建設管理水平,做到運行管理與大壩加高建設兼顧,在保證建設質量和進度的同時,確保樞紐的正常運行管理。
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