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2工程概况
遵义县水泊渡水库地处贵州省的北部,位于乌江的二级支流上,工程坝址以上集水面积241km2。流域多年平均降水量1040mm,多年平均径流量1.13亿m3,是一座以灌溉为主兼顾供水的中型水库,总库容6550万m3,设计灌溉面积11646.5hm2,城镇日供水4万t。灌区位于遵义县南部,是贵州的粮食主产区之一,作物组成以水稻为主,兼有小麦、油菜、玉米、茶园等粮食和经济作物,复种指数1.8~2.0,灌区多年平均干旱指数0.75,为一般干旱区,以夏旱为主,特别是伏旱影响最大。变化规律为三年一小旱,五年一中旱,十年一大旱。
流域属无资料地区,其径流计算以邻近的湘江站为参证站,采用水文比拟法结合降水修正来推求,用水过程则根据历年各种作物的设计节水灌溉定额推求。在所选用的1971~1996年资料系列中,丰平枯年份分别占9年、8年、9年,且包含了1975、1986、1993年等中等干旱年及1972、1981、1990年等大旱年,以及1977、1991年等丰水年,因此,其来、用水过程代表性较好,这为以下的分析研究打下了坚实基础。水库P=75%设计年来水量8840万m3,P=85%设计年来水量7800万m3。
3典型年比较
根据规范要求,该灌区位于南方多雨区,作物以水稻为主,其设计保证率的范围为75%~95%,本文主要针对P=75%和P=85%进行分析;调节性能的研究范围为不完全年调节至完全多年调节。灌区作物以种植中稻为主,并且以中稻的需水量为最大,其灌溉期为5~8月。根据湘江水文站水文年及(5~8)月平均流量系列,/%P=75%典型年选择1975、1979、1980、1993年进行比较,P=85%典型年选择1972、1981、1986、1990年进行比较,各典型年的年及(5~8)月平均流量和经验频率见表1、表2。
表1P=75%典型年比较表
ComparisonoftherunofffortypicalyearswithP=75%
--------------------------------------------------------------------------------
年径流
(5~8月)径流
年份
--------------------------------------------------------------------------------
Q(m3/s)
P(%)
Q(m3/s)
P(%)
--------------------------------------------------------------------------------
1975
7.41
74.07
12.4
62.96
1979
6.68
85.19
11.1
70.37
1980
7.65
66.67
10.4
77.78
1993
7.13
77.78
11.6
66.67
设计值
6.87
75.00
10.9
75.00
--------------------------------------------------------------------------------
表2P=85%典型年比较表
ComparisonoftherunofffortypicalyearswithP=85%
--------------------------------------------------------------------------------
年径流
(5~8月)径流
年份
--------------------------------------------------------------------------------
Q(m3/s)
P(%)
Q(m3/s)
P(%)
--------------------------------------------------------------------------------
1972
6.98
81.48
8.38
88.89
1981
5.17
92.59
8.13
92.59
1986
5.50
88.89
10.4
81.48
1990
4.03
96.30
5.83
96.30
设计值
6.09
85.00
9.14
85.00
--------------------------------------------------------------------------------
由表可见,对P=75%来说,1979年全年及(5~8)月实测流量与设计值最为接近,其它年份来水均比设计值丰沛;而对P=85%来说,1981、1990年的经验频率均高于设计频率,实测流量均小于设计值,1972、1986年的经验频率和实测流量与设计值相近,另外,1990年干旱是建国以来最严重的干旱,其重现期为50年一遇,1972年干旱排第二位。单从年和(5~8)月平均流量来说,P=75%典型年份选择1979年较好,P=85%典型年份选择1972年较好。
典型年年内径流分配过程以湘江水文站实测径流过程进行同频率修正,用水典型按长系列用水量进行选定,灌区P=75%年用水量6060万m3,P=85%年用水量6540万m3。为进行不同调节性能的比较,假定不同的年用水量放大系数(即表3、表4中的K),求得各个用水量相应的用水过程,进行长系列和典型年法兴利调节计算,长系列法求得的库容作为设计库容,成果见表3、表4。从表中可见:
(1)在P=75%的4个典型年中,以1975年为典型求得的库容与设计值最为接近,而以最理想的1979年为典型求得的库容为最小。各典型年年库容与设计库容的比值,最大为1.42倍,最婿为0.36倍。
(2)在P=85%的4个典型年中,以干旱最严重的1990年为典型求得的库容与设计值最为接近,而以比较干旱的1972年为典型求得的库容为最大,其它年份的库容均小于设计值,特别是年及(5~8)月平均流量的经验频率均达92.6%的1981年为典型求得的库容远小于设计值。各典型年年库容与设计库容的比值,最大为1.41倍,最婿为0.13倍。
表3P=75%不同典型年的年库容比较及年内亏水折算系数成果表
Comparisonofyearlystoragecapacityofeverytypicalyearand
conversioncoefficientofyearlydeficientwaterwithP=75%
--------------------------------------------------------------------------------
项目
K=0.54
K=1.00
K=1.08
K=1.28
K=1.46
K=1.58
K=1.67
K=1.76
--------------------------------------------------------------------------------
1975年
652
1599
1813
2376
2973
3452
3835
4176
1979年
240
821
936
1544
2320
2859
3293
3679
V年(万m3)
1980年
186
868
1029
1663
2439
2979
3413
3798
1993年
616
2037
2277
2915
3456
3832
4135
4403
--------------------------------------------------------------------------------
长系列V兴(万m3)
520
1435
1733
2434
3137
3788
4244
4635
--------------------------------------------------------------------------------
年内
亏水量
313
1107
1730
2288
亏水
库容折算系数
0.524
0.304
0.237
0.201
--------------------------------------------------------------------------------
调节性能
不完全
不完全
不完全
不完全
不完全
不完全
不完全
完全
年调节
年调节
年调节
年调节
多年调节
多年调节
多年调节
多年调节
--------------------------------------------------------------------------------
那么为什么不同的典型年求得的库容差异如此之大,而且与典型年选择的结论完全相悖呢?可以从历年的径流过程及灌区干旱特性来分析原因。虽然各个典型年的全年和(5~8)月的平均流量和经验频率与设计值较为接近,但其分配过程各异,因此,求得的库容千差万别。各典型年5~8月逐旬平均流量过程线见图1。图中可见:
表4P=85%不同典型年的年库容比较及年内亏水折算系数成果表
Comparisonofyearlystoragecapacityofeverytypicalyearandconversion
coefficientofyearlydeficientwaterwithP=85%
--------------------------------------------------------------------------------
项目
K=0.50
K=1.00
K=1.19
K=1.35
K=1.46
K=1.55
K=1.63
--------------------------------------------------------------------------------
V年(万m3)
1972年
877
2771
3498
4114
4542
4905
5231
1981年
86.6
1029
1993
2783
3332
3797
4214
1986年
443
954
1924
2714
3263
3728
4145
1990年
737
2040
2538
2959
3454
3919
4336
--------------------------------------------------------------------------------
长系列V兴(万m3)
646
1967
2731
3573
4336
5346
6473
--------------------------------------------------------------------------------
年内
亏水量
271
1389
2180
2877
3508
亏水
库容折算系数
0.714
0.443
0.404
0.496
0.609
--------------------------------------------------------------------------------
调节性能
不完全
不完全
不完全
不完全
不完全
不完全
完全
年调节
年调节
多年调节
多年调节
多年调节
多年调节
多年调节
--------------------------------------------------------------------------------
(1)P=75%:1975年属中等干旱年,6~8月较干旱;而1979年用水关键时期7~8月来水均匀;1980年干旱月份较少,6、7月份来水较丰沛;1993年径流分配过程较恶劣,5~7月来水较枯,其年库容为最大。因此,P=75%典型年选择1975年为宜。
(2)P=85%:1990年伏旱自7月份持续到8月底;而1972年的径流分配过程相当恶劣,5月下旬的径流量占(5~8)月径流总量的40%以上;1981年的来水丰枯交替出现,径流分配过程则较为均匀;1986年虽5月和8月来水较少,但5月份的用水也少。因此,P=85%典型年选择1990年为宜。
图1各典型年5~8月逐旬平均流量及均值过程线
Thetendaymeanflowdischargeanditsaveragevalueintheperiod
fromMaytoAugustineverytypicalyear
总之,由于典型年法要进行同频率修正,移用的是其径流分配率,因此,在选择典型年时,除了注意年、灌溉期实测流量和经验频率与设计值相近外,还应注意径流过程的代表性及灌区的干旱特性,可选择多个典型年分析、比较,以期选择最合适的典型年份,既经济又合理地确定水库规模。
4典型年法年内亏水的处理方法
当水库调节性能高于完全年调节时,当年来水不能满足需求,需进行多年调节。一般认为,水库的兴利库容由年库容和多年库容所组成。年库容由所选典型年推求;多年库容拦蓄丰水年的多余水量以补充枯水年的年水量的不足,多年库容一般用线解图法推求,这里提出一种较为简便的方法,就是将年内亏水按系数折算到兴利库容中。对于供水水库,年内亏水可全部作为兴利库容;对灌溉水库而言,因其用水过程不均匀,有相对集中的灌溉季节,水库可进行多回运用,因此不可能将年内亏水100%地计入库容,根据分析,从表3、表4可以看出,设计保证率愈高,年内亏水折算系数愈大,P=75%为0.20~0.50,P=85%为0.40~0.60;对于同一保证率来讲,以刚刚跨入多年调节时为最大。在省内其它地区,当流域的径流特性和灌区的作物组成、灌溉制度、复种指数等差别不大时,也可能存在着上述的变化规律。
另外,在现场踏勘或成果框算时,如果已知每亩田所需的灌溉库容,就能较快知道设计灌面所需的灌溉库容,从而确定水库的大致规模。对本灌区而言,P=75%时,完全年调节到完全多年调节每亩田所需的灌溉库容为190~240m3;P=85%时,则为210~360m3。当灌区的干旱特性及流域径流特性基本一致时,每亩田所需的灌溉库容相差不大。如:黔东灌区的道塘水库,P=85%每亩田所需的灌溉库容为220m3;独山南部灌区的谭尧水库,P=75%每亩田所需的灌溉库容为183m3(两库均属完全年调节性能)。
5几点结论
1概述
伴随着我国经济的不断发展,水电行业的运行方式也在呈现出一种逐渐转变的趋势。现阶段AGC应用被广泛应用于我国水电领域,同时在电网调度的基础上开展与运行。网上信息的确定对调度负荷有直接影响,尤其是对于水头变化的水电站来说,更是需要对上述现象进行重点注意,最终实现在各个小型水电站之间对机组负荷进行合理分配的目标。水轮发电机组运行状况会对电站使用效果有直接影响,电站在实际运行时可能会出现使用效果不理想的现象。为在真正意义上实现水电站安全生产,我们必须进行不断的努力与创新。安全生产是水电站安全生产管理的重要组成部分,同时也是水电站安全生产管理工作正常运行的基础与前提。现代化管理是水电站未来发展趋势与方向,为实现对劳动生产率的有效提高,必须在实际生产过程中对生产过程的安全顺利进行保障,同时促进安全生产管理工作的顺利运行。应该为劳动工作者创造良好的工作环境,促使劳动者的生命安全得到保障,这不仅对提高生产效率有重要作用,同时对水电站实现经济效益最大化有促进作用。龙凤山水库在1958年真正建立,同时其电厂在1969年真正实现发电并投入运行,水库共有2台大流量卧式发电机组,每台分别为1600KW,预计每年发电1500万度。经过长期的运行与工作,已经出现设备是陈旧以及故障不断的现象。后来经专业人员对其控制系统进行更新与改造,不仅实现对安全生产管理的有效加强,同时对电厂安全运行有重要意义。该电厂不仅为水库经济效益创收,还在真正意义上对自身价值与意义进行充分发挥。
2牢固树立安全生产观念
安全运行是水库与电厂进行一切工作的基础与前提,为实现在安全的基础上对发电量进行提升,就必须加强安全管理工作,同时上述做法对有效降低损耗有重要作用。设备管理以及员工安全生产也对其有直接影响,因此在实际进行工作时必须对上述因素进行综合考虑。其中主要包括三点,下面我们进行仔细分析。2.1水库以及电厂已经要多年的运行时间与经验,加强安全生产教育是确保安全生产发电的基础,实现从根本上对安全事故进行避免。因此,在实际工作中无论是领导还是工作人员都应该树立牢固的安全生产观念,对自身安全负责。2.2为对安全生产进行保障,电厂每年都会进行固定的停电检修,在此期间电厂领导还需要对安全生产教育进行主持。“以人为本,安全生产,预防为主”是电厂在实际进行管理与生产时的基本原则,同时可作为安全生产方针对水库电厂安全生产管理工作进行指导。在实际进行安全生产教育时可结合电厂实际情况对安全责任事故进行合理的分析,促使员工对其中的经验进行吸取。2.3为对员工的安全生产责任心进行有效增加,可在实际对电厂进行经营与管理时对认真负责的工作人员进行表彰与奖励,帮助员工对安全生产观念进行有效的树立。这不仅是对工作人员自身安全负责,也是电厂正常运行的保障。
3定期开展全员技术培训,提高技术管理水平
水库电厂在建厂开始有一批经验丰富的优秀员工,但经过长时间的发展,部分老员工已经逐渐退休。新员工呈现出逐年更新的状态,文化素质参差不齐以及业务水平较低等现象在新员工中普遍存在,这对电厂的现代化生产与管理目标的实现有阻碍作用。因此在实际上岗前应结合实际情况对员工进行科学的培训。3.1春季检修期培训相关领导可利用春季电厂停电检修期间对全体员工进行技术培训。其中水电以及电气检修员工都在理论基础学习的范围之内。同时在实际进行授课时需要对电厂实际情况进行有效结合,做到有计划以及有针对性。机组结构、性能以及工作原理等都是电厂在实际运行时的基本内容,因此在授课时必须对上述内容进行重点讲解,对工作人员的技术管理水平进行有效提高。3.2新员工培训新员工在进厂时,都会被安排在有老员工的班次或组别,老员工可以起到带动作用,促使新员工对工作环境与工作内容尽快熟悉,同时对工作要领进行掌握,最终实现对独立工作能力的有效提高。
4加强发电生产设备管理
发电生产设备是电厂的主要生产工具,保证发电设备安全、高效的运行,提高经济效益,检查维护发电生产设备对水库电厂安全生产有非常重要的意义。主要包括四个方面:4.1春季检修期设备管理水库电厂设备已运行多年,发电机组、继电保护系统小故障经常出现,每年春季设备检修项目繁多,电厂员工通过安全管理的责任心,精心维修,使陈旧的发电设备坚持正常运行。4.2发电机组检修记录在发电生产管理中,为每台发电机组建立健全完善的设备账单,建立全面的技术档案,做好检修、更换零部件记录。对于机械设备故障在检修过程中分析原因,提出处理方案,随时检查运行状况并作详尽记载,为设备检修打下基础。4.3建立设备管理责任制水机、电气等设备均有员工专职负责,要求员工掌握所管设备结构、性能、工作原理,熟悉常见故障及处理方法,当班期间加强巡视、维护,动员全体员工参与设备管理,随时将发现、解决的设备运行缺陷提报主管厂长,及时备案处理。
5加强巡视检查,发现问题及时处理主要包括两方面
5.1巡视检查是电厂安全运行的关键水库电厂运行管理分为水机、电气两个班组,建立了详细的运行巡视检查制度,要求1次/h巡视检查。在巡视检查过程中,集中精力全身心投入,观察仪表显示、听声音异常、嗅空间异味,一旦发现异常即刻分析原因着手处理,不能及时解决的及时上报,避免事故发生。对水轮发电机组温度、转数、出力、控制保护系统工作状态做好检查记录。5.2运行交班前做好全面检查将本班运行检查情况、运行及检查记录移交接班组。接班组做好接班前检查,掌握发电设备运行状态,达到安全运行的目的。
6加强监督检查实现安全生产
水库电厂建立安全生产管理制度,监督、检查至关重要,管理制度落到实处方能确保发电生产安全。水库管理处领导会同电厂管理人员逐月进行安全检查,年终全面检查。通过检查及时发现不安全因素和设备缺陷,提高职工安全意识,保证安全生产。结束语安全生产管理是一项重要的企业管理工作,同时也是一项需要长期坚持、不能松懈的工作。需要各级领导重视,全体职工参与。只有坚持“以人为本、安全第一”的安全管理方针,才能最大限度地避免和控制发电设备安全事故的发生,实现电站安全生产管理,有效的提高电厂的经济效益和社会效益。
作者:王春雨 单位:五常市龙凤山水库电厂
2电子文件及其特点
1)电子文件需要借助一定的设备与软件。电子文件具有数字性,它的存在需要特定的设备与软件,这个设备与软件将直接影响电子文件的质量。
2)电子文件可以实行共享。电子文档与纸质文档最大的区别在于它可以实行数字化的共享,无空间、时间与次数的限制,实现效率的最大化。
3)电子文件具有一定安全隐患。随着网络技术的盛行,电子文档保存存在一定的风险,有可能被盗用、修改,使其档案的安全性受到挑战。
4)电子文件具有一定的寿命。电子档案与传统纸质档案相比,还存在技术寿命的问题。纸质档案的寿命主要取决于使用的材料和保管条件,其反映的信息相对比较稳定,而电子文件的载体本身寿命比较长,如光盘,如果保管条件好,很长一段时间也不会损坏,但由于其离不开特定的软件平台支撑,需要随着技术的升级不断转录,否则不但可能产生信息异化,甚至因文件不可读取而使档案在几年内就寿命终结。
3电子文件对档案工作的意义
1)工作介质发生变化。传统档案工作介质是纸质,而随着计算机的广泛应用,特别是无纸质化办公的兴起,电子文件从起草、修改、审核到印发都在计算机上进行,电子文件形成后可以更新到办公系统中,供相关人员查阅。
2)整理方法发生变化。分类归档是档案工作的一个重要环节,档案可以通过人工输入的方式进行录入,也可以借助计算机的数据处理功能,如扫描等进行快速的录入与整理,极大提高了档案整理的效率。
3)鉴定和利用发生变化。传统的纸质文件材料,其原始性、真实性可通过分析领导签字、用印等进行直观判断,差错概率小;而电子文件则需要通过分析文件生成时间、版本号、操作权限等元数据进行综合判定,稍不注意容易把“半成品”存档,并且容易出现被修改、原始记录难保障的情况。在利用上,由于电子文件信息载体的特殊性,渠道被极大拓宽,时效也得到极大的提高;同时,信息的保密和保真也与纸质文件有许多不同之处。
4实行电子档案管理的措施
4.1重视电子档案管理的建设尽管电子文档在我国各个领域都已出现,但是在南江水库电子档案的管理尚属空白。因此需要领导高度重视电子档案的建设,成立专门电子档案管理领导机构,进行大力的宣传,提高整体人员的认知程度;尤其是要提高直接形成电子文件的部门领导及其工作人员的档案意识。只有各部门、各层面齐心协力、互相配合,才能做好电子档案的整理与归档。
4.2解决电子档案的技术问题电子档案依赖于电子文件的形成与存储,因此档案工作人员应及时做好电子文档资料的收集、录入、整理,保存好相关的原始数据,如负责人的签署手续、移交手续等,再对原始数据进行技术处理,不能轻易改变原始数据的特性,以保证电子档案的真实性。因为电子档案的技术处理,将是电子档案有效进行存储的关键环节,南江水库在这块上比较欠缺,相关部门应引进相关技术与技术人员,对档案管理者进行培训,才能很好地解决这个问题。
4.3健全电子档案的管理机制在技术上可行之后,电子档案的管理就显得尤为重要,主要有电子档案的归档、电子档案的检查审核、电子档案的保护、电子档案的利用等环节。这些环节都需要制定相应的规章制度,按照一定的流程进行管理,使整个电子档案的管理能够统一化、有序化。在电子档案各个环节制订一定的规章制度外,电子档案管理人员则需要明确责权。目前南江水库设有档案室,里面有文书、财务、科技等档案,但没专人管理。因此在电子档案建设的过程中,应该明确责权、专人负责、协调分工,这样才能有序的进行工作开展。
4.4加强电子档案管理人员的培养在信息技术飞速发展的情形下,档案工作管理者应该与时俱进,掌握电子文件管理的技术。档案人员要适应社会信息化发展的形势,及时更新知识结构,加强对诸如电子文件的整理排序技术、信息安全保护技术、计算机病毒防治技术、网络运行维护技术等的学习,使先进的信息科技成为档案工作的有效手段,更好地为南江水库经济发展服务。
2.水文地质条件
坝址河谷较宽呈“U”型。岩性为侏罗统南圆组第三段流纹质晶屑凝灰熔岩。两岸山坡残积土夹碎石厚约2~5m。左岸风化程度较右岸深,尤其左岸河边一带风化较深。河床及漫滩阶地有卵石覆盖,厚约7~10m。
坝址控制流域面积为1701km2,坝区气候温和。坝址多年年平均流量59.9m3/s,10月~4月为枯水期。施工洪水特性如下表。
时段
P(%)
10~12
11~1
10~3
10~4
11~4
全年
5
245
151
265
280
238
4900
10
197
133
242
244
213
3990
20
153
115
224
204
187
3360
33.3
123
103
155
179
167
2240
50
103
94
132
156
149
2180
3.导流标准、流量及导流方式
工程坝址处河床天然常水位为23.5m,相应的水面宽为90m。河道右侧有近60m宽的大片滩地,两岸岸边较缓,故具备分期导流条件。控制工期的关键项目为厂房工程,同时大部分施工辅助企业设在左岸,因此一期导流先围左岸2孔水闸和发电厂房,洪水由右岸明渠通过;二期围右岸2孔水闸及重力坝,洪水由已建的左侧2孔水闸通过。坝址处河床洪枯流量比约为10,汛期洪水较大,而上游山仔水电站系季调节水库,调节性能好,为减少施工难度,降低导流工程造价,施工导流时段采用枯水期10~4月。工程属Ⅳ等工程,主要永久建筑物为4级,相应的临时建筑物为5级。施工洪水导流标准为:洪水重现期10~5年(土石围堰)或5~3年(混凝土围堰)。坝址附近有大量的土料可用于围堰填筑,采用粘土围堰可降低导流造价,围堰结构采用土石围堰。由于厂房工程结构复杂,一期工程量大,施工期长,围堰过水对工期及经济都影响较大,故一期导流标准选为洪水重现期10年;二期拦河坝结构相对较为简单,工程规模小,在一个枯水期可完成,故二期导流标准选为洪水重现期5年。一期导流流量为244m3/s,二期导流流量为204m3/s。一期厂房施工采用拦砂坎加高围堰或厂房进尾水闸门下闸渡汛。导流平面布置见图3-1。
4.导流建筑物
4.1导流明渠
导流明渠布置在右岸滩地上,长169.78m,梯形过水断面,左边坡为垂直坡,右边坡为1:1,明渠底宽为20.0m,上游首部底板高程为22.50m,下游尾部底板高程为22.00m。明渠桩号坝上0+020上游段右转27°后与河道相接,明渠桩号坝上0+020至坝下0+040与坝轴线平行,明渠桩号坝下0+040下游段左转14°后直线与河道顺接。明渠上游首部左侧设一长15.7m的竹笼导墙,改善进口水力条件。明渠底板采
用150#竹筋砼,厚300mm,竹筋间距为200X200mm。明渠左侧为一期纵向砼围堰,右侧为浆砌块石护坡挡墙。
4.2一期围堰
一期纵向围堰布置在3#闸墩右侧25m处(坝0+095.3),长169.78m,围堰顶高程从27.0m渐变到26.5m,围堰顶宽2.0m,最大堰高11m,纵向围堰桩号坝上0+020以上段两侧边坡1:0.3,其余段迎水面垂直,背水面1:0.6,采用150#混合料砼。一期纵向围堰子堰采用土石围堰,利用纵向围堰外侧原状砂卵石,在右侧增加防渗结构,防渗结构采用粘土心墙结合土工膜形式。一期纵向围堰及子堰断面见图4-1。
一期上游围堰采用土石围堰,堰项高程为27.0m,堰顶宽6.0m,两侧边坡为1:2.0,最大堰高约为9.0m,围堰基础采用粘土心墙结合土工膜防渗,上下游采用填筑石料护面。一期下游围堰采用土石围堰,堰项高程为26.0m,最大堰高约为8.0m,围堰结构形式同上游围堰。一期上游围堰断面见图4-2。
4.3二期围堰
二期纵向围堰利用拦河闸2#中墩并向上游延伸到坝上0+030.965,向下游延伸至坝下0+073.97。纵向围堰上游段堰顶高程27.0m,采用75#浆砌石堰身,宽600mm的150#砼心墙防渗结构,堰顶宽2.0m,最大堰高8.0m,迎水面垂直,背水面1:0.6。纵向围堰下游段堰顶高程26.0m,采用150#砼心墙两侧夯填砂卵石结构,堰顶宽700mm,最大堰高6.4m。砼心墙迎水面上部垂直,下部边坡1:0.25,背水面成阶梯状,台阶宽700mm,高2.0m。二期纵向围堰下游断面见图4-3。
二期上游围堰采用土石围堰,堰项高程为27.0m,堰顶宽5.5m,迎水面边坡为1:2.5,背水面边坡为1:1.5,最大堰高约为4.5m,围堰基础采用粘土斜墙结合铺盖防渗。二期下游围堰采用土石围堰,堰项高程为26.0m,最大堰高约为4.0m,围堰结构形式同上游围堰。
4.4围堰防渗形式
一期纵向围堰布置在3#闸墩右侧25m处(坝0+095.3),提高建基面高程,覆盖层较浅。纵向围堰基础开挖和渗水量较小,在纵向围堰左侧填筑子堰,防渗结构采用粘土心墙结合土工膜形式。在纵向子堰的左侧依次填筑袋装砂、土工布、土工膜、土工布和粘土,防渗效果良好。
一期上下游围堰基础防渗形式在招标阶段选用旋喷砼防渗墙。这种防渗体防渗效果较有保证,基坑渗流小,但施工时间长,且其施工期内要求防渗墙两侧不能形成较大的水位差,导致基坑排水和开挖时间滞后,影响施工工期。在施工图阶段经多方面比较论证,一期上下游横向围堰采用粘土心墙结合土工膜复合防渗。这种防渗形式具有施工时段较短,不占用截流后的关键线路工期,为主体工程施工争取较多的施工时间,但需要解决防渗体水中施工的技术问题。通过调查分析,上游的山仔水库为季调节水库,冬季库水位较低,一般不泄流。塘坂坝址来水主要为山仔水库的发电泄水。因此考虑山仔水库短时间停机,降低塘坂坝址水位,为堰基防渗体沟槽开挖施工创造条件。防渗体沟槽采用长臂反铲挖掘机开挖,倒退法施工。长臂反铲挖掘机挖深可达6~7m,基本能将覆盖层挖除。粘土填筑采取端进法施工。由于防渗土料系在水中抛填,无法压实,无法完全达到抗渗要求,故拟在粘土之后铺设一道土工膜,粘土和土工膜共同防渗,基本解决堰基渗流问题。通过几个月的观察和量测,其渗流基本控制在30m3/h之内,达到预期效果。
二期上下游围堰在导流明渠上,基础为砼底板,主要是堰体的防渗,由于堰高较小,采用粘土斜墙加铺盖的防渗形式。上游部分围堰和纵向围堰采用浆砌石加砼心墙结构防渗。
5.截流
以丹江口水利枢纽为例,其初期规模的综合利用任务为:防洪、发电、灌溉、航运及养殖。大坝加高后水库调节能力及承担各项水利任务的能力将有较大的改善和提高,其水利任务将调整为:防洪、供水、发电、航运。丹江口水库现状及大坝加高后,洪水调度方式均为预报预泄、补偿调节、分级控泄;兴利调度现状按水利任务主次,依据水库调度图进行控制运行。大坝加高后,丹江口水库按发电服从调水、调水服从生态的原则拟定控制水位和调度规则,在满足水源区用水发展要求的前提下,尽可能多调水,并按库水位高低和来水情况,分区进行调度,大水多调,小水少调。
现行水库的管理制度和调度运行模式的主要任务是,处理、协调防洪和兴利的矛盾以及兴利任务之间的利益。从河流生态系统保护的角度看,现行调度方式存在的主要问题:一是大多数的水库调度方案没有考虑坝下游生态保护和库区水环境保护的要求。目前一些大型水电站在进行调峰调度运行时以及支流中开发的引水式水电站,往往只重视发电效益,忽视了坝下游生态保护的要求,如电站在调峰运行和引水发电时,导致坝下游出现减水河段,甚至脱水河段,使坝下游水生物(尤其是鱼类)的生存环境遭受极大破坏,一些减水和脱水河段的生物多样性遭受严重破坏,直接威胁坝下游水生态的安全;由于水库对下泄流量的调节作用,也可能引起水库下游局部河段出现水体富营养化。二是受水库调度运行的影响,也会引发库区局部缓流区域或支流回水区出现水体富营养化,甚至“水华”现象的发生;水库消落带的利用与水库的调度运行不协调,可能造成消落带利用而污染水库水质。三是缺乏对水资源的统一调度与管理。目前长江上游干支流水电开发基本进入全面开发的状态,一些工程规模大、调节性能好、综合利用效益大的控制性水利枢纽工程正在加快建设。这些枢纽工程建成后,如果仍采用目前的调度与管理模式,各发电公司仅按枢纽各自的任务进行调度运用,势必会造成对水资源统一调度的不利,不仅会影响流域梯级水库整体的综合利用效益,而且还会导致生态与环境等一系列影响。例如,如果长江上游干支流水库同步蓄水、放水,下游河道水量大幅减少或增加,将对长江中下游的生态与环境产生较严重的影响。
从三峡水库调度运行面临的问题和沱、岷江流域梯级开发及水库调度存在的主要问题,可以更加清楚地看到现有水库调度方式存在的问题。
(一)三峡水库调度运行面临的问题
三峡水库首先考虑的是防洪,其次考虑发电和航运,坝下游生态保护和库区水环境保护将面临许多新的问题。一方面,在三峡水库泄水运行过程中,每年4月底至5月初,由于三峡水库坝前存在水温分层,水库升温期下泄水较天然情况的水温低,将会使坝下游“四大家鱼”的产卵时间推迟约20天;同时,三峡水库的削峰作用,也直接影响“四大家鱼”的产卵量,可能导致中下游“四大家鱼”的产量下降;水库泄洪时,可能使下泄水流中造成氮气过饱和,可能使坝下游鱼类(尤其是鱼苗)发生“气泡病”;水库的清水下泄,影响和改变了中下游的江湖关系,也相应的影响了中下游的水生态环境。另一方面,在三峡水库蓄水运行过程中,支流回水区受水库回水顶托的影响,在局部缓流区域可能会出现水体富营养化,甚至“水华”(如135m蓄水过程中香溪河发生的“水华”);随着水库蓄水位抬高,水库消落带的利用,也可能影响水库水体的水质。
(二)沱江流域水库调度存在的问题严峻
沱江干流总长达600多km,经成都、资阳、内江、泸州后注入长江,流域面积约2.7万km2。两岸人口密集、工业企业众多。由于缺乏有效环境管理,沱江接连出现了两次严重污染事件,污染事件发生后紧急实施跨流域调水——通过都江堰和三岔水库分别调水5000万m3和500万m3为沱江冲污,调水流量甚至大于沱江上游来水。但在调水冲污过程中,由于对沱江干流的石桥、沱江、南津绎等梯级水电站缺乏统一调度与管理,污水团下泄缓慢,调水冲污效果并不理想。这一事件充分暴露了电调与水调的矛盾,暴露了企业在处理经济利益与生态保护中的局限性,也暴露出管理制度的薄弱。
(三)岷江流域水库调度存在的问题
岷江干流除在建电站紫坪铺和支流在建狮子坪电站外,目前干、支流上已建的其他水电站均采用引水式开发,各水电站为了获取最大的发电效益,尽量引水发电,基本不考虑河道内生态用水,导致干流约80km、支流约60km的河段出现时段性脱水。铜钟电站以上的茂县境内,断流现象十分突出,河道干涸,在40km的河段内,干涸河段长17km,占河段长度的42%。岷江上游干流和主要支流原生的近40种鱼类,包括国家二级保护鱼类虎嘉鱼,由于河流减水或断流,河床萎缩或干涸,直接影响鱼类的繁衍和生存,鱼类数量和种群急剧下降,许多河段生物多样性丧失殆尽。20世纪80年代以后,茂县以下河段虎嘉鱼已绝迹,曾是杂古脑河和岷江上游主要经济鱼类的重口裂腹鱼,也很少发现。此外,在脱水、断流河段,河床大部分甚至全部,乱石堆积,两岸植被萎缩,河床出现沙化,在汛期大水时,易形成含沙高的洪水,加剧下游河道的淤积。
此外,岷江上游地区比较好的土地多集中于河道两岸,农田灌溉主要依靠抽、引岷江水灌溉。由于部分河段出现脱流或减水,使河流两岸农田的灌溉水源无法保证。
综上所述,一方面长江流域水资源和水力资源丰富,目前总体开发利用程度不高,开发利用潜力巨大,随着我国社会经济发展对水资源和能源要求的提高,长江流域的水资源和水力资源的开发利用,必将进入一个快速发展阶段。另一方面,现行的水库调度方式主要是处理、协调防洪和兴利的矛盾以及兴利任务之间的利益,对水库下游生态保护和库区水环境保护重视不够,对生态与环境造成一定的负面影响。这就要求我们把生态调度纳入水库调度统一考虑,努力提高防洪、兴利与生态协调统一的水库综合调度方式。
二、完善水库调度方式的基本思路和对策措施
完善水库调度方式的基本思路是:牢固树立和认真落实以人为本,全面、协调、可持续的科学发展观,以维护健康长江、促进人水和谐为基本宗旨,统筹防洪、兴利与生态,运用先进的调度技术和手段,在满足坝下游生态保护和库区水环境保护要求的基础上,充分发挥水库的防洪、发电、灌溉、供水、航运、旅游等各项功能,使水库对坝下游生态和库区水环境造成的负面影响控制在可承受的范围内,并逐步修复生态与环境系统。
(一)充分考虑下游水生态及库区水环境保护
水库的调度运用对生态与环境造成的不利影响不可忽视。根据目前长江流域水库的管理和调度现状,研究认为,在现有的调度方式中,根据各水库的实际情况可以通过下泄合理的生态基流(最小或适宜生态需水量),运用适当的调度方式控制水体富营养化、控制水体理化性状与水华爆发、控制河口咸潮入侵等,以达到减少或消除对水库下游生态和库区水环境不利影响的目的。
1.确定合理的生态基流
生态基流要根据坝下游河道的生态需水确定。生态需水是指维系一定环境功能状况或目标(现状、恢复或发展)下客观需求的水资源量。确定河流生态需水量,是保护河流生态系统功能的有效措施。河流生态需水量的确定,应根据河流所在区域的生态功能要求,即生物体自身的需水量和生物体赖以生存的环境需水量来确定。河流生态需水量,不但与河流生态系统中生物群体结构有关,而且还应与区域气候、土壤、地质和其它环境条件有关。
水资源开发利用程度的不断提高,使得水资源利用与生态用水的矛盾在全球范围都很突出,但生态流量大小的选取论证,目前尚缺乏比较完善、成熟的方法。美国、法国、澳大利亚等国家都先后开展了许多关于鱼类生长繁殖与河流流量关系的研究,提出了河流最小生态(或生物)流量的概念和计算方法,如湿周法、河道内流量增加法、Montana法等。对于最小河流生态用水,有些国家干脆做出强制性规定,例如,法国规定最小河流生态用水流量不应小于多年平均流量的1/10,对多年平均流量大于80m3/s的河流,最低流量的下限也不得低于多年平均流量的1/20。我国根据河流所处的地区,也提出了确定河流生态流量的不同方法。根据长江流域水资源综合规划的要求,长江流域河道生态基流可根据多年径流量资料,一般采用90%或95%保证率的最枯月河流平均流量。
根据生态基流控制水库下泄流量的措施多种多样,最经济的方法是设定在一定的发电水头下的电站最低出力值。通过电站引水闸的调节,使发电最低下泄流量不小于所需的河道生态基流,以维持坝下游生态用水。
2.控制水体富营养化
水库局部缓流区域水体富营养化的控制,可通过改变水库调度运行方式,在一定的时段内降低坝前蓄水位,使缓流区域水体的流速加大,破坏水体富营养化的形成条件;或通过在一定的时段内增加水库下泄流量,带动水库水体的流速加大,达到消除水库局部水体富营养化的目的。另外,对水库下游河段也可通过在一定的时段内加大水库下泄量,破坏河流水体富营养化的形成条件;或采取引水方式(如汉江下游的“引江济汉”工程),增加河流的流量,消除河流水体的富营养化。
3.控制“水华”爆发
可通过不同的调度方式,充分运用水动力学原理,改变污染物在水库中的输移和扩散规律以及营养物浓度场的分布,从而影响生物群落的演替和生物自净作用的变化。可利用水库调度对水资源配置的功能,蓄丰泄枯,增加枯水期水库泄放量,从而显著提高下游河道环境容量,改善水质。目前,汉江下游枯水期2月份前后频繁爆发水华,随着丹江口水库大坝加高,调蓄能力增强,以及引江济汉联合调度,可增加汉江下游2月份前后的河道流量,从而有效缓解汉江下游水体富营养化现象,控制蓝藻“水华”的爆发。
4.控制咸潮入侵
长江口属于受上游来水和口外咸潮入侵双重影响的敏感水域,上游来水和咸潮入侵直接关系到这一水域的生态安全。长江口盐水入侵是因潮汐活动所致的、长期存在的自然现象,一般发生在枯季11月至次年4月,其距离因各汊道断面形态、径流分流量和潮汐特性不同而存在较大差异。南支河段有两个盐水入侵源,即外海盐水经南北港直接入侵和北支向南支倒灌,北支倒灌是南支上段水域盐水入侵的主要来源。
三峡工程是长江干流上骨干水利枢纽工程,水库具有较大的调节库容,按设计的调度运用方式,可增加长江中下游干流枯季流量1000~2000m3/s,对改善长江口枯季咸潮入侵的作用明显。但在三峡水库蓄水期,有一定的不利影响。水库调度在满足原定防洪、发电、航运等基本要求的前提下,可适当改变调度运行方式,以减少在10月份三峡工程蓄水期对咸潮入侵的不利影响。通过初步研究,可以考虑在不影响重庆河段输沙的条件下,适当延长三峡水库蓄水期,则可减少10月份的蓄水量,对长江口的影响便可明显减轻。在此基础上,还可以研究应急调度运用方式,如果长江出现了特枯水,长江口咸潮入侵形势特别严峻时,可视必要加大发电流量,以缓解这一关系到长江口地区可持续发展的重大问题。
(二)充分考虑水生生物及鱼类资源保护
水库形成后,一方面产生了一些有利于部分水生生物繁衍生息的条件,其种类和数量会大幅度增加,生产力将提高。另一方面,水库对径流的调节作用,使库区及坝下河流水文情势和水体物理特性发生变化,对水生生物的繁衍和鱼类的生长、发育、繁殖、索饵、越冬等均会产生不同程度的影响,如:库区原有的急流生境萎缩或消失,一些适宜流水性环境生存和繁殖的鱼类,因条件恶化或丧失,种群数量下降,个别分布区域狭窄、对环境条件要求苛刻的种类甚至消失;大坝阻隔作用使生境片段化,影响水生生物迁移交流,导致种群遗传多样性下降;水库低温水的下泄,对坝下游水生动物的产卵、繁殖具有不利影响;由于水库泄洪水流中进入了大量的氮气,使下泄水体中氮气过饱和,可能导致坝下游鱼类(尤其是鱼苗)发生“气泡病”。对这些不利影响,可采用以下调度措施减小或消除。
1.采取人造洪峰调度方式
水库的径流调节使坝下河流自然涨落过程弱化,一些对水位涨落过程要求较高的漂流性产卵鱼类繁殖受到影响。根据鱼类繁殖生物学习性,结合坝下游水文情势的变化,通过合理控制水库下泄流量和时间,人为制造洪峰过程,可为这些鱼类创造产卵繁殖的适宜生态条件。鉴于三峡工程对长江荆江段“四大家鱼”产卵场的不利影响,目前正着手进行“人造洪峰”诱导鱼类繁殖技术的研究与实践。
2.根据水生生物的生活繁衍习性灵活调度
水库及坝下江段水位涨落频繁,对沿岸带水生维管束植物、底栖动物和着生藻类等繁衍不利。特别是产粘性卵鱼类繁殖季节,水位的频繁涨落会导致鱼类卵苗搁浅死亡。因此,水库调度时,应充分考虑这些影响,尤其是产粘性卵鱼类繁殖季节,应尽量保持水位的稳定。我国很多渔业生产水平比较高的水库,在水库调度中都采取了兼顾渔业生产的生态调度措施。如黑龙江省龙凤山水库在调度上采取春汛多蓄,提前加大供水量的方式,然后在鱼类产卵期内按供水下限供水,使水库水位尽可能平稳,取得了较好的效果。
3.控制低温水下泄
水库低温水的下泄严重影响坝下游水生动物的产卵、繁殖和生长。可根据水库水温垂直分布结构,结合取水用途和下游河段水生生物生物学特性,利用分层取水设施,通过下泄方式的调整,如增加表孔泄流等措施,以提高下泄水的水温,满足坝下游水生动物产卵、繁殖的需求。
4.控制下泄水体气体过饱和
高坝水库泄水,尤其是表孔和中孔泄洪,需考虑消能易导致气体过饱和,对水生生物、鱼类产生不利影响,特别是鱼类繁殖期,对仔幼鱼危害较大,仔幼鱼死亡率高。水库调度可考虑在保证防洪安全的前提下,适当延长溢流时间,降低下泄的最大流量;如有多层泄洪设备,可研究各种泄流量所应采用的合理的泄洪设备组合,做到消能与防止气体过饱和的平衡,尽量减轻气体过饱和现象的发生。此外,气体过饱和在河道内自然消减较为缓慢,需要水流汇入以快速缓解,可以通过流域干支流的联合调度,降低下泄气体中过饱和水体流量的比重,减轻气体过饱和对下游河段水生生物的影响。
(三)充分考虑泥沙调控问题
长江是一条泥沙总量大的河流,在长江上修建水库,库区泥沙淤积与坝下游河床冲刷的调整,以及由此带来一系列的问题,是建库后的自然现象,无法避免。泥沙冲淤对防洪、发电、航运、生态等影响,是检验水利枢纽工程泥沙问题处理得成功与否的一个重要标志。水库的泥沙调度,须结合水库的综合利用、目的和水库本身的具体情况,全面考虑,慎重对待。
长江流域的河流一般水大沙多,且来水来沙量多集中在汛期,为减小库区泥沙淤积,长期保留水库大部分的有效库容,充分发挥工程的综合效益,一般采用汛期结合防洪降低库水位以排沙,非汛期蓄水抬高水位以兴利的“蓄清排浑”的水库调度方式运用,通过这种调度措施可在很大程度上减少泥沙冲淤带来的不利影响。
水库泥沙淤积将直接造成库容的损失、库尾段的淤积,会引起库尾水位的明显抬高、变动回水区航道与港口的运行安全等问题。通过采用“蓄清排浑”、调整运行水位以及底孔排沙等调度方式,可有效减少泥沙淤积和改善变动回水区的航运条件。如长江三峡水库属于河道型水库,滩库容相对较小,来水来沙量集中在汛期,大量水量需要下泄,水库正常调度采用175m-145m-155m方案,在水库运行100年后,库区泥沙淤积基本平衡,但可仍保留防洪库容约86%,保留兴利调节库容约92%。而采用“蓄清排浑”的调度方式运用,可有效的减少泥沙在库尾段的淤积,水库运用100年后,长寿以上的淤积量只约占总淤积量的3.6%左右。
水库的调蓄改变了天然河流的年径流分配和泥沙的时空分布,汛期洪峰削减,枯季流量增大,大量泥沙在库区淤积。坝下游河道将发生沿程冲刷,同时因流量过程调整,下泄沙量减少,河势将发生不同程度的调整。河床冲刷及河势调整对防洪与航运带来一定程度的影响。河床冲深,降低洪水位,增加河槽的泄洪能力;年内径流分配的调整,有利于浅滩航槽的改善。但在河势调整过程中,可能危及防洪大堤与护岸工程的安全,也可能出现局部浅滩恶化。水库可按“蓄清排浑”、调整泄流方式以及控制下泄流量等方式,通过调整出库水流的含沙量和流量过程,尽量降低下游河道冲刷强度,减少常规调度情况出库水流对下游河道冲刷范围并延缓其进程,以减小不利影响。
扩建工程要在原坝基础上进行加宽、培厚,所以要对基础进行扩宽开挖,对老坝原有砼进行拆除。
施工区岩石为细粒角闪石黑云母花岗闪长岩(T3j)和似斑状花岗岩(T3Q),坝基除微风化~未风化外,尚有部分为弱风化岩,还有(f1,f2)的断层破碎带及断层影响带。
2、开挖主要措施
溢流坝扩建基础开挖采用手风钻浅孔按保护层开挖施工,建基预留50cm保护层进行风镐或人工撬挖,与老坝结合部位采取防震措施,并小药量松动爆破。
下游挑流鼻坎部位大体积砼(桩号0+22-0+26)采取爆破法施工。
2.1.溢流坝扩建基础开挖
爆破施工采用火花起爆方式,毫秒微差导爆管联接,炸药采用乳化炸药。为了减轻爆破地震效应对老坝体的影响,在扩建基础开挖时,距老坝下游边界2米处布设垂直防震孔一排。(该2米范围采用人工撬挖);防震孔直径42mm,间距20cm。施工时先进行距老坝5m以外的下游石方开挖,然后用防震孔做预裂孔进行老坝下游边界25m范围的施工。与老坝体结合部位采取防震措施,并小药量松动爆破。爆破分层高度为1.0m。爆破分区见2-1-1溢流坝段开挖分区示意图。
爆破参数如下表所示:
(1)一般松动爆破参数
浅孔爆破施工采用手提式手风钻打垂直孔,分层高度1.0m,每一爆区沿坝横方向为1m,爆破参数如下:
表2-1-1
钻孔深度
(m)
底板抵抗线
(m)
炮孔间距
(m)
炮孔排距
(m)
单孔装药量
(kg)
总药量
(kg)
1.2
1.0
1.0
0.8
0.30
24
(2)浅孔预裂爆破参数
浅孔预裂爆破包括防震孔兼作预裂孔施工及建基面水平预裂施工。防震孔间距20cm,作预裂孔时装药孔间距为40cm,中间不装药孔作导向孔,按开挖分区每一预裂区预裂长度沿坝横方向为10m,为减轻爆破的地震效应,爆破时分两段进行。爆破参数如下:表2-1-2
孔径
(mm)
炮孔间距
(cm)
不偶合系数
线装药密度
(g/m)
孔口不装药长度
(m)
同段预裂爆破总药量
(kg)
42
40
2.63
225
0.4
3.69
水平建基面预裂施工时,设计水平预裂孔深为1.0m,为减轻爆破地震效应,爆破时分两段进行。爆破参数如下:
表2-1-3
孔径
(mm)
炮孔间距
(cm)
不偶合系数
线装药密度
(g/m)
同段预裂爆破总药量
(kg)
40
50
2.63
240
2.4
2.2.原溢流坝段挑流鼻坎大体积砼拆除
挑流鼻坎部位砼拆除施工时,先沿拆除轮廓线预留20cm处布设防震孔一排,孔距15cm,孔深2.5m,然后进行松动爆破区切断钢筋及钢筋砼的松动爆破,最后利用防震孔作为切割爆破孔进行切割爆破。拆除施工按两作业面分向两岸方向同时进行施工采用ф38气腿式手风钻钻孔,导爆管进行微差爆破控制,炸药采用乳化炸药。该爆破如2.2-1图所示,分为减弱松动爆破区,切割爆破区及凿除区。凿除区为20cm,切割爆破区厚50cm,与凿除区共同组成保留砼在松动爆破时的保护层。其爆破参数如下表:
表2-2-1:
孔号
抵抗线
(cm)
炮孔倾角
孔距
(cm)
孔深
(cm)
装药量
(g)
装药方式
Ⅰ号
50
70°
65
70
225
一节
Ⅱ号
50
70°
65
100
300
一节
Ⅲ号
50
70°
65
140
375
一节
Ⅳ号
50
60°
65
170
375
二节
Ⅴ号
50
60°
65
200
400
二节
切割孔Ⅵ
50
50°
15
250
150
三节
注:切割爆破时切割孔装药间距为30cm。
装药:Ⅳ、Ⅵ号孔采用导爆索下孔二节间隔装药方式。因钢筋处于上部,故上部适当多分配一些药量,由上至下按0.6g、0.4g,堵孔长度为40cm。
联线:导爆管联接分段起爆,控制最大一响药量不超过1.2kg。各排炮孔同段导爆管下孔,各排炮孔间分段微差,其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ排孔每排3孔共9孔为一组,其中Ⅳ、Ⅴ排孔每排2孔共4孔为一组,Ⅵ排孔(切割孔)5孔为一组,组间分段微差。
起爆:爆破施工时,先进行第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三排孔施工,然后进行Ⅳ、Ⅴ排孔施工,最后进行Ⅵ排孔(切割孔)施工。每一爆区长约30m。
3、安全监测
3.1.爆破实验
为了保证在新建结构的施工过程中不会对原建大坝产生破坏影响,特别是为了重点保护老坝体上游防渗墙不受破坏(防渗墙仅1m,高18m,桩号0+1.0)。爆破施工过程中委托大连理工大学振动与强度测试中心进行的砼拆除的监测工作,以施工期大坝安全,并根据监测结果调整爆破参数。
爆破实验分别在桩号0+119~0+124、0+124~0+130及0+130~0+135处进行。
3.2.爆破监测结果
在砼爆破拆除过程中进行爆破震动反映实测数据如下:
桩号0+119~0+124段挑流面爆破震动反映实测结果表3-2-1
测点位置
拾振方向
同组最大药量
(g)
爆心距
(m)
最大反映振速
(cm/s)
挑流面底
水平
2100
10
1.9
挑流面中间
水平
18
1.5
闸门底
水平
25
1.0
闸门底
垂直
25
0.8
桩号0+124~0+130段挑流面爆破震动反映实测结果表3-2-2
测点位置
拾振方向
同组最大药量
(g)
爆心距
(m)
最大反映振速
(cm/s)
挑流面底
水平
2700
10
2.4
挑流面中间
水平
18
1.4
闸门底
水平
25
0.8
闸门底
垂直
25
0.6
桩号0+130~0+135段挑流面爆破震动反映实测结果表3-2-3
测点位置
测振方向
爆心距
(m)
反映振速峰值
(cm/s)
同响最大药量
(kg)
备注
爆破点下排水孔
水平
5.5
0.94
1.125
共11响
爆破点侧下排水孔
水平
15
0.86
溢洪面顶
水平
18
0.31
溢洪面顶
垂直
18
0.84
3.3爆破监测结论
通过对英那河水库爆破施工时大坝振动影响的几次监测,大连理工大学振动与强度测试中心工程质量检测报告得出以下结论:
1)爆破影应速度2.0cm/s的指标只相当于Ⅴ度地震裂度,按照该振速指标控制大坝防渗墙的振动幅度,可以保证心墙结构的安全。
2)监测得到的大坝防渗心墙附近最大振动速度响应幅值均小于2.0cm/s的设计限制值。监测的几次爆破方案均为设计合理方案。
3)按照所提供并进行监测爆破方案进行施工不会威胁大坝防渗心墙结构的运行安全。
4、施工质量控制
爆破施工中严格进行施工质量控制,具体措施有:
1).覆盖层放样,平面位置点误差不大于200mm,高程点误差不大于100mm。
2).基岩放样,平面位置点误差不大于100mm,高程点不大于100mm。
3).测量交底,特别重视现场当面交底,将拆除范围、深度及要点交待清楚。
4).专人旁站监督,发现问题及时解决。
5).对于溢流坝挑流鼻坎大体积砼拆除,先进行砼拆除实验,取得成果后将详细方案交监理工程师审批后实施。各道质量层层把关。
6).孔位布置、钻孔角度、孔径、孔深都严格按爆破设计要求进行。
7).钻孔完毕后先清除孔内岩粉,并保护好孔口,检查合格后装药。
8).炮孔装药、堵塞、爆破网络联接严格按爆破设计早先,严格检查最磊一响药量。
5、结语
1).砼拆除及扩建基础开挖采用控制爆破工艺,有效地加快了施工进度,提高了工程施工质量。
2).在砼拆除实验中分别进行先预裂后松动法及先松动后切割法施工。从爆破监测及现场爆破效果看,先松动后切割法施工既有利于减轻爆破地震效应,且施工时易于操作控制。在以后类似工程中当优先选用。
3).在起爆方式上,同时起爆虽然爆破效果好,但是装药量大,爆破震动影响大;该工程采用毫秒微差导爆管联接,分段微差起爆,起爆时不断创造了辅助临空面,提高能量利用率,起到了减震作用,并且改善破碎块度,提高了清碴装车效率。
4).砼拆除施中用斜孔爆破,有效提高了能量的利用率。但在施工过程中一定要严格控制孔的斜度,及钻孔深度。
我国现有关于水库移民后期扶持的主要政策依据来源于《大中型水利水电工程建设征地补偿和移民安置条例》(国务院[1991]第74号令,以下简称《条例》)和国家计划委员会、财政部、电力工业部和水利部联合下发的计建设[1996]526号文(以下简称“四部委文件”),其相关主要条款有:
《条例》第三条:“国家采取前期补偿、补助与后期生产扶持的办法”;《条例》第十七条:“国家设立库区建设基金,用于大中型水利水电工程库区维护和扶持移民发展生产”;《条例》第二十条:“国家对移民扶持时间为五至十年,自移民安置规划实施完毕之日算”;“四部委文件”规定:“为了做好库区移民工作……设立后期扶持基金,用于扶持库区移民发展生产和解决遗留问题……”。
二、水库移民后期扶持的原因
寻本求源,为什么需要对搬迁安置后的水库移民进行后期扶持?而且,国家还从政策上对后期扶持做出明确的规定,究其原因,主要有:
首先,水库移民是否得到妥善安置的标准是:移民生活是否逐步达到或超过原有水平。根据我国有关移民条例的规定,现阶段我国水库移民安置采取前期补偿、补助与后期生产扶持相结合的办法。也就是说,国家对移民的财产损失给予一定的补偿、补助,这是由我国现阶段社会经济发展水平和国家经济承受能力所决定的。在这一宏观政策指导下,现阶段在我国水库移民处理概算中,各种补偿标准相对较低。如果仅靠前期补偿、补助来恢复移民原有生活水平,难以办到。实践证明,只有在全部安置规划实施完毕,并经必要的扶持,移民才能逐步达到或超过原有生活水平。这是现阶段我国对水库移民进行后期扶持的根本原因。
其次,在水库移民淹没处理补偿中,虽然对移民被淹没实物给了一定补偿,而且,随着我国对水库移民问题的逐渐重视和我国社会主义市场经济制度的不断完善,我国水库移民各种淹没补偿标准渐趋科学和合理。但必须看到,一些财产给移民带来的长远收益可能远大于相应补偿。水库移民是非自愿性移民,是局部社会区域范围内的各种社会关系和构成要件受水库淹没影响而被强制性解体,并人为进行重组的过程,它不可能完全按照社会经济内在的规律性而进行。在水库移民搬迁安置过程中,受水库淹没影响,一些移民在失去原有实物性生产资料的同时,也失去许多非实物性资源,如邻里社区帮助、受雇增收、就业和创业机会等等。并且,他们对这些资源长期以来形成的“熟悉”和“适应”也被无情地剥夺,而被迫去接受和适应新的环境和事物。这无疑加大了他们将来的机会成本,增加了他们收入降低甚至是陷入贫困的风险。因而,从这一意义上说,仅对移民进行实物性补偿是远远不够的。所以,在搬迁后的一段时间内,他们应该而且需要得到扶持和帮助,尤其在生产发展方面,以便能够尽快“适应和熟悉”新的社会环境、新的生产方式,逐步获得新的收入,创造新的经济来源来恢复他们原有生活水平。如在小浪底水库库区一些移民,搬迁前人均耕地较多,广种薄收,种植结构简单,无需专门技能和更多投入,可保殷实无忧,搬迁后人均耕地很少,仅靠种地已不可能维持他们原有生活水平;还有一些移民,原可到附近煤矿打工,有的本身就是小煤矿主,收入很是理想,搬迁后,这些得天独厚的条件不复存在,而他们本身没有专长。这些移民,安置后生活水平的波动是不可避免的。对他们而言,后期扶持是必需的。
第三,由于水库移民项目的特殊性,其工程对象是“人”,是“社会”,这决定了它是一项十分繁杂的社会化系统工程,其专业性、政策性和群众性都很强。相对于一般概念上的土木工程而言,其实施难度更大,受外部环境影响更直接,可变因素更多,不可预见问题更复杂。这导致:①其实施效果,尤其是生产安置实施效果,要完全达到规划设计要求难度很大;②一些项目尤其是生产开发项目,实施后不能马上或不能完全发挥规划的预期目标和工程效益。这些都直接影响到移民生产、生活水平的恢复和提高。具体工程实施情况清楚地表明这一点(由于移民工程的特殊性,这些问题不可能完全靠加强实施管理来解决):小浪底库区一期移民安置验收资料显示,生产措施及二、三产业项目普遍存在落实不够理想的问题,义马市狂口村移民已安置人数仅占规划数的60%;由于移民建房、搬迁时间集中和大旱等原因,原有农副业无法正常生产经营,新的工副业尚未建成投产或发挥效益,部分移民粮食和经济收入有所下降,生活困难,需尽快给予扶持和帮助。
三、现有政策适合我国国情
首先,我国是社会主义国家,各级政府代表着最广大人民的根本利益,国家建设是为了全社会的可持续发展,是为了提高最广大人民的生活水平。因而,在水库移民搬迁安置过程中,虽然国家采取后期扶持与前期补偿、补助相结合的办法来安置水库移民,各项补偿标准较低。但人民群众尤其是移民,能够正确处理国家、集体和个人利益之间的关系;移民区和移民安置区的利益能够自觉服从于国家整体利益安排。这是我国现阶段移民安置办法能够顺利实施的坚实基础,这一优越性,是其他社会制度所无法比拟的。
其次,后期扶持政策有利于我国水利水电事业的快速发展。现阶段,我国仍处于社会主义初级阶段,国家综合经济承受能力有限,而一般水利水电工程投资巨大,尤其是像小浪底这样有着巨大的社会经济效益的水利枢纽工程,如果要在短期内一次性投入大量资金,可能存在方方面面的制约因素,就会在某种程度上限制水利水电事业的快速发展,制约水利工程。而后期生产扶持与前期补偿、补助相结合的移民安置政策则正好在某种程度上缓解了这一矛盾。
再次,后期扶持政策有利于移民的长治久安。现阶段,一个不可回避的事实是,绝大多数水库库区移民知识水平较低,他们参与市场竞争、寻找新的就业机会、创造新的收入来源的能力有限。这一点,在很大程度上制约着移民生产的顺利恢复和发展。另外,工程实施情况表明,生产补偿资金大量集中到位,常常被用于眼前的消费和村镇建设,或是在发展生产上好大喜功,盲目上项目。通过后期生产扶持的办法,能够弥补这些不足和避免不必要的风险。实践证明,通过后期生产扶持的办法,在移民生产生活水平的恢复过程中,能够充分发挥我国社会主义制度的优越性,很好地利用各级政府的职能。根据政策规定,后期生产扶持是在移民得到安置后,在各级政府及相关部门具体的引导调控下,一个相对长期稳定的对移民生产恢复和发展的投入阶段。它是在移民得到妥善的生活安置后进行的,避开了搬迁建设期。并且,移民一般都具备了基本的生产发展基础,并对新环境有了初步的认识和熟悉。所以,它能够从各方保证移民生产恢复发展措施得到科学的引导、规划、论证和评估。
另外,现阶段我国水库移民后期扶持的政策和做法,也符合国际惯例及世界银行非自愿移民实施导则的有关精神:除应有的补偿外,移民及其他受项目不利影响群体应能够获得项目给他们带来的效益。
四、存在的问题
1)应将后期扶持纳入整个工程概算和经济评价当中,既然国家采取的水库移民方针是前期补偿、补助与后期生产扶持相结合的办法,那么,后期扶持资金不应与工程建设资金完全分离,应与前期淹没处理补偿资金一样,全额计人工程总概算,参与工程经济评价,这有助于正确评价一个工程的综合效益。
国家对后期扶持的规划工作十分重视,四部委文件明确规定,在水利建设项目开工以前,后期扶持要与征地补偿和移民安置统一规划、落实措施,否则不能开工。但截止到目前,水库移民后期规划设计工作还没有专门性的技术规范。国家有关部门应根据国家有关的政策法规,尽快研究、制定和出台相应技术规范,以指导和规范水库移民后期扶持的规划设计工作。
2)对安置区及其他项目受影响区群体也同样需要加以扶持。现阶段我国水库移民后期政策,未对移民之外的其他受项目不利影响群体的后期扶持做出明确规定。众所周知,一个水利枢纽工程的建设,影响的不仅仅是库区的移民,其他如安置区的群众也同样会受到项目的不利影响,仅仅在方式和程度有所差别。实际工程资料表明,工程项目对这些群体造成的影响,有的还是相当严重的,尤其在收入恢复方面。我国与国际开发协会签订的小浪底移民项目《开发信贷协定》明确规定:“借款人(通过水利部)应在2000年12月31日以前建立并保持库区扶持基金,其数量应满足以向项目中的移民,或因项目而使收入受不利影响的人,和无力取得或维持他们项目前收入水平的人,提供最小限度的收入”。这表明,根据国际惯例和实际需要,其他因项目而使收入受到不利影响的人在后期扶持方面同移民具有同样的地位。这一问题应该得到重视,并应在国家有关的法规和条例中得到明确的体现。
3)有关移民后期扶持项目目标,现有政策仅做了原则性的规定,这对规范实施工作是不利的。比如,后期生产扶持应到何时、何种程度为止,是以不降低移民原有生活水平并逐步有所改善为最终目标,还是以扶持5~10年为限。如何准确界定、量化和评估移民原、现有生活水平等问题。建议国家有关部门有必要就此组织专题研究和论证,尽快制定出相应的规范和办法,尽快研究制定以社会效益为主的工程的后期扶持资金筹措办法,如小浪底工程,以防洪、供水和灌溉为主,它能产生巨大的社会效益,但发电量很小。根据国家现有政策和办法,从工程直接经济效益中提取的后期扶持基金,满足不了移民后期扶持的资金需求。这一问题,“四部委文件”虽然已注意到,并指出将另行研究制定办法,但至目前仍是一个政策空白,它已经影响到一些项目的运作。小浪底库区一期移民工程已于1997年完成搬迁,但后期扶持资金缺口问题至今仍未能得到有效落实,它已经影响到小浪底移民后期生产扶持工作的顺利开展。
五、具体实践及思考
应该对搬迁后的水库移民进行必要的后期扶持,这已是我们大家的共识。并且,我国现有水库移民后期扶持政策也比较适合我国现阶段基本国情和工程实际。因此,在水库移民搬迁安置过程中,后期扶持对移民生产生活水平的逐步恢复和提高起着十分重要的作用。但在具体的工作中,为更好地做好水库移民的后期扶持工作,有几个问题应该得到重视。
1.加强前期生产补偿资金的计划管理是做好后期扶持的基础
现阶段,虽然我国水库移民补偿标准较低,但,国家已越来越重视这一问题,并尽可能对移民做出合理的经济补偿,这一趋势已在相关法律条例中得到体现。并且,在建水利工程移民补偿标准都较以前有了很大的提高。如小浪底水库移民工程,水库淹没实物指标,从房窑到附属物、从主房到鸡舍、从土地到零星树木,都逐一进行调查和补偿。所有实物补偿单价都经规划设计人员详细的分析论证后确定。更重要的是,小浪底整个移民生产安置发展规划努力贯彻“使移民达到或超过原有生活水平”的原则。设计人员在做生产安置规划时,反复进行生产安置规划投资平衡,当移民生产补偿资金(主要包括土地补偿补助费、水利设施补偿费、村办企业补偿费和集体农副业补偿费)满足不了规划所需的生产安置资金时,设计人员就在国家法规允许的范围内调整土地补偿补助倍数,直至生产补偿费用满足生产规划投资。而且,国家最终批复的小浪底土地补偿补助倍数普遍高于规划上报倍数。因而,在后期生产扶持开始以前,小浪底水库移民生产恢复和开发已有了较充裕的资金。
以小浪底水库库区二、三期移民生产措施规划投资和补偿费用为例:规划生产开发投资为119580万元(其中不到50%直接用于征地),其中河南省为69922万元,山西省为49658万元;相应的补偿补助费用为143674万元,其中河南省为92931万元,山西省为50743万元。相对于规划投资,补偿费用剩余额为24094万元,其中河南省剩余23010万元,山西省剩余1085万元(以上投资数均为小浪底库区二、三期规划概算上报数)。这些数字可以清楚地说明:小浪底移民项目,在后期扶持开始前,国家就已经投入了相当的资金去恢复和提高搬迁后移民的生产、生活水平。因此,小浪底移民生产、生活水平是否能够得到恢复和发展,取决于整个移民生产安置规划的顺利实施和高质量地完成,后期扶持只是移民生产开发规划及其实施效果的一种保障、补充和完善。用好移民生产安置补偿资金,加强生产补偿资金的管理,是整个小浪底移民项目成功实施的关键,也是后期扶持的前提条件和工作基础。这在小浪底项目中既有成功的经验,也有教训。根据小浪底库区一期移民安置验收报告,移民新村及专项建设超标(其中新村建设实施投资占规划数的144%),出现投资差额,挤占生产等费用,生产措施及二、三产业项目普遍存在着落实不够理想的问题,给移民搬迁后的生产、生活带来不利影响;在二、三期移民实施中,小浪底已着手清理和规范生产补偿资金的使用,并拟对生产资金的下达、使用及开发项目的选定和实施制定一系列的管理办法和制度。现在,小浪底库区二、三期移民生产开发正按规划计划开展,这为后期扶持工作打下了良好的基础。
2.后期扶持的指导思想和态度要正确
由于历史的原因,水库移民习惯性地对后期扶持存在过大的依赖性,认为国家的后期扶持是自己搬迁后生活水平能够恢复的惟一途径。人们在实施小浪底移民项目中就或多或少地存在这种思想。应该指出,这种错误思想的后果是相当严重的。如前所述,现阶段,在水库移民安置过程中,如果弃前期生产安置和开发于不顾,却对后期扶持抱有过大的期望是完全没有理由也不切合实际的,这必然造成工作的极大被动。因此,各级移民实施机构及每个移民对后期扶持都应抱有合理的预期和正确的态度。
3.后期扶持规划要科学合理
规划是实施的灵魂,要想做好后期扶持工作,首先就要有一个科学合理的规划。由于后期扶持工作的特殊性,水库移民后期扶持规划应分两个阶段进行。第一阶段是移民项目的规划阶段,在这一阶段,对后期扶持应有一个宏观的指导性规划,主要是资金筹措和措施落实。第二阶段,根据国家批准的宏观规划,针对移民搬迁安置实施情况,分村、组做出详细具体的实施规划设计。后期扶持的规划设计要实事求是,因地制宜。
4.移民后期扶持资金要正确使用
2水库各项规章制度建立健全落实情况
水库根据国家有关方针、政策、法规和上级部门有关于防汛工作决定,指示及规章制度对工程管理和防汛工作、财会管理分别制定落实了相关岗位责任制度,并层层落实到人。
3水库公益性岗位管理人员上岗情况、培训情况
小城水库属于中型水库。现有职工41人,退休9人,水管改革分离22人,公益性岗位定编19人。水管改革后公益性岗位持证上岗率100%,上岗人员对工作高度负责。人员培训按照省、市举办培训学习要求参加培训。
4水库工程运行管理、确权划界、安全鉴定情况
4.1水库1970年10月竣工投入运行,1971年12月在土坝桩号0+435m处发现坝后漏水,当时库水位为312.00m。1972年4月在该处坝下游坡高程306.7m处,出现塌坑,漏浑水,渗水量为0.00126m3/s。大坝出现险情。经处理后坝后仍漏水。迫使水库于1974年放空处理。这次处理将坝上游坡全部翻修,上游铺盖进行了修补,坝顶加宽至6.5m,并于1975年秋全部完成。1978年5月,水库再次出现险情,在土坝桩号0+435m处,库水位314.32m时,测得渗水量为0.00209m/s,渗水全部为浑水。险情再次出现。此次处理办法是在桩号0+400~0+560m段做坝后压渗盖处理。水库管理部门又于1980年至1982年对土坝桩号0+282m~0+617m段作了帷幕灌浆处理。虽经以上处理,坝后仍渗水。1988年6月,在土坝桩号0+345m处又出现三个塌坑。1991年4月,在坝桩号0+500m处出现新的渗水点。同时在坝桩号0+380~0+560m之间坝后还有多处渗水。1989年7月22日水库降特大暴雨,日雨量达167mm,超百年洪水,这场大雨入库洪水2966万立米,最大入流216.7m3/s,最大泄量120m3/s。这场洪水给工程造成了土坝0+230~254m坝后大面积滑坡,消力池边墙倒塌,及右坝头冲坑灾害。1990年工程恢复,并在桩号0+400~440m段坝后坡做压重补强,1991~1995年在0+440~0+617m坝后及坝脚做了1万立米砂卵石压重补强。1994年冬季在0+540~580m段坝后脚处从已压的砂砾石中冒气,冬季不冻,1995年春化后,0+540~617m段渗流加剧达到0.782升/秒并带土,致使坝后坡大面积下陷,经实测在0+565m段,断面最大下陷深度为29cm,坝下0+540m段由于漏水带沙1996年做了5000m3大面积压渗;1997年处理0+320~0+440m段坝下天然泡塘漏水,完成砂砾石量6000m3,按设计仍有3000m3没完成,遵照吉水技(1998)120号吉林省水利厅关于舒兰市小城子水库除险加固工程初步设计批复精神,由舒兰市水利局组织施工队完成了土坝前坡305.0~310.24m,施工坝长477m,综合工程量66925m2的干砌护坡石翻修任务。1999年5月吉林省水利厅对水库除险加固设计进行批复,2001年5月开工,到今年止,坝体防渗墙工程;坝后填筑及碎石护坡工程;坝下游压重工程;坝下游排渗、棱体及暗沟工程;左右岸输水建筑工程;至水库防汛路;坝前干砌石护坡;防浪墙;溢洪道工程的消力池、扭曲面、陡坡段、海漫段等工程已完成。现加固未完工程有闸室未建、闸门及启闭设备还没有进行维修更换;坝顶填筑;机电设备;绿化工程;观测设备。金属结构设备;房屋建筑等工程。
4.2水库土地已确权划界,确权土地面积7701亩。
4.32000年4月27日吉林省水利厅专家组对水库大坝进行安全鉴定。
5水库安全度汛工作落实情况
5.1建全联防组织,落实防汛抢险队伍,确定联系信号和群众安全转移地点。加强防汛值班值宿工作,建立建全岗位责任制,加强水文测报工作,严格按照调度命令,合理调水,及时准确向上级报水情,确保工程安全。检查通讯设备,确保通讯畅通无阻。检修好启闭设备,确保运用自如,同时做好必要的防汛物资准备。定314.75m为紧急水位,水位达到时按最大泄量泄流。联防人员上坝值班抢险,下游人民应做好转移工作(低洼村屯转移),水位到达315.20m时,下游全部转移,联防人员物资全部到库,出现险情立即抢修。遇百年一遇洪水,按日最大泄量泄流。洪水位超过315.30m时应在土坝0+00m处,人工开挖或爆破30m、最大挖深4.6m(底高程315.00m)的临时溢洪道溢洪。土方1285m3。
5.2对土坝进行密切的观测工作,加强管理,发现问题及时向上级领导汇报处理。
5.3备用电源不能使用,必要时可人工摇启闸门。
5.4主汛期发生标准内供水,严格按市防汛抗旱指挥部批复的控制运用调度计划执行。发生超标准供水,应采取抢救措施力争保坝安全并尽量减轻下游供水灾害和减少避免人员伤亡损失。
6水库工程运行管理机制情况
水库工程管理、灌区管护都是靠水库自身水费收入进行工程维修,由于资金有限,各种工程只能做维护使用。现水库除险加固工程没有完工;水库灌区没有进行规模改造,工程正常运行十分吃力,不能达到当前各种防汛和灌溉要求。
7水库工程管理中存在的主要问题和解决对策
7.1右侧闸室边墙与整流段伸缩缝在库水位较高时绕渗漏水。应进行灌浆处理。
7.2闸门及启闭设备年久运行,需大修或更换。
7.3水库没有备用电源。备12马力柴油发电机一台。
7.4水库电话线路在雨天及大风天不能正常使用,即使能使用防汛专用拍报水情电话也不能使用。需更换线路。
水库移民规划综合评价的必要性是由水库移民项目社会、环境和经济发展目标的综合性、移民工作复杂性和系统的层次性所决定的。
1.1项目社会、经济、环境目标的综合性
1.1.1社会因素复杂
水库淹没范围广,移民数量一般较大。由于水库一般建在偏远山区,因而移民不仅大多贫穷落后,而且还有可能涉及少数民族问题。由于山区空间地域条件限制,当地移民安置容量有限,很难全部在当地就地安置。若需远迁,又涉及文化、经济、社区组织、风俗、生产技术、生活习惯、心理等一系列复杂因素的整合问题。这些问题解决的好坏,不仅关系到水利项目能否顺利建设,能否尽快发挥投资效益,更涉及当地社会能否安定、经济能否发展,移民生产生活能否恢复与发展的大问题。稍有不慎,还会带来长期的负面影响。
1.1.2环境影响深远
水库淹没肯定会给当地气候、动物、植物、地质等生态环境系统带来难以避免且久远的影响。与此同时,大量的移民重新建设活动也会给移民安置区周边环境带来诸多影响。相对而言,移民对生态环境的影响是部分可控制可调节的。因此,做好移民规划中的环保影响评价和保护措施优化,追求良好的环境效益也是事关久远的重要目标。
1.1.3经济因素制约
我国还是发展中国家,进行大型水利工程建设的投资是有限的,移民经费不会十分宽裕,要解决移民生产恢复与发展,脱贫致富,并可持续发展,必须就移民规划的社会经济发展目标进行优化与评价。
从上述目标分析可见,移民规划中环境容量利用恰当、环保措施得力将有利于移民的经济恢复与发展。经济发展了,移民的生活水平与生活质量自然提高,如果经济能够持续发展,移民的心态自然平和向上,人与人之间的关系就容易沟通,社会就容易趋于稳定。因此,这些目标是相关的和统一的。与此同时,这些目标之间也存在矛盾。实现移民安置方案的环境、经济、社会等单目标最大化与多目标综合最优化是不可能协调一致的。不同的目标要求,在资金投入、土地利用、资源分配等方面都会有不同的结果。过分强调某一方面目标的实现,就必然影响其他方面目标的实现,同时也必然会有不同的安置方案。例如,过分强调移民环境容量与环保,就近安置移民的数量就会减少,外迁安置的移民数量就要增加,这不仅加大移民资金投入,更会增加外迁移民安置及其与安置地社区整合的难度。由于生态环境、经济、社会方面的目标追求对资源配置等方面的要求存在矛盾是客观存在和无法回避的,因此,在需要对移民规划进行多目标多层次方案综合评价,选择各种目标可以统筹兼顾、资源配置尽可能合理的方案,以实现移民安置综合目标的最优化。
1.2系统的层次性与综合性
移民规划方案是由不同层次组成的。根据移民安置任务和移民安置区资源条件、环境容量、生态环保要求以及移民资金等客观条件制定的总体移民规划方案,是第一层次的方案系统;在总体方案之下,可能又分本组安置、本村外组安置、本乡外村安置、本县外乡安置、本市外县安置、本省外市安置、出省安置等安置方案组合等第二层次方案系统;然后分转型农业安置、企业安置、第三产业安置为主等方案。各层次的方案都不是孤立存在的,都是由与其相关的系统环境和其他因素密切相关。系统之间是有层次性的,而且系统与系统的界限是相对的,随人们研究的范围和角度而确定。当我们研究移民规划总体方案时,只强调子方案与整体方案间的线性因果关系,而忽视了子方案与其系统环境的联系既有线性又有非线性、非定量的关系就不能确保子方案的可行性与合理性。尽管各级方案所处层次不同,内部各异,但又存在有机联系,不能彼此割裂与排斥。因此要在分散决策的情况下,必须通过总体目标的综合评价才能实现总体优化的目的。
2水库移民规划综合评价方法
2.1经验型综合评价方法
移民规划的最后决策,以往多在专家论证基础上由领导者决策,如果领导者水平、经验以及对项目情况的了解深度不够,往往出现偏差,并给移民生产生活恢复和社会安定带来诸多问题。随着科学决策的提倡,单纯经验型决策的做法日趋消失。
2.2计算型综合评价方法的一般程序
2.2.1确定综合评价目标
移民规划综合评价目标侧重在社会稳定、经济发展、环境优化等方面,如何细化与要求,则要兼顾眼前与长远,局部与全局,经反复比较、权衡利弊后确定。尽可能避免选择定位不当导致评价的失败。
2.2.2确定评价范围
评价范围涉及实现各评价目标的各种因素及其之间的相互制约关系。主要有移民资金及年度分配;移民人数及其地域、民族、职业、生活状况、文化技能等;可供后迁的环境容量、可供外迁的地域与条件;移民政策与安置标准……等,必须把握主要因素,确定适当范围,既要确保评价的准确性,又避免太大的工作量。
2.2.3确定评价指标和标准
评价指标是评价目标的具体化,指标的设立不仅与移民规划的目标、特点、类型、规模有关,而且与子目标所处的层次有关,与视角与侧重点有关。指标的设立主要遵循下列原则:
(1)系统性原则。指标体系必须全面反映移民规划项目的综合目标,其主要指标既要反映直接效果,又要反映间接效果,确保综合评价的全面性与可信度。
(2)可测性原则。指标含义明确,所需的数据资料便于收集、计算简便、便于掌握。
(3)定量指标与定性指标结合使用原则。运用定量指标计算,使评价具有客观性,采用定性指标,可弥补定量指标的不足,兼顾使用,能使评价结果趋于合理正确。
(4)可比性原则。指标的趋势相同,有可比性。
(5)层次性原则。有利于指标权重的分配,便于确立移民方案和综合效果。
指标体系建立后,以过去的实际经验为依据,对可量化指标制定出能被评估专家和决策者接受的具体标准和统一的计算方法,对环境优化、社会稳定难以量化的指标等可作定性描述或同尺度的分级,以利测算。
2.2.4确定指标的权重
各种分项指标对综合评价的影响程度是不同的,为了正确地反映各分项指标对整体评价目标的重要程度,通常通过加权予以修正。因而客观而正确的确定加权系数成为取得正确评价结果的关键因素之一,必须通过选准专家、妥善而正确地搜集和处理专家意见才能得以实现。
2.2.5选择合适的综合评价方法
评价经常采用多种方法结合使用,在不同阶段采用不同的方法。如何最优,尚需不断探索与改进。
应注意的是,上述各项程序包括预测、分析、评定、计算、模拟、综合等工作,它们是要交叉和反复进行的。
3移民规划综合评价模型
可根据项目情况选用以下模型:
3.1通用评价模型
3.1.1影响移民规划方案的因素分析
在移民规划方案选择的综合评价中,主要考虑如下客观因素:工程移民投资额及年度分配计划,移民人数、户数与地域分布,移民的民族状况、经济状况、文化与技能状况,库区洪水线以上可开发地域面积与分布,当地自然条件与物产特产状况,周边地区经济状况与交通状况,以及国家提供的扶持措施与优惠政策等客观因素,与此同时,还要考虑移民的意愿,当地政府或组织的要求,移民工作的组织与管理等人们主观方面的因素,由于这许多主客观因素都是各移民方案能否成立的条件和背景,脱开或背离这些条件和背景,移民方案就无法成立,也就谈不上移民方案的优劣评判了。因此对影响因的分析必须全面、细致、准确,必须主次分明。
3.1.2因素的分类
全部因素可分为决定性因素,客观因素和主观因素三种类型。
决定性因素是指哪怕其他因素或条件再好,只要这些决定性因素不能满足,那么相对应的规划方案就不能成立。例如移民投资总额、移民安置量等,都是决定因素,在任何规划方案中都必须在确保满足决定性因素的前题下才能对各规划方案进行优化与选择。
客观因素是指通过规划方案预期的数据资料计算的定量因素,它是不随评价人员的主观意识而变化的因素,如环境容量,工农业产值等。
主观因素是指那些不能通过数据资料计算而得到,只能通过评价人员结合项目所在地的实际情况,结合类似项目的经验和主观理解所做出的定性描述的因素,如生活质量,社会安定等。
3.1.3模型的建立
该模型是将上述三种因素相结合而形成的单一综合评价指标,它是一个无量纲的指标。
其中客观因素无量纲指标与权重均需通过专家咨询确定。
移民安置规划通用模型计算过程图
按各项移民方案的综合评价值的大小进行排序,分值高者即为相对优秀的方案。在此基础上,再由评价专家或决策者综合多方面因素最终选择整体性能最优的方案,经批准后付之实施。
3.2层次—熵多目标决策分析模型
用层次分析法决定各指标的模拟权重,利用决策矩阵提供信息,进一步用多目标决策中熵技术修正决策者先验决定的优先权重,再确定最优方案。
本模型的基本思想是把复杂的问题分解为各个组成因素,将这些因素按支配关系分组形成有序的递阶层次结构,通过这些因素的成对比较,可以得到各因素在层次中的相对重要性。在综合人的判断以决定各因素相对重要的总顺序后,可以计算得到权向量、特征根和一般性指标等,从而达到求解的目的。
根据移民规划综合评价的特点和要求,经过分析、筛选,可以提出一个类似下列可供参考的层次结构体系。
各层次指标体系中有可量化指标和非量化指标。对可量化指标可通过发展预测模型等方法分析计算得到,对非量化指标,则需通过德尔菲法、请咨询专家对规划方案和影响因素进行分级或打分求得。
纵观以上两种综合评价模型可见,虽然在实际评价中均有一定工作量,但其指导思想是正确可行的,经过实践可通过抓主去次的方法尽可能优化程序,提高效率。与此同时,还可进一步探索其他更好的综合评价方法或模型,使规划综合评价的成果更加科学,以便在特定条件下,能够选择一个相对最优的移民方案,为移民的生产生活提供一个更好的持续发展的空间。
[参考文献]
[1]吴宗法,施国庆.水库移民生产发展规划理论探讨[J].水利水运科学研究,1994,6.
1.2丹江口水库地震及次生灾害的研究情况及意义自1970年蓄水至1985年,库区内诱发地震800余次,南水北调中线丹江口大坝加高工程竣工后,坝高将由162m增至176.6m,正常蓄水位将升至170m,库容将从210亿m3增至339.1亿m3,加大了水库再次诱发地震的可能性。中国地震局地震研究所表明:二期蓄水后,水库水域范围扩大,在新淹没区内具有发震构造条件的部位上,发生5级作用的地震是有可能的。一般天然地震在主震发生后,总体上震级水平呈衰减趋势,在震情发展的预测分析上较有把握,而水库发震机理和诱震因素很复杂,在震群活跃期震级往往维持在一定的水复发作,趋势判断难度很大,从而加大了应急决策的难度。2006年,湖北省政府确定了十堰城区、丹江口、竹溪、竹山、房县为省地震重点监视防御区,开展丹江口水库诱发地震研究、地震及次生灾害的防治,对保障水库上下游人民生命财产安全和南水北调中线工程的供水安全具有重要意义。
2丹江口水库地震灾害的应急管理工作情况
2.1编制完成《丹江口水库防洪抢险应急预案》预案以切实做好水库遭遇突发事件时的防洪抢险调度和险情抢护工作、力保水库工程安全、最大程度保障人民群众生命安全、减少损失为目的,对险情监测与报告、险情抢护、应急保障等方面应急工作进行了严格、细致的规定和部署,并根据水库管理的内、外部环境变化作适时的调整,为水库面对突发事件时的防洪抢险应急工作提供了指导。
2.2水库防洪调度积累了丰富的应急管理经验,具备一定的地震灾害应急能力多年的防洪调度积累了丰富的应急处理经验,培养了大批运行、检修专业人员。2008年抗击雪灾和四川抗震救灾中,汉江集团的抢险救灾队伍分别担负了抢修郴州城区主干线“两桂”线和疏通高危险级的文家坝堰塞湖的任务,体现了我们在电力、水利应急抢险方面的技术实力。
3丹江口水库加强地震灾害应急管理工作的对策与措施
3.1加强地震监测台网的建设,提高地震灾害的预警能力。目前,丹江口水库的遥测地震台网的技术水平为第二代,随着二期加高工程的进行,应建设和三峡同级的第四代综合观测和数字地震遥测台网。对可能诱发地震的地段要设专业地震台网进行地震活动特征监测,以及各种地震前兆的监测研究,根据诱震预测采取防、治相结合的抗震措施。这样不仅有利于水库的防洪安全、水库的安全调水和周边民众的生活安全,还可为丹江口水库诱发地震研究提供宝贵的数据资料,为防震减灾打下坚实的基础。
3.2制订、完善和落实水库防震减灾应急预案,加强预案的科学性及可操作性预案制订、完善和落实中应注重以下方面的问题:
3.2.1须做到一旦地震,应快速对大坝的安全作出地震反应评价,提出应急措施,制定抗震减灾方案,并通过远程通信网络将抗震减灾的方案与措施在最短的时间内呈报至决策部门,使地震引起的直接与次生性灾害降至最低限度。
3.2.2预防措施重点要对在强震中最易破坏的部分进行改进,或加强结构,或改变型式,提高其抗震能力,如变电站的构架、送出线路的杆塔、设备仪表的保护、闸门的启闭系统、土石坝坝坡、上坝道路等。水利工程的破坏主要是变电、输电架构和送出线路的倒塌、送电中断;机电设备、仪表、通讯、备用电源的损坏;其次是边坡崩塌,交通中断;泄洪设施如闸门、启闭机的破坏,导致不能正常启闭泄洪;厂房围墙和生活设施倒塌。地震灾害发生后,关键要密切监测和巡查水利工程的可能受损结构、部位及设施,及时对险情进行应急处理,使地震灾害的损失和危害降至最小。
3.2.3地震灾害中水利工程的应急处理还涉及到水、雨、工情的监测预报和水利工程的优化调度问题。除降雨、余震等引发的山洪、滑坡、泥石流等对水利工程造成的不利影响外,山区河流沿岸的崩山、滑坡、泥石流,可能壅堵河道,形成堰塞湖等次生灾害,当湖泊水位上升到一定高度后,可能冲溃堵塞坝,形成溃坝灾害,对下游大坝造成冲击。因此,预案应对工程进行科学合理的调度,在可能的情况下,既保证正常的供水、供电,又要保证工程的安全,做好准备确保大坝的泄洪设施安全,让大坝顺利泄水,降低蓄水位,甚至考虑腾空库容,避免出现溃坝事故。预案中还需强调,水利部门有权对易发生次生灾害的设施采取紧急处置措施,加强监控,还有必要提出应急性的群众转移、避灾方案,情况紧急时,可强制组织下游群众避灾疏散,以防止灾害扩展,减轻或消除危害。
3.2.4应发展应急通信优势技术,建立起一套空中与地面相结合、有线与无线相结合、固定与机动相结合的立体应急通信系统,加强互联互通监管和通信相关设施保护工作。制定详尽周密的应急通信保障预案,还应定期进行应急通信演练活动。
3.2.5与地方政府积极协作,开展防震减灾科学知识的普及和宣传教育及人员培训和应急演练,建立地震应急避难场所,推进抢险救援志愿者队伍建设。
3.3加强水库管理单位与地方政府间的沟通和协调,紧密结合内、外部应急预案
1三峡库区水环境状况
1.1库区江段污染源现状
1998年,库区各类污染源进入长江的CODCr81.9万t,BOD515.1万t,NH3-N1.6万t,TN13.9万t,TP0.9万t,Oil462t,Φ-OH(酚)112t,TCu3.5t,TCr3.8t。调查研究表明:影响三峡水库水质的主要因素依次为干支流入库污染负荷、三个重点城市(重庆主城区、涪陵区和万州区)排污负荷量。这些主要因素的控制,对库区水质改善起关键作用[6]。
多年污染情况调查资料显示,库区江段主要污染物为CODCr,NH3-H等。三峡库区污染源主要是城市生活污染源、工业污染源和农田径流[7]。由于库区江段的社会经济在空间上形成以重庆主城区、涪陵区、万州区以及沿江县城为中心的密集型发展态势,因而也形成了以沿江城镇为中心的污染源集中排放区域。1998年库区工业及城市污水CODCr的年排放量为16.69万t,其中重庆主城区排污量约占库区江段排污总量的65%,涪陵区和万州区分别占排污总量的10%和6.4%,只有18.6%的污染源来自库区江段的其余城镇。
1.2库区江段水质状况库区污染物排放总量,与长江径流量相比较而言较小,因而江段总体水质良好。多年常规水质监测资料统计结果显示,库区江段主要水质指标的断面平均浓度一般低于地表水Ⅱ类标准浓度,仅在排污集中的重庆主城区、涪陵区和万州区的个别断面水质综合评价出现Ⅲ类,在一些大的城市排污口附近,已经出现明显的岸边污染带,局部区域水质污染严重,出现了超Ⅳ类、甚至超Ⅴ类的水体,主要污染指标为CODMn、NH3-N等。
由此可见,尽管三峡库区总体水质良好,但是局部区域水质不容乐观。
1.3三峡库区水污染治理状况
1997~1999年国家计委主持编制了《长江上游水污染整治规划》,规划范围从重庆市巫山县到四川省宜宾市的长江干流以及嘉陵江、沱江、乌江等主要支流下游地区,规划总面积12.47万km2。规划的重点地区是重庆主城区、万州、涪陵、泸州、宜宾、自贡、内江等城市。2001年由国家环保总局主持编制了《三峡库区及其上游水污染防治规划(2001~2010年)》,规划范围包括三峡库区和重庆主城区20个区县市、影响区42个区县市、上游地区38个地市的214个区县。规划总面积79万km2。《三峡库区及其上游水污染防治规划(2001~2010年)》与《长江上游水污染整治规划》相比,规划范围扩大,三峡库区部分工程项目规划进度提前。规划存在的主要问题之一是污染物控制或消减方案与水质保护目标之间没有输入响应定量关系,缺乏总量控制的技术支撑。另外,即使从行政管理角度提出了污染物总量(如COD)控制指标,但没有把总量分配到江段或污染源上。因此,规划在水环境容量问题上科学依据不够充分,更没有考虑建库后水环境容量的变化问题[7]。
从2002年开始,国家和地方投入巨资,正在按照规划全面展开三峡库区及长江上游水污染的治理工
2三峡水库水环境容量计算条件确定
环境容量的定义,是指水体在一定的规划设计条件下的最大允许纳污量,其大小随规划设计目标的变化而变化,反映了特定水体水质保护目标与污染物排放量之间的动态输入响应关系。因此,为了计算水环境容量,首先必须确定规划设计条件,包括水功能区划和水质保护目标、设计水文条件、排污口位置、控制污染物指标和上游来水水质状况等条件。
作者提出:针对长江的水污染特点,水环境容量计算须分为总体环境容量和岸边环境容量。总体环境容量是以一维水质模型计算的断面平均浓度控制的水环境容量;岸边环境容量是二维水质模型计算的岸边排污混合区控制情况的水环境容量。
本文以1998年专题调查的库区污染源和水质状况代表三峡水库现状水质,2010年为水质规划设计年。用库区干流朱沱断面、嘉陵江北碚断面和乌江的武隆断面作为三峡水库上游入库控制断面。总体环境容量研究范围包括长江干流和两条重要支流嘉陵江和乌江(汇入流量占库区支流总流量93%的两条重要支流),其中,库区干流从重庆上游的朱沱到三斗坪,全长约730km;嘉陵江从北碚至长江汇流口,全长约60km;乌江从武隆至长江汇流口,全长约68km;库区内其他江段内的支流将以源汇方式考虑其对水库水流水质影响。在总体环境容量计算结果的基础上,岸边环境容量研究重庆主城区、涪陵城区和万州城区3个重点城市江段。
水环境容量计算的水质控制指标确定为COD/{Mn/}和NH3N。
2.1水环境容量的计算原则、设计水文条件及水质控制指标
2.1.1计算原则
(1)水库总体水质保持Ⅱ类。经国家批准的《长江三峡水利枢纽环境影响报告书》中明确指出:水库建成以后总体水质①应满足Ⅱ类水标准。考虑三峡水库的水质现状以及水体主要功能需求和社会经济发展程度,库区重点城市江段(如重庆主城区、涪陵城区和万州城区)允许局部水域存在Ⅲ类水体。
(2)建库后水质状况不能比现状差。据1998年以前的监测调查,三峡库区干流江段现状水质良好,主要污染物控制指标CODMn和NH3-N的断面平均浓度基本上都低于Ⅱ类水质标准浓度。为能继续保持水质良好,作者提出:三峡水库建成以后库区水质状况既要满足功能区确定的水质类别要求,又不能比现状水质差。现状水质以1998年断面平均浓度值为基准。三峡水库入库主要水质指标COD、NH3-N均优于Ⅱ类水质标准,因此,计算时上游入库水质按维持现状条件设计。
(3)库区江段CODCr排放总量不能超过38万t/年,NH3-N不能超过2.96万t/年。国务院对《长江上游水污染整治规划》的批复意见②为“到2010年,长江上游干流四川省与重庆市交界断面和三峡库区总体水质基本达到国家地表水环境质量Ⅱ类水质标准;长江干流城市江段和主要支流水质要符合国家地表水环境质量Ⅲ类水标准;规划区城市生活污水、工业废水的化学需氧量(COD)允许排放量,重庆市和四川省分别控制在38万t和23万t以内。”因此,三峡库区江段CODCr排放总量应控制在38万t/年以内,并以此作为库区水环境容量计算的依据。假定以1998年库区各江段现状排污量为基础进行库区总量分配,按照等比例分配原则分配2010年三峡库区沿江CODCr允许最大排放量。国务院文件中只提出了CODCr排放总量控制目标,没有NH3-N。三峡库区点源污染负荷主要来自城市生活污水,城市生活污水性质相对比较稳定,而且通常NH3-N与CODCr之间存在一定的比例关系。根据三峡库区1998年实测污染负荷中NH3-N与CODCr的比例以及沿程分布,按照CODCr排放总量控制目标对NH3-N进行同比例控制,折算出三峡库区沿江2010年NH3-N允许最大排放量为2.96万t,见表1。
2.1.2设计水文条件
水文条件是决定水环境容量的最重要因素之一,尤其是三峡库区水文条件年内和年际间变化很大。设计水文条件的确定,反映了水质保护目标的安全系数。根据国内、外水质规划计算规范、结合三峡库区江段水文水质特性,从偏于安全考虑,采用90%保证率连续7d最小流量作为水环境容量计算的设计水文条件,简称7Q10。同时,为了比较三峡水库建成前、后库区环境容量变化,三斗坪水位分别取为相应于7Q10设计流量下的天然河道水位为658m(代表天然河道状况)以及三峡水库建成以后的运行调度水位1686m和三峡水库正常蓄水位175m。
2.1.3水质控制指标
水环境容量计算的水质控制指标为CODMn和NH3-N。在三峡水库水功能区划的工作基础上,围绕三峡水库水环境容量计算所需的计算条件,对库区总体水质(①“总体水质”是一个正式文件使用、具有三峡特色但内涵模糊的概念,对三峡库区“总体水质”理解各不相同,缺乏公认、明确的定义。本文中的“总体水质”是指以断面水质平均浓度来评价的水质状况,“总体水质”对应“总体环境容量”。实际上“岸边水质”对工农业和人民生活更为有用。三峡库区沿岸有二十多个大、中、小城市,即使污水达标排放,也存在一定范围的污染混合区。在用“总体水质”概念来反映三峡水库宏观水质状况的同时,还需要有“岸边水质”的概念。对大江大河来说,“总体水质”不超标,并不意味着“岸边水质”不超标。“岸边水质”对应“岸边环境容量”。②中华人民共和国国务院9号文件“国务院关于长江上游水污染整治规划的批复”,1999年1月25日。)和城镇江段岸边水质,提出了更具体的水质保护目标。
(1)总体水质保护目标。按照三峡水库水域功能区划和容量方案拟定原则的要求,三峡水库总体水质按地表水水质标准Ⅱ类水控制,允许库区3个重点城区江段下游一定范围内岸边水域按水质标准Ⅲ类水控制,在满足功能区类别控制的同时,各断面的控制浓度以现状水质(1998年)为基准,作为总体环境容量的水质目标的控制条件。三峡水库水环境容量的水质保护目标与断面浓度控制见表2。
(2)岸边水域水质保护目标。岸边环境容量主要是针对岸边排污混合区的控制而言的。排污混合区在环境管理中定义为认可的污水排放口附近的允许超标区。
排污混合区允许范围的规定,涉及水环境的功能区划、水流条件及排污条件等诸多因素。从国内外的有关资料来看[8],一般都是采用平面面积及其最大长度和宽度来确定。有的也以相对比值来表示:例如面积为水域表面积或河流横断面的百分比;宽度为河宽的百分比;流量为河流流量的百分比等。另外还有一些采用定性或半定量的限定来确定排污混合区的范围。R.L.Doneker和G.H.Jirka[9]介绍了排污混合区的概念、定义及美国一些州对于混合区范围的限定,提出了混合区可用长度、横断面面积或水体体积来定义。对于河流,美国大部分州规定混合区范围不超过河流断面或体积的1/4,有的确定为1/5,在Virginia州仅定义了混合区的长度,在夏季与冬季混合区的长度分别小于平均河宽的1/10或1/5。我国对海域及河口地区的污染混合区允许范围也有规定,但对河流中污染混合区允许范围,目前还没有统一的规定和标准,缺乏可以广泛应用的定量数据,甚至还难以提供准确的定量计算方法。
按照收集的大量实测资料分析,长江干流上较大的污染混合区范围,其长度一般都在100~500m之间、宽度在40~200m以内。建库后的污染混合区的控制标准可以选择长度、宽度、面积3个参数以及3个参数的组合方案。具体组合方案,必须通过水质模型的反运算,将三峡库区一些主要排污口分别按混合区长度、宽度和面积控制,分别计算不同控制条件下污染物的最大允许排放量,来确定合理的污染混合区允许范围。
(3)排污口位置。三峡水库建成以后,大量城镇将要搬迁,排污口位置初步按照库区城镇1998年现状位置和规划设计位置两种分布方案考虑,以排污口现状排污量作为水环境容量计算的分配权重,按照污染负荷等比例分配原则将库区水环境容量分配到各排污口。
2.2水环境容量计算方案
综合以上多种影响因素,最后确定的三峡水库水环境容量计算方案见表3。通过对总体环境容量进行多方案计算分析,提出三峡库区在实际运用中的总体环境容量,在此基础上,计算库区岸边环境容量。
3三峡库区水环境容量计算
3.1总体环境容量计算
3.1.1计算模型
针对三峡水库总体水流水质运动特点,开发研制一维非恒定水流水质数学模型,模拟水库建成前、后的水流水质运动规律。模型充分考虑了三峡水库建成前、后水流条件巨大变化对库区水流水质运动特性的影响,水流水质主要模型参数通过实测资料建立了与水流条件相关的经验关系式,既提高了模型计算精度,又提高模型预测能力[14]。三峡库区丰水期和枯水期两个代表性时段长河段水流水质观测结果[10~13],验证了一维水流水质数学模型具有较高的模拟预测精度,可以作为三峡库区总体环境容量计算的工具。
3.1.2总体环境容量计算
将7Q10设计流量作为三峡入库流量,三斗坪水位分别取658m、1686m和175m,模拟计算库区水流状况,分别代表三峡水库建成前、后的3种代表性水流状况。将水库上游3个入库断面控制浓度作为水库背景水质,设计排污口位置和现状排污量所占比例作为水环境容量分配权重,利用一维水流水质数学模型计算三峡水库在设计水质保护目标下最大允许纳污量。计算得到不同方案下三峡水库总体环境容量和沿江段的分配见表4。
3.1.3计算结果分析
采用一维水流水质数学模型计算的三峡水库建库前、后的总体水环境容量,模拟结果表明:
(1)三峡水库建成前,在7Q10设计流量条件下和现状污染源位置不变情况下,模拟计算的库区江段CODCr指标的沿程浓度可满足水域功能区规定的水质目标要求,NH3-N指标在库区干流和乌江江段满足水质保护目标要求,但重庆主城区嘉陵江江段NH3N需削减30%负荷量后,才能达到功能区所规定的水质目标;(2)三峡水库建成以后,随着水位抬高,水流减缓,污染物在库区滞留时间的延长,污染物自净降解总量将比建库前增大,因而水库建成以后总体环境容量较建库前略有增大。从水质偏于安全和实际管理应用角度出发,可选择三峡库区运行水位1686m和规划排污口条件下计算得到的总体水环境容量,即在设计条件下三峡水库建成以后的总体水环境容量值为CODCr2220万t/年和NH3-N1。66万t/年。
3.2岸边环境容量计算
3.2.1计算模型
以重庆主城区、涪陵区和万州区江段为重点,针对三峡库区不同江段排污口和汇流口混合区特点,分别开发研制平面二维k-ε模型和水平分层的三维紊流模型。平面二维k-ε模型用于模拟计算水深比较浅的重庆江段排污口附近混合区范围,水平分层的三维紊流模型用于水库建成以后水深比较大的涪陵和万州段排污口附近混合区范围。模型在边界处理和参数选取上进行了深入研究,能够模拟复杂边界、自由水面、岸边排放等大范围的混合区发展变化。大量实测资料验证结果表明,建立的两类数学模型均具有较高的模拟精度,能够精细模拟预测排污口附近的复杂水流特点和污染混合区范围[15~25]。
3.2.2局部江段岸边环境容量计算
岸边环境容量是在单个排污口混合区计算的基础上进行的。通过选择三峡库区代表性排污口,计算单个排污口的混合区范围,根据混合区水质保护目标,反推单个排污口最大允许污染负荷排放量。并利用下式计算得到整个江段岸边污染物最大允许排放量,即局部江段岸边环境容量:江段岸边环境容量/江段控制长度=∑排污口最大允许负荷量/∑混合区长度。
3.2.3计算结果分析
(1)在拟定的水质控制目标下,随着库水位升高,除少数排污口外,多数排污口的最大允许排污负荷量减少,各江段的岸边环境容量也随之减少;(2)按现状生活污水排放的CODCr和NH3-N的负荷计算,控制三峡库区污染混合区的水质参数是NH3-N,进行污水处理时,应优先考虑对NH3-N的处理;(3)利用二维和水平三维模型,针对重庆主城区、涪陵城区和万州城区3个重点城市江段的污染混合区,考虑多种不同的污染混合区控制方案组合进行大量计算,长度按照100m、200m、300m,宽度按照河宽1/10以及面积相同等进行组合计算,最终结果表明:单个污染混合区按照长度100m控制较为恰当。在此基础上,江段污染混合区长度按照总长度1/10、1/15、1/30进行组合计算,结果表明江段混合区控制在总长度1/30较为恰当。因此,污染混合区的控制指标为混合区长度。推荐三峡水库污染混合区控制标准为:单个污染混合区控制长度采用100m,江段污染混合区控制长度采用江段总长度的1/30;(4)在同样混合区水质控制目标下,岸边环境容量随库区水位抬高而呈减小的趋势。因此从水质偏于安全考虑,建议将175m水位下用长度控制的岸边水环境容量作为3个重点城区江段的水环境控制容量。见表5。
3.3水环境容量综合方案
从以上总体和岸边环境容量计算结果来看,对于总体环境容量,和建库前相比,长寿江段以下的总体管理环境容量是增加的,而且坝前水位168.6m和175m的环境容量基本相同。对于3个重点城区岸边环境容量,在限定的排污混合区控制标准下,污染负荷的最大允许排放量,必须进行削减。从水质偏于安全考虑,建议建库后三峡水库的3个重点城区城镇江段水环境容量按照175m水位岸边环境容量控制,其他江段则按175m水位总体环境容量控制,得出三峡水库水环境容量综合方案(见表6)。由表6可见,三峡水库建库后水环境容量综合方案为CODCr16.08万t/年、NH3-N0.90万t/年。
4结语
通过本文工作,有以下主要结论:(1)分析了三峡库区的污染状况,提出了三峡水库环境容量的计算原则、设计水文条件和水质保护目标。(2)以CODCr、NH3-N为污染物控制指标,计算了三峡水库建库前后的总体环境容量和岸边环境容量,推荐了三峡水库水环境容量综合方案。结果表明:三峡工程建成后,库区总体环境容量增加,岸边环境容量减少。(3)三峡水库建成以后,为了保护好库区水质,建议对三峡库区污染负荷按照总体环境容量进行控制的基础上,对重点城市江段采用岸边环境容量进行控制。(4)污染混合区的控制指标为混合区长度。推荐三峡水库污染混合区控制标准为:单个污染混合区控制长度采用100m,江段污染混合区控制长度采用江段总长度的1/30。
在水环境容量研究方面还有一些工作需要进一步开展,如重庆主城区嘉陵江段和涪陵城区乌江段岸边环境容量的计算;水环境容量分配原则的完善;允许排污负荷从河段再分配到每个污染源或排污口等。近几年的监测表明,库区江段的TP(总磷)已逐渐成为主要污染物质。三峡水库是否出现富营养化,也引起有关部门和公众的关注。泥沙对污染物的吸附和解吸的影响较大,汛期清浑水样的监测指标差别显著。因此,在今后的水环境研究中还应考虑TP和泥沙的影响等问题。
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