水工管理工作在沙坡头水利枢纽发电厂的运用

水工管理工作在沙坡头水利枢纽发电厂的运用p1、前言沙坡头水利枢纽是国家实施西部大开发的一项标志性工程,也是宁夏自治区“十五”期间开工建设并建成发挥效益的一项重点水利工程,工程建成后为宁夏农业灌溉、电力供应、洪水控制及社会稳定等多方面起到了积极的推动作用。

在工程稳定运行发挥效益的同时,作为水电站运行的水工管理者应该从如何实现电站安全运行的长治久安出发,不断摸索和完善水电站的运行管理方式。

结合沙坡头水利枢纽水力发电厂自投运至今的水工管理经验,从大坝安全监测、水库调度、防洪防凌、水工建筑物维护四个主要管理职能浅析水工管理工作在水电厂的运用。

2、工程概况沙坡头水利枢纽位于宁夏回族自治区中卫县境内,该工程是以灌溉、发电为主的综合利用工程,总库容0.26亿m3,总装机容量120.3MW,设计灌溉面积87.7万亩。

工程属二等大（2）型工程,主要建筑物按3级建筑物设计,次要建筑物按4级设计。

设计洪水标准为50年一遇,校核洪水标准为500年一遇,相应洪峰流量分别为6550m3/s、7480m3/s。

并按2级建筑物下限洪水标准进行复核。

正常蓄水位为1240.5m,汛期运行水位为1240.5m,死水位选择为1236.5m,校核洪水位为1240.8m。

3、大坝安全监测管理3.1 大坝安全监测系统介绍大坝安全监测是通过仪器观测和巡视检查对沙坡头大坝的主体结构、坝基基础、两岸边坡、相关设施以及周围环境所作的测量及观察。

通过各种观测手段,以及时取得反映坝体、坝基和岸坡性态变化以及环境对大坝作用的各种数据,并通过对数据的整理、分析,形成立体、形象的图形资料、文字资料,以查找大坝的安全隐患并及时采取措施,保证大坝的安全运行。

其目的在于:(1)监视工程安全。

通过安全监测可以及时获取坝体运行的第一手资料,评价沙坡头水利枢纽大坝的安全状况,实现对工程的在线、实时安全监控。

(2)服务工程效益。

通过安全监测,可以及时了解和掌握枢纽大坝的工作性态、异常迹象,制定工程的运行计划和维护措施,为充分发挥工程经济效益提供技术服务。

(3)检验设计和施工。

通过安全监测,可以认识枢纽工程监测效应量的变化规律,对基本理论、设计方法、计算参数等作出验证,对施工措施、材料性能、工程质量等作出验证。

3.2 大坝安全监测数据采集3.2.1 自动化数据采集参照《大坝安全监测自动化技术规范》,沙坡头水利枢纽的监测系统主要包括变形监测、渗流渗压监测、应力应变监测、环境量监测等。

接入自动化系统的仪器共19类,合计安装埋设372支仪器,结合采集系统和数据管理系统形成沙坡头安全监测的管理网络。

系统内的全部仪器均采用“自动控制方式”进行定时监测。

目前各类仪器的测量频次设为1天/次,每日完成的数据采集量近500个。

3.2.2 人工数据采集沙坡头水利枢纽大坝安全监测目前依靠人工进行数据采集的主要有四个部分:(1)坝顶沉降量。

通过定期的一等精密水准测量获得坝顶垂直沉降变化数据;(2)坝基排水量。

通过定期人工测量获得坝基渗漏排水量数据;(3)坝基扬压力。

通过人工观测灌浆廊道内的扬压力表获取坝基扬压力数据,并与自动化数据进行比对;(4)人工仪表测量。

对部分未接入自动化系统的仪器进行人工测量取值,并与自动化数据进行比对,复核数据准确性。

3.3 大坝安全监测数据分析(1)日数据分析。

检查当日监测数据,对比历史数据了解当日数据走势、规律,从而判断数据的真伪、仪器的完好。

(2)月数据分析。

整理当月监测数据,进行统一计算,根据计算结果绘制变化过程图、变化柱状图,并对比历史数据,分析各个监测项目、监测部位的全月变化性态是否符合历史同期变化规律。

(3)监测数据采集、汇总、分析等一系列工作的成果最终是以《大坝安全监测报告》的形式呈现。

《监测报告》是将分析结论通过文字、表格、图形等直观的表现手段对大坝的实时运行性态进行描述,阐述坝体各个部位的运动规律、坝体各类仪器的运行状况、坝体各种参数的异常表现,并提出坝体各类缺陷的维护建议。

4、水库调度管理4.1 水库调度工作介绍水库调度是枢纽大坝工程管理的主要环节之一。

其内容包括:拟定水库调度方式、编制水库调度计划,参照水库每年库容情况与预计的天然来水情况,有计划地合理控制枢纽在各个时期的蓄水和放水过程。

其意义在于:在确保大坝及主要建筑物安全、上下游沿岸建筑物安全、满足规定的综合利用要求的原则下,经济用水,充分发挥水电站的防洪、灌溉、发电、兴利的目的,最大限度满足枢纽运行指标。

4.2 水情测报工作水情测报、水文预报工作是水库调度的数据收集整理阶段,也是基础工作。

通过与上下游水文、气象部门的紧密联系,完成水调基础数据的采集工作,并实现了与梯级电站的信息互动,与电网调度中心的水情互通。

沙坡头水电厂水情测报的主要内容有:计算前日的水位、出入库流量发电量、单位耗水率、溢（泄）水量等数据,预测当日来水情况。

并在每日9时前,将各类水情信息报送至电调、防汛办等水行政部门。

同时,在每月1日前按规定表格填写本枢纽上月水库运行资料、下月水库运行计划报电调、防汛办。

4.3 水库调度工作(1)根据水文气象预报和历史资料分析,编制下一年度水库调度运用计划,并报电调、各级防办。

(2)水调人员每月25日前,应制定出下月来水预计、发电量预测,并安排水库调度计划（含水量预报修正及水库运行方式）。

(3)每年1月,按规定表格填写本枢纽水库上年度水库运行资料报防办、电调及各级水行政主管部门。

(4)在遇特殊水情、较大洪水时,及时编制临时调度方案调整水库运行方式,保证大坝安全。

(5)在日常水库调度工作中逐步建立水库调度技术档案、不断积累水库运行资料,对水库调度方式不断完善和优化。

4.4 水库调度的防洪意义水库调度工作对于确保水电站安全,充分发挥防洪、兴利、生态等综合效益,实现水资源的合理配置和可持续利用,促进经济社会可持续发展具有十分重要的意义。

在遇上游发生洪水时,可以通过科学合理的调度采用滞洪、蓄洪等方法来存洪水、削减洪峰、改变天然洪水过程,以达到下游河道允许泄量及枢纽允许泄量的要求,从而保证下游群众、财产、农田的安全,保证枢纽本身安全。

水库调度工作要正确权衡防洪与兴利的关系,当防洪与发电存在矛盾时,发电必须无条件服从防洪。

4.5 水库调度的发电意义通过合理的水库调度,可以在保证工程安全的前提下,提高天然径流利用率,增大枢纽发电效率,确保电网安全运行。

同时水库调度可以起到库容补偿、水文补偿的作用,在不增加任何外力的条件下,获得显著的经济效益。

根据中外专家实际论证:中长期发电优化调度可增加发电量 2.0%～5.5%,短期发电优化调度可增加发电量1.5%～5.0%。

对于沙坡头水利枢纽这种日调节的径流式电站,意义尤其显著:(1)遇较大洪水时,通过增大机组负荷预降库水位后持续保持高水位运行状态,不仅在洪峰到来前预留出了足够的拦洪库容,同时又提高了机组发电效益。

(2)通过精确的水文预报,合理安排机组检修时间。

根据机组运行情况,将检修工作尽可能安排在上游来水较少的时间段内,有效避免了在上游来水充沛时段,枢纽因机组检修而导致过水能力降低,造成的不必要弃水。

(3)在上游来水超出枢纽发电过水能力时,利用多余来水开启排沙孔进行清淤拉沙等多种手段的水库调度方式,有效减少了弃水、提高了水资源利用率、增加了机组发电效益。

5、水工建筑物维护5.1 水工建筑物维护工作介绍水工建筑物受力情况复杂,同时受到各种自然因素、环境条件的影响,因此其工作状况随时都在变化,各种相互作用的力经常会出现重新组合、重新作用的现象,导致坝体、坝基的变形。

为保证大坝、泄洪闸、主副厂房及各类辅助建筑物安全运行,必须对上述水工建筑物进行经常性的检查、维护。

5.2 水工建筑物巡视水电站建筑物缺陷、变形普遍具有隐蔽性、渐变性,初期的表现并不是非常明显,只有随着时间的推移才会逐渐显露出来。

但是对建筑物维护工作来说,最好的方式就是在初期将隐患消除,这就突出了“水工建筑物巡视工作”的重要性,水工巡视人员必须有高度的责任心,能够认真仔细,一丝不苟的对大坝的每个部位进行排查。

巡视工作必须严格按照规范规定的频次进行,必须做到“两无、两随、三固定”（无缺查部位、无漏查部位,随时巡视、随时记录,人员固定、仪器固定、频次固定）,任何情况下不得中断观测。

在水库放空、水位骤变、最大水位、高温低温、地震暴雨等特殊环境条件下,还需增加巡视频次。

巡视结果建立巡视台账,及时更新已发现缺陷的变化情况,及时描述新发现缺陷的详细信息。

便于在日后进行维护工作时,能够准确分析缺陷成因、准确定位缺陷部位、准确制定处理办法。

5.3 水工建筑物维护水工建筑物维护工作的原则是“经常巡视、养重于修,小坏小修、随坏随修”,尽可能的避免严重损坏后的大修工作。

同时根据维修性质、工程大小,水工建筑物维护工作又分为“日常维修”、“专项大修”和“抢修”。

5.3.1 日常维修根据日常巡视工作检查发现的问题所进行的日常保养、局部修复。

沙坡头水利枢纽存在的日常修复项目主要有:坝体裂缝处理、坝体渗漏水处理、厂房建筑修补等。

5.3.2 专项大修投资大、工程量大、处理难度大、技术复杂的较大缺陷,经报上级主管部门批准后,委托专业施工单位进行的维护施工。

专项大修期间,水工管理人员负有方案审批、施工管理、竣工验收等责任。

5.3.3 抢修当建筑物、设施发生了影响枢纽电站安全运行的紧急故障时,紧急采取的维护、修复措施。

6、防汛、防凌6.1 汛前工作(1)编制“防汛（凌）预案”、“汛（凌）期水库调度运用计划”、“洪水预报警报系统”;(2)汛前各类水工建筑物检查、泄水设施运行工况检查;(3)防汛（凌）物资仓库建设;(4)防汛组织机构建设。

6.2 汛中工作(1)在上下游水文、气象部门的配合下,做好近期来水情况预测,编制水库调度方案,同时严格落实汛（凌）期水情值班工作;(2)泄水建筑物巡视检查、泄水设备试运行;(3)上下游库区凌汛巡视检查;(4)根据汛（凌）情,及时编制《防汛（凌）简报》报送相关管理单位;(5)遇超标准洪水,或特殊水情、沙情,依据实时水情、工程状况及防汛（凌）调度运用计划,编制《水库临时调度方案》控制洪水,及时向主管部门、上下游水行政部门汇报,并启动相对应的“预报警报系统”。

6.3 汛后工作(1)编制《防汛（凌）工作总结》,总结防汛（凌）经验;(2)汛（凌）期内的水务计算、统计（洪峰流量、泄洪水量、流凌状况、封河开河状况等）;(3)对汛期内出现隐患的工程部位、设施及时消缺。

7、结语(1)学习力是联系竞争力、创新力的桥梁和纽带。

沙坡头水利枢纽大坝安全监测系统尽管目前监测项目较完整,但随着科学技术的不断发展,新的监测方法、新的监测手段、新的监测软件陆续投入到了实际工程活动中,水工管理工作不但要加强加强硬件、软件设备的建设,更要不断学习先进的技术知识,吸收先进的管理理念。