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1.概述
我国地处世界上两个最大地震集中发生地带——环太平洋地震带与欧亚地震带之间,地震较多,大多是发生在大陆的浅源地震,震源深度在20km以内。位于青藏高原南缘的川滇地区,主要发育有北西向的鲜水河-安宁河-小江断裂、金沙江-红河断裂、怒江-澜沧江断裂和北东向的龙门山-锦屏山-玉龙雪山断裂等大型断裂带[1]。该区新构造活动剧烈,绝大多数属构造地震,地震活动频度高、强度大,是中国大陆最显著的强震活动区域[2]。
而西南地区蕴藏了我国68%的水力资源,水利工程较多,且主要集中在川滇地区。据
2005年数据,四川省有大中小型水库约6000余座[3]。2008年5月12日的四川省汶川大地震,初步统计,已导致803座水库出险,受损的大型水库有紫坪铺电站和鲁班水库,中型水
库36座,小一型水库154座,小二型水库611座[3]。此外,地震还致使湖北和重庆地区各
79座水库出现险情[4,5]。为保证水利工程的安全运行,地震之后及时对水利工程进行检测,并对受损工程进行监
测和修复是必要的。有关震灾受损水利工程修复方面的文献不多,散见于各种期刊或研究报告,为便于应用参考,本文搜集、筛选了一些震灾受损水利工程的案例,并对一些实用技术进行了介绍。
2.地震对水利工程的危害
由于地震烈度、地震形态以及水库本身工程质量的不同,地震对于水利工程的危害也有所区别。高建国[6]对我国因地震受损水利工程进行分类整理,认为水库坝体险情主要可分为
3级:1级,一般性破坏,不产生渗漏;2级,严重性破坏,坝体开裂渗漏;3级,垮坝(崩塌),水库水全部流走。
我国因地震引起的水库垮坝并不多见,总结国内外地震对水利工程的危害,主要有以下几种形式:
2.1坝体裂缝
地震作为外力荷载将会导致大坝尤其是土石坝整体性降低,防渗结构破坏,引起大量裂缝。地震会产生水平和垂直两个方向的运动,并使周期性荷载增大,坝体和坝基中可能会形成过高的孔隙水压力,从而导致抗剪强度与变形模量的降低,引起永久性(塑性)变形的累积,进而导致坝体沉降与坝顶裂开。
2003年10月甘肃民乐—山丹6.1级地震引起双树寺水库大坝、翟寨子水库大坝,坝顶
均出现一条纵向裂缝,长约401~560m,最大宽度2cm左右,并有多处不同长度断续裂缝,
防浪墙局部错动约0.5cm。大坝右侧出现山体滑坡,形成长条带及凹陷,滑坡长37m左右,凹陷坑深2.5~3m、宽7m左右,凹陷处上部山体有多条斜向裂缝,缝宽20cm左右。李桥水库坝顶有纵向裂缝,多处缝宽在2~5mm,其中一条长约100m左右,出现横向贯通裂缝,防浪墙出现多处竖向裂缝。这些裂缝在坝体漏水、自然降水和温度作用下,又将产生新的冻融、冻胀破坏,影响大坝的整体性和稳定[7]。
托洪台水库位于新疆布尔津县境内,1995年被列为险库,1996年新疆阿勒泰地震(6.1级),使拦水坝出现10处横向裂缝,3处纵向裂缝,最宽处达16cm,长17m,防浪墙垂直裂缝27处。经评估,水库震后只能在低水位运行,致使发电系统瘫痪,同时对于下游构成潜在威胁[6]。
岷江上的紫坪铺水利工程位于都江堰市与汶川县交界处,2006年投产,是中国实施西部大开发首批开工建设的十大标志性工程之一。2008年5月12日的汶川地震造成紫坪铺大坝面板发生裂缝,厂房等其他建筑物墙体发生垮塌,局部沉陷,整个电站机组全部停机。[3]。此外,地震对泄水输水建筑物也将造成巨大危害。2003年8月16日赤峰发生里氏5.9级地震,使沙那水库混凝土泄洪灌溉洞产生纵向裂缝,长15m,最大裂缝15mm;环向裂缝
22m,最大裂缝宽度1.8mm;洞出口消力池两侧边墙产生竖向裂缝,总长15m,最大裂缝宽
度25mm。大冷山水库溢洪道两侧导流墙产生裂缝,以纵向裂缝为主,最大缝宽12mm[8]。
2.2坝体失稳
地震可能引起坝基液化,从而导致大坝失稳。地震时,受到周期性或波动性荷载作用,土石坝内土体将产生递增的孔隙水压力和递增的变形。粘性土体构成的土石坝在地震中相对安全。但相对密度低于75%的粉砂土和砂土,在几个循环之后孔隙水压力就会显著上升,当达到危险应力水平时,土体在周期性荷载作用下显示出极大的变形位移,坝内土体就会呈现出液化的流态,导致坝体失稳[9]。
喀什一级大坝1982年施工时,其坝体及防渗墙都未进行碾压,致使密实度降低,1985
年地震时,由于液化和沉陷,导致该坝整体失稳破坏。
美国加州的Sheffield坝,1917年建成,坝高7.63m,坝顶宽6.1m,长219.6m,水库库
容17万m3。1925年6月距坝11.2km处发生里氏6.3级地震,长约128m的坝中段突然整体滑向下游。事后,经调查研究发现,坝体溃决的主要原因是地震使饱和土内的孔隙水压力增大,造成坝下部和坝基内的细颗料无凝聚性土发生液化。
地震还会造成土石坝体脱落或堆石体沉陷,从而引起坝体失稳。在库水位较高的情况下,堆石体沉陷会造成坝体受力不均,更严重的会引起库水漫顶,引发坝体垮塌。1961年4月
13日在距西克尔水库库区约30km处发生里氏6.5级地震,该水库位于VIII度区[10],坝体出现了严重的堆石体沉陷现象,一段220m长的坝体沉陷值达到2~2.5m,崩塌范围在从坝轴线上游3~10m到下游的35~50m[11]。
前面述及的沙那水库土坝和朝阳水库因地震致使土坝排水体砌石脱落,经抗震复核下游坝坡不稳定[8]。
2.3岸坡坍塌
若水库两岸有高边坡和危岩、松散的风化物质存在,地震发生后,造成的岩体松动,可诱发产生崩塌、滑坡和泥石流,甚至形成堰塞湖等现象。
乌江渡水库处于地震多发区,1982年6月地震中,化觉乡东部厚层灰岩和白云岩地层
中发生大面积崩塌。同年8月,化觉、柏坪一带又发生较大规模的地层滑动,影响面积约
18km2[12]。
5•12汶川大地震造成四川多处山体滑坡,堵塞河道,形成34处堰塞湖。其中唐家山堰塞湖蓄水过1亿m3,另外水量在300万m3以上的大型堰塞湖有8处[13],对下游地区造成严重威胁。
另外,地震还可能对水利工程一些其它部分造成损坏。如1995年1月日本阪神淡路7.2
级地震[14,15]中,使堤防基础液化发生侧向流动,造成堤防破坏以及护岸受损。我国历次地震中,出现较严重险情的多为土石坝,且多为年代较久远的土石坝,如果发
生强地震就更容易造成损坏[16]。
3.震灾受损水利工程的修复技术
地震后受损水利工程修复措施主要包括以下几个方面:
3.1坝体监测
地震后,对于受损水利工程,应及时降低水库运行水位,并进行充分的坝体探测。对土石坝,可开挖土坑检测,对混凝土坝,则可用无损探伤检测[17]。包括使用地震波法、地质雷达、水下声纳法检测侵蚀程度,必要时还需要采取槽探、钻孔、孔内地球物理方法进行检测。根据地震前后大坝监测结果的对比分析,判明是否存在普遍的结构损伤迹象。尤其需要加强对坝体变形和渗透的观测,防止裂缝前后贯通,内部发育,产生渗漏通道。同时,加强对输水洞漏水、溢洪道裂缝的监测,以防渗漏进一步扩大[18]。
震后坝体探测中,作为一种非破坏性的探测技术,地质雷达具有探测效率高、分辨率高、抗干扰能力强等特点,可以快捷、安全地运用于坝体现状检测和隐患探查[1
9]。
2003年甘肃山丹地震后,利用地质雷达对双树寺、瞿寨子、瓦房城等水库的震后坝体裂缝、坝基渗透、溢洪道、高边坡开裂和库岸道路滑坡等进行了探测[20],效果很好。
3.2裂缝修复
对于已经出现的裂缝,要对其分布、走向、长度和开度等进行定时观测和检测。在大坝主裂缝部位设置标志,缝口要覆盖塑料布,防止雨水流入加速其恶化。对受洪水威胁的建筑物,要采取临时措施(如围堰)进行保护。
裂缝的修补应从实际出发,在安全可靠的基础上,同时考虑技术和施工条件的可行性,力求施工及时、简单易行、经济合理。常用的有以下几种处理方法:
3.2.1表面处理法
表面处理法[21]主要适用于对结构承载能力没有影响或者影响很小的表面裂缝及深层裂缝,同时还可以处理大面积细裂缝的防渗防漏。常用的有表面涂抹水泥砂浆、表面涂抹环氧胶泥以及表面涂刷油漆、沥青等防腐材料等,从而达到封闭裂缝和防水的作用。在防护的同时应当采取在裂缝的表面粘贴玻璃纤维布等措施,这样可以防止混凝土在各种作用下继续开裂。
3.2.2灌浆法
灌浆法主要应用于对结构整体有影响或有防水防渗要求的混凝土裂缝的修补。经修补
后,能恢复结构的整体性和使用功能,提高结构的耐久性。
灌浆法[22]分水泥灌浆和化学灌浆。水泥灌浆适用于裂缝宽度达到1mm以上时的情况;裂缝较窄的情况下宜采用化学灌浆。此外,工程经验表明水泥浆适于稳定裂缝的灌浆处理,不适用于活缝或伸缩缝的处理。化学灌浆也存在类似问题,应用最广的环氧树脂浆固结体是脆性材料,因此对活缝应选用弹性材料。部分化学灌浆还有毒性,应加强施工人员的保护措
施。
大量实践证明,灌浆法是目前最有效的裂缝修补处理方法。
3.2.3结构加固法
危及结构安全的混凝土裂缝都需作结构补强。结构加固法适用于对整体性、承载能力有较大影响的较深裂缝及贯穿性裂缝的加固处理。混凝土结构的加固,应在结构评定的基础上进行,以达到结构强度加固、稳定性加固、刚度加固或抗裂性加固的目的。结构加固中常用的主要有以下几种方法:加大混凝土结构的截面面积,在构件的角部外包型钢、采用预应力法加固、粘贴钢板加固、增设支点加固以及喷射混凝土补强加固。结构加固法还适用于处理对结构的承载能力、整体性、耐久性有较大影响的不均匀沉陷裂缝和较为严重的张拉裂缝
[23]。
3.3滑坡处理
土坝滑坡有剪切破坏、塑流破坏、液化破坏三种形式[24]。可采用“上部减载”与“下部压重”法来处理。“上部减载”就是在滑坡体上部的裂缝上侧削坡,以保持稳定;“下部压重”就是放缓下部坝坡,在滑坡体下部做压坡体等。当滑坡稳定后,应当及时进行滑坡处理[17]。主要处理方法介绍如下:
3.3.1放缓坝坡
若滑坡由于剪切破坏造成,则放缓坝坡为最好的处理方法。可填入土体将坝坡放缓,或是先削掉滑动面上坝顶的土体,使滑动面坝坡变缓,然后再加大未滑动面的断面[24]。
对存在失稳危险的土石坝也可采用水上抛石法放缓上游坝坡,施工方法简单,且不受季节和水位的变化。加固工程不破坏原坝体结构,减去拆除原有的坝体护坡石和反滤料工序,对保护原坝体非常有利。石料渗透系数大,在库水位降落时,新筑部分的自由水面线,几乎与库水位重合,这样就造成新增断面和原有断面共同承担原有坝壳中库水位降落时产生的渗透水压力及地震产生的超隙孔压力,起到压重的作用,从而有利于大坝的稳定[25]。
3.3.2压重固脚
若滑坡体底部滑出坝趾以外,则需要在滑坡段下部采取压重固脚的措施,以增加抗滑力。压重固脚的材料最好用砂石料。在砂石料缺乏的地区,也可用土工织物,代替反滤,以达到排水的要求[17]。
通过在坝体上加压盖重,或对坝体培厚加固处理,可以进一步提高防渗流土、坝体抗裂和抗渗性能,同时增加坝体稳定性。
实例:1999年山西大同堡村发生5.6级地震,对位于震中附近的册田水库造成VII度影响,坝体产生结构变形[26]。震后对主坝和北副坝下游坝坡采用石渣进行培厚加固处理。主坝所在956m高程以下石渣培厚体,坝坡分别为1:2.75,在956m高程设12m宽的平台,在
949m高程、940m高程设3.0m宽的马道,并在石渣体与原坝体设置反滤层。培厚坝体后,
即使再次遭遇地震,由于坝体在正常水位下(956m高程)宽度增加,也可避免大坝整体失
稳,从而保证大坝的安全[27]。
3.3.3库岸岩体加固
对于地震中松动的库岸岩体,应采取工程措施进行加固。地震后,首先需要对库岸岩石情况进行重新评估,选择加固方式。库岸加固通常采取锚固、支挡、排水相结合的方式。锚固措施是利用预应力锚索和锚杆固定不稳定岩层,适用于震后加固岩体滑坡和不稳定的局部岩体。通过一端与建筑物结构相连,一端打入岩体内部,在增强岩体抗拉强度的同时,
改善库岸岩体的完整性[28]。该方法在高切坡中被广泛应用。支挡方法是通过支挡体来平衡滑坡体的下滑力,确保滑坡体的稳定安全。支挡结构能有
效地改善滑坡体的力学平衡条件,阻止滑坡、泥石流等。常用的方法有重力式挡墙、拉钉挡墙、加筋土挡墙、抗滑桩等[29]。
此外,由于地震过后经常伴随暴雨,更易在松动岩石处产生滑坡、泥石流等灾害,因此需及时排水,包括地表水和地下水。可设置截水沟排除地表水;排除地下水可用廊道、竖井和水泵等。在美国、加拿大和日本等国家较多采用专用钻机打水平孔的办法排地下水[28]。
3.4渗漏修复
应根据具体情况降低库水位或放空水库,彻底修复防渗体,对由于浸润线过高而逸出坡面或者由于大面积散浸引起的滑坡,除结合下游导渗设施外,还应考虑加强防渗。
3.4.1劈裂灌浆
对于土石坝较严重的渗漏破坏,可以采取劈裂灌浆或加强防渗斜墙等方式解决。劈裂灌浆是指在垂直渗流的方向沿坝轴线劈开坝体,灌入稠泥或水泥砂浆,截断渗流通道,可以在短时间内坝体内的渗流,使大坝转危为安。
采用劈裂灌浆技术的岭澳水库具体做法如下:根据坝长选用适量的灌浆机,多台灌浆机同时开灌,为使浆液尽快硬化固结,所用浆料为掺入速凝剂的水泥加粘土。在灌浆工艺上,连续的多次复浆,使混凝土或泥浆墙尽快加厚,并使贯通的漏水通道通过灌浆压力和多次灌浆挤压膨胀与原坝土体紧密结合,最终形成垂直连续的防渗混凝土砂浆墙,防止再次出现漏水通道的可能[30]。
3.4.2开挖置换
置换技术是土石坝震后修复中的一种重要手段,尤其对于心墙开裂的土石坝具有重要意义。首先需要通过探测技术检测到侵蚀的区域,然后在心墙的下游侧补填塑性混凝土,并用颗粒反滤层加以支持。最后使用水泥膨润土混合物进行灌浆。置换技术可以有效阻止土石坝心墙的进一步破坏,达到防渗漏的目的[18]。
实例:新西兰的马拉希纳坝,在经历埃奇克姆地震后,初期表现稳定,在1987年12月后出现水位明显下降的现象。通过详细的监测发现,虽然大坝没有遭受严重的渗漏,但左坝肩心墙和下游副心墙出现明显的开裂和侵蚀,且侵蚀依然在继续发展。持续不断的侵蚀导致库水位不断下降,因而采取心墙置换的方式,即对左右岸坝肩进行开挖,喷上混凝土,置换开挖出来的材料。水库再次蓄水时没有出现新的事故[18]。
3.4.3排水设施
在阻止渗流发生的同时,需要做好排水工作,通过设置宽敞的排水带,使渗流能顺利排走,降低坝体内的浸润线,减小孔隙水压力。
4.典型水利工程抗震抢险及修复实例
4.1美国Hebgen坝
Hebgen土石坝[31]位于美国Montana州,1915年建成,1959年8月遭受里氏7.1级的强烈地震,坝和水库所在地变形并整体下沉约3.1m,右岸溢洪道严重损坏,坝体沉陷开裂,水库岸坡坍塌,库水震荡并漫溢坝坝。当时此坝并无抗震设计,承受地震对其的各种危害而未垮坝,其破坏模式和耐震经验极有借鉴意义。
当时业主Montana电力公
司采取的紧急抢救措施包括:
(1)立即将泄水底孔进水口原用迭梁封闭的二个孔口开启,以80m3/s的流量泄水降低库水位。
(2)对半角沉陷区和被流冲蚀的坝下游面填土修复。检查表明,心墙与溢洪道连接处的漏水并非通过心墙上的裂缝而是从破坏的溢洪道流出。
(3)在心墙的大裂缝处下游,打竖井检查和修补。同时对下游河岸坍方区进行了修整。此后于1960年4月开始对溢洪道、坝体心墙和上游面进行了全面的修复和加固工作。
至今运行完好。
4.2美国LowerSanFernando坝
LowerSanFernando坝[31]位于美国加州洛杉矶市北,1912年动工,最大坝高43.2m,坝顶宽6m,长634m。1971年2月在坝东北12.9km处发生里氏6.6级地震,致使主坝发生巨大滑坡,坝的上游部分带动坝上部9.2m高的坝体和坝顶一起坍落滑向水库20多米远。
事故发生后,救援人员立即采取了如下措施:一方面立即运来砂袋加固筑高坝的低陷部位;另一方面紧急撤离坝下游地区8万居民;此外,通过2条泄水道和3条引水管排放水库中的水。
经初步调查和后期进一步挖槽、钻孔取样研究得出,坝内有大范围土区在地震后液化,但液化区被强度较高的非液化土约束住,因而直到液化区内有足够扩张力,促使土向外和向下移动时,才出现大规模滑动。
4.3新疆西克尔水利工程
西克尔水库[10,11]位于新疆伽师县东北西克尔镇,1959年建成使用,为均质土坝,设计库容10053万m3,属大型拦河式平原水库。该工程自建成以来共经历了15次地震,其中较严重的有3次:1961年4月13日发生6.5级地震,震中距水库约30km,致使220m长的坝出现沉陷崩塌,余坝产生165条裂缝;1996年3月19日发生6.4级地震,坝段出现涌沙,裂缝,局部产生沉陷;2002年3月3日,阿富汗发生里氏7.1级地震,造成水库副坝段出现决口,并迅速扩大到50m左右,决口流量约120m3/s,损失惨重。
由于西克尔水库运行年限长,且早年建设时没有进行地质勘探,因此极易糟受地震破坏。多次地震后,主要采取的措施有:
(1)加高坝顶,坝后设置压重,并铺设无纺布反滤。
(2)大坝决口后,进行抢险封堵,修复缺口。
(3)按库区基本烈度八度进行设计校核,对西克尔水库主坝、副坝和其它建筑物进行加固修复。针对部分坝段坝基地震液化问题,主坝采用压盖重措施,以进一步提高防渗流土、坝体抗裂和抗渗性能。副坝部分改线,采用粘料含量高的土进行填筑,加固填筑总方量为
58.59万m3,其中粘土39.29万m3,占60%。
4.4北京密云水库
密云水库位于北京密云县城北13km处,库容43.8亿m3,是北京市民用、工业用水的主要来源。水库始建于1958年9月,分白河、潮河、内湖三个库区,主要建筑有白河主坝
(高66m,长1100m)、潮河主坝(高56m,长960m)和5道副坝等。
1976年7月28日,河北唐山发生里氏7.8级强烈地震,白河主坝发生强烈扭动,主坝水面以下6万m2的块石坡和砂砾保护层滑落,受损严重。地震后,采取的主要措施[6]有:
(1)及时探测大坝裂缝,并派潜水员进行水下探测。
(2)通过筑堰建闸,把密云水库分隔成两个库区,放空库水后,进行全面检查加固。清除白河主坝上的砂砾保护层,加厚铺盖粘土斜墙,改用碴石保护层,往水下填粘土及砂石
达20万m2。随后,打通白河廊道、削坡清基,进行坝体加固。
(3)加固了3座副坝,并增建了3条泄水隧洞、1座溢洪道等。
白河主坝加固工程于1977年11月21日完成,达到了国家一级工程标准,至今完好。
5.小结
地震后受损水利工程修复是项复杂的工作,要因地制宜尽快采取最合适的方法进行修复。几条主要结论如下:
(1)地震发生后,各级水行政主管部门应该对境内的水利工程,尤其是堤防、水库大坝、水闸等工程进行排查,及时掌握工程破坏的情况及其隐患,有针对性地制定抢修方案。对地位重要、关系重大、危险性高的受损水利工程,要抓紧修复,确保度汛安全。
(2)坝和地基土料的液化,是导致垮坝或严重破坏的主要原因,此外,较普遍的震害有滑坡、开裂、沉陷和位移。
(3)尽可能保证水坝顺利泄水,降低蓄水位,避免出现垮坝事故。
(4)目前对于水利工程一般都有相应的突发事故(如地震、洪水等)预警机制,但对于如何应对出现的险情,采取必要的工程措施,尚是一个薄弱环节,宜提高认识,加强要应的工作。
(5)对山区河流因沿岸崩山、泥石流等形成的堰塞湖,要当机力断主动尽早清除,以避免水位升高,堰塞湖溃决形成洪灾。
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engineeringprojectsdamagedbyearthquakes
MaJiming,ZhengShuangling
DepartmentofHydraulicEngineering,TsinghuaUniversity,Beijing(100084)
Abstract
EarthquakesfrequentlyoccurinChina,especiallyintheSichuan-Yunnanregionwheredensehydro
projectsareconstructed.Actingasexternalforces,earthquakescandecreasetheintegrityofthedams,causedamcracks,landslide,settlementanddisplacement,foundationliquefaction,resultingindaminstabilityorevendamfailure,aswellasthedamageofoutletstructures.Besidesthedamageofhydroprojects,seismicactivitiesalsothreatenthedownstreamarea.Basedontheexistingliteraturedataindomesticandabroad,thispaperintroducestheseismicdisastersregardinghydroprojects,especiallythesoilandrockfilldams.Somepracticalremedialmeasuresandrepairingtechniquesaresummarized
[论文摘要]邵武市东关水利枢纽工程是一座采用翻板门活动坝进行泄洪的工程,具有闸孔尺寸大、泄洪能力强、对城区防洪影响小的特点。该文介绍了泄水闸布置,坝体构造、坝体断面、翻板闸门等的有关设计内容,以期为今后在城区建设具有发电、改善水环境、美化城市、促进旅游等综合效益的水利工程提供参考。
1工程基本情况
邵武市东关水利枢纽工程是一座集改善环境、蓄水发电、旅游开发为一体的综合利用水利工程,工程采用分期导流、分期施工方式;工程于1999年9月28日开工,一期工程于2000年6月28日完成,二期工程于2004年10月10日完工;工程投入运行以来已产生了良好的经济、社会和环境效益。
东关水利枢纽工程位于邵武市东关大桥下游180m处的富屯溪干流上。坝址以上流域面积2748km2,多年平均流量106m3/s,多年平均年径流量33.4亿m3;水库正常蓄水位189.5m,校核洪水位193.41m,总库容935万m3;电站装机容量4.8MW,保证出力900kW,年利用4217h,多年平均发电量2024万kWh。电站接入福建省电网,主要向邵武地区供电,电站建成后进一步促进了地方经济发展。工程为低水头径流式水电站,枢纽主要由活动坝、河床式厂房、升压站等组成。
枢纽工程位于城区,为降低邵武城关的防洪压力,经分析比较和论证,采用活动坝为本工程的泄洪建筑物。活动坝是采用一定开度的翻板闸门作为主要挡水结构的一种坝型,共有8孔,安装8扇尺寸为25×5.0m(闸门宽度×挡水高度)的翻板闸门,平时通过闸门不同开度的控制来调节下泄流量,或保持上游库水位在正常蓄水位189.50m;洪水时翻板闸门全部开启,近于消失(当洪水大于设计洪水时活动坝处于水下),保持了天然河道的过水断面,使枢纽具有足够的泄洪能力(坝址处20年一遇洪水位较天然状态仅壅高0.23m),较有效的解决了城区枢纽工程挡水与防洪的矛盾。
工程的建成,美化了邵武市区,正常蓄水位189.5m时,相应水库面积1.2km2,枯水期回水长度5.4km,市区河床景象不复存在,形成一个宽阔优美的人工湖。
2枢纽布置
根据东关水利枢纽工程所处地形、地质、水流条件,施工条件以及运行管理等因素,发电厂房布置在河床左岸,河床中部及右岸布置溢流闸(翻板门活动坝),左、右岸采用混凝土挡墙与岸坡连接,坝顶全长284.9m。
拦河坝为低堰溢流闸,坝顶高程191.80m,坝高12.80m,溢流闸全长238.9m,分8孔,每孔净宽25.0m,闸墩内设两个冲淤积导水孔;为使溢流堰不影响行洪,堰顶高程比下游河床略低,采用宽顶堰,高程确定为184.50m;下游消能采用跌流及底流消能,坝顶不设交通桥。
溢流闸采用8孔平板翻板工作闸门挡水,翻板工作闸门尺寸25.0×7.07m(宽×高),每扇翻板闸门用2×2000kN液压启闭机操作。工作门上游采用浮式闸门作为检修设施。活动坝闸墩内导水孔闸门尺寸为1.2×1.2m,采用手电二用闸阀进行动水启闭,导水孔进口设拦污栅和检修闸门。翻板闸门在门顶过流时,门顶后侧挂有一道水帘,为使闸门与水帘之间的空间能够补气和排气,在闸门上设有破水器,在闸墩边墙设有通气孔。
主厂房总长46.0m,总宽度32.9m,主机段长33.5m,装配场段长12.5m。厂房内安装3台竖井贯流式水轮发电机组,单机容量1.6MW,机组间距11.0m。进水口布置拦污栅、事故检修闸门及进人孔,每台机组设2个进水口,其中拦污栅一道,事故闸门两扇,进水口平台高程190.0m,布置了起吊拦污栅和事故检修闸门的电动葫芦门型构架。
3工程主要技术及特点
3.1活动坝
3.1.1坝体构造
(1)坝顶高程:由于活动坝坝顶可以过水和坝顶无交通桥布置要求,考虑在设计洪水标准下技术廊道内不进水,并减少行洪影响,坝顶高程以设计洪水位191.71m加一定超高确定,最终为191.80m。
(2)坝内技术廊道:为解决技术廊道液压启闭机油管布置、左右岸交通、检修、通风、排水等,在活动坝底设技术廊道。技术廊道尺寸为2.0×2.7m(宽×高),位于中心桩号为坝下0+014.2m,底部高程181.0m,其下游侧布置排水沟,集水井尺寸3.0×2.0m×1.95m(长×宽×深)。水泵和通风机室设在右岸,翻板闸门液压启闭机的泵站设在左边墩194.6m高程的平台上。
(3)冲砂孔:由于溢流堰堰顶及闸门支铰高程较低,堰后较易淤积,为便于翻板闸门开启,在每个活动坝闸墩均设有冲砂孔(孔口尺寸1.2×1.2m),取压力水通过冲砂孔将堰后底坎沉积淤积物冲掉。
(4)坝体分缝止水:考虑活动坝坝体高度及底板厚度不大,基础约束较弱,为降低闸门设计、制造安装难度,降低止水要求和工程造价,借鉴有关工程经验,在溢流闸八孔中部设一道伸缩缝,解决基础不均匀沉降问题。厂坝间、右边墩与集水井之间结构缝、坝体伸缩缝各设一道止水铜片和一道橡胶止水带。
3.1.2坝体断面设计
(1)坝体基本断面:溢流闸活动坝坝体断面除满足稳定与应力要求外,主要受金属结构布置控制。溢流闸共8孔,每孔净宽25m,闸室底板长26.5m,上下游侧设防渗齿墙,左边墩因启闭机布置要求宽度为5.0m,中墩和右边墩均为4.0m。
(2)溢流闸孔口确定:考虑本工程处于城区,洪峰流量大,库区洪水位雍高受限的特点,根据洪水流量,河床地质条件选定具有泄洪能力大的混凝土溢流闸(活动坝、翻板闸门)为泄洪建筑物,洪水全部由溢流闸渲泄。由于本工程处于邵武市区,上游淹没和市区防洪是确定闸孔总净宽的主要影响因素,计算闸孔总净宽时,上游淹没要小,上、下游水位差一般在0.1~0.3m,同时兼顾允许过闸单宽流量、水工建筑物布置和工程造价。通过7种孔口方案的比较,最终选定大孔口方案,布置8孔溢流闸,每孔净宽25m,堰顶高程184.5m(低于原河床高程),在下泄20年一遇设计洪水时,上下游水位差为0.23m。
(3)坝后消能防冲:由于翻板闸门的运行特点,活动坝泄洪时,下游流态变化形式与一般闸门不同,且更为复杂;参照国内相关工程经验,按翻板闸门不同开度,下游流态由按跌流与底流相互演变进行消能设计,消力池长15.4m,底板高程180.68m;在跌流不同开度工况下,计算冲坑深度均小于消力池水深,不会影响溢流坝安全。闸门泄水运行中采取合理的调度方式,保证在任何情况下水跌发生在消力池内。
3.1.3闸墩拉锚筋
活动坝中水荷载通过翻板闸门传至闸墩上,受力点为油缸支座、锁定梁处,而闸门检修时需固定浮动门,此时荷载主要受力点为闸墩上游两侧面的浮动门吊耳,这些部位由于承受荷载较大,在闸门全开时,油缸支座拉力达2130kN,因此上述闸墩局部受拉区须配置扇形受拉钢筋(拉锚钢筋)。
3.1.4闸墩侧面翻板门扇形运行区处理
翻板门底铰在底坎上,闸门从关闭至卧倒全开的运行轨迹在闸墩侧面形成一扇形区。为了使闸门在不同开度情况下均能正常工作,并保证闸门两侧水封能紧密与闸墩表面接触,以达到止水效果,此扇形区进行一定处理;扇形区闸墩表面要求光滑垂直,表面磨光,喷涂903聚合物改性水泥砂浆,垂直度2/1000,平整度3mm/m,粗糙度2μm。3.1.5基础处理及防渗型式
东关水利枢纽坝高较低、水头较小,建基面基岩为强风化顶板,坝基稳定与应力小满足规范要求,坝基设置上下游齿墙后,坝基抗渗也满足要求,坝基不进行固结、帷幕灌浆处理,仅在上下游坝脚处抛填大块石保护,防止水流冲刷和掏空。
右坝头采用连续防渗墙防渗,墙顶高程193.47m,延伸长度9.51m;同时在右坝头开挖后,回填一定比例的粘性土以增加坝头的防渗能力。2003年为了进一步防止绕坝渗流危及下游防洪堤基础,在东关大桥至坝址段布置防渗孔,加强防渗处理措施。
3.2活动坝段金属结构
(1)挡水闸门及启闭
挡水闸门布置:活动坝挡水闸门为翻板平面钢闸门,采用向下游倾斜55°角布置方式,为使正常蓄水位时,闸门操作设备不浸水,其操作用的2支液压缸中心线成水平布置在高程190.0m孔口两侧闸墩上,闸门宽度方向两端上游侧设置了两个垂直于面板的三角形支臂,闸门即通过该支臂与液压缸相连接。液压启闭机最大启闭力2×2000kN,最大持住力2×1300kN,工作行程6.3m。每扇翻板闸门均在闸墩上设机械锁定装置,该锁定装置的爪式锁定块通过在闸门三角形支臂上端的一个锁定挡头对闸门进行锁定。活动坝上游采用浮式闸门作为检修设施,其支承跨度25.75m。
翻板闸门结构设计:闸门孔口净宽25m,具有闸门跨度大、启闭力大,底部支承和变形控制要求高的特点。为保证闸门整体变形小,运行安全可靠,设计时充分考虑底部支承和闸门启闭时两吊点启闭力差异等情况。每孔闸门底部采用多铰支承布置,共设5个圆柱铰;对闸门进行抗扭计算,使闸门整体具有足够的抗扭刚度。
翻板闸门的启闭:闸门开启依靠水压力和闸门重产生的倾倒力矩,此时液压缸只用于持住闸门,泵站的输出压力仅用于开启液压锁定阀,闸门的开启速度采用调节液压系统的调速阀来控制。闸门关闭采用启动液压泵站,通过液压缸提起闸门,关闭孔口,一般情况下分两批交替关门。
液压系统的布置:除液压缸为露天布置外,液压泵站和电气设备均设在大坝1#闸墩194.6m高程的启闭房内,油管从泵站经竖井和活动坝底板下的技术廊道通向各液压油缸。
(2)导水孔闸门:每个活动坝闸墩均设有冲淤积导水孔,导水孔的进口处设置了一道固定式拦污栅,孔口尺寸为1.9×1.9m,设计水头3m,拦污栅重量约0.4t。导水孔设一道检修门,孔口尺寸为1.2×1.2m;导水孔工作闸门为手电两用蝶阀,直径Ф1.2m,开启压力0.6MPa,重量约3.25t,该蝶阀可进行动水启闭。一般情况下,在开启活动坝翻板闸门时,均应先开启导水孔阀门进行冲淤,以利于翻板闸门的正常运行。
3.3水轮发电机组
电站为低水头径流式水电站,水头范围为2.1~5.6m,根据工程经验,此水头段宜采用贯流式水轮机,通过灯泡贯流式、轴伸贯流式和竖井贯流式3种机型的技术经济比较,最终选用利于枢纽布置、运行检修、经济合理的竖井贯流式机组,型号为GZSK114-WS-290。水轮机转轮直径2.9m,额定水头4.1m,额定转速125rpm,额定出力1737kW,额定点效率87%;机组安装高程181.3m,吸出高度-2.8m。
发电机与水轮机同轴,型号为SFW1600-8/1480,额定容量为1.6MW,额定电压6.3kV,额定电流183A,额定功率因素0.8。
由于政府重视度较低,所以在工农业生产中发生了多种污染现象,工农业生产产生的污染具有面积大、污染点多、成分复杂等特点,而且水资源受到快节奏的城市发展所影响,在激烈的市场竞争中,一些企业为了提高利润,忽略了生产过程对水资源带来的污染。一些城市在发展的过程中也没有提高排水能力,导致“去北京看海”的事件发生,这种现象不是因为暴雨才出现的,而是由于城市建设速度过快,建筑数量不断增加,排水管网的建设跟不上城市的发展,一旦出现暴雨,就会发生内涝情况,影响城市交通与人民日常生活,造成生命和财产的巨大损失。城市排污问题对于城市经济发展也是非常重要的问题,由于监管部门的力度较低,使企业工业废水排放超标问题频发,而且城市人口不断增加,更加提高了污水总量。由于污水总量超过了自然水体的自净能力,所以污染了江河水域,为了改变水污染问题,必须加强水利管理强度,通过科学的技术手段实现多级管理模式,使水利工程更加安全、可靠。充分调动水土资源的优势,提高水利工程效益,坚持可持续发展原则,合理统筹水利工程与环境的关系,使水利工程为社会主义建设做出贡献。
2水利技术创新
水利技术创新主要采取信息化手段提高防汛能力,其中包括暴雨、洪水等方面的预报。但是现有的信息技术并不成熟,在实际应用中存在很多不足,并且无法提供行政决策的服务。为了满足水利管理部门要求,需要将防汛预案加入系统之中,使洪水、内涝预警更加快速,提高信息的精准度。例如洪水已经达到一定级别,系统必须及时执行预警机制,并且根据预警提示制定相关解决方案。决策制定时必须提前制定放洪量大小,并且考虑泄洪后可能发生的任何后果,通过信息化系统掌握水利工程情况。目前常用的掌上GIS系统就可以应用在水利管理之中,帮助用户快速收集水利信息,并且提供解决措施,通过GIS系统实现移动终端查询、决策等功能。智能手机已经可以提供资料查询、观看电子地图、定位资源空间,各项信息通过手机快速进行查阅,将智能手机与GIS系统有机结合,使水利管理者可以第一时间制定处理计划。
3水利技术应用
3.1加强组织领导
水利管理各级干部需要明确科学发展观,将水利管理落实到个人,并且积极推动科教兴国发展方针,优化水利科技与管理制度,将水利科技的工作加入议程计划之中,并且制定完善的干部绩效考核体系。根据水利工程发展特点,合理制定水利科技发展计划,将促进水利科技的发展措施落实到位,帮助水利工程提高与进步。水利管理部门的领导者需要重视科学知识,发挥出自身的表率作用,通过合理的方法制定民主科学的相关决策。
3.2运用RTK技术
RTK技术为动态测量技术,与GPS技术统一使用差分解算,不同点是RTK使用实时差分计算。随着计算机技术不断普及,对RTK技术的应用也在逐渐增强,传统作业模式不断得到革新,极大的提高了工作效率。传统的静态、动态测量,需要在测量后进行结算才能获得厘米级数据,而使用RTK技术可以直接获得厘米级测量数据,因为RTK采取载波相位动态实时差分计算法,也是GPS技术发展的重大成果。这种技术为测量地形图、工程放样、控制测量带来了新的测量方法,有效提高了测量工作的效率。通过软件的配合可以实现远程控制管理,在水利工程测量阶段,可以充分发挥RTK技术的实效性,提高测量工作效率,加快管理运转速度。
3.3加大科技投入资金
水利科技创新需要稳定的资金投入,以国家的支持为基准,增加多种资金投入渠道。科技创新必须得到国家与地方的支持,通过部门协作开辟多种科技研发渠道,为水利工程科技创造优秀的发展平台,并且设立专项科技研发预算。加强科技平台的建设力度,将建设重点转到科研能力之中,通过资源共享,充分保证科技平台的运营与管理不受影响,发挥会出平台的最大效益。在水利工程建设资金中,需要划分技术创新资金,提高技术发展的速度与效果。
3.4营造创新环境
通过水利管理政策营造创新环境,将具体政策落实到管理工作之中,制定出科学合理的科技创新措施。加强社会的支持,对科技创新需要进行鼓励与嘉奖,加强技术创新的宣传,积极表彰与奖励科技创新行为,提高社会各界对科技创新的关注度。积极营造创新人才培养环境,建立合理的人才选拔机制,使水利管理人员具有科技创新的动力。
3.5强化科技管理
需要加强水利科技成果,将水利管理部门的所有职能激发出来,完善项目评估、审查、招投标与合同签订手续,帮助项目完成全程监管体系,并且帮助后期评估验收提供支撑。水利科技需要建设完善的评价机制,以国家评价机制进行改革,使评价机制公平、公正、公开、透明、合理,相关制度必须科学合理。必须加强水利科技研发部门的自我管理机制,通过强化科技管理制度,使人员素质得到充分的提高,并且提高管理水平,创造更好的科技效益。
4结语
1.1混凝土碾压技术
在水利工程中,对于混凝土的施工是其中的关键环节。作为一种应用较为广泛的优质材料,混凝土在水利工程施工中发挥了重要的作用,是构成工程主体的重要组成部分。因此,水利工程施工的创新与发展,离不开新技术的广泛应用,而新型混凝土技术作为一种关键的技术,因其能够提高施工质量和加快施工速度,越来越受到业内人士的普遍关注。通过大面积碾压的方式,可以使结构的密实度获得提升,从而使得结构的稳定性和耐久性能也获得大幅度的提高。尤其是在灌注和砌筑坝体时,采用混凝土碾压技术,便于浇筑施工,并使得坝体强度获得明显提高。该技术的优点是简单方便,对于施工和技术的成本,也能够进行很好的控制。
1.2绿色混凝土技术
水利工程的强度和稳定性,是延长水利工程使用寿命,确保其质量的关键,因此加强对于混凝土边坡的防护对于水利工程施工来说至关重要。通常采用使混凝土厚度增加,设置防护结构或者防护层的方式,然而这种传统做法的缺点是成本较高,工程造价也随之上升。因此,绿色混凝土技术应用而生,给混凝土技术带来了新的活力,使其在结构、功能和技术等方面获得了质的飞跃,充分利用了混凝土和绿色植物在结构以及防护方面的不同优势,并达到了很好的环保效果。在进行施工时应按照一定的施工步骤进行,通过混凝土的预制,形成不规则孔径,从而使混凝土的耐久性获得提升。为了促进绿色植物的生长,还需要在孔内填充适合的土壤和肥料。
1.3围堰技术
闸门和坝体在水利工程中是较为常见的建筑类型,通常需要进行水下的建设,施工环境较为复杂,而围堰技术的应用则可以使复杂的施工环境变得简单化。新型围堰技术侧重于导流,在使围堰结构的稳定性获得提高的同时,也确保了工程的顺利进行。新型围堰技术以控制河床和水系中的水流为侧重点,采用导流的方式,来对水流进行控制,使得水流保持在稳定的状态。因此,新型围堰技术能够有效提高水利工程的质量和进度,并在实际的施工中获得了广泛的应用。
1.4防水毯技术
在水利施工中,防水毯技术也是一种新型的施工技术,并具有防水和防渗,保护生态环境的优点。防水毯应用了高科技的纳米技术,由土工织物和钠基膨胀土等材料复合而成,新型环保,在水利工程开挖的前期应用较为广泛。传统的防水防渗施工,会对水体和水环境造成一定程度的破坏,而防水毯技术的应用则可以有效避免这一现象。遇到水后钠基膨润土会产生膨胀,施工时在相应的部位铺设防水毯,进而形成黏土状的连续交替,从而有效地封堵渗水部位。防水毯技术在提高经济效益的同时,对生态环境起到了保护作用,并且具有简单、可操作性强、费用不高等特点,因此在水利工程建设中应用较为广泛,并取得了很好的效果。
2我国水利施工新技术发展与探索的趋势
2.1差异性
我国幅员辽阔,各地区在经济发展程度以及气候和水文条件方面也存在很大的差异。同时,各地所表现出来的水问题和水利基础设施的建设程度也有很大的差别。因此,在制订水利工程施工计划、确定施工技术和施工进度时,应根据各地的特色因地制宜,对于本地区的现有条件,必须进行深入的分析和研究。制订计划时既要满足当前利益,又要兼顾长远的利益。水利工程是一个长期的、长远的工程,不应局限于现状,应该与该地区的发展联系起来。针对没设防或防洪标准低的城市,首要的工作是防洪排涝的建设。对于缺水干旱的地区,应先解决用水的问题。采取排污措施以及水资源的开发,来对水域污染严重的地区进行治理。水利建设任务具有明显的时代特征,较为复杂,其核心内容也各不相同,有的以防洪为主题,有的则注重景观建设,有的重在生态的平衡,然而其实现的基础都是水利工程建设的具体实施。
2.2阶段性
人类的文明与进步离不开水资源,在长期的治理水资源的进程中,人们对水利工程的发展阶段做出了精辟的概括和总结,即水利建设可以分为防洪-水资源保护-供水-生态-景观五个阶段。水利发展的阶段性非常明确,其发展进程不能颠倒,也在某种程度上体现了人们对于水利工程建设的从低级到高级的要求。例如,防洪是人们对于水利建设的最基本的要求,是保证人们生命财产安全的重要保障,在此基础上,其他较高层次的要求才有其现实意义。目前,一部分城市没有按照水利发展的规律来进行建设,在水资源保护不到位的情况下,实施景观建设,兴建林带、绿地、楼台亭榭等设施,河流被污染,根本无法体现设计的美感。
3结束语
1.1减轻灾害
水利工程在减轻洪旱灾害方面发挥着重要作用。水利工程可以进一步提高防寒、抗洪、抗旱能力,通过科学合理的水利调控,减少自然灾害造成的损失。利用卫星检测技术对区域旱情、水情进行实时监控,为相关部门提供依据,预先做好抗旱、抗涝、抗洪计划,通过详细计划向蓄滞洪区进行放水,将水害转化为水利。
1.2调配水源
我国水资源南北分布不均,随着地球环境的不断恶化,有限可利用的水资源总量在减少,这是一个摆在我们面前非常严峻的问题,只有通过兴建水利,科学有效的调度利用好水资源,才能促进经济和社会的健康良性发展。
2衬砌技术在水利工程中的应用
2.1衬砌管道的结构
要充分了解当地地质情况,分析水利应用方向,选择不同类型的现浇衬砌管道技术,这项工程结构由多种类型组成,常见的衬砌结构是等厚度梯形单式断面结构,保持渠坡坚实稳定,将管道内坡比值设为1∶2,更加方便施工操作。充分考虑管道对防渗等级要求和管道流量,对混凝土防渗层厚度合理设置,为预防裂缝可在适当位置设置伸缩缝,对混凝土出现的裂缝具有良好的效果。
2.2衬砌工程施工过程
2.2.1准备工作水利工程施工由多个工种组合施工完成,是一个综合工程,合理的设计和安排是保证工程顺利开展的关键要素。在对水利工程设计时,一定充分考虑到各工种的位置和工作特点,避免各个工种、单项工程之间相互干扰。合理规划水、电的使用频率和时间,保证机械设备正常运转,通过前期准备,打好工程建设基础。
2.2.2土方施工事先对渠道浸水性能进行仔细分析,通过土质预沉的方法,解决渠道土质疏松产生的沉降,或者通过夯实方法,达到相关工程要求标准。对渠道放样进行严密的准备,划定渠道中心控制线,每隔200米设置一个高程控制点,每距离50米设置一个中心桩,在弯道处加大密度,每5米设一个桩,确保中心桩精度。要对土层进行仔细清理,防止夯实的土层里有杂物,影响夯实效果,把土层分为30厘米左右,保证土层厚度均匀,夯实效果会更好;对含水量低的,适当洒水提高土壤含水量,对含水量高的,要更换土壤。蛙式打夯机要保证四次以上的夯实工作,夯实密度至少达到1.5t/m3。
2.2.3工程材料
(1)水泥和外加剂。水泥尽量使用同厂出售的水泥,一般是使用325#的硅酸盐水泥,通过添加适量的外加剂,保证渠道的抗冻和抗渗性能,PC-2型引气剂成分是松香皂和热聚合物,具有良好的抗渗和抗冻作用,根据水泥标准进行适量添加,一般保持在水泥重量的1%左右。
(2)运输、储存。要把不同类型的水泥分别堆放,对先进现场的水泥先使用,防止气候变化影响水泥性能改变,为防止水泥硬化,堆放的时候,最好是在通风干燥的库房。水泥运输也是关键环节,不同材料不能同时运输,防止混合,一定要保证水泥纯度。
(3)混凝土配比。混凝土的配比是否标准,直接影响着抗冻、抗渗能力,水灰比最大值一般是0.6,塌落度掌握在3厘米以内,当渠床较湿润或是温度较低时,塌落度要适当降低,反之就要适当提高。
2.2.4混凝土渠道施工
(1)准备工作。混凝土浇筑前要有充分的准备,对各类设备进行检修,需要使用的磨光机、发电机、搅拌机一定要摆放到位,对保证机械运转的供水、供电系统要检查是否正常运行,对施工场地、道路是否清理干净,保持表面光洁平整,施工人员、技术人员是不是已经到位,准备就绪后,方可进行混凝土浇筑施工。
(2)浇筑过程。保证浇筑顺序,在渠床上放好钢模板,测量好伸缩缝,如渠床过于干燥,就要适度洒水,避免水分流失出现裂缝;混凝土搅拌机容积要大于0.4m3,合理控制塌落度和水灰比,保证混凝土的上标号不低于C15;混凝土要立即溜槽入仓,人工进行平仓,要从下至上单方向使用振动器进行振捣,保证混凝土各部分均匀;磨光机是对表面进行磨平处理的机械,出现水泥浆后,分两次进行人工压光;当混凝土达到一定强度后,进行拆模,时间的把握是关键,如果时间不足,就容易出现变形损坏;初凝之后进行几次洒水并使用软塑料布进行地表覆盖保养两周以上。
3结束语
1.1防水毯防水施工在水利工程中的应用
防水毯防水施工是一种新型的水利防水技术,其中防水毯就最新型的防水材料,是一种环保复合型的材料,充分的利用纳米技术,将钠基膨润土和土工织物有机的结合起来,发挥充分的防渗防水效果。采用这种技术进行水利工程施工,在接头处搭接方面相对简单,一般来说,搭接宽度为30到50厘米,搭接中间的修复膨润土只需要2厘米即可。具体的施工中,在防水毯下需要覆盖40到50厘米厚的土层,这样有利于保证工程水体的生态系统,同时能够增加防水毯防水防渗的效果。通常情况下,采用这种方法主要用于大面积水利工程防渗处理工程中,造价也相对较低,并且在节约水资源、保持生态等方面都具有重要的意义,可以说这种新型的水利施工技术具有很强的社会效益、经济效益、生态效益。
1.2生物砌块新技术在水利工程中的应用
生物砌块技术也是水利工程施工中重要的一种,这种方法主要用于无砂混凝土块,沿着水利工程水体边,砌筑成混凝土块,同时预留一定的孔洞,这样不仅可以吸入一定的水体微生物,还能够为水体中生长的鱼类等生物创造一个舒适的环境,起到很强的净化水质、维护水体环境的效果。
1.3长距离输水系统水利过渡过程计算在水利工程中的应用
在水利工程施工中,水厂建设是重要的施工项目,而供水管道系统是水厂建设的关键,供水管道的施工质量直接关系着整个水厂建设的功能,因此必须保证管道系统工程施工的安全可靠性。现阶段,随着人口的增多,城市供水需求量越来越大,对供水工程施工设计的要求也越来越高,不仅要求供水工程安全可靠,并且要求尽可能的降低工程施工的成本。对于这一要求,供水工程,特别是大型的供水工程施工过程中,需要通过相关的试验与计算,预测可能出现的不利工况,对沿工程压力极值、最大流量、转速等进行综合分析,保证工程设计的合理性,并科学的设置管道布线,选择合适的降压、调压设施,为工程施工运行优化提供有力的依据。在水利工程施工过程中,采用长距离输水系统过渡过程计算,能够优化工程设计,减少工程投资,节约工程施工运行的费用。
2绿化混凝土在水利工程中的应用
绿化混凝土技术与堆石混凝土新技术有很大差别,绿色混凝土技术主要应用于水利工程防护部位。绿色混凝土技术打破以往用混凝土为原料防护水利工程的做法,因为绿色混凝土技术是将绿色植物与混凝土结合在一起,共同作用在水利工程中。其技术实施的方法是以碎石、废渣等作为混凝土基本原料并在其中掺入高分子材料,制成较大一些的砖块,并在上面预留适合种植植物的孔,在其中加入肥料和土壤,将植物种植在孔中,把种有植物的混凝土砖块搭建在水利工程的防护部位。绿色混凝土技术中的植物的根系传过砌砖扎根到泥土中,植物更好的生长。促使水利工程的强度高、植物的覆盖率高,抗洪作用非常强,有效的保护水利工程的质量。此项技术是一种环保技术,是一种可持续发展的技术。现阶段,国内外很多建筑工程施工企业都将绿色混凝土施工技术作为重点发展项目,并取得了一定的成就,同时涌现除了许多新型的混凝土整体浇灌新技术,这些施工技术的出现在一定程度上促进了绿色混凝土的发展。总之,水利工程施工过程中,绿色混凝土施工新技术具有广阔的市场前景,值得广大建筑工作者去探索。
3人工湿地新技术在水利工程中的应用
湿地与海洋、森林统称为地球三大生态系统。人工湿地新技术就是通过人工的方式,在水利工程施工中构建人工湿地系统,以调节当地的生态环境,为人们营造一个舒适的生存空间。下面以某一具体的工程具体说明人工湿地技术的实践应用:郑州市在2008年联合中科院地理研究所、湖泊研究所,共同提出一种人工湿地施工方案———贾鲁河半人工梯级河滩湿地。该工程囊括了郑州市56km长的河段,共占地一万多亩,投资量及其庞大,对当地生态环境进行综合治理,提高河段的排洪等级,同时净化河水污染。湿地示范工程主要由进水、强化净化池、第一级湿地、第二级湿地构成。进水抽取贾鲁河原水,基流流量1200m3/d。强化净化池为22m×11m×1.8m水泥池,设生态浮床并种植壅菜,浮床内部填充弹性填料。经过本次工程实践表明人工湿地技术具有以下几个方面的优势:
(1)对氮磷和有机物的去除效果挺水植物明显好于沉水植物,沉水植物和挺水植物对氨氮的去除表现好于浮叶植物;
(2)延长水力滞留时间对改善水质净化效果明显,对氨氮的净化效果改善最为明显;
(3)沉水植物、挺水植物、浮叶植物较单纯挺水植物组合在对氨氮和TN去除效果方而表现比较明显的优势。
4总结
各阶段的审查主要依据《细则》和《作业指导书》,在“国际合作与科技业务系统”(以下简称“系统”)信息平台的基础上,对材料和程序进行审核把关。
1.1材料完整性材料包括电子和纸质材料,完整性主要包括各阶段纸质材料按《作业指导书》资料清单要求准备,电子材料需上传“系统”,各阶段必须提交的材料包括标准文本、编制说明、开会或征求意见通知、会议纪要(含专家签名单)及意见汇总处理表等。材料格式需符合《作业指导书》相关要求,纸质材料与电子版应一致。
1.2程序符合性程序审查主要包括标准项目是否属于《水利技术标准体系表》[8]范围内,体系外项目需通过专家论证和进入体系论证,通过签报后方可列入体系内;项目需通过年度计划论证、大纲审查、征求意见、送审稿审查和报批稿审定、审签等几个环节,对于局部修订的标准,通过年度计划论证后,可略过大纲审查和征求意见;大纲审查、征求意见和送审稿审查三个环节需会签主管机构,原则上尚未通过会签的标准项目不予审查。若主持机构和主编单位相同,应由主管机构召开各阶段审查工作会。
2审查过程中存在的主要问题
对各阶段材料审查主要集中在编制说明、标准文本、意见汇总处理表、会议文件、变更情况等。
2.1格式不符合要求《作业指导书》包含22个附件和附表,对标准项目建议书、申报书、工作大纲、编制说明、意见表及其处理表、变更申请表等内容的格式均有明确规定和要求。但是在审查过程中发现不少提交的材料格式仍千差万别,除不符合相关要求外,材料的往复修改和审核也从一定程序上影响了标准编制进度。
2.2内容填写不全主要集中在编制说明基本信息填写不完整;技术要素未填写或填写不全、未正确界定、与相关标准协调性不足等;意见汇总处理表中部分采纳或不采纳意见未说明理由或沟通情况、采纳情况未在标准文本中得到落实等。
2.3标准文本存在的主要问题从标准文本看,其编制内容及过程应符合《标准的编写》相关要求。标准的体例格式是标准的表现形式,是标准区别于任何其他行政文件及科技著作的显著特点,其是否规范不仅直接关系到标准质量,而且影响到标准被接受的程度和执行的效果。体例格式主要依据GB/T1.1《标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写》、SL1《水利技术标准编写规定》及《工程建设标准编写规定》,水利技术标准可分为工程建设类与非工程建设类,其体例编写格式应符合表1的规定。主要问题包括体例格式未按要求编写,语言不够简练,规范性、指导性不强,内容纳入角度不当,技术含量不高,层次结构划分不合理,科学性欠缺等。不少标准在审查或征求意见时,邀请单位或专家地域范围及专业领域较窄,仅限于某一相关或熟悉的领域,未邀请相关业务司局、标准化专家参会,专家代表性不足,造成标准使用范围或对象过于单一,甚至出现标准审查质量不过关,严重影响标准质量,造成后期标准被暂缓或结题的现象。无论是水利技术行业标准还是国家标准,参会或征求意见的单位和专家都应具备一定代表性。邀请参会或征求意见的单位或专家不能与编写组人员重复,应避免发生自编自审的情况。对于征求意见阶段反馈意见条数较多、处理时部分采纳或不采纳条数较多且沟通尚未达成一致情况的单位或专家应邀请参会。标准审查应邀请相关标准关联度较高的主编单位或主要起草人参会;邀请相关业务司局人员参会;邀请标准化专家参会。如果是国家标准,为保证审查的全面性,应邀请相关部委、其他非水利行业单位专家参会。
3建议
3.1加强标准的编写及体例格式等相关内容的宣贯培训在主编单位开展编制工作前,对编制组及管理人员展开标准编写及体例格式等方面的培训,尤其是GB/T1.1、SL1及《作业指导书》的培训。同时,应结合具体的标准和相关要求,与编制组就常见问题进行交流和探讨,从一定程度上提高标准编制质量,加快编制进度。
3.2提高水利技术标准基础工作的研究目前水利技术标准的审查主要依据《作业指导书》和“系统”,不少主编单位反映在实际操作过程中,需提交的材料较多,程序较为繁琐,加大了工作量,影响了编制进度,“系统”的操作人性化不足,行标审查和国标审查要求应不同等问题。因此,应真正从提高标准质量、切实做好管理工作的角度出发,除加强培训和沟通外,应做好相关基础工作的研究,优化顶层设计,简化材料和程序。
3.3完善专家库建设专家在标准审查中起着至关重要的作用,一方面需完善相关领域专业技术型专家库建设,另一方面也要加强标准化专家库的建设,积极吸收不同领域的专家,完善和优化专家库,为不同标准提供专家咨询和指导。
1.1水利自动化监控系统缺乏资金
由于我国水利建设资金来源于政府与国家的投资,虽然国家所下拨的建设资金足以实现水利工程的建设,但是在实际的水利工程建设中,部分水利工程建设管理人员为了获取高额利润,从国家下拨的资金中套取一部分,导致配套建设资金并没有足额到位。由于水利自动化监控一般是在工程建设的末期才进行,工程建设资金可能已经在前期的工程中消耗过多,造成在工程末期往往会因为资金不足而难以实现如期建设,其投入使用也延期,且质量方面并没有达到要求。此外,国家对水利建设中的自动化监控系统投资政策并没有落实到位,在没有政策作为依据的前提下难以将资金有效的应用在水利自动化监控系统建设中。
1.2系统建设质量难以控制
由于水利工程建设项目的质量受多方面因素的影响,工程质量与施工单位的施工技术、管理能力及监理单位的监理力度等方面有关。由于水利工程在很大程度上受施工人员的技术及施工单位人员流动性较强等因素的直接影响,导致有效的水利自动化监督控制工作难以开展,而施工单位缺乏能力较强的技术人员及监督管理人员,导致水利自动化监控系统建设的质量检测技术仍较为落后。水利自动化监督控制涉及到多方面的知识,要求技术人员必须具备工程管理、自动化管理以及自动化控制等综合性知识,然而这种综合性人才比较缺乏,导致水利自动化监控系统建设的质量难以得到有效保障,技术人员的缺乏在很大程度上制约着我国水利建设的发展。
2无线通信技术在水利自动化监控系统中的应用
在技术不断更新与发展的年代,无线通信技术也在不断发展,水利自动化监控系统在技术的支持下也迅速发展。目前我国无线通信技术正在不断发展与完善,实现了水利监控系统的智能化与自动化。无线通信技术在水利监控系统中的应用越来越广泛,在水利监控系统中,包括水利工控监控系统、水利水情自动化监测系统、水利综合监控系统,而这三大系统中又包括多个子系统,因此水利自动化监控系统具备明显的复杂性。
2.1在水利水情自动化监控系统中的应用
水利水情自动化监测系统将农村的雨水、水利情况等情况作为监测对象,因此监控系统建设一般设置在农村或者深山区。水利水情自动化监控系统包括雨水情自动化监测系统及农田水利自动化监测系统,这两个子系统之间既有联系也有一定的区别。前者主要是根据雨水量及雨水期等相关情况对汛期各时段的水位进行监督控制,从而为防汛工作提供重要的数据资料。雨水情自动化监测系统将监控的相关信息上传到上级防汛指挥部门,通过不同的网络间的数据交换系统。而水利水情自动化监测系统中的农田水利自动化监测系统的监测对象具体包括水流的地理位置、水流速度、风速、土壤的含水量、降水量等,这些监测对象所获取的数据具有一定的集中性与分散性,监控点之间的距离较短。由于农村的条件有限,系统规模一般较小,限制了水利水情自动化监控系统的发展,采用无线通信技术能有效地弥补落后地区系统监测数据量少的缺点,发挥无线通信技术的优势。由于建设条件有限,因此系统建设必须一次性完成,因此可以将无线局域网络通信技术与有线网络通信技术相结合,从而组建出数据通信网络,避免高额建设,减少了监控系统的建设费用。
2.2在水利工控自动化监控系统中的应用
在水利自动化监控系统中,水利工控自动化监控系统与企业的自动化监控系统具有一定的相似性。该系统主要是以实时监控视频的方式以实现对数据的有效监督与控制。由于系统建设的技术对系统数据的传输速度、安全性及信道有较高的要求,因此必须加强对系统的实时监测与控制,建立配电室和中央控制室,采用配置较高的工控机及高清摄像机进行视频监控。建立信息化网络平台是水利信息化建设的重要内容,目前我国部分水利工程的自动化监控系统已经建立了小型局域网络系统,局域网的设计与建设已经正式开展。
2.3在水利综合自动化监控系统中的应用
水利综合自动化监控系统主要是应用于大坝的监控,其中包括了河道综合治理与大中型水库的除险加固这两个方面。近年来,我国加强了对水利的综合治理力度,我国政府也在不断加大对水利综合治理的资金支持与技术支持。我国财政资金对水利监控系统建设的大力支持在很大程度上加强了对水库的建设,进一步加快了我国水利自动化监控系统建设的进度。由于河坝是防洪的关键地段,因此在进行水利工程建设时必须加大监管力度,相关技术人员通过不断总结以往经验,吸取教训。水利综合自动化监控系统的组网方式主要采用光缆作为主要的信道,接着再使用光电转换的形式。此种组网方式具有信道宽、防雷击等外部影响、网络速度快等优点,然而这些系统的施工所需成本较高,且难度较大,导致工程建设的后期维护费用较高,且支出费用超过了预算。在河道的综合性管理中,可以采用有线与无线相结合、局域与广域相融通的组网方式进行,在组网方式的选择方面,可以在每一个河坝的监控终端设置无线局域网络,并根据各个监督控制点来选择合适的组网方式,实现对监测数据的有效传输。可以采用直接铺设的方式布置光缆,能有效地减少雷击等外部影响,但这种方式容易导致土建设置被损害,且信道恢复慢,误码率较高。而采用无线局域网络与有线局域网的组网方式具有较大的优势,与其它组网方式相比,其无线局域网的结构比较简单,且安全性较高等,能有效的减少施工量,降低了系统维护率。无线通信技术在水利综合监控系统中的作用很明显,有利于数据的集中上传,实现其实时有效的监测职能。
3结束语
1.1理论研究
现在,各行各业在发展过程中在节能环保方面都有了新的要求,因此,为了更好的适应时代的发展变化,农业在发展过程中一定要非常的稳定,这样才能更好的保证粮食供应不会出现任何问题。在农业发展过程中,水利工程对其发展有很大的保障作用。因此,在农田水利方面也要重视高效、节能以及环保方面,这样才能更好的推动农业的可持续发展。在农田水利技术方面,我国已经有了很大的发展,在水资源的利用效率方面有了很大的提高,同时,对作物的水分也需求进行信息采集,因此,能够更好的对水量进行控制。在对理论进行研究的时候,前期是比较单一的,只是对单纯的土壤水分进行了水分控制研究,因此,现在,研究理论已经向多元化方向发展了,在这种情况下,能够更好的对全方位的水分转移进行规律性研究,同时,对水分的承载体也进行了更多方面的研究。在研究对象方面不仅仅进行了水分的研究,同时对养分和水热情况也进行了分析。这样能够更好的对不同条件下的灌溉进行研究,同时,在灌溉时候也能制定出不同的方式,在制定灌溉方式的时候,要对植物的生长规律进行必要的研究,同时,对生长环境也要进行分析,这样才能更好的促进植物的生长。农田水利工程在节水方面要建立一个非常严谨的理论体系,这样能够保证研究方面更加的科学,同时也能更加的系统。农田水利在水系研究方面研究的对象非常多,其中包括地表水、农田大气水、土壤水、地下水以及植物水进行研究,在研究的过程中要对其相互之间的转化关系进行掌握,这样能够更好的对农作物的水分蒸发量和流域的蒸发量进行计算,在研究的过程中,要将农田水利工程的高效性和节能性作为工作的目标。在对节水高效模型进行研究的时候,要对相关的重点进行研究,同时对相关的方法也要进行重视。对农作物的水分研究从单一的研究领域向更广的范围进行研究,能够更好的对水分的空间性进行研究,同时也能更好的对分布规律进行研究。在对农田水利进行研究的时候,针对传统的农作物主要有小麦、水稻和玉米,这些农作物是大规模种植的,因此,在进行现代农田水利研究的时候要从这些农作物的研究中走出来,研究的方向要向经济作物转移,这样能够更好的满足现在的农业生产环境,同时,在研究过程中,对不同的作物在不同的阶段的水分情况进行研究,这样能够更好的掌握其水分需求变化,同时,对植物的生长状态要进行研究,这样能够更好的保证农田水利节水建设的实现。在经过了严谨的研究分析以后,可以对农作物的灌溉水量进行控制,同时,为了更好的实现节约和高效的目的,可以建立必要的基础保障措施,这样能够更好的做到适度的调节。
1.2设备、材料的节水研发
在节水灌溉设备方面有了很多的变化,现在,主要应用的设备有外混式自吸泵、新型金属快速接头、地面移动铝合金管道系统设备、田间闸管系统设备、调压给水栓、竖管万向座、恒压喷灌设备、绞盘式喷灌机、折射式微喷头、旋转式微喷头、微灌用压力-流量调节器、微喷连接件、水动式施肥泵、水动反冲洗沙过滤器、平面迷宫式滴头、毛管移动机具、滴灌设计CAD系统、地下滴灌专用滴头、经济型内镶式滴灌管及配套设备、波涌灌设备、U型防渗渠道施工机械、SYZW-1智能型量水仪、WIS-2智能型量水仪、长喉槽量水槽等24种节水新设备,其中16种产品实现产业化。在节水新材料研究上,提出了适合U型渠道衬砌构件的混凝土配合比,选用焦油塑料胶泥条和遇水膨胀橡胶止水条作为预制衬砌渠道伸缩缝材料,较好地解决了渠道接缝渗漏问题。
1.3农用水资源的合理开发及农业节水新技术研究
在水库灌区建立流域水资源的优化调度模型能够更好的对径流的水量进行控制,同时对储蓄的水量和灌区的农作物的种植结构进行结合,这样能够更好的保证输水的能力,进行更好的分析,能够更好的对水资源进行合理的配置,同时也能更好的实现水资源的优化调度,对提高供水效率非常有帮助。在灌溉水源非常多的地区,要将灌溉区的地表水和地下水进行联网,这样能够更好的在优化水资源方面进行配合,同时,在自动化控制技术方面也能取得很好的效果。农田在灌溉方面要实现分散水源集中控制,这样能够更好的实现统一调度,同时,也能更好的对有限的水资源进行更好的利用,这样能够更好的提高灌溉的效率。在输水和配水的环节上也要进行节水工程设计,在施工技术方面也要进行提高,这样能够更好的形成集成灌溉的模式。在膜下滴灌技术中,能够更好的通过滴灌的方式来使农作物的根系更好的吸收水、肥和农药,这样能够更好的保证农作物的生长,同时,也能更好的保证农作物生长过程中水分的充足。
2农田水利科技发展方向
2.1作物节水高效灌溉制度研究
为了以最少的灌溉水投入获取最高利益,应制定相应的灌溉方案,包括农作物播种前及全生育期内的灌水次数、灌水时间、灌溉定额。在灌区开展不同作物、不同生长条件下的耗水量研究,特别是随着作物种植结构的调整,应加大对各种经济作物的耗水量研究,寻求作物在不同生长环境条件下的节水高效规律。以此为基础,制定灌区在不同的供水、气象、农艺、管理等条件下的节水高效灌溉用水方案,采用现代化手段进行灌区实时灌溉预报,指导农民进行灌溉。
2.2农业节水设备的产业化
根据我国农业生产向高效集约化经营发展的趋势,节省劳力、生产效率高、自动化程度高的节水灌溉机具应成为今后研究、开发和产业化的重点。如机械移管的喷灌机具,地下滴灌设备,大、中、小型的渠道防渗衬砌机具,农田精细平地、开沟、打畦机具,各种自动阀门,以及灌溉自动化控制设备等。
2.3高新技术的应用研究
目前农田水利建设中突出问题就是水资源的匮乏,由于用水的减少,在农田灌溉上的供需关系就会出现矛盾,而在农田相关的排水以及灌溉上又十分的复杂,所以,自动化的智能农田水利建设成为了必然的发展趋势,通过各种先进的智能技术,将可利用技术有效的转变为提高农田灌溉和排水的技术,应用到实际的生产中,有效的消除不合理的农田灌溉对生产以及生态的影响。这才是新时代的农田灌溉所要发展的方向。
3结束语
1.1水利工程施工自身特性的需要
水利工程施工具有一定的独特性,和其他工程存在着很大的差别,因为其非常容易受到施工环境的影响。水利工程的建设是为了更好的对水资源进行利用,因此,其施工一般都是在海岸或者是河流沿岸进行,这些地区的水资源非常的丰富,在施工中非常容易受到水流的影响。水利工程中坝址的选择以及枢纽位置的决定要根据施工现场的具体自然条件来进行确定,很多施工场地的自然环境非常的复杂,因此施工环境也就非常的复杂。水利工程施工面临的施工基础结构也具有一定的复杂性,施工现场的复杂以及施工基础结构的复杂性,导致施工企业在施工前要进行大量的勘测以及试验工作,这样才能保证水利施工地基设计的合理性。水利工程的建设要在防洪、灌溉、挡水以及泄水方面有重大作用,因此,对水利工程的建设施工也提出了更高的要求,水利工程中才会不断应用新的技术,对施工质量进行不断的提高。水利工程的建设对我国经济的发展有直接的影响,尤其是一些比较大型的水利工程,对经济的发展影响非常直接。水利工程的建设对局部的气候会产生影响,在生态效益方面有明显改善。水利工程建设过程中会设置很大的库区,库区一旦出现问题将会直接影响下游人们的生命财产安全,对社会稳定发展将会产生很大的影响。水利工程的建设通常位于河流湖泊区域,因此,在施工中经常会出现截流现象对原有的河流进行导流,在整个施工中对水文因素也将产生很大的影响,在任何环节出现问题都将会影响工程的工期,给施工带来不必要的损失。在水利工程中应用新技术,不仅仅能够对施工工期进行保障,同时,对施工质量也能进行提高。
1.2水利工程测量技术的需求
水利工程施工中测量技术的水平对工程的施工质量将会产生很大的影响。水利工程施工环境比较复杂,测量放线工作也将会面临很大的困难。测量放线时水利工程施工中非常重要的组成部分,要保证测量工作的周密性以及准确性,这样才能保证施工工程图纸设计顺利完成,为施工提供必要的支持。水利工程测量方面应用新的技术对施工顺利进行有着重要的意义,新技术的应用对测量的准确性能够进行提高,为施工质量的提高给予保证。
2水利施工新技术的应用
2.1堤防工程和地基处理的新技术
在水利工程施工中,堤防加固是防洪工程中重要的组成部分,随着科学技术的不断发展,水利工程施工中应用了很多的技术对堤防进行加固。在堤防加固方面有效的技术措施包含垂直防渗墙技术,对水利工程的防渗处理能够起到非常重要的作用。垂直防渗墙在施工中包括置换法、挤压法以及深搅法,对水利工程的使用有着很大的促进作用。在水利施工中,地基建设施工是比较复杂的环节,在进行处理时主要的方法是防渗帷幕灌浆,帷幕灌浆在实施过程中注入的水泥浆量要非常的均匀,并且要合理的分布,这样对效益和投资的比率的最大化能够实现,在地基处理方面能够对时间进行节省。
2.2碳纤维复合材料的应用
在水利工程施工中,坝体裂缝是比较常见的施工问题,对水利工程的施工质量将会产生直接的影响,因此,在施工中对加固坝体的材料要格外重视,为施工质量带来保证。在对坝体裂缝进行修复中利用新的技术能够对混凝土的防水功能进行提高,对坝体裂缝问题进行解决。水利施工中,土工膜材料应用比较广泛,其利用高分子聚合物材料加工而成,对旧坝的防渗效果非常明显。土工膜材料具有很强的耐久性,因此,在紫外线或者是臭氧作用下也不会出现质量受到影响的问题,而且,土工膜具有很强的抗拉强度,质量也非常轻,在应用方面能够使用很长的时间。土工膜在施工中能够进行冷施工,操作工序也非常的简单,对环境污染也非常小,是一种非常实用的施工材料。水利工程施工中,土工膜施工方法能够对混凝土浇筑中出现的病害进行很好的解决,因此,得到了非常广泛的应用。
3结束语
水利工程的坡面施工中,滑模技术是极为常见的混凝土施工技术。由于在水利工程施工中,隧道和大坝迎水面具有很大的坡度,这给混凝土浇筑工作带来了较大的难度,不仅体现在拌合混凝土上,堆放材料也同样具有很大的难度。处于这样独特位置进行施工时,采用滑模技术,工程进度和优质程度能够得到大幅度提升,而且可以减少因为多次周转模板所造成的损耗。滑模技术是利用设备油泵的压力来将液压千斤顶带动起来,液压千斤顶是卡在支撑杆上的,能够带动模板的整个操作平台,促使它们能够在大坝的斜坡面将模板朝上升起。模板的一项突出优势是能不间断的工作,这样混凝土的浇筑进度能够显著的提高。如果在水利工程建设中采用滑模技术,优势主要有以下几个方面:
(1)机械化水平比较高。
(2)混凝土连续性比较好。
(3)混凝土的光洁度比较好。
(4)能杜绝裂缝的产生,而且能够减少原料的损耗。
(5)在实际的工程施工中,模板的周转和支护时间能够大量降低,工程提前完成,工程施工中的不安全隐患也能在很大程度上减少。
2水利工程施工滑模施工的技术要点
水利工程由于该功能体现着防水防渗的特点,所以就必须使用优质的混凝土。尽管滑模技术自身有着诸多的优势,但在具体的施工中严格控制混凝土的质量还是必须要重视的。主要有以下几个方面:
(1)根据工程的具体施工情况进行计算混凝土的配置比例,一旦配置比例没有达到科学合理,就会使得混凝土的质量得不到保障。做到充分科学操作,才能在施工中顺利的使用滑模技术。
(2)选择水泥砂石这些混凝土所需原料时,要严格按照计算好的配置比例实施,必须选择优质的原料,针对购进的混凝土,必须仔细检验出场的混凝土。
(3)严格控制混凝土的坍落度,滑模技术由于自身的特点,对混凝土的传输时间和保温时间都有比较严格的的要求,除此之外,初凝时间的精准度要求也比较高。
(4)针对混凝土的和易性实施适时检测,和易性能够对滑模技术的施工进度产生很大的推动作用。
(5)在混凝土的浇筑过程中,千万要注意防止液压油对钢筋和混凝土表面的污染,因为一旦出现污染,还要清洗污染物,浪费时间,这对混凝土的浇筑时间和工序会带来不利影响。
(6)不应变速升起滑模,而且把握好混凝土的浇筑速度,将其保持在同一速度内,实施混凝土分层进仓和振捣,不要从填料口往滑模里一次性浇筑混凝土的拌合料,这样一旦不能适时的振捣,结果会影响混凝土的良好性能。当滑模提升和移动的过程中,值得注意的是在初次滑动嫩模时,必须控制其运动间距,不要过大,这样会造成脱模,或者发生某些另外的安全问题。在移动时要掌握一个较慢的速度,需要使滑模的运动速度和时间固定好,从而确保后续工作能够加速进行。
(7)精确懂得和掌握滑模的移动速度和时间后,混凝土的浇筑高度也要掌握好,通常一层高度处于20cm以上,最高控制在30cm,从而使得混凝土的振捣和浇筑质量达到要求的标准。
(8)由于处于不间断的滑模施工中,所以钢筋在制作安装中所需要的数量比较大,所以要在滑模施工的同时,恰当的安排时间,做好先导工作———安装钢筋,大大有利于滑模的施工。
(9)在滑模施工过程中,一旦发现滑模移动中出现任何误差,都要及时的给予纠正,以便减少不安全的施工事件的发生几率。
3结束语
1.1水利工程堤防发生渗透等险情的类型
水利工程堤坝出现险情包括滑坡、渗漏、裂开等类型,由于渗透引起的破坏主要体现在渗透引发的大面积的渗漏、管涌、部分泥土被冲走、严重冲刷、接触流土等。堤防渗透出现的险情主要有三种情况:第一,由于堤坝本身在施工过程中,混凝土等填充物密实度不够、不结实、不均匀;第二,由于堤坝在水利工程施工过程中没有很好地清理坝基,坝基和大坝相接处的砂石或者一些混合物质非常杂乱;第三,坝基出现险情,这主要是坝基本身的结构造成的,有些堤坝的土质里面有大量透水性很强的砂层和砂壤土层,这是造成堤坝险情的最重要的原因。
1.2对水利工程施工过程中防渗施工方案的选取
第一,要对堤坝的坝身进行防止渗漏处理,通过设置防渗墙、钻孔灌浆、扩大裂缝灌浆等方式,建立防渗体。在一定条件下还要进行加厚帮堤,对坝身的填充材料进行重新填充构筑等。第二,设立堤坝截渗墙,主要通过使用薄墙以及低廉的材料,从而使工程造价显著降低。当前经常使用开槽的方法、挤压法、深沉法建造墙体都能达到一定的标准,这里面使用深沉法打造墙体,是有较低的造价,在墙里的深度不大于20厘米,效果最好。如果使用高喷的方法打造墙体,成本造价相对较高,但是有些地方由于受到施工场地的限制,尤其在一些不宽敞的地方,而且施工场地有很多障碍物时,使用此方法效果最好。第三,一些地层中砂砾含量大、砾石块径也很大的情况下,使用冲击钻并结合开槽的其他形式进行,这样也会使成本有很大提高。
2堤坝工程防渗加固技术
2.1堤坝防渗处理
我国对防渗的原则和措施经常使用防渗墙和灌浆的方法对渗漏进行处理,有时使用减低浸润线的方法或者使用加大重量和采用防滑桩等方法,进一步提高堤坝抗滑动的能力,加大抗滑动的安全系数。当然,进行堤坝滑坡的处理方法非常复杂,要认真观察和分析产生滑坡的原因,并采取相应的办法对症下药地解决问题。如加大坝体的稳定性和牢固性,采用复合土工膜或者土工膜进行防渗漏处理,在施工材料中加进去加筋材料,进一步提高混凝土的稳定性。通常采用的方法是上游一般用帷幕灌、铺设防渗墙堵住、拦截等方法,下游经常使用疏导、减压、排出的办法,建造减压井、修建排水沟等进行坝体压力减小,从而起到防渗的处理方法。
2.2堤坝灌浆防渗的方法
2.2.1劈裂式帷幕灌浆法。
为了对堤坝坝身进行稳定加固,可以使用劈裂式帷幕灌浆的方法,使堤坝渗漏清除。具体做法是:依照堤坝的直和弯曲情况,使用轻捷简便的钻机进行钻孔,钻孔时可使用直线或梅花形状,沿着堤坝的某一中心线,由坝堤的顶部到堤坝外侧1.5米的位置实施钻孔,各空中间的距离大约3米,钻孔的深度要根据坝身的具体情况而定,可以把坝身钻透后再进行填土或者钻入1~2米较为合适。进行帷幕灌浆时,要从下到上,少灌多次进行,水泥浆液要由稀薄到黏稠,逐渐进行,并且逐渐加大压力,灵活应对。
2.2.2低压速凝式灌浆法。
在一些高危水位的抗洪抢险中,尤其是由于堵塞而发生管涌,可以使用低压速凝式灌浆法。依据堤坝管涌出现的位置以及堤坝是否是黏土层还是砂砾层的具体情况,可采用相应型号的钻机进行钻孔,并向孔内放入浸水后容易发生膨胀的大米、豆子之类的东西,从而增大产生管涌的阻力,使出现管涌时的速度变慢,不至于水泥浆液随着水流流出。再用不大于50kPa的压力慢慢对着钻孔注入混有速凝剂和水玻璃的水泥浆液,以使水泥加快凝固,尽快阻塞管涌。
2.2.3高压填充式灌浆法。
这种方法只是用在堤坝坝基的基础灌浆,也可用于因为蚂蚁巢穴溶洞的灌入。在进行基础灌浆时,可以使用50米工程钻机从坝堤顶部需要灌注的位置进行钻孔,各钻孔之间的距离可以在1~2米,钻孔的深度可以通过基础坝基然后进入砂石层大约2米的位置最好。然后用128.60~167.50kPa进行高压灌浆,套管一定要保持干燥,并要放置到填土层,基础部分的砂砾层要用水泥浆灌注,再逐渐向土层提高,再用黄泥浆把钻孔封住。这种高压填充式的灌浆方法,对治理由于坝基不牢固引发管涌,对蚁穴、溶洞的灌浆都起到很大的作用。
2.2.4建造防渗体。
对于使用水泥浆液砌石的重力坝,在堤坝的上游表面进行加固灌浆,从而使渗漏涵洞或缝隙进行填堵,使堤坝坝体得到更好的加固,也使防渗能力得到进一步加强,保证堤坝坝体的完整性和防渗能力增强。在坝体下游表面进行加固灌浆,尤其是堤坝的坝体表面出现漏水或者有混浊物流出,以至于出现水平小孔或者倾斜孔,可以使用埋设水泥浆管进行灌浆,使坝体的涵洞和裂缝产生堵塞,从而影响坝体的稳定性和抗冲刷能力。这种施工工艺对拱坝及支墩坝体工程非常适合,使用这种方法时要求坝体前面没有水,要重新在坝体表面剔除缝隙,再用高标号的水泥浆液或者防水材料和高标号的水泥砂浆配制的浆液进行嵌缝,从而提高坝体的稳定性和牢固性。
2.3混凝土防渗墙技术
2.3.1高压喷射防渗墙。
通过高压喷射对坝基的覆盖层进行冲击,然后把水泥浆液充分灌注到坝基的下面的土层里面,使其与土层颗粒充分融合,从而构筑成防渗墙。
2.3.2自凝灰浆防渗墙。
使用膨润土、水泥、缓凝剂等制造成自凝灰浆,在凝固的时候可以当作凝固时凿孔壁的水泥泥浆,在完成后自然凝固,从而起到防止渗漏,强化孔壁的作用。这项技术在国外得到广泛应用,在我国只是刚刚开始运作。
2.3.3垂直铺塑。
通过使用链斗式的挖槽机,把挖出的槽渣通过链斗运出,这样槽孔的连续性就形成了,再用水泥浆液加固槽孔壁,待水泥槽成型后再在上面把防渗薄膜铺设上,然后再进行黏土回填。槽的深度不能超过15厘米,宽度大约在15~30厘米之间。这种方法对沙化土层较为适宜,施工效率也很高。
3结语
城市排污问题对于城市经济发展也是非常重要的问题,由于监管部门的力度较低,使企业工业废水排放超标问题频发,而且城市人口不断增加,更加提高了污水总量。由于污水总量超过了自然水体的自净能力,所以污染了江河水域,为了改变水污染问题,必须加强水利管理强度,通过科学的技术手段实现多级管理模式,使水利工程更加安全、可靠。充分调动水土资源的优势,提高水利工程效益,坚持可持续发展原则,合理统筹水利工程与环境的关系,使水利工程为社会主义建设做出贡献。
2水利技术创新
水利技术创新主要采取信息化手段提高防汛能力,其中包括暴雨、洪水等方面的预报。但是现有的信息技术并不成熟,在实际应用中存在很多不足,并且无法提供行政决策的服务。为了满足水利管理部门要求,需要将防汛预案加入系统之中,使洪水、内涝预警更加快速,提高信息的精准度。例如洪水已经达到一定级别,系统必须及时执行预警机制,并且根据预警提示制定相关解决方案。决策制定时必须提前制定放洪量大小,并且考虑泄洪后可能发生的任何后果,通过信息化系统掌握水利工程情况。目前常用的掌上GIS系统就可以应用在水利管理之中,帮助用户快速收集水利信息,并且提供解决措施,通过GIS系统实现移动终端查询、决策等功能。智能手机已经可以提供资料查询、观看电子地图、定位资源空间,各项信息通过手机快速进行查阅,将智能手机与GIS系统有机结合,使水利管理者可以第一时间制定处理计划。
3水利技术应用
3.1加强组织领导
水利管理各级干部需要明确科学发展观,将水利管理落实到个人,并且积极推动科教兴国发展方针,优化水利科技与管理制度,将水利科技的工作加入议程计划之中,并且制定完善的干部绩效考核体系。根据水利工程发展特点,合理制定水利科技发展计划,将促进水利科技的发展措施落实到位,帮助水利工程提高与进步。水利管理部门的领导者需要重视科学知识,发挥出自身的表率作用,通过合理的方法制定民主科学的相关决策。
3.2运用RTK技术
RTK技术为动态测量技术,与GPS技术统一使用差分解算,不同点是RTK使用实时差分计算。随着计算机技术不断普及,对RTK技术的应用也在逐渐增强,传统作业模式不断得到革新,极大的提高了工作效率。传统的静态、动态测量,需要在测量后进行结算才能获得厘米级数据,而使用RTK技术可以直接获得厘米级测量数据,因为RTK采取载波相位动态实时差分计算法,也是GPS技术发展的重大成果。这种技术为测量地形图、工程放样、控制测量带来了新的测量方法,有效提高了测量工作的效率。通过软件的配合可以实现远程控制管理,在水利工程测量阶段,可以充分发挥RTK技术的实效性,提高测量工作效率,加快管理运转速度。
3.3加大科技投入资金
水利科技创新需要稳定的资金投入,以国家的支持为基准,增加多种资金投入渠道。科技创新必须得到国家与地方的支持,通过部门协作开辟多种科技研发渠道,为水利工程科技创造优秀的发展平台,并且设立专项科技研发预算。加强科技平台的建设力度,将建设重点转到科研能力之中,通过资源共享,充分保证科技平台的运营与管理不受影响,发挥会出平台的最大效益。在水利工程建设资金中,需要划分技术创新资金,提高技术发展的速度与效果。
3.4营造创新环境
通过水利管理政策营造创新环境,将具体政策落实到管理工作之中,制定出科学合理的科技创新措施。加强社会的支持,对科技创新需要进行鼓励与嘉奖,加强技术创新的宣传,积极表彰与奖励科技创新行为,提高社会各界对科技创新的关注度。积极营造创新人才培养环境,建立合理的人才选拔机制,使水利管理人员具有科技创新的动力。
3.5强化科技管理
需要加强水利科技成果,将水利管理部门的所有职能激发出来,完善项目评估、审查、招投标与合同签订手续,帮助项目完成全程监管体系,并且帮助后期评估验收提供支撑。水利科技需要建设完善的评价机制,以国家评价机制进行改革,使评价机制公平、公正、公开、透明、合理,相关制度必须科学合理。必须加强水利科技研发部门的自我管理机制,通过强化科技管理制度,使人员素质得到充分的提高,并且提高管理水平,创造更好的科技效益。
4结语
数字化技术能实现内外作业一体化,而传统测量经常需要工作人员到实地进行详细的测量,收集完整的资料后再开始进行图形等的绘制,这样不仅降低了工作效率,且劳动强度大,而数字化技术实现内外作业一体化,提高工作效率,减少误差,运用数字化技术实现自动成图,劳动强度低。最后,作为最广泛的新技术之一———数字化技术具有优良的储存功能,测绘人员可将绘制的图纸存储在软盘中,永久保存,出现相关变化时调用出来进行修改,减少图纸的浪费,也无需重新绘图,减少劳动量。
2数字绘图软件在水利工程测量中的应用
传统的水利工程测量图纸多由技术人员手工绘制而成,存在一定误差,使得图纸的精确性受到影响。而数字化技术的出现为自动化绘图提供便利,技术人员可借助数字化绘图软件,输入测量到的相关数据,生成电子数字地图。从实践来看,运用数字化技术进行工程绘图的主要有三种:原图数字化、地面数字测图和航测数字成图。数字化技术为工程测量绘图开辟新的道路和方向,具有成图速度快、精度高、成本低、不受气候影响等优点,在水利工程、城市规划、矿山开采等工程测量中有广泛应用。下面简单介绍几种常用的数字绘图软件。第一,Mapscan软件在原图数字化上的应用。先用扫描仪将地形原图扫描成栅格图像,然后再对图像进行旋转校准,进行矢量化、编辑、整饰,最终形成数字化原图。简单来说,这就是将地形图扫描成数字化地图,将原图扫描成.cal格式的图像文件会出现偏移和旋转现象,通过软件进行校准,而校准中可能出现误差,同时,矢量化地形、地物的过程中也有人为因素的影响,故而其精度不高,它与后来的内外作业一体化数字化测图技术相比,精度较低,但是,其充分利用了原有的图纸,它是原有的测量结果转化成数字化成果的关键。第二,南方CASS4.0地形成图软件,它有助于实现内外作业一体化,绘制精确的数字化地形图,利用软件实现电子地图的编辑和输出,它将全站仪、电子手簿野外采集数据结合起来,是真正意义上的数字化绘图。计算机在处理测站坐标、属性数据等的拓扑关系时,其中涉及到大量的几何数据,无法用简单的数字来表述,故而需要一定的规则来构成符号串表述,这也就是CASS4.0软件中的编码。电子手簿野外采集数据有两种作业方式:有码作业和无码作业,前者的自动化程度高,内业工作量小,但外业中,需要在测站的每点输入编码,考虑点与点之间的连接关系,故而外业效率低。后者的外业效率高,内业工作量稍大,自动化程度稍低一些。这两种数据采集方法各有利弊,需要根据实际情况合理选择。一般来说,在地形开阔地区,多采用有码作业方法;在地物繁多、地貌特殊环境下采取无码作业。第三,捷创力600全站仪,实现自动化的野外数据采集。捷创力600全站仪具有内部存储器,可存储相关的原始数据、点信息,存储空间可实现自我管理,无需连接外部设备。其中,存储空间一般分成区域文化和工作文件,根据野外采集的数据在全站仪上启动自定义用户程序P2,该程序可进行野外数据采集,完成工作后将存储的数据自动传输到计算机上进行地图的绘制。与前文所提的两种软件相比,捷创力600全站仪能利用内存存储数据,具有多层保护,安全性高,不会造成数据的丢失,且能实现自动化数据传输,非常方便。在水利工程测量中,野外测量多,且野外环境恶劣,传统测量方法不仅保证不了精度,且野外作业艰苦,绘制的地图成果单一,无法满足现代水利工程建设的需求,数字化技术、仪器和软件的应用则正好解决这一问题。
3数字化摄影技术在水利工程测量中的应用
数字化摄影技术可以说是今后数字化测量的一个重要发展方向。从摄影测量本身来说,它是利用影像来完成测量工作的科学与技术;从信息技术和计算机视觉科学角度来说,它是利用影像重构三维表面模型的科学与技术,换言之,在室内构建地形的三维表面模型,在模型上进行具体的测绘。从这两个意义层面来看,数字化摄影测量技术与传统的摄影测量没有本质区别,虽然说生产流程和作业方式差别不大,但数字化摄影测量技术为传统摄影测量带来新的变革。这种方法将大量的外业测量转移到室内完成,受自然环境的影像小,非常适合于人口密集地区的大面积成图。该方法在初期投入大,当测区较小时,成本较高。数字化摄影测量技术经常应用于地籍图和大型工程的测绘中,它无需接触被测物体,且工作效率高,结合IMU、GDPS等辅助手段,使得外业测量控制点连接少,测量效率高,逐渐走向全数字化和自动化方向。近景摄影测量技术一般作为地面测量的辅助工具,最初由专业测量相机发展而来,后来逐渐成为数字化领域的专业近景摄影测量工具,最终成为数码非专业的近景摄影测量相机,在土石方量计算、三维图重建、地形勘查、滑坡测量等方面有广泛应用,能获得较为精准的数据资料。数字化技术在水利工程测量中的应用为纸质地图的处理带来便利,利用软件将纸质地图转化成数字地图,随时根据变化和缺陷修改数字化地图,为工程建设提供准确的资料。
4结束语
为了更好地满足水利工程设计的需要,以及健全水利工程数据资源体系,对数据资源的分析来说,首先要应用设计决策分析模式,在设计决策中对数据进行有效的统计,以使数据体系更加健全,实现运作效率和效益的综合提升。另一方面要加强各个不同数据类型之间的整合与利用,从而实现外部结构情况与内部资源之间的统筹与协调,提升数据的有效利用率。然而从当前的实际情况来看,数据的分析与应用在水利工程设计与决策的过程中运用得并不是很好,也没有达到应有的效果,这是由当前数据分析工作量较大造成的。对于当前数据分析在水利工程中的应用来说,其数据的利用率是非常低的,这主要是因为数据在分析和决策过程中受到较多的人为因素的控制和影响,以及当前的信息平台与系统之间的兼容性差,使得不同信息平台之间进行信息的提取非常的麻烦。又由于各个不同的信息系统没有统一的接口和平台,各个数据库的集合和统计较为困难。数据的整合与分析需要对大量的历史数据进行统计记录,但是现实情况是历史数据的记录并不完整。根据当前所面临的这种形式,为了适应决策信息系统的发展需要,需要结合数据整合技术,加强对办公管理、项目设计流程、图档数据资源、计划经营管理等资源和工作的整合,并建成统一的数据集中平台。在数据库资料的整合与使用过程中,要加强对各种不同数据的分析与判断统计工作,以实现水利工程项目各个决策管理和技术设计方面环节的控制,确保水利工程的建设设计符合预期的要求标准。同时,要加强数据的模块化分析,有效而合理地利用生产信息数据库,从而有效开展数据库的整合与分析工作,实现对工程设计建设中数据资源的分类。在当前生产数据资源的整合和利用中,要加强对水利工程设计建设流程的管理以及图档设计与综合办公管理决策的管理,以确保水利工程数据整合分析与工程设计建设结果、管理的对接。对工程合同、招投标信息、竞争对手信息、顾客资源信息等资源的整合与建设来说,要建立相应的信息库。另一方面,在合同信息使用过程中,要应用所建立的各种信息库,对其资质进行有效的审核,以确保产品能够正常地交付使用。在水利工程的设计过程中,要注意项目信息环节的建设工作,主要包括项目工作信息数据库、任务命令库、项目组人员的任命工作库等。在项目任务的分解过程中,要加强对关键流程和路径的控制,以实现任务资源分解的信息化。
2水利工程项目设计中数据整合体系的优化
对水利工程建设中数据的整合来说,优化其数据整合体系对水利工程的设计与建设来说是非常重要的。通过对信息数据库的集成建设来满足现阶段对水利工程建设数据信息整合的需要,以确保SQLSERVER数据库的应用与建设,实现工程技术与理论数据的协调与对应,从而满足工程设计技术要求,并确保整个数据库性能的优化和资源的有效性。另一方面,还要加强对触发器功能的应用,有效提取信息数据,保障信息资源查询环节的性能。对数据信息整合技术来说,影响信息的整合与提取效率的主要因素是编程开发人员自身经验及其对实际操作的理解。在水利工程设计应用与分析处理过程中,由于外部因素对数据的分析与处理造成较大的干扰,水利工程数据的分析与整合的效率得不到很好的保障。一些数据库开发与建设的专业性和标准性不是很强,不能适应当下数据整合与分析日益复杂的发展现状,因此水利工程设计部门要加强对专业化数据库的建设与开发,提高数据整合的效率。目前ETL模式是数据信息整合中最为常见的运用模式。ETL模式能够对技术数据进行协调,并且能够确保数据的转换环节和数据抽取环节的优化协调。从ETL的优化和协调功能来看,其可以较大程度地满足水利工程数据库建设和设计的需要。ETL能够对特定的目标水利数据库进行科学合理的优化,从而实现不同数据库之间的数据交换与整合,真正满足水利工程建设复杂数据库的使用和设计要求。ETL模式通过对数据质量的改善,以及数据传输与联系的整合,有效提升数据资源的利用率,实现水利工程设计与数据模式的应用与实施。对使用ETL模式在水利工程设计中建立数据库来说,要注意垃圾无用数据的优化和处理,以确保数据整体性能的优化和管理。对于各个不同的数据库和信息库来说,可以通过对数据平台系统的优化与处理,来实现不同数据库之间数据和资源的共享与连接应用。对于这种数据的共享与应用来说,可以通过特定的数据转换软件,来实现不同数据类型之间的转换与交流,有效地对数据进行整合与应用。
3结语