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【关键词】 黔南小水电 边坡稳定 影响因素 分类与措施
1 概述
黔南地区属喀斯特地貌的典型分布区,碳酸盐岩广泛发育,出露面积约占总面积的73%。该区属热带湿润季风气候,具有湿热多雨的特点。区内经历过多期地壳运动,地质构造以“川黔南北向构造”为基本骨架,亦有北西向、北东向、北北东向构造及近东西向弧形构造。受河流的侵蚀切割,地表崎岖不平,海拔高程303m—1961m,属中低山盆谷地区,具有山原的特点,地形地貌类型复杂多样。在该区兴建小水电工程,其枢纽各建筑物均会遇到边坡稳定问题,边坡失稳破坏是一种地质灾害,边坡内部结构和物质组成等的不同,造成边坡破坏的类型亦不同。目前边坡稳定分析方法众多,就工程地质角度而言则多以定性分析为主,必要时进行半定量或定量分析。通过工程地质勘察,对影响边坡稳定性的主要因素、可能的变形破坏方式及失稳的力学机制的分析,对边坡的稳定性状况及发展趋势作出分类和评价并提出确保边坡稳定之对策措施。
2 影响边坡稳定性的因素
影响边坡稳定性的因素归纳为环境因素(地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质、自然地理现象等)和工程因素(工程措施、施工条件、运行管理等)。
2.1 岩石性质和岩体结构
岩性包括岩石的化学水理和物理力学性质。岩石在饱和水条件下的力学强度是影响边坡稳定的重要因素。在坚硬和半坚硬的岩石中,岩性对边坡的稳定性影响不是最主要的;塑性岩石以及吸水易膨胀的岩石等,通常具有风化速度快,力学强度低以及遇水软化、崩解、膨胀等特性,可明显降低滑面处岩石的抗剪强度。
岩体结构包括结构面和结构体。结构面系指具有方向、规模、形态和特性的面、缝、层等各种地质界面。结构体系指各结构面切割岩体的单元岩块。岩体结构系指结构面和结构体的特性以及它们之间的排列组合。结构面之诸因子均影响边坡的稳定,边坡失稳皆因不利组合体沿底滑面向临空方向产生滑动、张裂、崩塌和蠕动变形等。影响边坡稳定的岩体结构因素如下:
(1)结构面的倾向和倾角:同向边坡的稳定性较反向边坡差,在同向边坡中结构面倾角小于坡角属不稳定型边坡。(2)结构面的走向:当结构面倾向和走向与坡面平行或两者走向夹角很小时,整个坡面都具有临空自由滑动的条件,对边坡的稳定最为不利。结构面走向与边坡走向夹角愈大,对边坡的稳定愈有利。(3)结构面的组数和数量:结构面的组数和数量,直接影响被切割岩块的大小,它不仅影响边坡的稳定性,亦决定边坡变形破坏的形式。(4)结构面的连续性:在边坡稳定计算中,是把结构面假定为连续的,而实际情况往往并非如此,所以解决实际工程问题时,应认真研究结构面的连续性。(5)结构面的起伏差和表面性质:在结构面上正应力低的情况下,起伏差使有效摩擦角增大;正应力过大,在滑动过程中不允许因为爬坡而产生岩体的隆胀时,则出现滑动的条件必须是剪断结构面上互相咬合的起伏岩石,因而结构面的抗剪强度。如果结构面上充填的软弱物质的厚度大于起伏差的高度时,就应当以软弱充填物的抗剪强度为计算依据。(6)软弱结构面:软弱结构面主要指岩体结构面充填有一定厚度的抗剪强度低、可变性大的软弱充填物质或地质形成的软弱夹层,是岩体中最薄弱的环节,是控制岩体变形破坏的关键。岩体侵水后,软弱面的软化系数明显下降。
2.2 地质构造
地质构造因素,包括区域构造特点、边坡地段的褶皱形态、岩层产状、断层和节理裂隙发育特征以及区域新构造运动活动特点等。一般来说,边坡岩体经受的构造变动的次数愈多,愈强烈,岩层的节理裂隙就愈发育,边坡的稳定性也就愈差。况且地质构造通常与水、风化等因素共同影响边坡岩体诸特性,故地质构造对边坡稳定,特别是对岩质边坡稳定的影响是十分明显的。例如,缓倾角顺向断裂可构成底滑面、陡倾角断裂可构成横向、纵向切割面或临空面(压缩变形带)。
2.3 水的作用
水对边坡的稳定性影响显著。在水下透水边坡将承受水的浮托力作用,而不透水的边坡坡面将承受静水压力,处于充水的张开裂隙将承受裂隙水压力,地下水的渗流活动则将对坡体产生动水压力;另外水对边坡岩体还具有溶解、软化、冲刷等作用。这—切都将使岩体松散、破碎并不同程度地增加岩体结构面的贯通性和透水性等,直接影响边坡的稳定平衡现状,从而导致边坡变形与破坏。
2.4 风化作用
风化作用使得岩体化学水理和物理力学性质发生质变。岩体的岩性、强度、结构等特性进一步恶化,从而降低了边坡的稳定性,提升了边坡变形与破坏的可能性。而且风化程度越強,稳定坡角越小,边坡稳定性就越差。
2.5 其它因素
大爆破和机械振动都可能引起边坡应力的瞬时变化;长期的开采爆破也可以使岩体产生疲劳效应;地应力也是控制边坡岩体节理裂隙发育及边坡变形特征的重要因素;边坡高度、长度、平剖面形态、边坡的临空条件以及运行管理、气候条件、植物生长等都会影响边坡的稳定。
3 边坡工程地质分类
黔南地区边坡多由变质岩(板岩)、沉积岩(碳酸盐岩、碎屑岩)、残坡积岩(粘土、碎石土)等组成,小水电工程边坡依据其岩性、层厚、结构面、产状、坡度、坡高等组合特征并结合实际分类如下:
3.1 岩质边坡
(1)块体结构边坡:坡体由巨厚层块状岩石组成,边坡一般较稳定,属稳定型边坡。但应注意不利结构面组合以及结构面充填、风化、水等因素的不利影响。(2)层状同向缓倾结构边坡:坡体由坚硬层状岩石组成,坡面与层面同向,坡角大于岩层倾角,岩层层面被坡面切断,其组合特征不利于边坡稳定,属欠稳定型边坡。若岩层中有软弱夹层,在风化、水、开挖、爆破等因素的影响下,易产生顺层滑动、张裂变形等。(3)层状同向陡倾结构边坡:坡体由坚硬层状岩石组成,坡面与层面同向,坡角小于岩层倾角,岩层层面未被坡面切断,其组合特征有利于边坡稳定,属稳定型边坡。但应注意不利结构面组合等因素的影响,尤其是薄层岩层或软弱夹层分布的坡体,因开挖可能诱发边坡倾倒、蠕动变形等。(4)层状反向结构边坡:坡体由坚硬层状岩石组成,坡面与层面反向,其组合特征有利于边坡稳定,属稳定型边坡。但应注意不利因素影响其张裂、倾倒变形等。(5)层状斜向结构边坡:坡体由坚硬层状岩石组成,坡面走向与岩层走向呈一定夹角,其组合特征有利于边坡稳定,属稳定型边坡。但应注意不利因素影响其崩塌、楔状滑动变形等。(6)碎裂结构边坡:坡体由坚硬岩石组成,但被強烈发育之不规则结构面切割成碎裂状,其组合特征不利于边坡稳定,属不稳定型边坡。在水、开挖、爆破等因素的影响下,易产生崩塌、坍滑变形等。
3.2 土质边坡
坡体由土体(粘土、碎石土)组成,以粘粒为主或以碎石、砂砾土为主,其结构松散、强度低、易软化、崩解、膨胀等特性不利于边坡稳定,属不稳定型边坡。例如高陡边坡,开挖后若自然条件进一步恶化,更易产生整体滑动变形等。再如库岸边坡因库水骤降,亦易诱发坍塌、滑坡变形等。而沟谷段渠道边坡因输水或地表水、地下水作用可能引起变形滑动。
3.3 混合边坡
边坡下部由岩体组成,而边坡上部则由土体组成;或边坡下部由土体组成,而边坡上部则由岩体组成。其结构组合特点不利于边坡稳定,属欠稳定型边坡。在土体与岩体接触带地下水活动频繁,风化作用強烈,若上部为高陡边坡,而接触面与坡面同向,且倾角较大时,易产生土体滑动或岩体崩塌。
4 边坡稳定处理措施
在小水电工程勘察、建设和运行过程中,从库区到厂区,其枢纽各建筑物均会遇到边坡稳定问题,依据其影响因素分析和边坡工程地质分类对边坡变形破坏类型作出定性判定,以预防为主,争对性防范治理为原则,就边坡稳定提出如下处理措施:
4.1 稳定型边坡的处理
稳定型边坡包括块体结构边坡、层状同向陡倾结构边坡、层状反向结构边坡和层状斜向结构边坡(Ⅰ、Ⅱ级)。当存在不利结构组合和施工方法不当时,边坡局部失稳不可避免,它可能会以松弛张裂、倾倒、蠕动、局部崩塌或楔状滑动等变形破坏形式出现。处理措施应视实际情况:(1)对可能局部拉裂崩塌或楔状滑动的块体结构或斜向结构边坡釆取锚固,必要时适当清除等措施;(2)对可能松弛张裂的陡倾或反向结构边坡釆取加固、防渗或排水等措施;(3)对可能弯曲倾倒或蠕动的陡倾或反向边坡釆取削坡、锚固,坡高时设置马道等措施。
4.2 不稳定型边坡的处理
不稳定型边坡包括层状同向缓倾结构边坡、碎裂结构边坡、土质边坡和混合边坡(Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级)。不稳定型边坡的岩土体结构或存在不利组合,或自身松散等特性,在不受干扰的情况下通常处于自然稳定临界状态。在其它环境或工程因素的影响下,稳定平衡便发生变化,边坡失稳不可避免。它可能会以顺层滑动、蠕滑、崩塌、坍滑、坍塌、滑坡、蠕动和错落等变形破坏形式出现。处理措施应视实际情况:(1)对可能顺层剪切滑动或蠕滑的滑面采取挖除、回填、锚固、支挡和排水等措施;(2)对可能拉裂崩塌或坍滑的碎裂结构边坡采取适当清除、喷锚和排水,并按稳定坡角开挖等措施;(3)对可能剪切滑坡、坍塌、蠕动的(粘土、碎石土)土质边坡采取按稳定坡角开挖、削坡压脚、内外排水和监测调度等措施;(4)对可能剪切滑动、坍滑和错落的混合边坡采取按稳定坡角开挖、设置抗剪墙或承重墙、防水和排水等措施。
5 结语
小水电工程依其建筑和功能等特点,所涉及的边坡稳定影响因素不少、范围不小,突显探讨边坡稳定问题之重要。本文从工程地质角度入手,重点阐述影响边坡稳定的因素,据此并结合实际对边坡进行分类,从而提出防范边坡失稳之对策措施。笔者认为该文章对地区小水电工程建设和发展具有参考价值或实用价值。
参考文献:
关键词:水电工程;质量监督;解决思路
Train of thought to solve the problem of local small hydropower engineering quality supervision
Tu ni sha ke zi•ke yi mu
(AWaDiXian pipe terminal (xinjiang aksu region, xinjiang, aksu, 843000)
Abstract:water conservancy and hydropower engineering quality supervision work is a compulsory execution of government function, initially identified as business unit, with the deepening of the reform of political system, the problem of quality supervision institutions personnel allocation across a lot of controversy, at present the civil servants, public establishment and enterprise's combination. Political system reform aim is to make administrative departments gradually away from the business and quality supervision departments will be directly involved in the project management of government the only professional body, for its professional level requirement also more prominent, so has been very urgent to strengthen the construction of quality supervision institutions; And clear quality watchdog administrative establishment is the fundamental measures to solve the problems of local quality supervision work.
Keywords:water and electricity engineering; Quality supervision; solution
1.机构设置问题
小水电工程位置偏僻,地点分散,每项工程的常规性检查一般至少要1d的时间,目前水利水电工程质量监督机构的设置为三级,即水利部质量监督总站、省质量监督中心站和市质量监督站。由于历史原因,部分市质量监督站的编制为兼职人员;即使已经成为独立法人,专业技术人员也严重不足,每人每年跟踪的项目有几十甚至上百个,很难按照规程规范的要求完成各项工作。为适应各地的具体情况,全国不能全部一刀切搞三级设置,在部分地区尤其是偏远地区将水利水电工程质量监督机构增加到四级或相当于四级的机构设置( 在各县区设质量监督组) 势在必行。
2.系统工程的观点处理问题
工程建设本身就是一项关系到多行业的系统工程,小水电工程质量监督工作同样要利用这一特征开展工作,加强横向联系,争取相关部门的支持,在工程建设的过程中,由地方政府组织水利、工商、供电等行业对建设过程各个环节进行把关, 环环控制,在没有完成工程审批的情况下,工商管理部门不能注册,在工程没有竣工验收的情况下,供电部门不予办理上网许可,如果上述措施得力,就可以避免“四无工程项目”再度出现。
3.监督工作过程中的管理工作细节问题
由于地方小水电工程存在着众多管理上的薄弱环节,在工程建设过程中更要强调质量监督工作的规范化、制度化和程序化,这些工作绝不能仅仅停留在口头上,而是贯穿于整个工程建设的全过程。
3.1质量监督工作要明确细致
在工程建设的过程中,为使各个参建单位明确质量监督工作的目的、要求、运作方式和其自己的职责,必须制定详细的质量监督工作细则;要求建设( 监理) 、施工单位制定详细的检测要求、检测计划、验收计划等;重要的内容在办公室张贴明示,便于管理人员随时提醒、核查,以弥补部分管理人员对规程、规范学习的不足。
3.2要充分发挥地方主管部门技术人员的作用
小水电工程管理条件差,工程分散,质量监督人员不可能对每一项工程都及时跟踪,应充分发挥地方主管行政部门技术人员的作用,地方主管行政部门集中了本地区绝大多数的技术骨干,通过一定的方式( 如联合监督等)将真正适合工程管理的人员纳入到工程质量监督或工程管理的队伍中对工程的建设将起到至关重要的作用。
3.出现问题要马上解决
偏远地区质量监督人员紧缺,交通不便,如果发现问题后采用先开会讨论,再公文往来的方式解决,对于施工季节性很强的小水电工程建设,将造成大量工期的浪费,地方质量监督机构应结合自身的实际情况,采取切实可行的方式争取在现场解决问题;我站借鉴其它行业的做法采取质量监督检查现场书面通知的方式取得较好的效果。
4.加强保证资料的控制
关键词:水电站工程;施工质量;有效措施
中图分类号:TV742 文献标识码:A文章编号:
引言
随着我国社会主义市场经济的飞速发展,对水电工程项目的发展也起到了促进作用。水电站建设点多、面广、量大,工作难度较大,致使质量事故仍时有发生,甚至一些地方连续发生多起重特大事故,给国家和人民群众生命财产造成重大损失,这些都给我们敲响了警钟,也要求我们进一步加强工程建设的质量与安全监督管理。
为了能够保证水电工程的质量,有效的发挥工程的作用,就需要在实践中不断的总结设计、施工的问题,制定科学合理的解决方法,并且提高施工人员整体素质,对水电站工程质量进行全面控制。
1、目前水电站施工质量管理存在的问题
1.1费用较紧。
中小型水电工程投资小,而且资金多由业主筹资,费用比较紧张,致使施工设备、试验设备陈旧,且缺乏必要的、有力的检测手段,更多的依赖于经验与个人判断。1.2抢工期、赶进度现象突出。
不少施工单位常常出现抢工期赶进度的现象,导致对某些工序不够重视,敷衍了事,如仓面清理不彻底;凿毛程度不能满足施工规范要求;新老混凝土结合面少铺或漏铺砂浆;为图省事在混凝土水平施工缝面不设键槽,结果在灌浆或蓄水时,沿施工缝面出现漏浆或渗漏水等现象。1.3重进度轻质量,质量意识薄弱。
在当前的水电工程建设过程中,施工企业迫于施工进度的压力,为了避免因工期延误而遭索赔,部分施工单位在进行工程施工时往往是以工期优先,显然是重进度轻质量,这导致了严重影响水利工程建设的质量。
1.4相关人员业务水平不够,技术力量薄弱。
在水电工程建设中,存在部分水电工程设计人员、施工设计人员、管理人员和施工人员的专业知识不足和业务水平不高的现象,对于工程上的一些复杂的技术问题,这些人员无法拿出合理的解决方案,不能很好地掌握新技术、新工艺,难以承担有一定深度的工作。
1.5 施工前期准备工作存在的问题
水电工程施工之前,需要对工程进行设计与评估,它不仅可以为项目实际施工提供相关依据,还可以避免盲目施工带来的恶果。不过目前一些水电工程项目施工前,工程设计与评估工作存在漏洞,相关单位没有对其产生足够的重视,没有严格的依照国家制定的相关法律与行政主管部门规定的技术标准进行工程设计与评估。尤其是一些规模较小的水电项目,工程设计只是保留着最简单的资料,现场勘查与地质勘查等程序都没有进行落实,进而制作的项目设计、可行性研究报告等缺乏科学性与严谨性。
1.6 施工过程中存在的问题
就目前来看,中小水电工程的转包现象尤为严重,一个水电项目往往会经过层层转包,而为了取得更高的经济效益,一些工程承包单位会偷工减料,伪造相关施工资料,这样会严重影响工程质量。而且有些施工单位不重视施工原材料的选择与管理,一些劣质材料甚至是过期材料被用到实际施工中来,这样的工程即使竣工验收时蒙混过关,实际使用时质量问题就暴露无遗。同时施工人员素质参差不齐,施工技术落后,技术人员水平不够,现场管理与施工体制不完善等,都会影响水利工程的质量。
2、影响水电站施工质量的主要因素
水电工程“百年大计,质量第一”。由于水电工程建设的复杂性和多功能性,影响其质量的因素也较多,主要有:人员、材料、机械、方法和环境,五大因素控制是保证工程质量的关键。
“人员”包括参与建设的组织者、指挥者和操作者。每个工作人员都直接或间接的影响着工程质量。提高工程质量的关键在于提高人的素质,包括人的政治素质、身体素质、技术素质等。高质量的人及其高质量的工作才能带来高质量的产品。
”材料”的管理应从以下几个方面控制:严把材料采购关,必须“三证”齐全,才可进入仓库;严把质量关,实行材料报检制度,施工单位自检、监理抽检、政府质量监督机构和社会共同监管;严格执行采购计划的同时,根据进度和现场情况适时调整,以便保证质量,减少损失。
3、提高水电站施工质量的措施
3.1健全质量管理体系。
强法制建设,强化法制意识,认真贯彻遵守相关法律法规,提高依法工作的自觉性。建立健全的水电工程施工质量管理体系是有效保障工程施工质量的关键。通过建立健全的施工质量管理体系,明确工程施工各部门工作职责,并对质量监控体系进行完善,保障工程施工过程中质量控制工作的到位。施工企业要根据工程项目的特点以及各分包施工部分质量控制重点进行质量管理体系的建立,提高质量控制体系的实施效果,提高质量管理水平。通过有针对性的分项质量控制,保障水电工程施工质量。另外主体工程不能分包;对分包资质要严加审查,不允许多次分包。就是针对所设置的质量控制点或分部、分项工程,事先分析施工中可能发生的质量问题和隐患,分析可能产生的原因,并提出相应的对策,采取有效的措施进行预先控制,以防在施工中发生质量问题。
3.2加强领导,落实责任制。
搞好水电工程质量工作的前提取决于领导与否重视。全面落实责任制,明确单位领导、项目负责人、工程技术人员和具体工作人员责任,层层落实责任制,并加强监督和检查。按照水电工程行业规范和技术要求,组织施工;一旦出现质量问题,不管当事人发生什么变化,都要追究责任,即工程质量终身制。
3.3加强进场材料及设备的质量控制。
凡运到施工现场的原材料,进场前应向项目监理机构提交《建筑材料报验单》,同时附有产品出厂合格证及技术说明书,由施工承包单位按规定要求的检验或试验报告,经监理工程师审查并确认其质量合格后,方准进场。原材料存放条件的控制,尤其是受自然环境和气候影响比较大的诸如水泥、外加剂、防水材料、土工织物材料等,更应严格控制。
3.4强化质量控制措施。
质量控制实行事先、事中、事后“三控制”。
3.4.1事先控制是开工前对施工企业提交的技术方案、技术措施、质量保证体系以及管理制度等作严密审核,特别是对各企业投入工程的技术人员的数量和素质提出具体要求。
3.4.2事中控制就是工序控制。工序控制实行“二级三检报验制”,它是保证工程质量的有效手段。
3.4.3事后控制是对已完成的单元工程、分部工程和单位工程的质量,继续进行观察、检测,收集运用过程中的情况,发现问题及时处理;同时对资料进行收集整理归档,及时组织有关人员检查验收。
3.5加强技术培训,提高现场技术人员专业素质,促进施工质量管理实施。
工程施工人员的专业素质对工程质量有着重要影响。加强施工技术人员、操作人员专业技术水平培训,提高技术人员的专业素质、提高操作人员操作水平对于提高工程施工质量有着重要的影响。因此,工程施工企业在进行招聘过程中要注重对操作人员、技术人员专业技能、素质的考核。在施工过程中要注重在岗在培训工作。通过培训工程提高施工人员的技术水平同时,也培养施工人员的施工安全意识,促进工程施工安全管理,降低工程事故发生。
4、结语
中小型水电站的质量管理,是电站建设期间业主管理的重要内容,在目前中小型水电站纷纷上马的情况下,各项目业主如何加强对工程建设质量的管理是一个新的课题。由于工程施工质量控制是一项复杂的工作,加上其本身是一项系统工程,决定了没有太多“规范”的模式可循。以上是根据多年来从事水电站施工管理的实践,从中找出一些规律性的东西,提出一些工作方法和思路,共同探讨研究,以期为水电站事业服务。
参考文献:
[1]沈伊荣.浅谈水利工程施工质量的保证休系[J].新疆农业大学学报.2004,(S1)
[2]史洪亮.论述如何提高水利工程的施工质量[J].四川建材.2006,(04)
“十一五”农村水电十件大事
发展农村水电促进和改善民生
河北:加强管理狠抓落实促进农村水电可持续发展
山西:科学管理加大投入农村水电事业取得明显成效
内蒙古:加强安全监管促进农村水电高效运行
辽宁:提高农村电气化水平促进山区水利事业发展
吉林:转变观念不断创新开创农村水电工作新局面
黑龙江:加强管理狠抓落实促进农村水电可持续发展
浙江:强监管惠民生促发展
安徽:齐抓共管努力促进农村水电实现新跨越
福建:抓好农村水电服务于三农
江西:成绩斐然任重道远
河南:再接再厉开拓创新促进农村水电事业再上新台阶
湖北:规范水能资源管理推动农电事业发展
湖南:以农村水电建设促进社会主义新农村建设
广东:深化改革推动农村水电健康有序发展
广西:推进农村水电跨越式发展实现经济生态双重效益
海南:加强管理开创农村水电新局面
四川:与时俱进加快农村水电建设步伐
小水电代燃料——点燃大山希望的民生工程
广东省小水电管理办法
辽宁省水能资源开发利用管理条例
“聚焦小水电代燃料”系列报道之一脆弱生态得到保护山区农民享受实惠——贵云甘三省小水电代燃料项目的成效与启示
“聚焦小水电代燃料”系列报道之二“舟曲灾害”突显小水电代燃料工程紧迫性
“聚焦小水电代燃料”系列报道之三“上网电价低供电加价高”制约小水电代燃料项目发展
我国小水电代燃料工程建设的条件和发展目标分析
科学规划强化措施积极抓好小水电代燃料工作
贵州小水电代燃料的经验及下阶段发展设想
国外水库大坝工程环境影响后评价及对我国的启示
河北省水电有偿开发及管理理论的探讨
水电建设项目“三通一平”工程环境问题浅析
吉林省集安市农村水电开发效益与生态环境保护措施分析
水利水电项目后评价的经济评价研究
宜兴抽水蓄能电站地下厂房预应力锚索施工技术的探讨
浅谈水利工程施工技术
中小型水利水电工程设计中常见问题及对策分析
陕西杨泗栗扎水电站浆砌石拦河坝设计浅论
关键词 水电;电气化;小水电技术
中图分类号TM72 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)33-0098-02
0 引言
小型水力发电被认为是当今社会最经济最环保最有利的能源技术之一,目前我国小水电发电量占中国清洁可再生能源发电量的比重在95%以上,在推动中国清洁可再生能源发展方面发挥了基础性作用。小型水力发电站建造不复杂,而且建造的周期短,可以大量地利用当地的材料与劳动力,投产运行后效益明显。当前,各种现有的并且已经过实践验证的先进水电站设计技术方案,不论是在建造方面,还是在运行方面 ,都可以根据各地的实际情况广泛的运用于的不同环境。一般的小水电站基本都是径流式电站,这种电站通常只是建造的低矮拦洪坝或者引水堰。小水电站的一般由建筑拦洪坝、引水建筑物、压力前池、压力钢管、发电厂房及变电站工程组成。电站通过拦洪坝蓄水,河水通过引水建筑物、压力前池、压力钢管进入电站厂房的冲刷水轮机带动发电机转动,从而将水的势能和动能转变为电能。发出电能后经过配电监控设备系统后送上电网或用户。
1 小水电的优势和优点
我国水电资源十分丰富,分布广泛,遍及全国30个省(区、市),65%的小水电集中西部地区。西南地区的小水电资源占全国的50%以上。我国政府对水电的开发实行了积极的扶持政策,小水电被纳入农村电气化发展和建设规划,水电已经在中国的电气化,特别是农村电气化方面发挥了重要作用。当前,国家正在西部地区实施以退耕还林和天然林保护为目的的“小水电代柴”计划,表明小水电具有很大的发展潜力。由此制定了相关的鼓励扶持政策鼓励可再生能源产业的发展,已制订了《中华人民共和国可再生能源法》、《可再生能源发电有关管理规定》、《可再生能源发展专项资金管理暂行办法》)、《可再生能源发电价格和费用分摊管理试行办法》等政策。这些政策为我国大力开发和利用小水电能源从管理、资金支持、电价等方面提供了政策保证。小水电除了上述政策优势外还有个别突出的优点:1)小水电站的运行寿命长,价格稳定,效益好,坚固耐用,并且水资源能可循环利用可以再生的。在山区农村和那些用电规模很小的边远地区来说,小水电站成为了其最具有吸引力的选择对象;2)小水电站对河流的要求是很低,有水的河流都可以考虑水利发电;3)小水电站经济环保,一般对环境造成的影响很小,是符合水电开发与经济持续发展跟环境相协调的可再生能源;4)当把河流用于灌溉和供水等目的时,要能同时利用于水利发电,那往往会更加具有吸引力。
2 小水电技术及发展现状
所谓的小水电技术其主要包括流域规划技术、水工建筑物设计技术、小型水轮发电机组设备制造技术、水电站计算机监控技术以及输配电计算机监控技术、电网自动化调度技术等。
流域规划技术又包括小流域梯级开发、高水头电站跨流域开发和龙头水库开发等,通过把流域当作为一个有机的整体,进而进行系统的研究,从中找出符合整个流域最大发电效益、最大水力资源利用率、最大社会效益及环境效益的最合理开发方案。现在,小水电流域规划技术发展的非常迅速,该技术已经逐步的推广到了全国的小水电开发中。
小水电的水工建筑技术又包括:1)砌石拱坝、砼重力坝、小型砌石连拱支墩坝、砼拱坝、砼面板石坝、橡胶坝、土坝等挡水建筑技术;2)虹吸式进水、发电引水和跨流域引水等引水建筑物技术。小水电水工建筑物的投资比例大,工程的进度也受其制约,所以水工建筑物技术发展可以很好的减少工程投资,从而加快施工的进度。
砌石拱坝,是目前我国的小水电工程挡水建筑物当中常用的一种坝型,特别是在那些较低坝高(小于50m)的水电工程用的更多。其与同规模的砌石重力坝相比,它可以节省1/2~1/3的工程量。砌石连拱支墩坝其主要由拱形盖板与支墩组成,当坝高不大,河谷宽度较宽,河床和坝的两岸基础条件比较好时常用此坝型。使用浆砌石连拱坝可以节省30%~50%的工程量相对于等规模的浆石重力坝。
虹吸式进水口其在小水电工程当中也被广泛的应用。虹吸式进水口能快速的切断水流,从而提高运行可靠性,降低运行的费用,并且可以节省20%~30%的土建投资。目前,我国现有的虹吸式进水口设计水头已经达到27m,最大的引水流量14m3/s,单机的容量为3mW。我国的很多小水电工程中都采用钢筋混凝土预应力管道,其加工已系列化和成品化,使用预应力钢筋管替代压力钢管可以节省30%以上的投资。
我国已经颁布了50mW以下的水轮机行业标准。在那些低水头电站当中大力的推广灯泡贯流式机组,使用此种机型代替轴伸贯流式及轴流式,从而使得机组的尺寸小、效率高、重量轻以及厂房小,电站的投资大幅度的下降。大力的开发整装灯泡贯流式机组、混流式及立式轴流式及冲击式水轮发电机组。机组组装和实验在工厂内完成,整体的运输和吊装,既可以保证产品的质量,又能节约机组安装的周期。在卧式机组的实际当中推广2支点结构新技术,能使机组维护环节减少,安装调整的时间缩短,有效地降低设备和厂房的造价。调速器系统和励赐装置等辅助的设备,其科技含量与产品的资料都已接近国际的先进水平。
目前,小水电的水电站计算机监控技术以及输配电计算机监控技术已经有了显著的提高,主要表现在:水电设备监控技术从原来的常规设备转向了微机型设备,自动控制系统进入了计算机数字控制阶段。在一些经济比较发达的地区已经采用了先进的变电站综合自动化系统和调度自动化系统,部分的变电站和水电站实现了无人值班。节能技术和技术改造在各地也得到了普及,一些小水电站通过使用置换高效转轮、新型励磁装置等新的装备和新的技术,使得设备的效率有很大幅度的提高,取得了很可观的经济效益。
我国的小水电优化运行和流域梯级优化调度发展的很快。梯级电站的梯调计算机监控系统使用分层分布式结构,和水情测报系统接口,从而能对水库上游的降雨量、水库的水位等水文信息的自动接收,进一步的实现了流域梯级电站优化调度。
小水电的配套电网网络结构正趋于合理,其布局也更加的可靠,运行得更加灵活,供电能力及质量有了明显的提高,低压线的损率从改造前的25%降低为12%左右。自从《农村水电电力系统调度自动化规范》以来,农村的电网调度自动化水平也有了明显的提高。目前,各地已经有部分实现了地区调度自动化,其功能有的已经达到了SCADA技术的要求。
在电网自动化调度技术方面,我国大力的推广变电站自动化,到目前农村的35kV、110kV变电站积极的采用微机综合自动化系统,一部分已近实现无人值班,水利部在总结工程经验及科技成果的基础上了涉及小水电规划、质量、设计、管理、实验、设备等各环节的行业标准,从而形成了具有总过技术特色的技术标准体系。