第二节 大坝安全监测

知识类型: 析出资源
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内容出处: 《白溪水庫志》 图书
唯一号: 113020020240000055
颗粒名称: 第二节 大坝安全监测
分类号: TV698.1
页数: 26
摘要: 白溪水库大坝安全监测系统于1998年开始安装,2001年完成。系统包括内部和外部监测系统,采用人工观测。截至2007年底,监测结果表明大坝及水工建筑物安全、稳定运行。
关键词: 大坝安全监测 白溪水库 人工观测

内容

白溪水库建成后为保障工程安全及下游人民的生命财产安全,管理局严格执行报经省防指和省水利厅批准的水库控制运用计划,科学调度,合理运用。2006年7月之前,水库以防洪、发电为主;2006年7月开始向宁波市供水后,按照“确保防洪安全”、“以水定电”的原则,每年都制定了年、季、月的运用计划,并根据执行情况及时修正,年终进行年度控制运用总结,使水库的全部功能和效益得以更好地发挥。
  一、防汛和防洪调度
  每年台汛期白溪流域多暴雨洪水,尤以7—10月为甚。台风暴雨在短时间内集中大量降水,白溪上游地区山高坡陡,地表蓄水能力差,集流迅速,以致洪水涨势迅猛,洪水过程一般为36h。洪峰流量超过1500m3/s的洪水大都发生在7—9月,洪峰和雨量间隔在1.4~6.7h之内。
  防汛和防洪调度是水库最重要的调度。水库运行几年以来,为了工程安全并能更大地发挥水库效益,洪水调度方案几经调整和修改,不同年段形成了各自的洪水调度方案。而由技术手段获得的参数和具有规律性的原则将被长期沿用。历次防洪调度是一个逐渐认识、总结和改进的过程。(一)防汛组织机构
  白溪水库防汛组织由防汛领导小组、防汛办公室和防汛抢险突击队组成,受市防指和市水利局直接领导。防汛组织每年制定《水库控制运用计划》和《防汛抢险应急预案》并报上级主管部门审批及省市县三级防汛部门备案。
  防汛组织各组成部门和管理局各职能部门都制定了相应的防汛职责,既分工负责各司其职又互相配合协调,按防汛工作程序做好工作。
  白溪水库防洪调度网络图见图9-1-1。
  (二)年度防汛工作时序安排
  每年3月底前,管理局以《××××年白溪水库控制运用计划》上报市水利局并转报省水利厅,同时送省、市、县防指备案。年度洪水调度计划内容主要包括:有关各项防洪指标的规定;洪水调度规则;绘制水库洪水调度图,并附以文字说明,按不同洪水特点,规定控制条件和提出相应的调度措施。省水利厅在每年4月15日前,以《关于白溪水库××××年度控制运用计划核定意见的函》批复。管理局每年都以省水利厅批复的文件为依据调度洪水。
  3月10日,运行调度科和工程管理科各自进行防汛自查,完成泄洪闸门、防汛电源、通讯设施和水情遥测系统的维修、保护和启闭、启动试验工作。
  3月15日前,由运行调度科编制《防汛应急预案》,经防汛领导小组审核后报市防指批准后报省、市、县防指备案。
  3月20日前,组织汛前防汛大检查,编写汛前检查情况报告和年检总结,填报年检表,并列出整改计划,报上级主管部门和发送管理局职能科室(部门)。
  每年4月15日前,召开管理局防汛领导小组会议,布置水库防汛工作,检
  图9-1-1 白溪水库防洪调度网络图查落实各科室(部门)具体防汛准备工作;调整充实防汛领导小组、防汛办公室、防汛抢险突击队人员和负责人,报市水利局和市防指备案;落实水库防汛值班人员。4月15日至10月15日的汛期,水库实行24h防汛值班。
  10月15日前,编制次年水库工程的检修、更新改造、物资器材购置和防汛需要的费用计划。
  11月底前,由防汛办编写年度防汛工作总结和台汛总结,交防汛领导审核批准后,上报、发送有关单位。
  汛后至次年汛期,根据上一年洪水和水库运行情况,组织防汛办进行实地调查,影响水库及其泄洪安全的问题,并及时报防汛领导小组和上级主管领导机关。
  (三)泄洪调度程序图
  根据天气预报预计水库有泄洪可能时,水库各级防汛领导和成员到岗,并向市和县防汛部门及时汇报水库雨情、水情、工情。
  由水库运行调度部门负责收集水库水情及天气预报信息,根据降水做出洪水预报。
  由水库运行调度部门负责制定泄洪方案,经防汛领导审查后,提前6h向市防指汇报或请市防指审批,同时抄送县防指。
  根据批准的泄洪方案,由水库防汛领导小组拟发泄洪通知,经领导审定后发布。
  水库调度人员负责向闸门操作人员检查落实闸门操作命令。闸门具体操作由电厂中控室当值值长组织完成。值长必须严格按要求执行闸门操作命令,监护人记录闸门操作时间、闸门号和开度,操作人员在操作结束后应及时将有关闸门启闭情况反馈水调人员。水调人员在接到闸门操作完成反馈信息时,向防汛领导小组汇报,由防汛领导小组向市和县防汛部门汇报。
  泄洪调度程序图见图9-1-2。
  (四)2001—2005年应用的第一套防洪调度方案
  白溪水库的第一套洪水调度方案是华东院在设计水库时就确立的。此套洪水调度方案从2001年至2005年,成功地经受了2005年“海棠”、“麦莎”、“卡努”3次强台风洪水考验。
  白溪水库2001—2003年汛限水位和洪水调度根据市水利局批复意见:2001年度汛仍按施工期度汛要求进行调度,临时度汛设计标准为100年一遇,汛限水位162.0m。根据百年一遇度汛分阶段对不同频率设计洪水进行了调洪演算。梅汛期按当前实际库水位起调;台汛期起调水位162.0m,出库流量不大于入库流量。
  2002年,白溪水库大坝、溢洪道主体工程虽已建成,但仍未通过初验,根据水库初期运行蓄水位逐级抬高的原则,确定梅汛期汛限水位170.0m,台汛期汛限水位168.0m。
  1.调洪原则。
  水库汛限水位或起调水位为170.0m;
  当坝址流量小于或等于下游安全泄量1340m3/s时,水库按来水泄放;为使溢洪道泄流能挑流消能,溢洪道最小下泄流量一般控制在360m3/s,在洪水初期或后期,当入库流量小于360m3/s时,则控制水库水位低于169.7m时关闭泄洪闸门。
  当坝址流量超过下游安全泄量1340m3/s时,库水位低于防洪高水位173.5m(20年一遇洪水位)时,水库按下游安全泄量1340m3/s控制泄放;
  当库水位超过一级控制水位173.5m且低于174.20m(50年一遇洪水位)时,水库按2100m3/s控制泄放;
  当库水位超过二级控制水位174.20m且低于174.30m(100年一遇洪水位)时,水库按2900m3/s控制泄放;
  当水库水位超过三级控制水位174.3m时,水库由控制泄流改变为按泄水建筑物的泄流能力自由泄流;
  以上各级控制下泄流量不超过入库流量;
  各水位控制泄流量应遵循逐渐增大,避免泄量突变的原则;
  洪水过后,应根据天气预报情况,通过满发电等方式尽快将库水位降到汛限水位以下运行;
  泄洪闸门采取3孔均匀局部开启方式运行。
  遇下游出现紧急情况,在水情预报及大坝工程安全可靠条件下,应充分发挥水库的滞洪作用。遇超标准洪水,采取保证大坝安全措施时应尽量考虑减轻下游损失。为避免给下游造成人为灾害,在汛期防洪时,原则上水库下泄流量应不超过本次洪水的入库峰量。其洪水调度见表9-1-1。总之,洪水调度应严格按防洪预案要求进行,不得违规操作,确保白溪水库大坝安全,在此条件下,进一步加强预报调度,提高水库的兴利效益。
  2.闸门开度与下泄流量关系。
  三扇闸门均匀局部开启,最小下泄流量大于等于360m3/s(已经过2002年弧门动水试验复核),弧门开度—水位—流量关系见9-1-2表。①
  白溪溢洪道各种限制水位下闸门开启度与下泄流量关系计算表
  ①限制水位和开度单位皆为m;根据《溢洪道设计规范SDJ341-89》附1-8式及溢洪道水工整体模型试验报告有关成果,选取如上表流量系数计算溢洪道各控制水位下闸门开启度与下泄流量关系;根据表格数据反算下列三种工况下的下泄流量为:库水位173.5m,e=2.84m,模型试验下泄流量为1340m3/s,计算值为1292m3/s;库水位174.20m,e=4.68m,模型试验下泄流量为2100m3/s,计算值为2072m3/s;库水位174.30m,e=6.78m,模型试验下泄流量为2900m3/s,计算值为2815m3/s。堰顶高程162.00m。3.洪水调节成果。
  白溪水库利用水库防洪库容拦洪削峰,使水库下游农田及乡镇的防洪标准由5年一遇提高到20年一遇,即能将20年一遇以下的洪水泄量控制在1340m3/s,最大削峰43%;将50年一遇的洪水泄量控制在2100m3/s;将100年一遇的洪水泄量控制在2900m3/s;对水库校核标准的洪水也能削峰10%。洪水调度成果见9-1-3表。
  (五)2006年起运用的第二套防洪调度方案
  经过2001—2005年的调洪运用,尤其是2005年台风洪水调度实践,暴露了第一套防洪调度方案的原设计调度原则与实际调度有一定的矛盾:第一,洪水起调水位170.0m,但在洪水来临前水库一般都在170.0m以下运行,最高在167.0m左右,而溢洪道堰顶高程在162.0m,因此堰顶以上这部分库容不能发挥防洪作用。第二,在泄洪过程中,下游希望水库泄流量尽量小一些,如按170.Om起调,则一下子就达到了下游安全泄量,下游防洪压力较大,因此,泄流过程应尽量拉长放缓。第三,洪水后期泄流后,控制在170.0m以下,这样170.Om以上部分拦蓄库容没有得到有效利用。
  鉴于2005年的洪水调度暴露的问题,特别是调度规则不便于指导水库对面临洪水的实际调度。管理局委托省水电勘测设计院研究新的白溪水库调度方案,2006年1月,省水利勘测设计院开始编制《白溪水库洪水调度方案专题研究报告》,2006年3月31日编制完成。市水利局主持召开了评审会,并提出了补充和完善建议。2006年4月,省水利勘测设计院完成了此专题报告的报批稿。经省防指核准,白溪水库2006年汛期开始执行新的第二套洪水调度方案。
  1.预泄
  (1)最长预泄时间为26小时(预报的暴雨开始时间向前倒推26小时),实际调度中可根据预报的暴雨情况进行调整,但预泄时间最长不能超过26小时;
  (2)水库分级预泄,先尽可能从预泄前水位Z?降至Z?(163.5m),然后再以较小流量预泄至Z?(162m),各预泄方案见表9-1-4;
  (3)预泄过程中最大预泄流量不超过600m3/s;
  (4)水库应先尽可能从预泄前水位Z?降至Z?,若后期(Z?~Z?阶段)预报洪水起涨提前,则加大该阶段的预泄流量尽快降至Z?;若预报洪水推迟,则减小该阶段的预泄流量;若预报的台风减弱甚至将不造成洪水即停止预泄。
  预泄时间、预泄流量和预泄前库水位之间的关系
  2.调洪
  (1)当水库水位低于173.42m时,根据预报降雨量级参照以下方案控制泄放:
  (2)当水库水位超过173.42m,低于174.20m(50年一遇洪水位)时,水库按控泄流量2100m3/s控制泄放;
  (3)当水库水位超过174.20m,低于174.30m(100年一遇洪水位)时,水库按控泄流量2900m3/s控制泄放;
  (4)当水库水位超过控制水位174.30m时,水库由控制泄流改变为按泄水建筑物的泄流能力自由泄流;
  (5)各个阶段的下泄流量均不得大于入库流量。
  3.洪水后期水位控制
  根据《白溪水库洪水调度方案专题研究报告》(浙江省水利水电勘测设计院)关于洪水后期水位控制方案研究,白溪水库在每场洪水后期拦蓄洪水尾巴,最高将库水位控制在173.Om,并通过机组满发电快速将水位降低。为避免洪水后期高水位可能带来的洪灾风险,当后期预报有洪水来临时,可开闸预泄,将库水位降至170m或更低,预降水位可根据预报的暴雨量级合理选定(具体参考前述预泄方案)。
  白溪水库建库后发生的洪水情况见表9-1-6。
  二、兴利调度
  根据水库枢纽工程设计的开发目标、参数、指标和兴利部门的主次关系及要求,合理调配水量,充分发挥水库的兴利效益。(一)兴利调度的原则与经验
  1.原则
  兴利调度服从防洪调度。2006年7月以前以发电为主,2006年7月向宁波供水之后,以供水为主进行兴利调度;坚持保证重点,顾全整体利用的原则;根据库水位在调度图上的位置确定水库运行方式;坚持计划用水、一水多用,供水为主,发电、灌溉为次的原则;水库在蓄水正常情况下,年供水期末库水位应控制为不低于年消落水位;白溪水库具有不完全多年调节能力,争取采用设计调度图与水文预报相结合的方法进行调度;水库调度工作必须充分考虑到上下游自然地理、水文气象以及综合利用等因素,除有准确的水文气象预报或其他特殊情况,并经上级主管部门同意,否则不得任意改变运行方式。
  2.经验
  每年汛期初,根据水情、供水要求和电力系统的最新信息进行分析,拟定主汛期水库运行方式,尽可能少弃水或不弃水。
  由于某些特殊需要而影响水库正常运行时,必须制定特殊的运行方案。制订方案时,充分考虑水工建筑物的安全和发电机组的稳定等因素,与供水和电力系统的调度取得协调,方案必须专门阐述为实现特殊运行方式时所必须采取的技术措施,确保安全;
  日常调度中,开展水库工程最优运行方式的研究工作,发现有不符合水库经济运行的情况,应及时纠正,实现经济运行,做好计划调度,编制年、季、月度水库调度计划以及推荐机组检修时机,并提出相应的执行措施。
  由于水文气象、工程运用条件和用水要求等发生重大变化,导致设计指标与实际不符时,建议上级主管部门组织设计单位根据运行实际情况进行复核和修改,一般情况下,设计指标应5年或10年复核一次。
  (二)水库综合利用调度图
  以水库月初水位在调度图的位置,初定该月的供水流量;
  当入库流量较大,库水位上升至加大供水区,应以1.5倍保证供水区的保证流量加大供水;
  当入库流量适中,库水位在保证供水区,水库则按保证供水区的保证流量供水;
  当入库流量减少,库水位在低供水区,水库则按低供水区保证流量供水;
  当入库流量显著减少,库水位下降至降低供水区时,水库减少供水,其中供水流量按减少六成供水,灌溉流量减少四成供水;当水库汛期水位超过正常蓄水位170m,且入库流量大于机组满载流量,应遵循防洪调度规则,启闸泄洪;
  水库供水时,运行最低水位不得低于100m;水库供水并兼顾下游用水需要。
  (三)水库发电调度图
  以水库月初水位在调度图的位置和月供水计划,初定该月发电平均出力;
  在保证出力区,电站以保证出力运行为主;
  当入库流量较大,库水位上升至加大出力区,电站以2倍保证出力加大发电出力;
  当入库流量较小,库水位降低至降低出力区,应适当降低出力,以0.7倍保证出力进行发电;
  当水库汛期水位超过正常蓄水位170m,且入库流量大于机组满载流量时,应遵循防洪调度原则,开闸泄洪;
  无特殊情况,水库发电最低运行水位不应低于140m。
  图9-1-3 白溪水库综合利用调度图(四)编制兴利调度计划
  管理局按照供水协议和供电合同,每年都必须编制次年供水发电生产计划,并于每年9月底前分别报宁波市自来水公司和电业局。月度供水发电计划于当月25日前报出(发电量计划于当月20日前报宁波市电业局用电处)。年发电计划一般采用70%~75%的保证率来编制,并根据水库水位、水情预报和供水需要,对发电计划进行修正,使之更符合水库实际运行情况。兴利调度的主要内容包括:当年(季、月)来水预测;协调各部门对水库用水的要求;拟定各时段的水库控制运行指标;根据上述条件,制订年(季、月)具体用水计划。
  (五)日运行方式
  白溪水库向宁波市供水水源是电站发电后的尾水调节池蓄水。电厂机组及调节池采用日供水发电运行方式。
  日供水分为两种情况:一是日发电用水量大于日需水量(城市供水与下游河道供水之和);二是以水(城市供水和下游河道供水)定电。
  1.日发电用水量大于日需水量(城市供水与下游河道供水之和)。在主汛期,若后期有台风或其他特殊天气情况,库水位在调度图的保证供水区中、上部及以上区间时,需安排两台机组24h发电或发峰电运行;库水位在保证供水区的下部区间时,需安排一台机组发峰电运行。因此,这里分为三类情况:
  两台机组24h发电——发电用水量远大于日需水量。
  两台机组发峰电——两台机组每日8∶30~22∶30时发峰电运行,发电用水量大于日需水量;
  一台机组发峰电——当供水规模小于45万m3/日时,每日8∶30~11∶05时、13∶05~22∶30时安排单机发峰电;当供水规模达到45万~50万m3/日时,每日8∶30~22∶30时安排单机发峰电;当供水规模达到50万~55万m3/日时,每日8∶30~22∶30时安排单机发峰电,同时根据实际需要,在8∶30时前安排少量谷电,确保需水要求。
  2.以水定电。
  当水库水位较低时,根据城市供水、下游河道需水和实际来水情况综合确定发电方式。
  当双机24h发电和双机发峰电的情况下,日发电用水量远远大于需水量,因此在这两种运行方式下供水量在30万~45万m3/日时,调节池日运行方式可以根据调节池实时水位灵活安排。
  当按1m3/s的规模给下游供水时,通过Φ800mm钢管放水。
  为防止在8∶30时前调节池水位低于75.0m,实时运行中要密切关注调节池水位,当发现按计划方式运行水位可能会在8∶30时前低于75.Om时,应及时灵活安排机组运行,以保持调节池水位。
  上述运行方式中,在50万~55万m3/日的方案里安排有谷电,在实际调度过程中,应利用日夜需水量的差异性特点尽量减少或消除谷电。
  (六)下游供水调度
  下游供水指白溪水库向下游白溪河床供给灌溉、生活和生态用水。向宁波市供水以前,发电后的水全部排入下游河道。向宁波市供水以后,水库以供水为主的方式进行调度,在供水流量中考虑了下游用水部分,通过反调节池侧堰下游放水钢管,由蝶阀控制向下游的放水,平时蝶阀开度在30%,日流量3万~5万m3。近坝区的白溪村和里王村以及管理局办公营地生活用水通过供水锥阀前引出的供水管供应。
  (七)水库运行状况与考核评价
  自2001年投入运行至2007年,水库经历了一个较完整的“丰—枯—丰—平—丰—平”的水文周期和多次强台风暴雨洪水的考验,工程运行安全、经济。2001—2007年累积供水量达2.06亿m3,累积发电量达3.03亿kW·h。
  对兴利调度要进行考核,汛期有弃水时,以水量利用率考核为主,其他时间以发电耗水率考核为主。每年末或次年初,对水库调度工作进行考核,做出评价。

知识出处

白溪水庫志

《白溪水庫志》

《白溪水库志》由白溪水库志编纂委员会编纂,详细记录了白溪水库的历史沿革、建设过程、运营管理、社会文化影响等方面,展现了水库对当地经济社会发展的重要作用。

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