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1.前言
南水北調中線工程橫跨江、淮、黃、海四大流域,是我國特大型調水工程。其中,渠倒虹是該調水工程中數量最多的一種河渠交叉建筑物。南水北調中線工程總干渠設計為自流輸水,水頭緊張,分配給每座渠倒虹的設計水頭都很少,因此在大流量、小水頭的設計條件下,渠倒虹過水斷面必然較大。所以南水北調渠倒虹的特點是流量大、水頭小、規模空前。
2.渠倒虹的總體布置
(1)軸線選擇及管身長度的確定
渠倒虹的軸線受南水北調中線工程總干渠軸線的制約。在地形、地質條件允許的情況下,渠倒虹的軸線盡可能與主河床正交,以減少建筑物的長度,降低投資。
管身長度主要受工程建成后河道洪水、上下游河道洪水壅高情況、工程區地形、地貌、地質條件等因素的影響,長度的確定以不對當地防洪排澇規劃造成大的影響為準,并盡量減少工程量。為此應進行調洪演算,擬定幾組渠倒虹長度,通過調洪演算得到各種長度對應的上游最高壅水位值,并計算各種方案的工程量,通過方案比選和論證,選擇出適宜的長度。
(2)管身布置
斜管段坡度視地形、地質以及水平段管頂埋深等條件確定。為了方便施工和檢修,一般采用1:3~1:4的坡度。管身橫向縫間距根據地基特性、斷面尺寸、溫度變幅等條件確定,土基上現澆砼管縫間距采用15~20m,巖基上一般采用15m。
管頂埋置在河道設計洪水沖刷線以下不小于0.5m,當沖刷深度較大時,可適當淺埋,并對管身進行防護。對地震設計烈度7度以上者,采用埋深不小于2.5m。
(3)輔助工程設置問題
渠倒虹由進口段、管身段和出口段三部分組成。
由于南水北調中線工程水源為丹江口水庫庫水,不需考慮輸水中的泥沙問題,因此建筑物進口不設沉沙池。同時由于渠倒虹出口流速很小,也不需設消能工。
為了對渠倒虹進行全面的研究,使工程建立在可靠的技術基礎上,河南省水利設計院與鄭州工業大學聯合進行了以淇河渠倒虹工程為典型的1:20的大型水工模型試驗和廣泛的資料分析論證。試驗表明,節制閘布置在下游便于調節渠倒虹進口水位,改善進口流態,除始流狀態外任何流量均不發生進口水躍,摻氣現象也不嚴重,對結構無不良影響。因此,渠倒虹節制閘采用后置方式,設在出口段。檢修閘設在進口段。管身進、出口底部高程采用與總干渠渠底高程相同,不再降低。
關于通氣孔的設置問題,根據試驗,實測渠倒虹進口曲面壓強分布均為正壓,無法正常通氣。一般設置通氣孔主要用于穩壓水流,防止氣蝕,這些問題對于南水北調中線工程這種低水頭、大流量的渠倒虹工程均不存在,而小流量由閘門控制運行時出現的摻氣問題可在運用控制時解決。所以,南水北調渠倒虹無設置通氣孔的必要。
轉貼于 3.建筑物的選型
(1) 進、出口漸變段
進、出口漸變段常用的結構型式有扭曲面式、八字形和園弧形翼墻。八字形翼墻的優點是施工簡單,但不能形成良好的收縮或擴散水流,在緊靠垂直段墻體處易產生回流,影響水流的平順過渡。園弧形、扭曲面式翼墻均能創造較好的漸變收縮或擴散條件,流勢較為平順。根據淇河渠倒虹水力學實驗,直線型扭曲面式翼墻的局部水頭損失較小,為減少渠倒虹管身的結構尺寸,進出口漸變段采用直線扭曲面較為適宜。
(2)檢修閘、節制閘
檢修閘設在進口前,其作用是為了檢修、清淤和臨時停水;節制閘位于出口處。由于兩閘都與管身直接相連,為較好地適應明渠與管身之間的過渡,采用兩閘底板高程與總干渠渠底齊平。閘室均采用開敞式平底結構型式。
閘門常用的型式有弧形鋼閘門和平板鋼閘門。弧型鋼閘門可以承受較高的水頭,所需啟閉力較小,但因其支臂較長,且其啟閉軌道為曲線,需增加閘室段順水流方向的長度,閘墩高度和厚度也要相應增加。平面閘門的啟閉軌道為垂直上下,閘室段長度只需滿足結構布置和穩定要求即可。根據淇河渠倒虹的計算,出口節制閘采用弧形閘門比采用平板閘門投資大34%。對于低水頭、大流量的南水北調渠倒虹,采用平板鋼閘門能夠滿足實際運用的要求,且可節約投資。所以檢修閘和節制閘均采用平板鋼閘門。
(3) 管身
渠倒虹吸管身常用的斷面型式有:圓形、箱形和直墻正反拱形等。圓形管道與同樣過水面積的箱形、拱形管道相比,其濕周小,水流摩阻力小,水流條件好,過水能力大,但其施工較為復雜,模板制作安裝的難度大,施工周期長,鋼筋的綁扎及混凝土澆筑也有一定難度,管道頂部砼施工質量難量以保證,易導致頂部產生非均勻收縮,使管道出現裂縫。箱形斷面結構形式簡單,在低水頭、大流量的渠倒虹設計中應用較為廣泛,而且施工方便,施工質量能夠保證,利于檢修、清淤。直墻正反拱形管道的頂拱與底拱在施工中與圓形管道存在同樣的問題,而且對溫度變化及不均勻沉陷非常敏感。綜合分析,確定選用多孔箱形斷面管身,一般采用2孔或3孔為一聯。
4.水力設計問題
水力設計是渠倒虹設計的基礎,也是渠倒虹設計是否經濟合理的關鍵。為了對渠倒虹的水力學問題進行研究,對水力設計的計算公式、各種設計參數進行論證,河南院與鄭州工業大學進行了淇河渠倒虹水力學模型試驗研究。為了試驗成果準確可靠,整體正態模型比尺為1:20,并嚴格做到邊界幾何相似及模型糙率相似,上、下游渠道及漸變段內共設26個測壓管,渠倒虹管身共設54個測壓管,監測各斷面上各流量級時測壓管水頭變化,從而推算各部分水頭損失系數。
合理選擇各項水頭損失系數,是水力設計準確的關鍵。各局部水頭損失系數是在試驗的基礎上選取的,進、出口漸變段局部水頭損失系數分別取0.12和0.25,管身段進出口彎道水頭損失系數取0.1,閘門槽水頭損失系數取0.05。
5.結構設計問題
為了分析特大型倒虹的結構受力狀態,我院與鄭州工業大學聯合進行了以淇河渠倒虹為典型的結構試驗研究,按1:50比例進行電測模型試驗,按1:100比例進行光彈模型試驗,聯合開發了《智能化倒虹吸框架結構分析專用程序》,對淇河渠倒虹進行了二維有限元和三維有限元的計算。各種方法的計算結果與試驗成果相互印證,認為在初步設計階段采用《智能化倒虹吸框架結構分析專用程序》滿足結構的計算精度。該程序模型為取倒虹吸管橫剖面,沿倒虹軸線取單位長作為擱置在地基上的靜力平衡框架,地基反力假定按直線分布,地基摩擦力沿渠倒虹吸底面均勻分布。程序采用結構力學方法對構件進行計算。
通過程序對渠倒虹結構進行優化設計,使得在安全的前提下工程量最省。
6.結語及今后工作意見
淇河渠倒虹設計作為典型渠倒虹設計在長江委舉行的研討會交流,得到與會同志的好評;淇河渠倒虹水力學模型試驗研究獲得河南省科技進步二等獎,許多項試驗內容填補了大型渠倒虹試驗的空白;潁河渠倒虹典型設計在專家論證會也得到廣泛的好評。河南院承擔的南水北調渠倒虹共37座,通過對渠倒虹的優化設計,能夠使一等工程做到一流設計,合理投資。
在初步設計階段,對渠倒虹的設計方法進行大量的調研工作,作了多項模型試驗,一些重大技術問題已基本解決,但有些問題仍需進一步的研究和探討。
(1)河道沖刷計算:經過計算發現,理論計算成果與實際調查的河道沖刷有一定的差別,而河道的沖刷深度直接決定管頂埋深和河道整治,對建筑物的工程量及投資影響甚大,應當做動床模型試驗。
關鍵詞:南水北調中線工程;大型建筑物;潛水泵;壓力水射流法;變頻調速供水裝置;液位變送器
Abstract: in the middle route of South-to-North Water Transfer Project large construction project management of the design, maintenance of drainage system with integrated mechanical and electrical submersible pump technology; steel gate anti freezing system adopts pressure water jet technique; living facilities system employs a water purification equipment, constant pressure variable energy saving water supply device and robot automatic fuel boilers and other equipment. These new technologies, new equipment in the application, and improves the project automation management level, ensure the Mid-route of South-to-North Water Transfer Project large building normal use.
Key words: Mid-route of South-to-North Water Transfer Project; large buildings; submersible pump; pressure water jet method; frequency conversion water supply device; the liquid level transmitter
中圖分類號:文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2012)
1引言
南水北調中線工程總干渠河北段起于漳河北,止于北拒馬河中支南,全長461余km。總干渠沿線共設置大型河渠交叉建筑物52座,獨立節制閘1座,渠渠交叉建筑物61座,左岸排水建筑物184座,隧洞7座,分水口門37座,鐵路交叉建筑物11座,公路橋梁255座,管理機構85個。
南水北調中線工程總干渠河北段擔負著給北京市、天津市和河北省大中城市供水及沿線農田灌溉的重大任務,屬特大型長距離調水工程。參照《水利水電樞紐工程等級劃分及設計標準》及1994年1月水利部《南水北調中線工程可行性研究報告審查意見》,確定南水北調中線工程為一等工程,總干渠上的主要建筑物為Ⅰ級建筑物,次要建筑物一般按Ⅲ級建筑物設計。作為工程整體設計的重要組成部分,這些建筑物的工程管理設計必須結合工程特點,進行深入的調查研究和分析論證,積極采用新技術、新設備,提高工程管理水平,更好地發揮工程的整體效益。
2檢修排水系統
大型建筑物應用過程中,一定時期內需要排空建筑物內的積水進行檢修,因此,應設置檢修排水系統。眾所周知,排水系統設計的關鍵在于排水泵型式的選擇。下面以磁河渠道倒虹吸工程檢修排水系統為例,就潛水泵、離心泵方案進行論證。
2.1潛水泵方案
該工程共設置4孔涵洞,單孔最大檢修排水量1.6萬m3。根據工程檢修要求,選用8臺型號為100QW50-22-7.5的可移動式潛水泵。性能參數為:設計流量50m3/h,設計揚程22m,電機功率7.5kW。
2.2離心泵方案
同樣,選用4臺型號為IS150-125-250的離心水泵。性能參數為:設計流量120m3/h,設計揚程22.5m,電機功率18.5kW。
2.3兩方案的技術經濟比較
潛水泵和離心水泵相比較,有如下優點:
(1)潛水泵適應性強
該潛水泵具有防纏繞,無堵塞的特點,在排除固體顆粒和長纖維雜物方面,更具有獨特的功效。因此,潛水泵更適合于排除本工程中含有雜物的積水。而離心水泵則不能。
(2)潛水泵安全可靠性高
潛水泵起動前無需充水,而離心水泵有時需要設置笨重復雜的底閥。尤其是底閥長期淹沒于水中,檢修困難,并容易被雜物卡住或密封失效而失去作用,使水泵不能運轉。
對于IS型臥式離心泵,由于水泵安裝位置很低,電機存在著潮濕和被水淹沒的隱患,直接影響電機絕緣,并可形成事故。而潛水泵僅在工程檢修時運行,運用的時間很短。因此,離心水泵運行的可靠性和安全性較潛水泵低。
(3)潛水泵安裝、檢修方便
檢修排水時,只需將潛水泵潛入井底,其出口與膠管的一端用鐵絲或卡子固定好,膠管的另一端跨過檢修井口即可工作。潛水泵為機電一體式的排污泵,體積小(φ400mm×880mm)、重量輕,安裝、檢修十分方便。檢修排水完畢后,即可將潛水泵從檢修井中取出整理好,放入工具間或倉庫內保存備用。而離心水泵結構復雜,安裝精度高,因而安裝、檢修也就不便。
(4)潛水泵土建費用少
潛水泵不需建造泵房,而離心泵需要的泵房土建面積約50m2,加之泵房開挖深度一般在10~20m以上,土建工程量很大。因此,潛水泵方案可節省大量的土建費用。
(5)潛水泵成套價格低
由于離心水泵配套設備及管路較多,潛水泵方案成套設備價格較離心水泵方案便宜20%~30%。
(6)潛水泵運行環境好
離心水泵泵房為地下式,通風、采光的條件很差,機電設備維修、維護的工作量大,而潛水泵不存在以上問題。因此,潛水泵運行環境要比離心泵好得多。
綜上所述,潛水泵方案具有明顯的技術經濟優越性。因此,南水北調中線工程大型建筑物檢修排水系統均采用移動式潛水泵。
3鋼閘門防冰凍系統
根據鋼閘門設計規范要求,鋼閘門在寒冷季節運用時應采取防冰凍措施。下面就壓力水射流法、壓縮空氣法防冰凍進行論證。
3.1 壓力水射流法防冰凍系統3.1.1原理該方法利用潛水泵取底層溫水揚至表層進行熱交換,形成一股強烈上升的溫水流,并使水面在一定范圍內產生擾動,從而防止水面結冰。
關鍵詞:南水北調鄭州段渡槽工程 建設管理
中圖分類號:TV文獻標識碼: A
前言:渡槽是輸送渠道水流跨越河渠、道路、山沖、谷口等的架空輸水建筑物,渡槽是由槽身、支承結構、及進出口建筑物等部分組成。是渠系建筑物中應用最廣的交叉建筑物之一,除用于輸送渠水進行農田灌溉、城鎮生活用水、工業用水、跨流域調水外,還可供排洪和導流之用。
南水北調鄭州段共有渡槽12座,11座為左岸排水建筑物(交叉斷面以上流域面積小于20km2的天然河道及無天然河溝的坡水區,在保證總干渠和建筑物安全的前提下,做到洪水平順進來、順暢排出),河渠交叉渡槽1座(交叉斷面以上流域面積大于等于20km2的天然河道與總干渠的交叉渡槽,承擔輸水、排水任務)。
1、工程概況
南水北調工程鄭州段全長93.764km,經過鄭州市的新鄭市、航空港區、中牟縣、二七區、中原區5個縣(市)區。包括4個設計單元,分別為新鄭南段、潮河段、鄭州2段和鄭州1段,共劃分為16個渠道施工標、7個橋梁施工標、6個監理標,2個安全監測標、4個金結機電標,合同總額48.17億元。
南水北調鄭州段共有渡槽12座,其中新鄭南段1座,潮河段4座,鄭州2段4座,鄭州1段3座。11座為左岸排水建筑物,分別為老張莊溝渡槽、大碾盧溝渡槽、耿坡溝渡槽、廟后李溝渡槽、劉村溝渡槽、荊胡溝渡槽、杏園西北溝渡槽、水泉溝渡槽、大李莊溝渡槽、付莊溝渡槽、河西臺渡槽。河渠交叉渡槽1座,雙洎河支渡槽。
2、工程建設前期準備工作
(1)組建建設管理機構
受南水北調中線干線工程建設管理局的委托,河南省南水北調中線工程建設管理局負責鄭州段工程建設管理工作。2009年6月,省南水北調建管局以《關于成立南水北調中線工程鄭州段建設管理處的通知》(豫調建[2009]15號),組建成立了鄭州段建設管理處,為河南省南水北調建管局的派出機構,主要負責鄭州段四個設計單元(包括鄭州1段、鄭州2段、潮河段、新鄭南段)的建設管理工作。
(2)進行招投標工作,選擇監理機構、施工單位
按照批復的分標方案,鄭州段均采用公開方式進行招標。監控系統及監測自動化、通信系統由項目法人進行招標。
2009年6月24日,在中國南水北調網站和中國采購與招標網上鄭州2段總干渠監理標和4個施工標段招標公告,2009年8月3日,進行合同談判,并最終確定中標人。
之后陸續進行潮河段、鄭州1段、新鄭南段三個設計單元的施工、監理標的招標工作,并選定相關監理機構、施工單位。
3、工程建設階段
2009年7月24日,國務院南水北調辦以《關于南水北調中線一期工程總干渠沙河南-黃河南鄭州2段開工請示的批復》(國調辦建管[2009]40號)同意鄭州2段工程開工建設。施工單位于2009年8月進場,開始施工準備,參建各方準備工作相繼完成。其后其他三個設計單元參見單位陸續進場。2010年鄭州段渡槽工程開工建設,2013年主體工程全部完工。在保證工程質量、安全的前提下,順利完成了2013年渡槽專項施工進度計劃。鄭州段渡槽工程建設工作主要突出做好以下幾方面工作:
(1)嚴把原材料質量關、加強過程控制,確保工程質量
質量是工程的生命,在工程建設過程中,采取的措施有:嚴把原材料質量關,從源頭上杜絕不合格產品進入現場。原材料進入施工現場后,施工單位在監理見證下進行取樣送檢,檢驗合格后方可使用。同時建管處委托第三方試驗室對各標段原材料實施全方位檢驗和控制,從源頭上把住工程質量關。強化質量工作事前預防、過程控制。鄭州段建管處一方面組織“請進來、走出去”開展質量管理培訓學習,針對現場發現的質量問題,召開現場會,有針對性地開展警示教育;另一方面則要求參建各方不斷增強質量意識,提高全體參建人員質量管理水平。加強對工序質量的控制,注重“三檢制”的具體落實;監理人員注重對監理業務的培訓,進一步增強工作責任心,確保監理各項工程控制目標的完成。嚴格監管,充分發揮監理作用。建立健全監理質量管理控制體系,鄭州段建管處在質量管理工作中,依靠監理,充分發揮監理在質量控制中的關鍵作用,同時通過建立嚴格的獎懲制度,加強對監理的監管,促使現場監理更好的履職盡責,規范質量管理行為,減少質量問題尤其是嚴重質量問題的發生。
(2)加強安全管理、促進工程建設
為確保鄭州段工程施工安全,建管處與相關參建單位簽訂《安全生產目標責任書》,各參建單位現場負責人為第一責任人,要求各參建單位始終把安全生產放在首位。施工現場設專職安全人員,并持證上崗;加強現場施工人員安全教育活動,在施工現場設置安全標志、警示牌。施工人員進入工地必須配置安全防護用品,嚴格按照操作規程施工。特別針對施工期較長,期間經歷汛期,為切實做好防汛安全措施,做到及時掌握天氣情況,備足防汛物資,采取必要措施,確保工程度汛安全。
(3)工程建設進度管理
及時總結、摸清規律、配足資源,連續作業
早在2009年10月份鄭州建管處根據鄭州2段渡槽施工暴露出的問題,在鄭州2段監理部召開了渡槽施工專題研討會,分析、討論前一階段渡槽建設工作中暴露出的問題,探索、總結出了不同施工工藝條件下,針對渡槽施工的特點和難點,制定了響應的應對措施。并在以后各設計單元具體施工中摸索經驗,通過對施工過程中出現的問題,分析原因,制定解決方案,最終在全段確定了合理可行的施工方案。要求各相關施工標段嚴格按照投標承諾配足資源,合理安排施工,努力做到連續作業,并形成各類正式文件下發各參建單位要求遵照執行。
精細化管理
為便于管理,及時掌握每座渡槽的施工情況,建管處對鄭州段所有水工建筑物進行登記造冊,每旬建管處會同個監理部進行專項檢查,由專人匯總統計各水工建筑物進展、資源人員配置情況,每旬更新動態信息,做到及時掌握、發現問題,及時糾偏,處理問題,確保各種不利因素被消滅在萌芽狀態,確保工程順利進行。
加強管理責任到人
為加強水工建筑物建設管理,提高責任意識。建管處發文明確了處長、副處長分管各設計單元;監理部總監、副總監分管標段;標段經理、副經理分管水工建筑物建設的自上而下連貫責任機制,確保按進度計劃施工。并且各級負責人要定期召開協調會,處理解決責任范圍內各種問題。
定期考核,嚴格獎懲
為獎勵先進,鞭策后進,建管處先后印發了各類文件突出強加強各類水工建筑物的重要性,并明確獎懲辦法。一旬一考核一通報,一月一獎懲。
(4)重視征遷協調工作,營造良好施工氛圍
鄭州段戰線長,穿越鄭州市區,征遷協調任務繁重,不可控因素較多。為此鄭州建管處高度重視環境協調工作,由兩名副處長專職負責,將環境協調問題建立臺賬,采取“銷號制”、“內部督察制”等一系列措施,確保各種協調問題有人過問,有人解決,營造良好施工環境,避免因素影響建筑物施工進度。
關鍵詞:輸配電;用電工程;線損管理;要點
隨著經濟結構的不斷完善和發展,電力行業也在不斷完善與發展,由于電力系統其自身的復雜性和技術性,尤其是輸配電工程,所以對其的管理也是很復雜,并且要求管理技術性強,因此在對輸配電工程進行管理時就需要充分考慮各方因素,制定出合理全面的管理措施,來實現對輸配電工程的有效管理。另外用電工程的線損指標也反映了電力系統的綜合管理水平,也直接影響到經濟效益,目前除了要加強對輸配電工程的管理之外,還需要加強對用電工程的線損管理,采取有效措施,減少線損,節約電力資源,促進電力事業發展。
1 提高我國輸配電工程質量管理的具體方法
電力行業的輸配電工程是電力系統中重要的組成部分,它技術含量高、受制約影響因素多以及在實際使用中安全隱患大,因此加強對輸配電的管理對減少其潛在的風險和防止出現安全事故以及保證電力系統的穩定都具有很重要的意義,所以對輸配電工程管理的重中之重在于對其設備質量的提高。
1.1 提高建設設備和材料的質量
對于輸配電工程的建設來說,建設方應該在采購設備建設材料時嚴格按照出臺的相關建設標準,主要是對輸配電中的導線選擇,建設方一定要采購高質量的絕緣性能好的設備電線。因為絕緣性能好的電線能夠有效避免線路短路,從而降低因短路導致的安全隱患,同時也可以減少合桿作業時停電的次數,降低維修電線的工作量,從而提高工程線路使用率。除此之外,絕緣性能好的電線還可以簡化地面鋪設,降低由于其他物體的接觸帶來的安全隱患,另外此類電線抗腐蝕性高,能夠延長線路的使用期限,這也間接的保護了輸電線路。建設方還要結合本地實際情況比如自然條件、社會條件做出適當的電線規格調整。此外在建設過程中嚴格按照標準的建設方案施工,保證輸配電設施工程建設的高質量。
1.2 加強輸配電工程建設施工程安全管理意識以及風險管理
隨著時代的不斷進步,輸配電工程的建設設備也越來越先進,所以應該加強輸配電工程建設工人的專業素質培訓,提高他們整體專業建設水平。另外輸配電工程的建設技術雖然越來越成熟,但還是要在建設中加強安全意識教育,來減少設備建設中的安全事故發生。除此之外管理這應該在管理中加強風險管理,比如雷電、人為破壞或者是電線的脫落對人身的威脅等等,同時注重對環境的保護,對建設中被破壞的自然環境做恢復處理,來規避環境因素下的風險,促進輸配電工程的健康運行。
1.3 加快對老舊電網的改造,優化現有配電系統建設
首先對于建設較早電網要及時進行設備檢修和更換,尤其是線路方面,由于年久失修容易出現線路老化絕緣體脫落等問題,加快電網改造就是要及時發現問題避免輸配電過程中出現漏電。其次,隨著科學技術的不斷進步,新的配電設備具有更優良更安全的性能,及時替換老設備,也是對配電系統的一種優化。最后,使用先進的節能變壓器能有有效減少設備自身的能耗,提高傳輸效率。
2 用電工程中線損管理的具體要點
電在輸送的過程中都會有折損,但是可以根據人為積極有效的管理來降低電在輸送中的損耗,目前對線損的研究和管理還處在初期,所以加強對線損的研究和管理工作刻不容緩。就目前來說,線損中存在的主要問題:一是由于電能表的計數不準確,二是電網線路的不合理規范安裝,三是工作人員工作不仔細,四是電網設備日常維護不到位,所以對線損的管理就要從這幾個方面入手。
2.1 改善電網線路的布局結構
由于以往的電網設計布局結構不太合理,伴隨著經濟不斷發展的需要,區域對電量的需求也不同,導致目前舊的線路格局已不能滿足現代社會電量需求大的要求。所以,需要盡快改善電網結構,那么電力企業就需要對線路布局統一規劃,考慮增加電網分點。并對線路中的每個部分做定期電流電壓監測、線路的檢查,來避免線路由于年代久遠或人為因素對線路造成的損害,使線路格局健康運行,并且有效降低線損。
此外,線路建設前要充分考慮線路結構的合理性,比如要縮短供電設備與用電設備之間的距離,而且要嚴厲杜絕凌亂線路搭建及迂回線路搭建等。
2.2 完善計量設備
首先要保證計量電能表的精確,特別是要確保用電量大的用戶所配置電能表的高度精確,此外要對電能表做定期的普查,定期維修、定期更換。除此之外,需要采取其他方法來完善計量設備。如配置精度高的電子計能表,這樣,電能表其自身損耗比著普通技能表要少。針對企業用戶,可以把計量表與GPS負荷相結合共同管理,來集成高效功能強大的計量終端,做到可以遠程抄表,遠程付費,來提高電能計量準確性,避免人為原因的抄表數據虛報以及用戶竊電情況發生。
2.3 加強建立健全的線損管理制度
沒有規矩不成方圓,所以要不斷加強對線路線損的管理機制建設,在原有的線路線損管理基礎上不斷完善。成立由主要領導組成的管理小組。在具體工作中,具體分工,實行責任到人,相互監督,實行獎罰分明制度。此外,要不斷加強管理隊伍的素質建設,提高他們的線路管理水平,經常對管理人員做專業的線路管理知識培訓,使每一位管理人員都能高質量完成管理任務。在管理中融入計算機科學技術來便捷管理工作,比如運用網絡構建完善的管理機制,繪制詳細線路圖和運行線路監測系統,分析計算機得出的線路情況統計數據,來完善管理中薄弱環節,減少因管理不當造成的線路耗損。
2.4 健全抄核收費管理制度
線損主要是由于線路在輸電過程中,線路自身結構格局不合理以及輸電線路質量問題造成大量的電量損耗,這被稱之為主要線損原因,但有些統計的線損是由于人為原因產生的。所以要不斷加強電量統計制度的建設,加強對線路的檢測檢查,定期做維修工作,建立健全的反漏查制度,用高科技的手段提高反竊電和反漏查電的工作效率,來減少人為原因造成的偷電、漏電導致的線損率提高。
3 結束語
隨著人們生活環境的改變,電力資源越來越成為生產和生活必不可缺少的重要組成部分,對電力系統中輸配電設施的安全管理工作也就顯得尤為重要,但就目前來講,管理工作落實還很不到位,這就需要在不斷地探索中,逐漸從提高建設設備和材料的質量、加強輸配電工程建設施工安全管理意識以及風險管理這些方面入手加強對輸配電工程的管理,來保證用電環境的安全。當代社會由于工農業的發展以及人們生活的需要,對電的需求量越來越多,目前我國電力資源總體還是供不應求,但是由于線損造成的電力資源浪費較嚴重,在一定程度上導致了我國用電局面的緊張,所以在對輸配電安全管理的同時,要加強對用電工程線損管理,來減少線損,節約電力資源。
參考文獻
[1]朱建周.供電企業線損管理存在的問題及對策分析[J].中國新技術新產品,2011(02).
丹江口水庫上游控制區主要涉及河南、湖北、陜西3省。河南省境內涉及南陽市淅川、西峽、內鄉、鄧州等三縣一市,該區域以保護水源地水質為重點,以主要污染物減排為抓手,完善執法監督,強化生態保護,據統計,自“九五”以來,水源區先后關停并轉企業463家,其中關停企業200家,達標整治企業225家,搬遷企業38家。匯水區域內沒有新上一家重污染工業企業,先后否決匯水區域內16個大型建設項目選址方案,終止23個中型建設項目。通過深度治理工業污染源、關停并轉污染不達標企業、建設縣城污水處理廠等舉措,目前匯水區工業點源和縣城生活污水得到了有效的控制和治理。據調查,丹江口水庫的水質良好,穩定在規劃的II類目標水平,可以滿足各類用水的需要。但由于缺乏有效的農村面源污染控制技術和長效機制,近年來丹江口水庫水質在其他水質指標穩定在規劃的II類目標水平的同時,庫區總氮和總磷指標呈逐年上升趨勢,逐漸偏離調水水質的要求,總磷指標數據年均增速50%,6年累計凈增加300%,變化速度驚人,水質重大不可逆隱患凸現。
據調查,南陽市丹江口庫區及上游匯水區域鄉鎮農村生活污水排放量為2 864.6萬t/a,COD、氨氮排放量分別為7 448 t/a、859 t/a,農村生活垃圾產生量為26.2萬t/a,這些污水垃圾大部分直接外排;區域內畜禽糞便產生量約40.42萬t/a,90%以上的畜禽糞便直接排入環境中;區域內6.74萬公頃耕地年化肥使用量14.15萬t,用量最大的是氮、磷化肥,化肥利用率為40%,其余60%約9萬t化肥對環境直接構成了污染;區域內農田耕作物農藥年施用量約0.03萬t,每年約0.02萬t農藥進入水體、土壤中。目前農村面源污染對庫區污染物的貢獻量占全部污染因素的75%以上,已成為影響丹江口水庫水質的主要因素。
南水北調中線工程成敗在水質。要按照國務院關于南水北調工程“三先三后”的工作方針,把丹江口水源區水質保護工作作為一項重要的政治任務來抓,持之以恒地搞好丹江口水庫水質保護工作,使丹江口水庫水質穩定保持在Ⅱ類以上標準。其保護水質安全的措施是:
廣泛開展宣傳發動。讓廣大群眾充分認識水源區水質工作的重要性、艱巨性和緊迫性,增強參與支持中線工程建設和保護水質的自覺性、積極性,樹立政治意識、大局意識、奉獻意識、環保意識,堅定做好水質保護工作的決心和信心。
嚴格項目準入,優化產業布局。嚴把項目準入關,建議在丹江口水庫匯水區域內開展規劃環境影響評價,在區域內進行開發、發展以及項目建設的,必須嚴格執行環境影響評價制度,杜絕污染企業入住匯水區。堅持“以不排水企業置換排水企業,大力支持發展代價小、效益高的優勢產業代替高能耗、高污染產業”。
要強化空間準入,從整個區域的環境功能著眼,根據環境資源稟賦和環境承載能力,堅決執行項目審批符合性審查,嚴禁不符合區域環境政策的開發活動,不斷優化區域布局,實現產業節約集約發展、科學發展,為水源地水質保護工作夯實基礎。
實施環境綜合整治。建議以控制水污染物總量為原則,嚴格實行環境保護政策,徹底清理整頓污染源。加快淘汰匯水區域內落后產能,對能耗高、污染重、技術落后的工藝、設備及產品實行強制淘汰。加快匯水區域污水處理廠升級改造及污水管網配套建設。對匯水區域內重點企業開展清潔生產,杜絕一切污染項目進駐水源保護區,確保水質安全。
加強生態建設。建議加強推進南水北調中線水源地匯水區域生態建設,大力實施自然保護區、生態移民、水土保持、天然林保護、退耕還林、封山育林、植樹造林、庫區生態隔離帶建設等工程,構建南水北調中線生態走廊,建設水源區生態屏障體系,確保水質安全。
關鍵詞:改性土;路拌法;場地;平整;攤鋪;拌和;檢測
Abstract: The modified swelling clay is commonly used in the progress of changing and filling slope of swelling clay canal on most bided sections in south of Yellow River and some bided sections of north of Yellow River, where is in the middle route of south to north water transferred project. The soil-cement mixed machine is ordinarily used in production of modified swelling clay. In some bided sections, the hydraulic road-mixed machine is used in the same production progress as auxiliary machine to make up for the low production capacity of soil-cement mixed machine. The quality and quantity of production will satisfy the designed and technical demand and make sure the production of modified swelling clay following with plan made in the beginning of the year.
Key words: modified swelling clay;road-mixed method;site、level site; pave;mixed;examine
中圖分類號:TQ177.6+2文獻標識碼:A 文章編號:2095-2104(2013)
概述
南水北調中線干線工程在建項目總長1125km,共53個土建設計單元工程、166個施工標段;有膨脹土(巖)的渠段累計長約368km,占在建項目總長度的33%。其中:弱膨脹土渠段長213.075km,挖深<15m的中膨脹土渠段長100.513km,挖深≥15m的中膨脹土渠段長28.896km,強膨脹土渠段長25.588km。
初步設計階段,經多方案比選論證,對膨脹土(巖)渠道采取放緩渠坡和對膨脹土(巖)渠床換填保護層的措施處理,后經現場試驗和分析研究,并針對膨脹土(巖)的特性以及膨脹土(巖)渠坡失穩的機理和現象,為了進一步提高工程的運行安全度,對處理施工進行了優化設計,重點是對強膨脹土(巖)渠道和挖深≥15m的中膨脹土(巖)渠道在原換填保護層的基礎上,根據開挖后的地質情況增加了水泥改性土換填、邊坡抗滑樁和部分坡面鋼砼梁系,以加大保護力度。
水泥改性土換填的渠段分布在19個設計單元(占總設計單元的35.8%),54個土建施工標段內(占總施工標段的32.5%),需要改性土換填的渠段累計長度約300.22 km,占膨脹土渠段的81.6%;水泥改性土填筑量約3225.62萬m3。
由于黃河以南的大部分地區及黃河以北的部分標段所在區域無法獲得自由膨脹率
水泥改性土大多數采用碎土機破碎土料、水泥土拌和機拌制的方式生產,拌制的水泥改性土料(抽檢合格)直接裝車運至填筑工作面鋪料碾壓。一些標段為了補充場拌生產能力的不足,采用了在施工現場以外的場地內用液壓路拌機集中路拌的方式生產水泥改性土,在質量滿足設計要求的同時,也滿足改性土施工進度的需要。
生產工藝
在采用液壓路拌機前,依據設計對本標段水泥改性土技術要求做好相關的生產性試驗工作,將試驗所得數據上報監理,監理簽字確認后,方可開展大規模的生產。大規模生產的步驟和程序,是生產性試驗的延伸。
生產工藝流程
場地平整、處理及檢查驗收土料攤鋪整平與測量檢驗水泥攤鋪水泥改性土集中拌制滴定試驗水泥改性土堆攏及運輸填筑整平與測量檢驗碾壓壓實度檢測資料整理
基礎面處理
水泥改性土拌制直接在取土場進行,將已取土完成的取土場清出根據本標段的生產需要確定生產場地的面積。清除場地基礎上所有的浮土、雜物等雜質,開辟出生產場地的基礎面,并用平地機對基礎面進行找平,平整度要求高差在±5cm之內。用大型噴灑設備對基礎面灑水濕潤。采用8t以上的光面震動碾,對基礎面進行碾壓,一般建議碾壓4~6遍。碾壓完成后,對基礎面再次進行找平,以減少基礎面對改性土拌和的影響。同時按設計圖紙設置場地排水系統,該系統應符合在降水過后生產場地內無積水的要求。在處理好的場地內每5m設置插釬,并在插釬上標高以便于進行鋪土厚度控制。
土料攤鋪
用自卸汽車將合適含水率的土料運輸至拌合作業面,采用人工配合推土機進行土料攤鋪、整平,攤鋪厚度一般為35cm~40cm。攤鋪后,用液壓路拌機在攤鋪層上均勻行走1~2遍,這樣既可平整表面又可對土料進行再次粉碎,局部采用人工整平。確保土料的粒徑在10cm以下,如有超徑土料,應及時進行破碎或剔除。工作人員根據插釬的標高,對土料的攤鋪厚度進行初檢,保證攤鋪厚度均勻。測量人員采用全站儀測量對現場每組試驗區鋪土厚度及高程進行跟蹤檢測,確保鋪料厚度及沉降觀測滿足相關要求。
水泥攤鋪
依據設計提供的水泥改性土施工技術要求,由實驗室測定土料含水率,并計算出土料最大干密度,根據所測定的最大干密度計算水泥摻量和含水率。當含水率大于最優含水率時先將土料進行翻曬,再進行拌合;當含水率小于最優含水率時,可在水泥改性土拌合過程中根據計算的含水量進行水量調整,使其達到比最優含水率高1~3個百分點,以彌補水泥改性土在運輸和填筑過程中水分的散失。
在已攤鋪好的土料層上,表示出5×5m的框格。再根據設計提出的改性土水泥摻量的百分比、土料的松鋪厚度和表示框格的尺寸,確定該框格內的水泥用量。
打開水泥袋將水泥倒在網格中心,人工用刮板將水泥均勻攤開,做到土料表面既無空白位置也無水泥集中點。
施工人員應穿著特質服裝,并佩戴呼吸器,以降低水泥對人員的危害。施工單位應密切關注當地的天氣狀況,應避開雨天和刮風,減少水泥的散失,降低水泥對環境污染。
水泥改性土集中拌和
水泥均勻攤鋪后,駕駛員將路拌機開上攤鋪層,拌和3~4遍,做到拌和均勻,不留死角。拌和好的改性土應符合中線局下發的《水泥改性土施工技術要求》(試行)中的土料粒徑級配的要求:最大粒徑不大于10cm,10cm~5cm粒徑含量不大于5%,5cm~5mm粒徑含量不大于50%。如有超徑料出現,應配合人工及時剔除。
水泥改性土滴定檢測
水泥改性土拌和3遍后,應立即取樣進行水泥含量及水泥土均勻性檢測。根據現場拌和方量的大小,確定檢測組數,一般取10~12組,每組樣品重量不低于300g,采用EDTA滴定法測定水泥含量。檢測結果也應滿足《水泥改性土施工技術要求》(試行)中對水泥含量標準差的要求:水泥改性土水泥含量標準差不得大于0.7,且水泥含量的平均值不小于設計提供的技術要求。檢測結果應作為施工重要數據長久保留。
水泥改性土的堆攏及運輸
經檢測符合設計要求的水泥改性土盡快用推土機進行堆攏,減少水分的散失,為下一場拌制騰出場地。堆攏的土料宜采用20t的自卸卡車快速運至填筑面。
水泥改性土的攤鋪
在沒進行上層土料攤鋪前,施工單位應嚴格按施工要求,用大型噴灑設備對已完成碾壓的填筑面進行灑水濕潤,以確保層間結合良好。并沿渠道縱向在開挖面或是填筑面進行開蹬,開蹬高度不大于土料的松鋪厚度,以確保填筑材料與渠床或渠堤結合良好。
應采用進占法傾卸土料至指定地點。依據設計和安全施工的要求,確定超填范圍,在超填邊界巖渠道縱向設置表示,以確定土料的攤鋪范圍。
土料的松鋪厚度,采用碾壓試驗所得的數據,一般的松鋪厚度為30~35cm。采用推土機進行攤鋪、整平,并人工持鐵鍬配合修補找平,表面的平整度不超過±5cm。在攤鋪過程中,現場工作人員手持刻有標高的鋼釬對攤鋪厚度進行初檢,測量人員采用全站儀測量對每層鋪土厚度及高程進行跟蹤檢測,以確保鋪土厚度和高程滿足相關設計要求。
水泥改性土碾壓
改性土的壓實采用20t以上的凸塊振動碾沿渠道軸線方向行走碾壓。碾壓遍數依據試驗確定,即根據最大干密度確定達到設計提出壓實度時所對應的遍數,但最少不少于6遍。一般前兩遍為靜碾,剩下的遍數為振動碾。采用進退錯距法對土料進行碾壓,行車速度控制在2~3km/h,相鄰碾跡的大街寬度不小于碾寬的1/10,最小不小于30cm。由于碾壓,會使部分改性土料碾壓至超填范圍以外,應配合人工手持鐵鍬,及時將超填范圍以外的新鮮土料翻回碾壓面,以減少土料的浪費。
壓實度檢測
為了充分反映壓實工作面壓實度是否滿足設計要求,需按照《土工試驗規程》SL237-1999規定的環刀法進行壓實度檢測,在達到相應試驗碾壓遍數時的壓實厚度的下1/3處取樣進行干密度檢測,同時挖取探坑檢查壓實層間有無松散、剪力破壞等現象,并做好檢測記錄。遇到蔣石土或泥礫土時,應避開取樣或才用灌砂法進行壓實度檢測。取樣和檢測標準長度150~200m的填筑渠段設置一個檢驗單元,1次/(100~200m3)且每層不少于3個點為宜,檢測合格率≥95%,最小值≥設計值98%;取樣位置應嚴格按照布設的取樣點進行取樣或是遵從監理工程師現場指定。每層填筑完成后,應在4h內完成質量檢測,在6~8h內完成上土填筑。如不能及時跟進,要對填筑面做好防雨和保溫等施工期的保護措施,并防止大型施工設備在上行駛。
資料整理
在水泥土拌制和填筑壓實兩個階段,均需要監理和技術員旁站監督生產和施工,確保每個數據真實可靠,嚴格控制各項指標滿足生產和施工要求。在這兩個階段所得的檢測數據,要是及時整理、造冊,上報監理備份。為工程日后的檢查和驗收,留有第一手資料。
三. 注意事項
由于水泥改性土路拌生產方式與廠拌的不同,受天氣和人為等諸多因素影響。因此要達到設計提出的質量要求,就需要付出更多的努力和關注更多的影響因素,才能確保生產和填筑的每一方水泥改性土的合格。
1.改性土拌制生產應充分掌握當地天氣狀況,避開大風、雨雪天氣;
2.拌和場地應設置必要的排水設施,基礎面的平整度不大于±5cm;
3.土料攤鋪厚度要均勻,土料的最大粒徑和級配要滿足技術規定的要求;
4.水泥的用量要計算準確,攤鋪均勻。拌和遍數要達標,不漏拌;
5.改性土的含水率需高于最有含水率1~3個百分點;
6.改性土攤鋪前要對建基面灑水,攤鋪厚度要均勻,厚度相差不大于±5cm;
7.碾壓設備的行走要滿足相關技術要求,不漏碾、欠碾或過碾。
8.改性土要盡可能的快速攤鋪、快速整平、碾壓密實、快速檢測。
9.壓實度檢測要依照規范執行,確保檢測數據真實可靠。
10.監理和技術員全過程旁站,做好施工記錄和數據收集,及時整理造冊,為后續施工抽檢和驗收保留第一手資料。
四. 結束語
南水北調中線膨脹土(巖)渠段處理施工具有戰線長、處理工程量大、時間緊和任務重等一系列的特點,加之膨脹土處理施工本身也是世界性的難題,這就更加重了南水北調中線工程的施工難度。自2011年11月開始摸索試生產,到2012年4月的正式生產,期間經歷數月的摸索和磨合,經過全線工程技術和施工人員的共同努力,結合全線各改性土施工標段的特點,逐步總結摸索出了適合南水北調中線工程膨脹土(巖)渠段處理施工的方法,水泥改性土路拌施工法就是其中之一。解決了改性土施工中的技術問題,消除了影響改性土施工進度的因素,使得改性土施工逐步轉向正軌,并突破了600萬m3/月的生產能力(全線共計),圓滿的完成了年初國務院南水北調辦對中線膨脹土(巖)渠道處理施工下達的任務,即年底完成改性土總量的80%。消除了南水北調中線工程中又一個關鍵性制約項目,確保了全線工程按計劃進行,為14年實現南水北調中線一期工程全線通水奠定堅實的基礎。
參考書籍:
《南水北調中線一期工程總干渠渠道膨脹土處理施工工法》
(NSBD―ZXJ―4―01)
《南水北調中線一期工程總干渠渠道膨脹土處理施工技術要求》
(NSBD―ZXJ―2―01)
《南水北調中線一期工程總干渠渠道膨脹土處理施工監理實施細則》
(NSBD―ZXJ―4―02)
《南水北調中線一期工程總干渠渠道膨脹巖處理施工技術要求》
(NSBD―ZXJ―2―02)
《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》 (GB50202-2002)
《碾壓式土石壩施工規范》 SL274-2001)
關鍵詞:南水北調中線工程;矩形渡槽;設計;施工方案
中圖分類號: S611 文獻標識碼: A 文章編號:
南水北調工程實施,可有效緩解北方水資源短缺情況。我國當前水資源情況分布不均,南澇北旱,通過實施南水北調工程,實現水資源的跨流域進行合理配置,該項工程的實施,可有效緩解北方水資源短缺的嚴重情況,實現南北兩方各方面的和諧發展。在整個南水北調工程中,主要有中、東、西三條調水線路。南水北調中線工程,其水源地為丹江口水庫,從漢江中上游的陶岔渠首樞紐工程陶岔渠首閘實施開閘引水。穿過淮河流域與長江流域,沿中部平原進行開溝挖渠,穿過黃河,最終自流到北京的團城湖。中線的主要輸水線路為天津、北京、河北以及河南等20多個城,為這20多個城市,提供生活以及工業方面用水。該項工程實施的重點在于解決擋墻北方鄭州、石家莊、天津以及北京等幾個城市的主要缺水問題,在施工中,兼顧沿線農業用水以及生態環境。在整個中線工程中,其輸水建筑物建設中,需架設渡槽。在進行渡槽建筑設計中,應該注意相關渡槽線路長且耐久性強的要求,對工程要標準要求。
1 渡槽總體結構型式比選
渡槽上部槽身在進行設計時,有較多可選擇的型式,有工字梁組合渡槽、斜拉式渡槽、桁架式渡槽、拱式渡槽、梁式渡槽等。其中斜拉式渡槽和拱式渡槽這兩種結構型式,適用在深谷河流地區。在中線工程中,所經過的地段多為平原地區,要求渡槽槽底至原地面的高度控制在5-10米,這兩種型式并不適用于中線工程建設,而且斜拉式渡槽相對投入較大,并不適用于工程建設。桁架式渡槽則是用鉸將建筑中所需的直桿桿端相互連接,形成固定不變的幾何體,桿件的制作是較為復雜的。使用混凝土弦桿,容易出現開裂狀況;使用鋼弦桿,則工程造價過高,后期維護過程中較難實施。在多種渡槽型式中,重點研究工字梁。工字梁結構清晰明了,在進行設計時可對其實施有效的預控,投資造價小,便利施工,其受力性良好,受力結構簡單,如存在裂縫,可對其進行有效控制處理,保證工程的安全實施。從受力角度來看,梁式渡槽有兩種,一種為連續性渡槽,一種為簡支渡槽。在整個中線工程中,從沉降變形、荷載大等因素方面考慮,簡支渡槽是極為有利的,其截面中性軸更接近底部,所產生的作用力較為有線,簡支渡槽結構可以承受。
2渡槽上部結構設計
其中渡槽斷面主要分析矩形渡槽。矩形渡槽形式可分為多縱梁形式、閉口箱梁、開口箱粱,在具體施工中,采用哪種方式進行施工建設,主要根據施工具體情況、渡槽規模以及受力特性等方面因素來決定。在本文中,主要對多縱梁和開口箱進行分析研究。
在多縱梁的截面形式中,主要采用寬淺式渡槽,寬槽身的梁底的縱橫梁承擔了主要荷載力,底板以及側墻對水形成較強的阻力。由于槽身寬度不大,其底板以及側面也可一定程度上,而且根據相關構造需求,應該對其尺寸進行適當設計,不應太薄,因而對其進行合理設計。
3渡槽下部結構方案
3.1槽墩設計方案
如在上部結構中采用簡支結構,槽墩設計方法主要采用空心墩、圓端實體板墩以及柱式墩。
①空心墩。該設計方法可充分利用材料的高強度,充分節省了材料;墩身質量輕,其抗震能力以及抗沖擊力較強,剛度大。在施工建設中,采用可滑動的模板,該模板優勢在于質量好、速度快,節省了模板支架。但該模板也存在一定的優勢,其結構較為復雜。
②圓端實體板墩。每個渡槽設個一個板墩,工期短,施工極為方便簡單,而且結構簡便操作。在相同厚度下,可起到較強的抗震性、抗沖擊性、承載力高、剛度大,相較于柱式墩,其優點更為明顯。
③柱式墩。墩型構造極為簡單,技術成熟,實施工期較短。但阻水面積較小,其抗震性以及抗沖擊性較差。
3.2基礎設計方案
南水北調工程中,可能會因工程造價過高,可行性不強。在進行工程中建設中,應該對鉆孔灌注樁基礎考慮。鉆孔灌注樁結構建設應該注重抗震性、承載力較強,且荷載力均勻,無論軟硬土層均可使用。在進行鉆孔灌注樁建設中時,應該進行多方面工作實施操作,工期短。
4施工方案
4.1施工方法
綜合考慮大型渡槽,在本階段擬采用節段拼裝箱梁移動支架造橋機工藝。施工步驟為:第一,預制渡槽節段;第二,通過渡槽的內部傳輸運梁臺車;第三,將渡槽節段安裝到計劃預定的位置;第四,節段進行調整;第五,將接縫的混凝土澆濕;第六,在建設施工中,對接縫混凝土進行澆濕,可以有效保證渡槽結構完整,避免出現漏水現象。經過研究實驗,該方法在施工中行之有效,可以保證工程質量。在南水北調工程中,所跨越流域,并非航線,而且工程質量相當高,工程實施存在一定難度,因此在實施中,應該對施工工藝以及施工設施,進行不斷深入研究發展。
4.2預應力施工張拉順序研究
在進行施工建設中,槽身混凝土與預應力密切相關,根據精確計算,實施澆筑方案。一次性實施澆筑完成后,對預應力進行操作,而后實施安裝澆筑槽頂部拉桿。預應力施工順序嚴格按照一下步驟:混凝土澆筑后要定期進行維護,保持其強度達到85%-90%,之后對槽身增加預應力,安裝槽頂拉桿。在增加預應力時,要通過左右上下施力,達到預應力的平衡。
5 結語
在整個南水北調中線工程中,其渡槽設計是一項相當重要的技術工程,該實施技術為國內首項渡槽設計,沒有可參考工程,而且工程質量要求高,在實施中,應該從質量以及工程技術對其進行嚴格控制實施。南水北調工程的實施,對于合理配置我國不均衡分布的水資源具有相當重要的意義,同時,該項工程的實施成功,可在一定程度上促進中國經濟的發展,促進南北雙方經濟的和諧共同發展,同時促進中國經濟的快速發展具有相當重要的意義。
參考文獻
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關鍵詞:南水北調工程 中線干線 水環境影響 河南段
南水北調中線工程的建設改善了華北地帶嚴重的水資源緊缺問題,眾所周知,南水北調中線工程是一項巨大工程,它幾乎縱橫跨越黃河、長江、淮河、海河四個廣泛水域,因此南水北調工程中線干線工程的實施是對自然環境的一種可行性改造。正因為是對自然環境進行改造,因此面臨著不可避免的協調問題。水利工程的實施在一定程度上影響了河流串流、地下水位變動、渠道對地下水的阻礙等多方面,同時,導致了部分土壤鹽漬化的不良現象。自南水北調工程施工以來,相關研究學者關于工程于水環境的影響研究很少,河南段屬于中線工程一個重要連接線路,能夠依據河南段本身特點研究工程對水環境所造成的影響,對整個水利工程運行具有重大意義。
一、南水北調中線河南段特征及施工情況概述
1、南水北調河南段施工狀況
南水北調工程施工總干渠共流經貫穿了河南地段八個市,二十一個縣。南水北調中線河南段占地共三十五點五萬畝,因工程實施拆遷五點五萬人口。河南段每年水利工程調水量為九十五億噸,其中分配用水量則為三十七點六九億噸。按照南水北調工程計劃,河南省內供水城鎮四十三座。南水北調河南段總干線全長七百一十三千米,其中有四百六十一條河南境內大小河流穿插在工程總干線中。從華北地區土地情況來看,水利工程中線干線沿線的實施有所困難,主要面臨著濕陷性黃土的存在、膨脹土存在等,2006年安陽段是南水北調中線河南段的首要開工線段,預計在今年完成南水北調中線一期工程任務。
2、南水北調中線河南段特征
作為全國水資源緊缺省份之一,河南省屬于資源性缺水,省內人均水資源占有量與全國平均占有量相比,僅為后者五分之一。河南省地勢東低西高,河南省內城市用水現狀不容樂觀,且城市供水難以維持下去。南水北調受水區是河南省內水資源最為緊缺的地區,多為人口集中、城市發達地區。河南省每年降水量分布不均衡,且受到季風影響,降水量多集中在夏季。
二、南水北調工程對河南段水環境的影響
1、南水北調工程對河南段地表水環境影響
(1)多處地表水灌溉渠道受到破壞
南水北調施工需要建造不同大小的建筑協助工程建設,在處理部分小型渠道時,因為方案沒有及時落實,造成河南地段多數地表水灌溉渠道受到不同程度的損害,灌溉渠道受損直接造成農業灌溉工作無法順利進行,影響了河南段農民的糧食收成。
(2)肆意挖掘河道河砂
南水北調工程施工現場所采用的混凝土多數來自于工程附近,為方便施工進行,工程實施人員肆意挖掘就近河道內河砂,長期下來,導致河道嚴重變形、河岸嚴重崩潰,嚴重導致河南段內季節性河床逐漸消失。河床的消失增加了河南段內洪水風險,進一步為工程汛期工作的進行增加難度。同時,針對這種情況,當地政府對于非法開采河道河砂的行為缺乏一定的監督力度。
(3)地勢造成河流串流
河南地段地勢西高東低,由于總干渠本身與眾多河流交叉串流,造成其他小河流自身泄洪能力減弱。尤其是在夏天,暴雨造成降水量急劇增加。在南水北調中線干線實施后,一些原有地勢被改變,總干渠改變了渠道流向,使得渠道左岸抗洪壓力增加,暴雨來臨,徑流將從工程交叉建筑物集中串流,左右兩邊無法同時兼顧,導致左邊被淹,右邊受到水流極大沖擊。
2、南水北調工程對河南段地下水環境影響
南水北調工程降水為總干渠開挖提供良好的施工環境,其中降水加強了渠道兩岸土地,穩定了渠道附屬邊坡,另外,防止地下水受到嚴重的危害。但是同時,造成河南地段群眾飲水困難、水資源浪費較多、水利工程的大量降水引起附近水位普遍降低,嚴重深化了地面下沉危機。
三、減輕水環境影響合理化建議
首先,規范工程相關制度條例,嚴格執行相關法律規定,當地政府應該積極配合工程展開的各項工作;南水北調工程是一項全國性工程,無論做任何項目決定都應該與當地政府進行詳細溝通,確保工程進行與當地環境保護統籌兼顧。
其次,在灌溉方面,應當立足工程本身,結合附近農業生產情況,選定最終農業灌溉方式及執行一切工程實施都要以科學為依據,才能保證各項渠道聯通工作的順利展開。
再次,針對總干渠所經地區,進行實地考察,盡可能將工程實施情況與地區實際情況相結合,這樣就避免了因設計安排不合理導致人民群眾的生命財產安全受損。同時,要鑒于地區降雨情況,切實做好左岸排水工作安全,合理有序進行汛期的泄洪工作,保證附近村民的生產安全。
最后,對工程實施進度合理安排,盡可能與農產物生產周期錯開;利用先進技術進行降水影響的預測,確定工程深水位機井。此外,還需要注意盡可能利用最近水源,以保證地下水的循環利用。
四、總結
綜上所述,可以看出我國南水北調工程氣勢磅礴,縱橫我國南北大地為我國黎民百姓提供了生活和生產保證,為實現我國北部地區的共同繁榮作出了不少貢獻。本文通過以上對南水北調中線干線對河南段水環境的特征分析、問題探討,對南水北調水利工程有了更深一步的了解,相信不久的將來南水北調勢必環節我國水資源緊缺各省資源困難。
參考文獻
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關鍵詞:OPC;南水北調中線;自動化調度;水量調度;閘站監控;監測數據;系統集成
中圖分類號:TV213;TV68文獻標識碼:A文章編號:1672-1683(2013)04-0114-05
南水北調中線工程跨越長江、黃河、淮河、海河四大流域,是解決京、津、華北地區缺水問題的重大戰略基礎設施,擔負著北京、天津、石家莊、鄭州等數十座城市供水任務[1]。水量調度系統是南水北調中線工程自動化調度系統的核心組成部分,是實現統一調度、集中控制的基礎[2]。水量調度系統的重要任務之一,就是利用各節制閘、分水口、退水閘實時的監測數據,計算出正常運行狀態、冰期運行以及應急狀態下的閘門控制指令[3-6]。閘站監控系統則負責采集并為水量調度系統提供監測數據,再根據接收到的控制指令,對節制閘、分水口、退水閘等進行遠程控制[7]。因此,需要在水量調度系統與閘站監控系統之間建立數據通信,完成大量的實時數據傳遞任務。基于OPC技術可以建立彼此獨立的應用系統之間實時數據通信的橋梁,能有效克服應用系統之間的不兼容問題,實現系統集成應用。
1OPC簡介
OPC(OLE for Process Control,過程控制對象連接與嵌入技術)是OPC基金會組織推廣的工業控制和生產自動化領域中的硬件和軟件之間的標準接口[8-9]。OPC以組件對象模型為基礎,采用客戶端/服務器模式,允許各種不同設備之間以相同的方式進行通信。OPC是應用程序之間交換實時數據的一種方法,既可以應用于軟件系統之間的集成,也可以應用于軟件系統與硬件系統之間的集成[10-15]。
1.1OPC的組成
OPC服務器由三類對象構成[8]:OPC服務器(OPC Server)、OPC組(OPC Group) 和OPC項(OPC Item)。OPC服務器提供數據源以及數據訪問接口,并負責維護有關OPC服務器的相關信息,OPC服務器是組對象的容器,可以包含一個或多個組對象;OPC組提供了一種容納和組織OPC數據項的機制,從邏輯上完成對數據項的管理,組可以包含一個或多個數據項;項是最小的對象單元,由數據值(Value)、數據質量(Quality)、時間戳(Time Stamp)等構成,代表著與OPC服務器的數據連接。OPC包含兩種標準接口:自定義接口和自動化接口,自定義接口是一組COM接口,由OPC Server服務商提供;自動化接口是一組OLE接口,主要用于OPC客戶端應用程序開發。OPC體系結構見圖1。
1.2OPC數據存取方式
OPC服務器與OPC客戶端之間數據交互包括兩個方面:OPC客戶端從OPC服務器端讀取數據和OPC客戶端向OPC服務器端寫入數據。OPC客戶端數據讀取有三種方式:同步、異步、訂閱[11],而OPC客戶端向OPC服務器寫數據只有兩種方式:同步寫和異步寫。
同步數據存取包括同步讀和同步寫。OPC客戶端通過接口函數向OPC服務器發出數據存取請求,OPC服務器執行相應的請求操作,當OPC服務器對應的響應全部完成后才能返回,在此期間,OPC客戶程序一直處于等待狀態。同步數據存取時,如果有大量數據進行操作或有很多OPC客戶程序對OPC服務器進行讀操作時,必然造成OPC客戶程序的阻塞現象。因此,同步數據存取適用于OPC客戶程序較少,數據量較小的場合。
異步數據存取包括異步讀和異步寫。OPC客戶端程序向OPC服務器端發出請求后立刻返回,不用等待OPC服務器的響應,即可進行其它操作。OPC服務器完成響應后再通知OPC客戶程序。相對于同步數據存取,異步數據存取的效率更高。
訂閱式數據讀取是指 OPC客戶程序對OPC服務器發送請求后立刻返回,不用等待OPC服務器的操作,即可進行其它操作。OPC服務器在數據發生改變時,會自動根據更新周期刷新相應的客戶端數據。客戶端只向OPC服務發送一次請求,之后不再對服務器請求。相比于同步數據存取和異步數據存取,訂閱式數據訪問方式可以有效降低客戶端訪問服務器的次數,最大程度地避免網絡阻塞。
OPC客戶端利用數據訪問接口,以統一的方式訪問OPC服務器,無需了解服務器端的底層細節及硬件設備驅動,易于實現應用系統之間或軟硬件系統之間的集成。OPC實現了遠程調用,使得應用程序與系統硬件的分布無關,便于系統硬件配置。OPC降低了系統集成的成本,基于COM規范的語言無關性簡化了OPC客戶端系統開發,用戶可以選擇熟悉的二次開發語言,以及各種商業開發軟件包,OPC客戶端不必考慮硬件設備驅動的問題。基于OPC的上述優點,本文采用OPC技術實現水量調度系統與閘站監控系統之間的集成。
2南水北調中線工程自動化系統
2.1南水北調中線工程自動化調度系統簡介
南水北調中線工程自動化系統包括六大應用系統,分別是:水量調度系統、閘站監控系統、閘站視頻監視系統、工程安全監測自動化系統、水質監測系統、三維仿真系統。
水量調度系統是整個自動化調度系統的大腦,是實現統一調度、集中控制的基礎。通過該系統,實現正常調度、應急調度、冰期運行等不同工況下水量調度計劃制定、閘門控制指令制定及發送等功能。
閘站監控系統是全線集中控制方式的執行系統,可以在調度中心對全線所有節制閘、分水口、退水閘、工作閘等進行遠程自動控制,系統主要功能包括閘站控制、運行狀態實時監測、告警、模擬、趨勢分析、查詢統計、系統管理等。
閘站視頻監視系統主要用于監視閘門及啟閉機運行狀態、水流狀態、機房設備運行狀態、園區安防等情況,同時可進行遠程操作維護指導,能夠起到“事前發現、事中處理、事后取證”的作用。
工程安全監測自動化系統將預埋在渡槽、隧洞、倒虹吸等建筑物及特殊渠段的監測儀器數據自動采集,上傳至調度中心,在調度中心能夠針對異常情況進行報警,主要功能包括監測信息管理、在線綜合分析、離線綜合分析、綜合查詢、報表制作等。
水質監測系統通過固定、移動、自動等監測手段實現水質信息的采集并上傳至調度中心,水質不達標或發生污染時及時報警,并針對異常情況指揮現場進行處理。主要功能包括水質監測數據采集與管理、水質站網管理、水質分析評價、水質監測資料整理匯編、水質預測預報、水質信息查詢、水質會商支持、水質信息等。
三維仿真系統通過數字化手段把中線干線工程裝進計算機,能夠形象地展示工程全貌,同時可展示工程沿線社會經濟環境。三維仿真系統是實現“數字中線”的基礎。
2.2水量調度系統與閘站監控系統的集成
水量調度系統集成了供水計劃生成模型、總干渠水力學模型、冰期輸水控制模型、應急預案模型。為了提高數據共享,保證數據一致性,系統構建統一的模型參數數據庫,閘門控制指令計算模型的輸入包括兩類參數:一類是模型參數,包括水工建筑物的設計參數,如渠段長度、底寬、設計水位、設計流量,以及模型自身的參數,如水位最大降速、閘門開度步長等;另一類參數是反映供水調度實時狀態的監測數據,如閘前閘后水位、閘門開度、過閘流量等。模型參數從本地模型數據庫中獲取,監測數據則利用OPC技術從閘站監控系統獲取,同時,生成的控制指令也通過OPC Client發送到閘站監控系統。系統體系結構見圖2。
3OPC技術在水量調度系統中的應用
3.1南水北調中線水量調度規則
水量調度就是根據各用水戶的用水需求,通過改變一系列控制閘門的啟閉狀態,適時、適量地將水送到用水戶的過程。南水北調中線水量調度以總干渠水力學模擬模型為基礎,采用前饋加反饋的控制策略[16]。根據渠道初始及目標狀態的流量、水位、渠道水體體積等參數指標,初步制定節制閘流量變化過程及閘門開度變化過程,稱為前饋控制策略;根據渠道水力響應的實測數據,對過閘流量及閘門開度進行修正,以保證節制閘流量變化過程與前饋控制策略制定的流量過程一致,稱為反饋控制策略。典型的控制指令生成流程見圖3。
3.2基于OPC技術的閘站監測數據獲取與控制指令發送
反映渠道輸水控制狀態的實時監測數據是閘門控制指令修正計算的重要依據。考慮到監測數據量大,采集頻率高等特點,水量調度系統只在計算控制指令時才建立與OPC Server端的連接,一旦獲取到數據后即斷開與OPC Server端的連接。同樣,系統在每一個設定的時間間隔都會生成控制指令,但只是在需要調整閘門時才將相應的控制指令發送到閘站監控系統執行。本文采用C#語言開發OPC Client端應用程序,實現監測數據獲取與控制指令發送。數據獲取與指令發送的基本步驟如下。
3.2.1連接OPC Server
OPC Server由閘站監控系統提供,負責提供數據源。在OPC Client端建立與OPC Server的連接時,需要提供OPC Server的名稱與IP地址。服務器端的OPC Server可能有多個,在具體實現時,采用OPC Server枚舉算法,根據提供的OPC Server名稱和IP地址,找到指定的OPC Server,使用OPC Server對象提供的Connect方法建立連接。
3.2.2創建OPC Group 和添加OPC Item
OPC Server作為OPC Group對象的容器,提供了創建和添加組的方法,使用OPC Server對象提供的CreateSubscription可創建OPC Group對象。需要注意的是,使用該方法創建的對象,本身已經添加到OPC Server對象中,不需要使用AddGroup方法添加。在創建OPC組對象時,需要設置組對象的更新頻率(UpdateRate)、更新死區(Deadband)、是否激活(Active)等屬性,這些屬性涉及到數據更新方式,應根據數據訪問的實際需要設置。OPC Item由OPC Group管理,創建OPC Item時需要指定ItemName、ClientHandle等屬性,其中ItemName必須與OPC服務器端的Item項名稱一致,這樣在客戶端進行請求時,才能獲取服務器端對應的數據項的值。
3.2.3異步方式讀取監測數據
數據訪問是OPC Client端程序實現的一個重要環節,鑒于南水北調中線工程干線供水調度實測數據量大,數據種類多,系統采用訂閱的方式,當監控設備采集到的數據有變化時,自動觸發數據變化事件函數,通知客戶端。
3.2.4向閘站監控系統發送控制指令
發送控制指令是OPC Client端向OPC Server端寫入數據的過程。在水量調度系統中,向閘站監控系統寫入的開度指令遠比獲取的監測數據少,另外,根據南水北調中線水量調度的業務要求,在每次對閘門進行控制時,應保證閘門控制操作的同時性。因此,在OPC Client端開發過程中,采用同步寫的方式,利用OPC Server對象提供的Write方法,實現向閘站監控系統發送控制指令。
3.2.5斷開OPC Server
OPC的連接資源有限,在使用完成后,需要及時斷開與OPC Server的連接,使用OPC Server對象提供的Disconnect方法可斷開連接并釋放資源。
4實例
南水北調中線一期工程京石段水量調度系統部署在總調中心,通過控制專網與閘站監控系統連接,OPC Server端部署在閘站監控系統,負責提供數據源供OPC Client端訪問。OPC Client端應用程序部署在水量調度系統,負責從閘站監控系統讀取水位、流量、開度等監測數據,保存到內存表,作為控制指令計算的輸入項,生成的指令也是通過OPC發送到閘站監控系統。系統體系結構見圖2。
南水北調中線一期工程京石段水量調度系統運行總界面見圖4。系統提供了統一的水量調度操作界面,實現模型參數維護、模型計算軟件集成調用、成果管理、數據查詢與統計等功能。控制指令發送界面見圖5,采用顏色高亮顯示、閃爍等方式突出顯示開度發生變化的閘門,提醒運行調度操作人員需要執行相應的控制指令。
京石段自動化調度系統目前尚處于試運行階段,軟硬件設備均處于調試狀態。系統與OPC Server端采取短連接的方式,即:在每次閘門控制指令計算時進行連接,獲取數據后立即斷開與OPC Server的連接,并釋放資源;在需要發送控制指令時,建立與OPC Server連接,指令發送完畢后斷開連接。短連接方式能有效降低閘站監控系統OPC Server端軟件運行不穩定對水量調度系統的影響,提高了系統的穩定性。
5結語
作為南水北調中線工程自動化系統的大腦,水量調度系統負責實現正常調度、應急調度、冰期運行等不同工況下水量調度計劃制定、閘門控制指令生成等功能,是多個專題模型的集成系統。本文介紹了OPC技術的原理與數據訪問規范,并開發了OPC Client端應用程序,實現了南水北調中線工程京石段水量調度系統與閘站監控系統之間的集成。實踐表明,采用OPC技術很好地實現了水量調度系統與閘站監控硬件系統之間的數據通信,而無需了解閘站監控數據采集設備底層的細節,系統運行穩定,開發相對簡單高效,集成成本低。
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