前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇水電工程論文范文,相信會為您的寫作帶來幫助,發現更多的寫作思路和靈感。
70年代以前,在用算盤和計算尺作為計算工具的年代,用拱冠梁法計算一個拱壩,三個人要算上半年;用圓弧滑動法分析土壩的壩坡穩定,一天只能算一個圓弧,而要找出最危險的滑動弧,往往要算上數十個甚至上百個圓?。灰粋€土壩下埋著的涵洞,其結構計算,三個人要算上三個月;水電站的調壓井,其水位震蕩過程,一個人要算上幾十天,……。水利水電工程的繁瑣設計計算還可以舉出很多很多,而這些計算項目直至今日,在工程設計中還是必不可少的。這樣的計算效率,對于“”前的工程技術人員來說,可能都有體會。所以,從繁瑣的計算中解放出來,使更多的精力用于工程的優化,一直是水利水電工程師的愿望。工程設計圖是工程師的語言和論文,那復雜、密密麻麻的線條,凝結著多少人的艱苦勞動,特別是那個樞紐總平面布置圖,牽一線而動全局。當年,工程師們整天爬在圖版上,近視眼的度數不斷增加,挺直的腰干不得不彎下來。改了一次又一次,作廢了多少圖紙。所以,水利水電工程不但需要在分析計算上采用先進的計算手段,而且需要在工程繪圖上采用CAD手段。
《水利水電工程設計計算程序集》是全國水利水電勘測設計部門中較為完整和系統化的程序集,可以完成中小型水利水電工程的絕大部分常規計算,已經在本行業的40多個甲級設計院和眾多的市、地、縣一級勘測設計部門得到應用。另外,還有一些沒有收集到《水利水電工程設計計算程序集》的程序也在一些設計院使用著。若干中型、大型工程的分析計算軟件還沒有匯集成冊。
在計算機輔助工程設計方面,土石壩CAD、拱壩CAD、重力壩CAD、閘門CAD、廠房CAD、樞紐布置CAD、水能CAD、隧洞CAD、渠系CAD、河道整治CAD等等,已經在有些設計院得到很好的應用,對于優化設計,提高設計質量,加快設計進度,減輕設計人員的勞動強度,發揮了積極的效果。
時至今日,很難設想,沒有水利工程方面的軟件,怎么進行設計工作,這就是科學技術進步的表現。這些軟件,為水利水電工程采用先進技術,為優化設計、節約投資作出了巨大的貢獻。
貢獻雖大,卻經歷了一個痛苦的過程。7、80年代,有一些設計部門的領導,羞羞答答的擬投資計算機,花幾萬、幾十萬元,買一些計算機設備,還勉強通得過,說要花幾百、幾千元買軟件,無論如何也想不通。這種思想狀態,現在仍然殘留在社會上。設備是看得見的,價格不容懷疑,不能無償拿回。軟件是看不到的,它是否有價值,他們懷疑,更有甚者,我也可以盜版來。有些設計單位的領導花幾百幾千元請客吃飯,眼都不眨一下,要他拿出幾百元幾千元買軟件,根本不于考慮。無償或低價使用軟件,仍然是大家的習慣。水利部規劃設計總院在80年代曾投入上千萬元,支持各甲級院開發軟件,但各院用于開發的人力價值,遠遠超過了規劃設計總院的投入,開發成果屬于誰,總院無權,各院也不愿無償提供,但也賣不出好價錢,以收回成本,最后只有本院獨享,好在它著實提高了我們國家的水利設計水平。沒有軟件的設計院怎么辦,只有重復開發。當年軟件的開發者,多數是出于對科學技術的熱愛,對事業的執著,是不計報酬的,干著高水平的工作,拿著單位的平均工資,無怨無悔的工作,這樣,遂產生了當前這么多水利應用軟件。這一批人老了,退休了,年輕人上來了,也有不少好的軟件問世,更豐富了水利軟件的陣容。年輕人最講究自我價值,這種扭曲貢獻與報酬的關系,能夠吸引高水平的技術人員長期投入嗎?
現在,人們慢慢懂得了軟件的威力,但相當多的人仍然不懂它的價值。我們可以花幾十萬、上百萬買國外的軟件,卻不愿意用1/10的價格買國內的軟件,特別是水利軟件,有些人還罵有償轉讓的人是銅臭。當真水利軟件的作者就如此低價嗎?,F在不是軟件漫天飛,你可以不買這個買那個,現在經常會遇到好的軟件不愿意拿出來。
除了《水利水電工程設計計算程序集》向用戶推廣使用以外,還有一些設計院也在把自己的一些軟件推向社會,但更進一步的交流仍然存在著一些障礙。特別是各種CAD軟件,很難找到賣主。
為什么會出現這種情況呢?
一、CAD軟件及其所出的設計成果,代表了一個設計院的水平,在設計投標中,誰也不愿意競爭對手由于工具的先進而打敗自己。
二、水利水電行業的軟件銷售價格,嚴重的與其實際價值不相稱。軟件編制者從事的是雙專業的高水平技術工作,就因為你不能為本單位掙回更多的收入,無論待遇和地位都不能與你對社會的貢獻相一致。作為設計單位的領導者,也不愿意將高水平的雙專業人員,壓在不掙錢的軟件開發崗位,于是。設計單位紛紛撤消7、80年代建立的計算機室、處,或者改變它的性質:只管管電腦設備。作為軟件編制者,寧愿多攬幾個工程設計任務,而不愿意過多的編制軟件和賣軟件。因為設計費遠遠地高于軟件的價格。
三、由于水利水電工程的多樣性,應用條件的千變萬化,程序編制者很難一次預見到所有的工程條件,經常要對程序做某種修改,有一個逐步完善的過程。這就要求程序使用者非常熟悉軟件的性能,因而程序的售后服務工作量相當大,有些得不償失,還不如不賣。
雖然存在著這些障礙,但是,仍然有一些熱心人士和單位,執著的從事著軟件開發工作,愿意將軟件貢獻給社會。在推廣應用《水利水電工程設計計算程序集》的過程中,我們了解到,市、地、縣級設計單位很需要更多的水利水電工程的應用軟件,特別是CAD方面的應用軟件。水利工程網站開辟了應用軟件的交流園地,加強應用軟件的程序交流和信息交流。歡迎各級領導、工程技術人員參與。
您可以采用下面的任意一種交流方式:
一、有愿意將自己編制的應用程序作為自由軟件,提供給大家無償使用,接受大家的檢驗的,我們衷心的歡迎你們,并向你們表示謝意。
二、愿意將自己編制的應用程序,有限制的提供大家使用,當需要完全版本時,可以與您具體商議轉讓辦法。
1.1AHP確定控制模型的主觀權重層次分析法的基本步驟如下:①將各個評價指標按照不同屬性自上而下分解成若干層次,形成遞階層次結構模型;②對同一層次的各評價指標關于上一層次中某一準則的重要性進行兩兩比較,根據評定尺度確定其相對重要程度,構造兩兩比較判斷矩陣;③由判斷矩陣計算被比較評價指標對于該準則的權重并作一致性檢驗;④組合一致性檢驗。計算一致性指標:CI=(λmax-n)(/n-1),n為矩陣的階數。
查詢對應的平均隨機一致性指標RI,當n=1,2,…,10時,RI的取值見表2。當隨機一致性比率CR=CI/IR<0.1時,認為該層次排序權重具有滿意的一致性。
1.2熵確定控制模型的客觀權重我們將綜合指標的重要性和指標提供的信息量這兩方面來確定各指標的最終權重?,F有m個待評項目,n個評價指標,形成原始數據矩陣。矩陣R中第i行Ri反映被評對象的第i個因素對于評價集中個評價的隸屬度,第j列反映被評對象各因素分別取評價集第j個評價的程度,其中i=1,2,…,n,j=1,2,…,m。
1.3基于熵和AHP的多層次模糊綜合評判模型根據2.3中基于熵和AHP確定組合權重W,和2.3中確定的單因素評判矩陣R,綜合評判模型為A=W•R,記A=(a1,a2,…,am)。A即為綜合評價結果,aj表示評價對象對評價集中第j個等級的隸屬度。
1.4基于熵和FAHP的模糊綜合評判結果的確定確定了影響水利水電工程造價的相關評判指標的模糊綜合評判集,根據最大隸屬度法選擇最大的評判指標所對應的評判集作為最終評判結果。
2基于熵和FAHP的水電工程全壽命造價控制實證研究
本文以西北口水電站的建設為例,建立基于信息熵的灰色關聯分析模型,根據每個階段的影響因素,計算每個管理階段對工程造價影響程度的灰色關聯度的大小。
2.1西北口水電站全壽命評價模型權重的確定根據表1中選取的指標體系,通過2.3中權重的計算方法,該評價模型的權重向量計算結果如表3所示。
2.2基于熵和AHP的西北口水電站模糊綜合評判模型①設置評判模型的評語集。依據西北口水電站工程造價控制管理評價指標體系的特點,針對各層指標設定評語集為{非常重要,很重要,一般重要,有影響}。②模糊隸屬度矩陣的確定。確定模糊評價矩陣R=(rij),Ri為對應一級指標Bi的模糊評價矩陣,i=1,2,3,...,n,其元素通過模糊統計方法確定,rkj=mkj/K其中K為專家數,mkj為第k個指標評價為Vi的次數。計算結果表明,水利水電造價全壽命管理中各階段對工程造價影響的灰色關聯度大小的排序為:設計階段>決策階段>施工階段>竣工階段。
2.3結果分析①設計階段的造價管理對整個水利水電工程全壽命管理的影響最大,其次是決策階段,這兩個階段在此模型中計算的灰色關聯度也比較接近。②設計階段的造價管理直接影響了西北口水電站建設最終的決算成本,這與基于熵和FAHP全壽命管理模型的評價結果是一致的,驗證了該模型科學性和合理性。
3結語
水電工程項目是為群眾生活、社會發展而建設的項目,項目使用的資金也是由國家政府單方面的撥款,并不涉及到個人或某企業的款項。但是,在資金下撥到水電工程施工單位的過程中,會經過多層審核,而層層的審核也讓資金出現流失的問題,導致項目工程資金款項延后,甚至資金出現短缺的問題,而一些施工企業也只能用一些劣質的材料完成,不僅影響了水電工程施工的進度,還對其項目質量造成嚴重的影響。
2、水電工程管理模式分析
2.1建立健全項目規章制度
科學的規章制度是提高水電工程建設效率的基本手段,而在當今水電工程項目管理中卻缺乏全面性、科學性,首要的任務是做好水電工程項目管理的規章制度。首先,要從項目管理內部機構的職能設置進行管理,加強各個部門的管理力度;其次,加強對工程項目招投標程序的管理,要建立招投標程序的規范化、程序化、透明化,建立對招投標程序的評標、定標的監督部門,從各個角度來完善工程項目的規章制度,確保工程實施有章可循;最后,在強化內部管理制度的同時,要多引進一些先進企業的項目管理經驗,通過這種方式可以增加企業內部管理的經驗,避免發生“閉門造車”的現象,要將眼光看遠,這樣才有利于水電工程項目的建設。2.2加強水電工程施工現場質量管理水電工程施工現場管理關系到施工的質量,是不容疏忽的,水電工程不是企業更不是個人的工程,是為提高人們的生活質量,提高社會發展所建設的國家工程,因此,水電工程施工現場的管理工作也擔起為群眾服務的責任。首先,要建立健全的施工現場質量管理體制,如施工單位保障的控制、施工標準的控制、政府質量監督的控制、監理單位監督的控制等,以此來提高水電工程整體的施工質量。其次,要不斷的完善管理制度,科技在進步,人們的生活水平也在提高,對水電的需求也有著明顯的提升,也為水電監督管理部門迎來更大的挑戰,因此,監督管理部門必須做好各項因素的調查分析工作,如發現不足的地方要及時改正,發現落后的環節要及時提高,做好管理制度的科學化、合理化,同時,應保證充足的工程質量監督的經費,這樣質量監督工作才能發揮最佳的監督管理水平,確保水電工程的質量。
2.3加強水電工程施工現場的安全管理
安全管理在水電工程施工中占有重要的地位,對工程施工現場的員工做好安全的工作,要本著“安全第一”的施工原則開展工程建設。首先,要對原有的安全管理體制進行完善,加強安全監督,開展對安全事故的分析和預控的能力,要將安全隱患扼殺在萌芽中。其次,監督部門應加強對現場的安全檢查和管理的工作,對施工人員的技術水平、操作能力等綜合能力進行考核,同時還要做好對施工現場材料、器材、設備的檢查工作,確保施工管理的效果。最后,要結合安全法對員工違法的施工行為進行約束和處罰,提高員工法律意識、安全意識,以此來確保員工安全管理的自覺性,全面的提高水電工程施工的安全管理水平,促進水電工程的良好實施。
2.4對水電工程開工和驗收的管理
水電工程項目的開工管理工作,是需要對項目法人、機構等權限審批的管理,工程開工前需要向相關部門提供開工申請,授權審批后才可以正常開工。當然,在項目工程開工前,相關的管理部門必須做好施工前的準備工作,要對施工的每一個環節進行記錄,為后續工程驗收工作提供可靠的依據。另外在對工程進行驗收時,監督部門要嚴格的執行質量管理,將工程的施工情況與設計初的情況進行核對,一旦發現哪個環節出現問題,需及時進行修改,如果在不影響質量的情況下,可以召集各個相關部門對開工設計進行調整,這需要讓監管部門了解實際的情況,管理工作不僅要對水電工程的質量、安全進行管理,同時還具備高度的責任感,要對國家、對群眾的責任。
3總結
關鍵詞:生態環境水電工程建設體系
2003年,一場關于“楊柳湖工程”和“怒江水電開發規劃”的爭論引起了社會和公眾廣泛的關注。爭論的焦點是水電開發和生態環境(包括自然和文化遺產)保護,與從80年代開始的世界范圍的爭論類似,許多專家主張,為了保護生態環境,停止尚未開發的江河的水電開發,保留一條原生態的河流。
這場爭論應該是一件好事。第一,它反映了中國的專家學者和公眾生態環境意識的提高,不再僅僅從經濟發展的角度看問題,是與“統籌人與自然和諧發展”的要求一致的;第二,它反映了水電開發的大好形勢,如果在若干年前,一年連一個大型水電站都開工不了,就不會擔心水電的“無序開發”,就不會引起人們的重視;第三,它反映了水電開發在經過了資金約束時期、市場約束時期后,進入了生態環境約束時期。
如何通過深入的研究和討論,在一些重大問題的認識上取得基本共識,在水電開發中切實保護生態環境,通過生態環境保護促進水電建設的健康的發展,特別是以科學的發展觀為指導,建立與生態環境友好的水電工程建設體系,可能是實現水電開發與生態環境保護協調發展的正確途徑。
一、從中國的國情和發展目標看水電開發和建壩的必要性
黨的十六大提出2020年實現全面建設小康社會的目標將把一個占全球人口1/5的大國帶入比較富裕、文明的社會,這是人類歷史上最為艱巨和宏大的社會進步過程。十六屆三中全會提出的統籌城鄉發展、統籌區域發展、統籌經濟社會發展、統籌人與自然和諧發展、統籌國內發展和對外開放的新發展觀,將成為我們制定社會經濟科學技術發展戰略的基本出發點。
中國實現上述目標受多方面的約束,其中與水電開發和建壩比較密切的有:能源;水資源;土地資源;生態與環境。
1.中國的能源結構和發展趨勢決定15-20年內需要大力發展水電
1.1中國的能源結構、水電資源總量和在中國能源組成中的地位
中國常規商品能源資源占世界總量的10.7%,水能資源居世界第一位,煤居第三位,石油第十二位,天然氣第二十二位,由于我國人口眾多,人均能源可采儲量遠低于世界平均水平,2000年人均石油可采儲量只有2.6噸,人均天然氣可采儲量1074立方米,人均煤炭可采儲量90噸,分別為世界平均值的11.1%、4.3%和55.4%。
2002年,我國一次能源產量為13.87億噸標準煤。其中煤炭產量13.8億噸,居世界第一位;原油1.67億噸,居世界第五位;天然氣產量326.6億立方米,居世界第十六位;發電量16540億千瓦時,居世界第2位,其中水電發電量2280億千瓦時,居世界第四位。2002年,全國一次能源消費量為14.8億噸標準煤,其中煤炭占66.1%,石油23.4%,天然氣2.7%,水電7.1%,核電0.7%。我國已成為世界第二大能源消費國。中國能源結構以煤為主的形勢將長期存在,若采取正確的政策,可使能源結構中煤的比例有所下降。
水電資源總量在中國能源組成中僅次于煤處第二位。
正在進行的第六次全國水能資源普查結果雖然尚未正式公布,但最新的勘察資料表明,理論蘊藏量6.89億kW(1980年普查成果為6.8億kW,下同),技術可開發裝機容量4.93億kW(3.78億kW),經濟可開發裝機容量為3.95億kW。這個資源量意味著什么?
第一、水能資源是我國最豐富的能源資源??偭渴澜绲谝唬司材芙咏澜缙骄剑ò唇洕砷_發水能資源為91%),而平常經常提到極為豐富的煤炭資源人均約為世界平均水平的55%,石油資源人均達不到世界平均水平的10%。
第二、水電能源是中國現有能源中唯一可以大規模開發的可再生能源,煤炭、石油都是不可再生的。水電能源考慮的時間段越長,其總量越大。按常規能源再使用100年考慮,中國經濟可開發水電能源折合標準煤507億tce。而中國煤炭剩余可采儲量為950億t,折合標準煤678億tce,而煤炭又是重要的化工原料,若按80%用于能源,折合標準煤542億tce。因此,中國的能源資源中,水電能源和煤炭能源處在大體相同的水平。由于水電能源是可再生能源,越早開發越好,如果50年內不開發,就等于浪費了1/2的水電能源,按經濟可開發計為254億tce。而煤炭不開發則能繼續保存。
其他能源,如核能、風能、太陽能、生物質能都是今后發展的方向,但由于技術、經濟等方面的原因,即使大力發展,核能、風能、太陽能、生物質能加起來在發電能源中也不可能超過15%。而水電可以占到25-30%。因此在今后20-30年中,水電將繼續在中國能源結構中處于第二的位置。
1.2中國發展的要求需要發展水電
本世紀的頭20年是中國經濟社會發展的重要戰略機遇期,到2020年中國實現經濟翻兩番。根據國際經驗,這一時期是實現工業化的關鍵時期。大部分發達國家在此期間經歷了人均能源、資源消費量增長較快(尤其在人均GDP在三千美元左右)和能源、資源結構快速變化的過程。
2020年需要多少能源?專家的預測結果是:2020年中國一次能源的需求在25-33億噸標準煤之間,最少將是2000年的兩倍。煤炭是21-29億噸,石油是4.5-6.1億噸,天然氣是1453-1654億立方米,發電裝機容量是8.6-9.5億千瓦。
如果采取正確的能源戰略、相關的政策措施和積極推動科技進步,未來20年中國的能源需求將有可能保持相對較低的增長速度。到2020年中國一次能源的需求均值為29億噸標準煤,是2000年的2.2倍。這就意味著中國還有可能繼續實現能源翻一番,GDP翻兩番。二是在保持相同經濟增長目標的前提下,由于能源結構和能效提高的差別,2020年的一次能源需求仍可能有約8億噸標準煤的巨大差異。
按中等水平考慮,2020年發電裝機容量9億千瓦,若水電裝機容量2.3億千瓦,比2002年增加約1.5億千瓦,按年利用4000小時,火電煤耗按先進的330g/kwh計,一年少燃煤約2億噸。
若進一步考慮到2050年,16億人口的中國實現了現代化,即使按照最節約的生活方式,人均1kw的發電裝機是需要的,因為這遠低于發達國家目前的水平,也低于現在我國大城市的水平??傃b機16億千瓦,即使考慮第六次水力資源普查新增1億kw經濟可開發容量,考慮生態環境約束,按70%開發考慮,水電裝機也只能增加0.7億千瓦。因此2020-2050將進入水電增長非常緩慢的時期,與西方發達國家目前的情況類似。這樣,16億千瓦總裝機中有3億千瓦水電,不到19%。
因此,中國水電的快速發展期就是今后15年。由于可再生資源的特點,如果要開發,就應該早開發。
另外,從國際對比看,發達國家的基礎設施建設基本完成,歐美發達國家開發水電早,在上世紀50-60年代,水能資源的開發已達70%左右,當時生態環境保護與開發建設的矛盾問題不突出?,F在發達國家基本上不再對未開發的20-30%的水能資源進行大規模的開發。但中國情況不同,目前已開發和正開發的水能資源只占經濟可開發量的30%,即使考慮開發到歐美發達國家上世紀50—60年代的水平,還有1.5-2.0億kW的水能資源需要開發。
2.中國的水資源特點需要綜合性水利工程,也需要繼續建設大壩
2.1中國水資源的主要特點和面臨主要的問題
人均水資源有限中國水資源總量28000億m3,但人均占有僅為世界平均水平的1/4。
空間分布不均水資源分布在全國非常不均勻。北方的黃、淮、海流域嚴重干旱和水短缺。而南方的長江和珠江受嚴重的洪水威脅。水資源、土地資源、人口分布不匹配,導致不同流域之間水資源的利用率差別很大,全國平均20%而海河流域高達90%,大大高于40%的合理水平。
時間分布不均和降雨集中大部分地區從6月到9月的汛期降雨占全年的70%。而且不同年份降雨量變化很大。出現連續干旱年或連續洪水年的情況很普遍。
上述特性導致中國面臨主要的水資源問題是:
水的供需矛盾尖銳。矛盾越來越尖銳是由于人口持續增長,人民生活水平的提高和社會經濟的發展的結果。到2030年,中國人口將達16億,人均水資源量將降為1750m3。
洪水仍將為中國制造麻煩。由于水資源的時空分布不均,中國是一個水旱災害頻繁,區域水短缺和生態系統脆弱的國家。
水環境問題越來越嚴重,地面水和地下水的水質惡化,已對人的生活條件造成危害,并加劇了水的供需矛盾。
水土流失嚴重,這一問題反映在河流干枯、湖泊萎縮、內陸湖消失、土地沙化、天然綠洲減少、沙塵暴增加。
大壩建設在防洪、灌溉、供水和發電方面起重要作用。在改善水資源利用、處理和減輕中國所面臨的問題和挑戰方面,大壩建設仍將是有效的方法。
2.2綜合性水利工程中大壩的作用
大壩是具有防洪、水資源開發、清潔能源生產、航運等功能的基礎設施,它也能為庫區環境和當地旅游帶來利益。
防洪
到2000年,中國已建成各類水庫85000個,總蓄水能力5100億m3,建成堤防270000km,初步形成了大江大湖的防洪工程體系,基本控制了常遇洪水。但洪水災害仍給中國制造麻煩。超過70%的固定資產、44%的人口、1/3的耕地、620個以上的城市都位于主要河流的中下游,受到嚴重洪水災害的威脅。同時,隨著經濟和社會的發展及城市化,防洪區內的財富和人口持續增加。所有這些,都使防洪和安全面臨越來越大的挑戰。
1931年和1935年長江流域的洪水淹沒耕地340萬公頃和150萬公頃,死亡145000人和142000人。1954年洪水淹沒耕地317萬公頃,死亡30000多人,另外1888萬人遭受洪水損失。1998年長江流域的特大洪水,淹沒面積32.1萬km2,死亡1562人。由于長江干支流的763個大中型水庫,具有340億m3的蓄水能力,河水位被顯著降低,(荊江)分洪區未使用,比1931、1935、1954的洪水相比,減少了大量的耕地淹沒和人員死亡。估計700萬當地居民免于洪災,330萬km2的耕地和30多個縣市免受淹沒,重要的交通設施得到保護。防洪設施的減災效益約500億元。盡管如此,這次洪水災害的直接經濟損失仍然超過三峽工程的總投資。
1998年大洪水也發生在嫩江、松花江和閩江。572個大中型水庫攔蓄了192億m3洪水,使淹沒耕地大大減少,數百萬人免受洪水災害。
三峽水庫有221.5億m3的防洪庫容,荊江河段是防洪最危險的河段,三峽水庫的運用將使荊江河段的防洪能力由10年一遇提高到100年一遇。即使1000年一遇的洪水發生,三峽工程的調節和分滯洪區的運用,可使長江兩岸的廣闊平原免于災害。三峽水庫和堤防、分滯洪區一起形成流域的防洪工程體系。
小浪底工程位于黃河干流最后一個峽谷的出口。壩址上游面積占全流域面積的92%。91.2%的徑流和幾乎100%的泥沙形成于該工程的上游。因此小浪底工程是在流域綜合規劃中連接中下游、在流域防洪減沙中起極端重要作用的關鍵工程。
工程的主要任務是防洪(包括防冰塞)、減沙,也有供水、灌溉、發電功能,工程完工后,長期防洪庫容40.5億m3,水沙調節庫容10.5億m3。與其他大型水庫(如三門峽等)聯合運用,可使下游的防洪標準由60年一遇提高到1000年一遇,并基本免除冰塞威脅。工程的另一主要作用是減沙,可通過淤沙使下游河床20年不抬高。
供水
大壩和水庫對于附近沒有大河的城市,特別是大城市,在工業和生活民用供水方面起非常重要的作用。
2000年全國供水能力5531億m3,總用水5498億m3。工業用水1139億m3,占20.7%,生活用水575億m3,占10.5%。
中國遭受水短缺,全國600個城市中,400個供水短缺,特別是北方大城市。全國水庫每年供水1600億m3,占年總供水量30%,在工業、農業、生活用水中起非常重要的作用。
中國的水短缺是水土資源不平衡的反映。長江以北國土占63.5%,而水資源僅占19%。同時,年、季降雨變化劇烈。而且由于社會和經濟的發展,水的消耗將持續增加。現在總的水需求是約5800億m3,而21世紀中期望控制在8000億m3以下,也就是說,在現在水平上還要增加2200億m3。因此,更多的壩和水工程是需要的。
北京是有1400萬人口的巨大城市,由于附近沒有大河又遠離海洋,水短缺非常嚴重。北京的人均水資源量少于300m3,是全國平均水平的1/8和世界平均的1/30。因此,有限的水資源和巨大的水需求是城市發展的約束。北京是由潮白河和永定河形成的沖積平原。1949年以來,中國政府投入大量投資進行基礎設施建設,一個健全的供水和防洪系統已建成。到現在,有85個水庫,總庫容95億m3。其中密云和官廳是最大的兩個水庫,庫容分別為44億m3和42億m3。兩水庫的水源主要來自北京以外,特別是官廳水庫。現在北京每年用水約40億m3。50%以上的生活用水來自密云水庫,現在它是北京生活供水的唯一地表水源。1997年以前,官廳水庫也是北京生活供水的地表水源,但由于水庫上游的水污染,現在只能為工業供水。治理污染后,希望2005年能為生活供水。
由于水污染和上游用水越來越多,水短缺越來越嚴重。而且北京的水需求繼續增加。因此南水北調中線工程將于2002年底開工,2008年前將利用河北的四座水庫向北京供水,2010年將從長江支流漢江的丹江口水庫向北京輸水15億m3。水源地的大壩水庫是實現調水的前提條件。
灌溉和食物安全
2000年全國有效灌溉面積5470萬公頃,其中節水灌溉面積1870萬公頃,已形成了一個健全的灌溉排水工程體系。灌區糧食產量占全國糧食總產量的2/3。因此中國可以世界耕地的10%養活世界22%的人口。水利工程,包括大壩,為實現這一成就發揮了很重要的作用。在黃河流域上中游地區,一系列綜合目標的大壩沿干流建設,目的是防洪、灌溉、供水和發電。大型工程如青銅峽、三盛公、萬家寨,主要是為沿河的寧夏河套區、內蒙、陜西的灌區供水,沿黃灌區已成為國家農業生產基地。
現在,每年平均仍有2億6千6百萬公頃耕地遭受旱災。干旱和缺水已成為社會經濟發展的主要約束,特別是穩定的農業發展的主要約束。
航運
隨著大規模的水電工程建設,水庫上游區域的航運條件將顯著改善。隨水位升高,河的寬度和深度增加,水流速度降低,某些不利航行的急流險灘將消失,通航河段的長度寬度噸位將增加。而且,通過水庫調節削減洪峰,中等水位期將延長,枯水期的流量得到保證。因此,下游通航期延長,航運的保證率增加。
如前所述,三峽工程的一個主要功能是改善航運條件。三峽工程完工后,上游河段的危險的礁石和急流險灘將消失,航道條件將大大改善。10000噸的船隊可直達重慶。同時下游荊江河段的航道條件也將改善,工程改善的航道里程為570—650km。這些效益將有利于改善西南地區和中東部地區的物質文化交流,促進西部大開發戰略目標的實現。
統計表明,在華中電網(包括湖北、河南、湖南和江西)建設的主要水電工程,使庫區2500km以上的航道得到改善。貨運量比葛洲壩、丹江口、五強溪、萬安建設前增加了數倍。
3.貫徹“統籌區域發展”的方針,需要大力發展水電
加快西部水電開發,加大西電東送的力度,是貫徹中央西部開發,實行區域協調發展戰略最有效最可行的戰略措施。
第一、水電資源是西部的資源優勢,特別是西南的資源優勢;中國的水電資源82.9%集中在西部地區,其中西南四省區(云、貴、川、藏)占全國總量的73.6%。開發經濟效益好的大型水電站站址集中在西部,75%的大型水電站和80%的100萬kW以上的特大型水電站集中在西部,約60%集中在云、貴、川、藏四省區。
第二、西部地區的水電資源開發程度低。開發率不足20%的省區有山西、內蒙、黑龍江、河南、四川、貴州、云南、、陜西、青海、新疆,其中有8個是西部省區。
第三、電力具有穩定的、長期的市場。只要形成全國統一的大市場,公平競爭,采取環境保護政策導向,實行區域協調發展戰略,加大西部開發和“西電東送”的力度,水電就具有非常強的競爭力。
第四、西部水電開發可以帶動西部地區的交通、建材等工業,也將吸納部分產業結構調整產生的剩余勞動力。
西部地區的經濟發展水平和科技實力較落后,未來經濟發展是目標是按時實現全面小康社會。產業技術需求主要是大規模優勢能礦資源開發和后續加工技術,包括云貴川藏桂水能和有色金屬資源開發基地等。由于有色金屬資源開發是高耗電工業,與水電同時開發可獲得更高的經濟效益。
第五、可促進西部地區城市化進程。一個大型水電站的建設,往往形成一個中小城市,有利于農村人口向城市轉移,有利于西部實現小康目標。
因此,西部大部分省區都把水電作為支柱產業。二、水利水電工程中大壩對生態環境的雙重影響
2.1主要正面影響
嚴重洪災和持續干旱是最大的生態環境災難,大壩對減輕嚴重洪災和持續干旱有重要作用。
中國歷史上因嚴重洪災和持續干旱造成赤地千里、瘟疫流行、人民流離失所,社會動蕩、改朝換代,嚴重洪災和持續干旱導致社會經濟發展停滯和倒退的事累累發生。大壩在防洪、灌溉、供水方面的作用,本質上就是減輕和防止生態環境災難的發生。
水力發電主要的環境效益是減少污染物的排放改善空氣質量
2002年,在我國有統計的343個城市中,只有約1/3的城市(116個)達到二級空氣質量標準,符合適于居住的條件;經濟快速發展的大中城市二次污染上升,大氣能見度明顯下降,“看不見藍天”已成為許多城市的共同憂患;2002年二氧化硫排放量1926.6萬噸,居世界第一位,酸雨面積超過國土面積的30%,酸雨、光化學煙霧、細顆粒物污染已經在城市密集地區構成區域性污染;根據UNDP《中國人類發展報告》,2001年全球20個空氣污染最嚴重的城市中,我國占16個。世界銀行根據目前發展趨勢預計,2020年中國將為燃煤污染導致的疾病支付3900億美元的費用,約占當時GDP的13%。
由于嚴重的空氣污染,導致呼吸道疾病的發病率和死亡率顯著增加。調查表明,約50%的呼吸道疾病與空氣污染有關;根據UNEP《2002全球環境展望》,我國11個最大的城市中,燃煤產生的煙塵和細顆粒物每年使5萬多人夭折,40萬人感染上慢性支氣管炎。另據UNDP《中國人類發展報告2002》,空氣嚴重污染地區死于肺癌人數比空氣良好地區高4.7-8.8倍。
由于人類活動特別是CO2排放引起的全球變化將會加速我國的生態與環境的惡化。在全球變化的影響下,中國的氣候、生態和環境均產生了顯著、深刻和多方面的變化,近百年中國的氣候也在變暖,平均地面溫度上升了0.6-0.7℃,海平面平均上升了10-20厘米,冰川從小冰期結束以來面積減少了約25%,極端的天氣氣候事件如旱澇災害發生的頻率和強度近20年來呈上升趨勢,由此造成的氣象災害損失目前達到了GDP的3-6%。
造成大氣質量嚴重污染的主要原因是中國以煤為主的能源結構,并且沒有對煤炭利用采取有效的環保措施,煙塵和二氧化碳排放量的70%、二氧化硫的90%、氮氧化物的67%來自于燃煤。從環境容量看,二氧化硫是1620萬噸左右;氮氧化物是1880萬噸。但是,目前已經“超排”。中國二氧化碳的排放量僅次于美國,到2030年前后,中國有可能超過美國居世界第1位。在全球氣候變暖的國際談判中我國將遇到更大的壓力。
礦區附近尾礦廢棄物排放達150億噸。煤矸石已達40億噸,并以每年4-5億噸的排放量劇增。
因此,沒有污染氣體排放的水力發電應該優先發展。3億KW水電裝機,按平均年利用4000小時計,年發電量為12000億KWh。按照先進的耗煤水平(330g/kwh)計,每年減少燃燒原煤4億噸。減排8億噸CO2,960—1600萬噸SO2,8萬噸CO,296萬噸NOx,以及大量的懸浮顆粒物,廢水和固體廢物。如果說,減排SO2可通過加大投入采用潔凈煤燃燒技術實現的話,而減排CO2潔凈煤燃燒技術是不能實現的。以煤氣化為基礎,制氫與收集埋存CO2相結合,實現CO2的近零排放的技術,在美國也剛列入21世紀的科技計劃。
改善局部小氣候和生態環境
某些高壩創造了大型人造湖泊,改變了當地環境和景觀。有時,這種局部氣候和當地栽培結構的改變有利于當地庫周圍區域農業和工業化栽培的發展。成功的例子可在葛洲壩、丹江口、東江庫區發現。在水庫建設前,附近區域橘樹、茶樹、桑樹不能成活,在水庫建設后,橘樹、茶樹、桑樹已極大地促進了當地經濟的發展。建設大壩也能改善水生環境和促進漁業發展。因此,通過庫區綜合的開發計劃,有可能提供更好的條件發展新的栽培業和漁業,改善當地人民的生活條件。發展旅游是大壩建設帶來的另一好處。許多水庫都已成為著名的風景區,吸引了大量旅游者和當地居民參觀訪問。通過合理的景觀設計和重建,某些具有廣闊水面的平原水庫成為非常美麗的公園和鳥的棲息地。黃河三角洲的平原水庫已獲得天鵝湖的稱號,因為水庫建設后,數千天鵝和其他鳥類來到水庫,它吸引了大量當地居民和旅游者來訪,極大地促進了旅游業的發展。
利用水庫蓄水向濕地、干枯的湖泊補水,改善生態環境。如最近正在進行的利用岳城水庫向干枯的白洋淀補水。
2.2主要負面影響
與淹沒移民有關的影響
在過去幾十年大壩建設過程中,由于補償標準較低,或者補償資金使用管理上的問題,或者移民規劃的前期工作不細,有部分移民沒有達到“移得出、穩得住、能致富”的目標。近十幾年來,人均移民經費有了大幅度的提高,情況已有很大好轉。但也出現一些新問題,如三峽工程移民經費已占工程投資的約50%,人均約8萬元,但由于某些移民新區基礎設施的規模搞得過大,超過需要的幾倍幾十倍,而發展生產和直接補助移民的費用過低,也沒有達到“移得出、穩得住、能致富”的目標。移民安置區建設的生態環境影響也需高度重視。
淹沒耕地的影響
土地資源,特別是耕地資源,是我國最寶貴的自然資源之一。水庫淹地是不可避免的,是以水面換陸地。但淹沒耕地多的站址要慎重考慮。
淹沒對文物的影響
需要提前進行發掘、遷移、保護。
大壩的淹沒、阻隔、徑流調節對生物資源、生物多樣性、景觀多樣性等方面的影響。
特別是大壩的堵隔作用對珍稀洄游性魚類產生的影響,需要采用人工繁殖、設過魚通道(魚道、魚梯、能過魚的水輪機)等措施。對于國際河流,還要考慮國際合作問題,如果下游國家建壩未解決珍稀洄游性魚類的通道問題,即使我們放棄建壩也不能解決問題。
其他方面的影響
庫區淤積對土壤鹽堿化的影響;滑坡與水庫誘發地震;邊坡開挖對植被和景觀的影響;泄洪沖刷及霧化對岸坡的影響;開挖棄渣和混凝土廢料對環境的影響等;在水庫蓄水后,隨著排入水庫的工業廢水的增多,庫區水流緩慢,水體稀釋擴散能力降低,水體中污染物濃度將逐漸增加,造成水庫水質下降;一些高壩水庫蓄水后,水溫結構發生變化,可能對下游農作物產生冷侵害;水庫蓄水后因河流情勢變化會對壩下與河口水體生態環境產生潛在影響;
總之,對每一項負面影響,都應該進行科學的、定量的分析。對移民和淹沒耕地過多,生態環境損失過大的河段采取避讓政策;對一般的生態環境損失通過技術措施加以解決;對不可避免的生態環境損失進行經濟補償。同時,對正面的生態環境影響也應該計算其效益和價值。總之,應該通過技術、經濟、生態環境比較進行決策。三、以科學的發展觀為指導,建立生態環境友好的水電建設體系
可持續發展能力不斷增強,生態環境得到改善,資源利用效率顯著提高,促進人與自然的和諧,推動整個社會走上生產發展、生活富裕、生態良好的文明發展道路是黨十六大提出全面建設小康社會的四大目標之一。“堅持以經濟建設為中心,處理好經濟建設與人口、資源、環境之間的關系;在推進經濟發展的過程中重視人口問題,合理開發利用資源和切實保護環境;通過改善生態、保護環境,為中華民族的生存與發展創造良好的環境條件,促進經濟社會的可持續發展”是我國全面建設小康社會過程中應遵循的基本原則。
在未來較長一段時間內水利水電建設仍是國民經濟的重要基礎產業,防洪、供水、灌溉、發電等水利水電工程對社會經濟發展起到重大支撐作用,但工程對生態環境的影響也日益受到社會各界的關注。成為工程的限制性因素,能源資源的開發利用與生態環境保護是我國全面建設小康社會時期需面臨的最重要的問題之一。
現行的建設方針是考慮安全、技術可行、經濟合理的前提下考慮生態環境問題。為了實現黨的十六大提出的戰略目標,需要把生態環境問題放在重要的位置,建立新的生態環境友好的大型水電工程建設體系,從規劃、勘測、設計、施工、運行管理各個階段的環節,優先考慮生態環境問題,實現資源開發利用與生態環境保護雙贏。
我國對大型工程建設對生態環境影響,在推行環境影響評價制度以來,圍繞三峽工程、南水北調工程等開展了大量的研究,但研究多限于宏觀定性方面的論述,而在微觀定量方面開展的工作相對較少;對水利水電工程對當前生態環境的影響分析較多,而對生態環境效應分析的預測工作相對較少。例如:目前我國對大型水利工程的生態環境效應評價局限于單因子評價(生態毒理、污染物因素等),較少考慮開發工程實施后流域生態系統功能的變化,以及流域生態系統結構、功能的退化,以及相應的恢復措施等。而戰略和規劃環評、生態系統服務功能的研究均處于起步階段,對于受損生態系統恢復的研究也處于定性研究階段。面臨我國的脆弱的生態環境,經濟的高速增長,協調經濟發展與生態環境保護的矛盾是社會可持續發展的重要方面。需從政策階段、規劃階段、工程階段全過程重視生態環境保護。?
為了建立生態環境友好的大型水電工程建設體系,需要重點進行以下工作:
1.加強國家對水資源(包括水力資源)的統一管理
水資源的綜合規劃(包括水力資源規劃)應該是政府行為。我國電力體制改革后,水力資源開發的政府管理職能進一步分散并有弱化的趨勢。政府應該對水資源的綜合規劃(包括水力資源規劃)加強統一管理,超前組織對尚未進行規劃的河流開展綜合規劃,對尚未批準的河流規劃盡快進行審查,如怒江和雅魯藏布江。對于目前關于怒江開發的爭論,應該采取積極的方針組織多學科的研究。
2.因地制宜、選擇適當的開發目標
過去的水力資源規劃,按照流域梯級開放模式,往往追求100%的開發率。由于移民和耕地的補償費用會越來越高,考慮社會穩定和保護耕地資源,在規劃時應因地制宜、選擇適當的開發目標,對于移民和淹沒耕地少,生態環境問題少的河流,可以100%的開發;對于移民和淹沒耕地多,生態環境問題大的河流,可以放棄部分河段的開發;參照多數發達國家的情況,水電資源平均開發70—80%是可行的。
3.開發與運行方式要兼顧生態環境的要求
水電工程的不同開發與運行方式,對生態環境的影響不同。在自然條件許可的情況下,采用“龍頭水庫”加多級引水式開發的模式可以減少淹地移民、減輕對生態環境的影響。上游河道坡降大,河谷狹窄,人煙稀少,交通不便,經濟不發達,因此在上游修建高壩大庫,淹沒損失所造成的經濟影響一般較中下游為小。引水式開發中的低壩或閘,其過魚設施國外已有比較成熟的經驗可供借鑒。水電的運行方式,以調峰運行經濟價值最高,但為了兼顧生態環境影響,應該安排一定的機組按基荷運行。工程還應該在低部位設置放水設施,以保證在機組全停時也能下泄最低生態流量,同時保證下游河段的供水需要。
4、研究和完善移民政策,使移民能長期共享水電開發的效益
我國水庫移民經歷了安置型和開發型兩個階段,國家還出臺了庫區后期扶持政策。為了解決好移民能走上可持續發展的道路,有專家建議研究“投資型”移民政策。其主要思路是將淹沒的土地、房屋及其他有價設施進行評估,加上對生態環境的補償作為股份,參與水電開發建設,使移民和開發方形成利益共同體,使移民能長期共享水電開發的效益。建設期安置移民的費用用預支若干年應得收益解決。移民區地方政府和移民代表做為股東參與工程建設的決策管理。這一建議值得研究探索。
5.開展建立生態環境友好的大型水電工程建設體系的科學技術研究
5.1水利水電規劃環境影響評價理論和方法
開展水利水電規劃環境影響評價,既有政府管理部分的需求,也有流域開發利用的客觀需求。而水利水電規劃環境影響評價在我國基本上屬于空白,只在一些流域或區域進行了概念性的工作,尚無完整的評價理論、技術、方法與標準體系。同時,近年來由于區域生態環境問題日益突出,區域環評、規劃環評、戰略環評一直是環境科學研究領域的熱點。
5.2大型水利水電工程的生態環境效應及對策
生態環境友好的水利水電建設規劃與設計技術開發;大壩的淹沒、阻隔、徑流調節對生物資源、生境的影響研究;流域水資源開發的生態累積效應與影響;水利水電工程運行的生態準則研究(包括生態水文學、生態水力學等);利用水利水電工程改善生態環境技術研究。
5.3基于3S技術和物探技術的工程勘測新技術
在水利水電工程勘測工作中,目前普遍大量采用洞探、坑、槽探等地質勘探手段,由于爆破開挖、亂置棄渣、不回填封堵,對工程區的生態環境會造成一定的影響。鑒于此,應大力發展對生態環境影響較小的工程勘測技術,如“3S”技術(RS、GPS、GIS),以及以綜合測井技術、微地震技術、淺層反射、淺層折射技術、層析成像技術(CT法)、反射成像技術、電磁波地質雷達技術、甚低頻電磁波測試技術等為代表的物探勘測新技術。
5.4工程精細設計、施工及加固新技術
工程中大量的洞挖、坑挖、槽挖、邊坡開挖改變了原有的自然地形、地貌,使生態環境受到破壞和影響,與建設生態環境友好的大型電站工程的要求不相適應。為盡量減少工程建設對自然環境造成的影響,開展工程精細設計、施工及加固新技術研究是尤為必要的。包括精細邊坡開挖技術研究;復雜環境條件下爆破開挖技術研究;精細開挖爆破成洞和鎖口技術研究等。
5.5遺棄開挖料的利用及施工場地復墾造地技術
在傳統的水電開發建設中,大量的遺棄開挖料對周邊的生態環境造成了一定程度的影響。過去對于劣質施工土石料的合理利用也進行過一系列的研究,但其出發點主要是基于經濟方面的考量或因為料源的缺乏,并未有意識地考慮環境方面的因素。工程進行中和結束后,料場的生態修和有計劃地進行施工場地復墾造地具有重要的經濟和環境價值。
5.6高壩魚道或魚梯技術
在水利水電工程的施工中,水閘施工技術不但關系到水利水電工程建設的質量和施工進度,而且關系到水利水電工程防洪、引水、分流和泄洪等功能的發揮,對保障人民安居樂業方面起著重要的作用。同時,水利水電是可再生的能源,加強水利水電工程建設有利于能源的開發利用,緩解國家能源緊張的危機,減少環境的污染和破壞,實現水利水電工程的經濟效益和社會效益,而水閘施工技術在其中起著決定性的作用。
2水利水電工程中水閘施工的技術方法
2.1施工前技術方法
在開始水閘施工之前,施工單位需要做好施工前的各項準備工作,如嚴格制定、審核水閘施工的技術方案、施工方案和質量管理制度,以及施工人員的施工資質及人員配備,并與建設單位和設計單位一起對施工圖紙進行共同會審,施工前必須逐級進行施工技術和安全生產書面交底,對施工人員進行崗前培訓,明確施工中各項技術、質量與安全生產的要求與指標,并對其中不利與施工管理的環節進行優化整改,以避免可能存在的安全隱患和因返工造成延誤工期及生命、經濟財產損失。
2.2水閘施工中的技術應用
水閘施工涉及到許多的工序環節,而每個工序環節對技術和質量有著嚴格的要求。因此,施工單位既需要認真檢測施工材料材質與強度,又需要嚴格控制水閘施工的工藝流程,以保證水閘施工順利進行。
2.2.1土石方的開挖施工
水閘施工的長度較長,施工斷面較大,對土石方的開挖要求較高,這對水閘質量有著直接的影響。施工單位在開挖土石方時需要注意選擇合適的斷面,既要減少混凝土的使用量,又要保證水閘強度滿足施工要求。因此,施工單位在施工中需要按照斷面的中腰線進行施工,保證開挖情況與設計相一致。
2.2.2混凝土的施工
由于水閘施工需要使用大量的混凝土,所以混凝土的質量控制工作就顯得非常重要。一方面,施工單位需要采取定期監測和抽查監測相結合的方法,從源頭上保證混凝土的質量;另一方面,施工單位需要做好混凝土配制工作,對混凝土的施工進行全程監控,確保混凝土的質量滿足施工的要求。對于水閘工程中的關鍵部位,施工單位還需要采取鉆芯取樣的檢測方法,最大限度保障混凝土結構的強度與質量。
2.2.3金屬結構的施工
金屬結構施工同樣是水閘工程中的關鍵環節,施工單位需要嚴格按照技術標準及規范要求進行施工。首先,施工單位需要對金屬材料進行質量檢測與復測,確保其符合施工標準和要求,并要求廠家提供制作材料的質保單;其次,在運輸金屬材料時,施工單位需要采取整體或者分片運輸的方式,在施工現場進行安裝,以免對金屬材料造成損壞而影響其質量;最后,在安裝水閘門槽的預件時,施工單位需要采取正確的施工工藝,并實時監測金屬焊接時的變形情況,以便出現問題時進行糾正處理。
3水閘工程中的導流施工過程
水閘工程建造的目的主要是排洪、引水、分流和泄水等。因此,在河、渠口進行水閘工程施工時,施工單位需要依據導流建筑中的擋洪標準,就地取材進行施工。
3.1選擇合適的導流方案
在選擇水閘施工的導流方案時,施工單位可以選擇在束窄的灘地修建合適的圍堰的方法。由于水閘施工容易受到地形限制,施工單位在布置圍堰時需要靠近主河道岸邊,但是主河道岸坡地質條件一般不太理想,極易出現坍塌情況。因此,施工單位需要修建結構簡單但是抗沖刷能力較強的漿砌石圍堰,并以木樁加固圍堰基礎,以粘土夯實圍堰的外側,還可以通過迎水面鋪設防滲塑膜,堆砌裝土編織袋加固圍堰,提高圍堰的堅固程度。
3.2選擇合適的截流方法
在堵壩截流的時候,施工單位需要采取合適的截流方法,先以模型和現場的試驗對截流設計嚴格論證,再利用平堵和立堵相互結合的方法進行合龍。同時,考慮到計算用料和實際用料之間的出入,施工單位在截流施工中需要增加備料量,確保截流施工用料的充足。此外,在截流施工前,施工單位需要增加護堤寬度,并對其進行嚴密的排列,按照拋投料物地點的流速和水深安排移動的距離,確保截流施工中拋投料物準確性和穩定性。
4結語