嫩江尼爾基水利樞紐運行管理綜述

陳宏邦，劉 勇

（嫩江尼爾基水利水電有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾161005）

1 工程概況

嫩江尼爾基樞紐位于黑龍江省與內(nèi)蒙古自治區(qū)交界的嫩江干流上，具有防洪、工農(nóng)業(yè)供水、發(fā)電、航運、環(huán)境保護、魚葦養(yǎng)殖等綜合效益，是嫩江流域水資源開發(fā)利用、防治水旱災害的控制性工程，也是實現(xiàn)北水南調(diào)的重要水源工程。水庫總庫容86.11億m3，其中防洪庫容23.68 m3，興利庫容59.68 m3，總裝機250 MW，多年平均發(fā)電量6.378億kW·h。工程建成后，可使齊齊哈爾市防洪標準由50年一遇提高到100年 一遇，樞紐至齊齊哈爾河段的防洪標準由20年一遇提高到50年一遇。設計水平年時，尼爾基水庫為下游城市工業(yè)生活供水10.29億m3，可以滿足齊齊哈爾、大慶、哈爾濱等重要城市用水；為農(nóng)業(yè)灌溉提供用水16.46 m3，可使下游灌溉面積發(fā)展到30.26 hm2；為航運供水8.2億m3，為環(huán)境供水4.75億m3，為濕地供水3.28億m3，改善下游航運條件及生態(tài)環(huán)境；同時增加了黑龍江省電網(wǎng)調(diào)峰容量，緩解電網(wǎng)調(diào)峰容量緊缺和水電、火電比例嚴重失調(diào)問題。

2 工程管理

2.1 工程監(jiān)測

2.1.1 外觀變形監(jiān)測

大壩及近壩區(qū)位移變形每年均進行全面測量，掌握工程的整體變形情況，系統(tǒng)分析評價工程安全運行狀態(tài)。高程測量嚴格執(zhí)行《工程測量規(guī)范》、《精密工程測量規(guī)范》、《國家一、二等水準測量規(guī)范》的標準。

根據(jù)尼爾基樞紐工程實際情況，近壩區(qū)位移測為高程控制網(wǎng)，為了監(jiān)測壩區(qū)和壩體的垂直位移，在大壩下游工程特征位置共布設4個水準原點，26個工作基點，組成了垂直位移監(jiān)測精密水準網(wǎng)。近壩區(qū)巖體位移監(jiān)測網(wǎng)觀測，按照SL60-94《土壩安全監(jiān)測技術規(guī)范》的要求，測量等級為國家一等，測量頻次為1年1次；為了充分利用水準監(jiān)測網(wǎng)中的水準工作基點，結合在廠房、溢洪道設置的倒垂雙標點，組成閉合或附和水準路線；分別在主副壩壩頂、主壩下游205馬道、主壩下游191.5馬道布置垂直位移監(jiān)測標點共計103個，其中，主壩壩頂21個點，左副壩壩頂13個點，右副壩壩頂27個點，主壩下游高程205，191.5 m馬道共計42個點，測量等級為國家二等，測量頻次為1月1次；為了監(jiān)測水平固定測斜儀的絕對位移，在孔口處布設9個聯(lián)系水準點；外觀變形測量儀器主要采用徠卡NA3003水準儀，測量方法主要采用閉合法，來回2次，采用GNPS變形監(jiān)測綜合數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對測量數(shù)據(jù)進行后處理；在廠房壩段及溢洪道壩段布設真空激光管道、雙標、倒垂，共計29個激光點、雙標及倒垂各3個點，測量頻次為1周1次，采取管道激光準直法。

2.1.2 大壩內(nèi)觀監(jiān)測

根據(jù)SL60-94《土壩安全監(jiān)測技術規(guī)范》、SDJ336-89《混凝土大壩安全監(jiān)測技術規(guī)范》的要求，并借鑒國內(nèi)外已建土石壩的監(jiān)測設計經(jīng)驗，建立了系統(tǒng)的大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)，監(jiān)測設備主要有沉降儀、水平位移計、應變計、鋼筋計、溫度計、滲壓計、測壓管、光纖測溫等。該工程屬于新建工程，監(jiān)測自動化項目尚未竣工驗收，為保證觀測數(shù)據(jù)連續(xù)、準確、完整，目前監(jiān)測數(shù)據(jù)采取人工手動測量和自動化數(shù)據(jù)采集進行比對，并通過大壩安全監(jiān)測分析系統(tǒng)及時分析數(shù)據(jù)。

管理中，設有專責監(jiān)測技術員，按照監(jiān)測制度并根據(jù)水庫蓄水實際情況及時調(diào)整監(jiān)測頻次，并收集、整理、計算和初步分析；每年進行1次系統(tǒng)的資料整編與分析，并結合工程外觀監(jiān)測數(shù)據(jù)，提出變形監(jiān)測綜合分析報告；所有監(jiān)測數(shù)據(jù)均納入數(shù)據(jù)管理，并實行多臺計算機備份儲存，保持資料的延續(xù)性和完整性，以備日后查對比較，進行工程運行狀況分析。

2.1.3 冰壓力監(jiān)測

嫩江尼爾基水利樞紐工程處于寒冷的嫩江流域，全年有一半時間處于冬季，氣候嚴寒，極端最低氣溫-40.4℃，流域初雪一半在9月下旬—5月中旬，壩址區(qū)季節(jié)性凍土開始凍結時間一般在10—11月，開始溶解時間一般在6—7月，歷年最大凍土深度251 cm，多年平均凍土深度251 cm，多年平均凍土深度210 cm。尼爾基水利樞紐是我國緯度最高的碾壓式瀝青混凝土心墻土石壩工程，監(jiān)測冰層對壩體、壩基所產(chǎn)生的靜冰壓力及冰層因受風，流水的作用而漂流，撞擊壩體所產(chǎn)生的動冰壓力，對掌握大壩運行狀態(tài)及相關技術課題研究有著重大的意義。為此，在主壩上游約200 m處相近區(qū)域的庫區(qū)內(nèi)，人工刨冰，量測冰厚，頻次為1周1次。

2.1.4 大壩滲流監(jiān)測

大壩為瀝青混凝土心墻壩，副壩為粘土心墻壩。主壩與左副壩的連接采用混凝土連接墩，用來連接瀝青混凝土心墻和粘土心墻；主壩瀝青混凝土心墻與廠方壩段連接采用翼墻式。粘土心墻沙礫石壩的沙礫石壩殼抗?jié)B性較差，主要以防滲性較好的粘土作為防滲體，如果發(fā)生滲流過程線短時間內(nèi)變化較大，超過監(jiān)控值或有滲漏水出溢等情況時，意味著滲流場發(fā)生改變，可能導致局部滲漏破壞，導致壩體、壩基產(chǎn)生危險性滲透變形，甚至引起潰壩。監(jiān)測主要根據(jù)埋設在壩體及近壩區(qū)的滲壓計、測壓管、溫度計及布設在導流明渠段的光纖測溫系統(tǒng)，經(jīng)過采集壩體滲流壓力、壩基滲流壓力、測壓管水位及溫度，并結合水庫上下游水位及大氣溫度，依據(jù)“滲流熱”理論，綜合分析壩體滲流對大壩安全的影響。

2.2 巡視檢查

由于影響水工建筑物的自然因素復雜，且在長期運行中，受到各種荷載和自然因素的作用，工作狀況隨時都在變化，甚至運用狀態(tài)也發(fā)生了變化。在日常巡視檢查過程中能及時發(fā)現(xiàn)問題，采取有效措施把事故消滅在萌芽狀態(tài)，保證建筑物的安全，更好地發(fā)揮工程效益。

依據(jù)SL60-94《土壩安全監(jiān)測技術規(guī)范》的要求，詳細制定了日常巡視檢查、年度巡視檢查和特別巡視檢查，及領導帶班制度。

根據(jù)水庫蓄水實際情況，及時調(diào)整巡視檢查頻次，并且重點部位重點關注。水庫低水位運行時，日常巡視檢查頻次為1周2次，高水位運行時，日常巡視檢查頻次為1天2次；年度檢查，在每年的汛前汛后、用水期前后、冰凍期和融冰期均由部門領導組織相關工作人員進行全面的巡視檢查；特別巡視檢查，當遇到嚴重影響大壩安全運行時，部門領導均親自或安排相關工作人員進行特別檢查，組織專人對特殊部位連續(xù)監(jiān)視，并且認真做好相關工作記錄。

在巡視檢查過程中，將發(fā)現(xiàn)的問題及時匯總上報部門領導，并且加大對該部位的監(jiān)測頻次及巡視檢查力度，結合監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合分析，提供技術論證，對水庫的運行狀況進行判斷，及時處理問題，確保建筑物安全。

2.3 工程維修養(yǎng)護

水工建筑物在運用中，受到各種外力和外界因素的作用，隨著時間的推移，將向不利的方向轉化，逐漸降低其工作性能，縮短工程壽命，甚至造成嚴重事故。因此，對水工建筑物進行妥善養(yǎng)護，對其病害及時進行有效的維修，使不安全因素向有利的方向轉化，確保工程安全，使水工建筑物長期充分地發(fā)揮其應有效益。

根據(jù)維修原則，對可能導致事故隱患、迅速擴大的工程缺陷、便于施工的部位和工程量較小的工程缺陷進行及時修復處理。對檢查中在短期內(nèi)會危及工程安全運行、事故隱患也沒有繼續(xù)擴大的趨勢、工程量相對較大、尚不具備馬上施工條件的，一般將此項工作放在歲修中進行。同時日常維修工作嚴格堅持《水利工程施工質(zhì)量標準》和《水利工程維修養(yǎng)護定額標準》，將工程缺陷處理納入質(zhì)量監(jiān)督范疇，樞紐處負責施工現(xiàn)場管理和質(zhì)量監(jiān)督，計劃發(fā)展處負責工程量審核，在單位內(nèi)部形成一套工程質(zhì)量保證體系。

2.4 監(jiān)測設備、設施的管理

依據(jù)SL60-94《土壩安全監(jiān)測技術規(guī)范》的要求，制定嚴格的儀器、儀表使用、管理規(guī)范；建立儀表、儀器檔案；平常使用時嚴格依照廠家提供的使用說明和注意事項；定期對儀器、儀表進行保養(yǎng)、率定、維護；經(jīng)常使用的儀器、儀表均配置備件；監(jiān)測站內(nèi)冬季配備取暖設施，保證設備正常運轉的工作條件和環(huán)境；保護水準表面基點和標點，必要時進行校測。

3 工作人員素質(zhì)的培養(yǎng)

管理好水工建筑物，人才是關鍵。在日常的工作中，養(yǎng)成仔細、認真、嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，盡量減少采集數(shù)據(jù)的誤差，提高數(shù)據(jù)的準確性；相關工作人員參加水利部舉辦的大壩安全監(jiān)測培訓班，學習大壩監(jiān)測知識，豐富資料分析方法，提高資料分析準確性；和監(jiān)測項目施工單位建立委培關系，使工作人員能更好地全面掌握工程各重要部位的技術參數(shù)和工程結構，增強人員的業(yè)務水平，提高資料分析能力。