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新疆山口水库清污技术分析

更新时间:2009-03-28

山口水库是伊犁河流域干流的一座重要水库,承担着下游城市供水,生态保护、防洪发电、农业灌溉的功能。坝顶高程916.00 m,坝址以上流域面积27 402 km2。电站年均发电量34亿kW·h,发电洞共有9个进水口。

在简短的开幕式后,上海财经大学图书馆馆长朱为群、康考迪亚大学图书馆馆长吉莲·柏德丽(Guylaine Beaudry)分别作了题为《转型、开放和共享:大学图书馆的发展之路》《康考迪亚大学(加拿大蒙特利尔)韦伯斯特图书馆的转型》的主旨报告。中国矿业大学图书馆馆长宋迎法主持主旨报告。

1 污染源分析

山口水库坝址以上流域面积广阔,有草原,有林场,有人类生产生活区。山口水库支流大吉尔格朗河的冬根玛丽至莫乎尔段流经山地林区是产生漂木、树枝的主要原因。杂草、农作物秸秆、塑料制品、生活垃圾等的产生,主要是由于山口水库非汛期水位在低水位运行,大量库边滩地裸露,返库移民在滩地上种植玉米、小麦,冬季建造塑料大棚种植蔬菜等。另外,工业垃圾、生活垃圾、建筑垃圾被非法在库区边或入库支流边堆积。汛期水库水位上涨后,污物随着水流就汇聚到了坝前区域。

2 清污意义

保护发电机组,促进电厂发电效益最大化。整个坝区,因受机组常年发电影响,上游水流裹挟着污物在拦污栅前聚集,一是造成发电洞过流横断面积变小,二是有效水头变小。从而影响机组发电功率,使机组出力变小,负荷加不上去,而流量又会很大,浪费水资源。山口水电站每台机组的功率为80 MW,在每年汛期上游污物增多时机组功率降至为65 MW左右,机组功率下降近20%。除了直接影响机组正常出力外,污物还会在拦污栅前后造成水头差,形成水载荷。山口水库拦污栅设计最大水头差为4.0 m,总水压力2 160 kN。2016年汛期拦污栅前后的最大水头差曾高达4.2 m,总水压力根据栅上安装的压力传感器显示为2 298 kN,严重影响机组安全稳定运行,闸门集控系统报警装置凌晨3:00多发出报警,机组被迫停机。因此,水库清污工作对机组安全稳定运行和发电效益最大化有着重大意义。

复色紫薇的部分性状极其容易受到环境条件的影响,本试验只进行施肥研究,且采用有代表性的水平,今后可以进一步细化试验水平,并开展抗逆试验、修剪模式比较等方面的研究,形成配套的栽培技术集成,促进复色紫薇更好地发挥品种特性。

保护水源,促进下游城市经济社会的和谐发展。山口水库下游巩留县、察布查尔、伊宁市等供水矛盾突出,2015年山口水库被自治区人民政府定为集中式饮用水水源地,划分为一级保护区。但是,由于水库内各类污物的有机质降解净化,生化需氧量的降解的急剧增加导致水库水体盐度增高、水库水温分层、库中藻类繁殖加剧。部分死亡动物尸体和生活垃圾在腐烂变质过程中,产生有毒物质和气体,污染水源,库区空气质量污浊。水库进行经常性清污后,水质状况得到了有效的改观。

清污排漂调度的优点是清污措施是十分简单有效,只需开启表孔闸门,水库内的污物就可排到水库外,节省了人力。但清污排漂调度的方法,没有从根本上解决问题只是将污物排到了水库下游,而且对体积重量较大的污物(如水库中曾经出现的10多m长,直径1.4 m的大型漂木)没有效果。对吸附在发电洞拦污栅上的污物也起不到作用。其次这种方式受来水制约因素较大,山口水库来水成周期规律,一般5年1周期,即4枯(枯水年)1丰(丰水年),在多数的枯水年中,入库流量小于1 200 m3/s,4个闸门清污排漂出库流量需要达990 m3/s,严重影响水库发电引水,造成一定量的弃水。因此,清污排漂调度未必是最经济的清污措施。

3 清污措施

山口水库的清污措施是用清污拦污相结合的方式,以拦污为先,清污排污为后,采用4种清污技术相互弥补,清污效果显著。

3.1 清污排漂调度

2.2.2 “坐月子”的经历及分娩方式 本次调查对象中共1 439人有过“坐月子”经历,占比为93.7%;72.0%调查对象“坐月子”地点是自己家,22.2%在公婆家,而在月子中心的仅有1%;分娩方式以自然分娩为主,占78.4%,剖宫产占20.3%。年轻女性中自然分娩和剖宫产占比分别为56.2%、41.7%,婆婆/妈妈中为93.4%、5.7%,两者差异有统计学意义,两代人之间的分娩方式发生了变化(P<0.001)。

清污排漂调度是利用4扇露顶式表孔闸门,1扇潜孔式底孔闸门进行排污。5扇闸门均位于山口水库水利枢纽工程的左岸,其中4扇表孔闸门专门用于排漂设计,堰顶高程▽984.00 m,孔口尺寸8 m×10.2 m,4扇表孔闸门同时开启产生水流速度为12.1 m/s,对在水流中受力横结面积为1 m2的物体产生拉力为,经计算约为14.4 t。在如此大的力量作用下,距离210 m的电站机组污物绝大部分都能被拉引至表孔闸门排出水库。山口底孔闸门主要是用于泄洪,但其同时也可将悬浮在水中的部分污物排出水库。2008年山口水库正式运行以来,水利工程管理技术人员每次在进行清污排漂调度时均开展水力学安全监测,经计算和实际运行情况均显示:电站机组发电不受影响,4个表孔溢洪道进口流态较好,坝址以上0.9 km范围内水面干净清洁无污物。

美化环境,造就绿水青山。新疆伊犁河流域开发建设管理局一个重要使命是为再建一个山川秀美的伊犁,而努力奋斗。大量污物漂浮在水库中,各类颜色都有,特别是黄色漂浮物严重破坏了水面景观。

清污抓斗清污优势是不受任何条件限制,可以随时进行清污,且能清除较大重量和体积的污物,自动化水平高,效率高,安全可靠,是保护发电机组和其它水工机械设备免遭污物破坏的最直接手段。其清污范围也是清污作业必清的范围,但是其缺点是清污抓斗清污范围较小,山口清污抓斗只能抓取拦污栅前2 m的范围。

3.2 清污抓斗清污和机组甩负荷清污

在山口水库清污时,机组甩负荷清污一直是作为清污抓斗清污时的辅助措施。山口水电站经省调同意后,对所有机组进行甩负荷紧急停机,利用形成的水锤波对联合进水口处的9口拦污栅进行反冲击,松动吸附在栅体上的污物和淤积在栅前库底污物,然后清污抓斗将松动的污物抓出。

山口水库发电洞共有9个进水口,每个进水口有前后两个栅槽。下游栅槽放置拦污栅,清污抓斗沿上游栅槽导轨下抓上提污物。抓斗、拦污栅、进水口宽度均为5.5 m。清污抓斗清污是利用2×400 kN双向门机主起升直接下水清污。以往清污需要人员操作双向门机进行清污,今年中国水电顾问集团华东勘测设计研究院已完成清污抓斗技术升级改造的技术方案,方案以PLC控制系统为核心。改造9孔拦污栅前后位置原有的18台水位传感器和栅体上9套压力传感器。双向门机轨道上新增9套行程开关,分别对应9个清污口。当任意一孔拦污栅前后水位差或压力值达到设定值,信号将传送到PLC,PLC将自动启动清污程序,首先双向门机大车行走机构行走到第一个发出信号的孔口位置停止,停止动作由新增设的行程开关控制。清污抓斗自动向下运行,当下降到设定高度后即拦污栅底部,抓斗合拢抓污,然后向上运行,当抓斗上升到设定的上升高度值时,双向门机大车行走机构自动运行到卸污处,张开抓斗,污物滑落。PLC控制电控系统重复进行抓污,直至所有启动信号消除。项目完工后,山口水库将实现清污抓斗完全自动清污处理。

其二,自从研究小组实施英语演讲第二课堂指导以来,受训学生连续在 “外研社杯”(“CCTV杯”)全国英语演讲大赛省级决赛中取得良好成绩。2012年,2名参赛选手分获二等奖、三等奖;2013年,2名参赛选手分获一等奖、三等奖。其中,一等奖获得者的总分在全省参赛选手中位列第四,为我校历年参加该项赛事获得的最好成绩。

3.3 库区拦污

山口水库库区拦污系统2008年5月开始现场施工,同年和水库同时投入运行。库区拦污系统设置在距坝址0.7 km处,跨度约为400 m,与大坝大体平行。为适应汛前和汛后水库水位最大变幅达20 m,拦污系统A端(水库上游右岸)设置一座固定式钢丝绳卷扬机,功率30 kW,制动力矩630~1 250 kN,运动速度0.4 m/min,钢丝绳卷筒直径φ1728 mm。通过钢丝绳卷筒正反转动,收紧或放松钢丝绳以适应水库水位变化。拦污系统B端(水库上游左岸)设置一座钢筋混凝土锚固墩,锚固墩高4 m,3根φ36 mm钢筋入岩石深度2.0 m。锚固墩内预埋U型连接环。主缆绳采用型号为24ZAB6X19W+FC1670的钢丝绳,直径φ24 mm,长度820 m,破断拉力342.4 kN,钢丝绳将浮筒、拦污网体串联起来,钢丝绳一端卷在钢丝绳卷筒上,另外一端安装大型U卡,使拦污系统可以轻松地解开和连接,方便清污船行走和清污排漂调度。浮筒采用内蒙古生产的君益聚乙烯浮筒,浮体外壳采用食品级LLDPE原料,内部聚氨酯填充发泡,浮力大。为延长浮筒寿命,加强拉力和抗冲击力,同时保证浮筒受力均匀,工程技术人员利用优质加厚钢板制作成卷筒包裹在浮筒上,然后将拦污网和钢丝绳紧固于钢卷筒上。拦污网高度2.0 m,水面上0.2 m,水底1.8 m,底端有均衡重锤均匀悬挂在网体下沿。

拦污系统优点是能将水库内的70%以上污物聚集起来,便于人工打捞,拦污效率高。为发电机组机组建立了第一道防线。缺点是污物集中在拦污系统前,在清污船未进行打捞时,会导致坝区环境、水源的暂时污染,且还有部分悬浮在较深位置的污物从拦污网底部穿过;距坝址较近,受发电或泄洪水流影响打捞聚集污物作业存在一定的风险性;必须对拦污排的结构强度进行经常性检查,及时更换应力疲劳部件,一旦拦污系统断裂失控,结构笨重的拦污系统将严重威胁大坝溢洪道和发电机组联合进水口安全;当进行清污排漂调度时必须拆除浮箱,拆除和安装浮箱工作量和工作强度较大,9人班组约需5 d,延误其它工作。

3.4 清污船清污

山口水库清污船清污,主要是靠400 t专用清污船,清污船上设置有耙斗和载重小车的清污装置。对于数量较多的体积小重量轻的零散污物,清污船在行进过程中将耙斗接触到的污物传送到船体中。对于较重污物,船上人员利用清污船将其拖到岸边,装上卡车上运走。在汛期污物较多时,经常租用民船进行打捞。清污船清污优势是机动灵活,但受清污船只容量、功率限制清污效率很低,而且存在较大的安全风险,租用民船清污,人工成本较大。

4 结语

水库清污工作是一项长期复杂的工作,做好此项工作需要大量财力、时间、科技的投入,但是做好此项工作的意义是非常重大的。山口水库清污工作采用了4种清污措施相结合的方式,每种清污措施都有优点和缺点,但4种清污措施相互弥补不足,最后山口水库清污工作取得了明显的效果:水库更加干净,机组运行更加安全。

 
马运彬
《广西水利水电》 2018年第01期
《广西水利水电》2018年第01期文献

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