水电站及水电站风险.pdf

R1 水电站及水电站风险水电站及水电站风险 R2 水电站水电站 水电站是利用水能资 源发电的场所，是 水、机、电的综合 体。 水电站是利用水能资 源发电的场所，是 水、机、电的综合 体。 其中为了实现水力发 电，用来控制水流的 建筑物称为水电站建 筑物。 其中为了实现水力发 电，用来控制水流的 建筑物称为水电站建 筑物。 R3 水电站分类水电站分类 按对水源的利用性质分： 石龙坝水电站、抽水蓄能电站、汐电站石龙坝水电站、抽水蓄能电站、汐电站 按照水电站对天然水流的利用方式和调节能分： 径流式水电站径流式水电站、蓄水式水电站蓄水式水电站 按集中水头的手段和水电站的工程布置分： 坝式水电站、引水式水电站、坝引水混合式水电站坝式水电站、引水式水电站、坝引水混合式水电站 按装机容量分： 大型、中型、小型水电站。大型、中型、小型水电站。 R4 一、坝式水电站一、坝式水电站 用坝集中水头的水电站称为坝式水电站 其特点有： 用坝集中水头的水电站称为坝式水电站 其特点有： ? 水头取决于坝高。水头取决于坝高。 ? 引用流量较大，电站的规模也大，水能利用较充分，综 合利用效益高。 引用流量较大，电站的规模也大，水能利用较充分，综 合利用效益高。 ? 投资大，工期长。投资大，工期长。 ? 适用：河道坡降较缓，流量较大，并有筑坝建库的条 件。 适用：河道坡降较缓，流量较大，并有筑坝建库的条 件。 R5 1、河床式水电站1、河床式水电站 一般修建在河道中下游河道纵坡平缓的河段上，为避 免大量淹没，建低坝或闸。 一般修建在河道中下游河道纵坡平缓的河段上，为避 免大量淹没，建低坝或闸。 适用水头：大中型：25米以下，小型：810米以下。适用水头：大中型：25米以下，小型：810米以下。 厂房和挡水坝并排建在河床中，共同挡水，故厂房也 有抗滑稳定问题。 厂房和挡水坝并排建在河床中，共同挡水，故厂房也 有抗滑稳定问题。 厂房高度取决于水头的高低。厂房高度取决于水头的高低。 引用流量大、水头低。引用流量大、水头低。 注：厂房本身起挡水作用是河床式水电站的主要特征。注：厂房本身起挡水作用是河床式水电站的主要特征。 R6 1、河床式水电站1、河床式水电站 R7 富春江河床式水电站富春江河床式水电站 R8 葛洲坝水电站葛洲坝水电站 R9 2、坝后式水电站2、坝后式水电站 当水头较大时，厂房本身抵抗不了水的推力，将厂 房移到坝后，由大坝挡水。 当水头较大时，厂房本身抵抗不了水的推力，将厂 房移到坝后，由大坝挡水。 坝后式水电站一般修建在河流的中上游。坝后式水电站一般修建在河流的中上游。 库容较大，调节性能好。库容较大，调节性能好。 如为土坝，可修建河岸式电站。如为土坝，可修建河岸式电站。 举世瞩目的三峡水电站就是坝后式水电站，其装机 容量为18 200MW。 举世瞩目的三峡水电站就是坝后式水电站，其装机 容量为18 200MW。 R10 坝后式水电站坝后式水电站 R11 万家赛坝后式水电站万家赛坝后式水电站 坝后厂房坝后厂房 R12 三门峡坝后式水电站三门峡坝后式水电站 R13 三峡坝后式水电站三峡坝后式水电站 R14 二、引水式水电站二、引水式水电站 用引水道集中水头的电站称为引水式水电站用引水道集中水头的电站称为引水式水电站 特点：特点： ? 水头相对较高，目前最大水头已达2000米以上。水头相对较高，目前最大水头已达2000米以上。 ? 引用流量较小，没有水库调节径流，水量利用率较 低，综合利用价值较差。 引用流量较小，没有水库调节径流，水量利用率较 低，综合利用价值较差。 ? 电站库容很小，基本无水库淹没损失，工程量较小， 单位造价较低。 电站库容很小，基本无水库淹没损失，工程量较小， 单位造价较低。 ? 适用条件：适合河道坡降较陡，流量较小的山区性河 段。 适用条件：适合河道坡降较陡，流量较小的山区性河 段。 R15 1、无压引水式水电站1、无压引水式水电站 无压引水式(free flow)：引水道是无压的无压引水式(free flow)：引水道是无压的 ? 引水建筑物是无压的:渠道或无压隧洞引水建筑物是无压的:渠道或无压隧洞 ? 主要建筑物：低坝，进水口，沉沙池，引水渠(洞)， 日调节池，压力前池，压力水管，厂房，尾水渠。 主要建筑物：低坝，进水口，沉沙池，引水渠(洞)， 日调节池，压力前池，压力水管，厂房，尾水渠。 R16 无压引水式水电站类型无压引水式水电站类型 R17 2、有压引水式水电站2、有压引水式水电站 引水建筑物是有压的：压力隧洞(pressure tunnel)引水建筑物是有压的：压力隧洞(pressure tunnel) 主要建筑物：低坝，有压隧洞，调压室，压力水管，厂 房，尾水渠。 主要建筑物：低坝，有压隧洞，调压室，压力水管，厂 房，尾水渠。 R18 有压引水式水电站有压引水式水电站 R19 三、混合式水电站三、混合式水电站 由坝和引水道分别集中一部分水头，电站的总水 头等于这两部分之和。 由坝和引水道分别集中一部分水头，电站的总水 头等于这两部分之和。 适用于上游有优良坝址，适宜建库，而紧接水库 以下河道突然变陡或河流有较大的转弯。 适用于上游有优良坝址，适宜建库，而紧接水库 以下河道突然变陡或河流有较大的转弯。 同时兼有坝式和引水式水电站的优点。同时兼有坝式和引水式水电站的优点。 在工程中多称为引水式水电站。在工程中多称为引水式水电站。 R20 石龙坝水电站石龙坝水电站 云南昆明石龙坝水 电站是我国大陆的 第一座水电站，其 装机容量仅为 云南昆明石龙坝水 电站是我国大陆的 第一座水电站，其 装机容量仅为 1440kW，1910年年7 月开工建设，月开工建设，1912 年年4月发电。月发电。 R21 水电站建筑物的组成水电站建筑物的组成 枢纽建筑物枢纽建筑物 ? 挡水建筑物：坝、闸挡水建筑物：坝、闸 ? 泄水建筑物：溢洪道、泄水洞、溢 流坝泄水建筑物：溢洪道、泄水洞、溢 流坝 ? 过坝建筑物：过船、过木、过鱼过坝建筑物：过船、过木、过鱼 发电建筑物发电建筑物 ? 进水建筑物：进水口、沉沙池进水建筑物：进水口、沉沙池 ? 引水建筑物 ：引水道、压力管道、尾水道引水建筑物 ：引水道、压力管道、尾水道 ? 平水建筑物：前池、调压室平水建筑物：前池、调压室 ? 厂区枢纽：主厂房、副厂房、变电站、开关站等厂区枢纽：主厂房、副厂房、变电站、开关站等 R22 水电站工作原理水电站工作原理 水电站驾驭水的能量，并利用简单的机械手段将这些能量转 化为电能。 水电站实际上是基于一种非常简单的概念水流过大坝， 转动水轮机，而水轮机则带动发电机发电。 传统水电站的基本组成部分：水坝，进水口，水轮机，发电 机，变压器，输电线，尾水 水库中的水被看作是存储起来的能量。所能产生的电能的多 少取决于几个因素，其中的两个是水流和水头的大小。 水头是指水面到涡轮叶片的距离，水头和水流越大，产生的 电能越多。水头通常取决于水库的蓄水量。 R23 水电站主要部分简介水电站主要部分简介 水坝水坝大多数水电站依靠水坝拦水，形成一个巨大的水库。 进水口进水口打开水坝上的闸门，水会在重力作用下通过被称为隧 洞的水道，它将水流引向水轮机。水流在流过水道时压力上升。 水轮机水轮机水流冲击并转动水轮机的巨大叶片，而水轮机则通过 传动轴与位于其上方的发电机相连。水电站中最常见的水轮机是 混流式水轮机，它看起来像安上了弯曲叶片的大盘子。 发电机发电机水轮机叶片旋转时，发电机中的一系列磁铁也跟着一 起旋转。巨大的磁铁旋转着通过铜线圈，移动电子从而产生交流 电(AC)。 变压器变压器变电所中的变压器将交流电转化为电压更高的电流。 输电线输电线每座电站都有四条输出电线：包括同时产生的三相 电，再加上一条它们三个共用的零线或地线。 尾水尾水利用过的水通过叫做尾水渠的水道重新流入下游的河水 中。 R24 水电站核心部分水电站核心部分 水电站的核心部分是发电机，大多数水电站安 装有几台这样的发电机。 水电站的核心部分是发电机，大多数水电站安 装有几台这样的发电机。 水电站发电机的内部 传动轴、励磁机、转子、定子 水电站发电机的内部 传动轴、励磁机、转子、定子 水力发电的基本原理是利用运动液体的能量来 推动水轮机的叶片。 水力发电的基本原理是利用运动液体的能量来 推动水轮机的叶片。 需要在河流中建造一座大坝来实现这个功能。需要在河流中建造一座大坝来实现这个功能。 R25 水电站大坝水电站大坝 大坝就是在河道里修一道坝，把流淌的水蓄起 来，以供发电或者灌溉用。 大坝就是在河道里修一道坝，把流淌的水蓄起 来，以供发电或者灌溉用。 大坝是水电站最主要的水工建筑物，其安全直 接影响水电站能否发挥其设计效益，并关系下 游人生财产安全。 大坝是水电站最主要的水工建筑物，其安全直 接影响水电站能否发挥其设计效益，并关系下 游人生财产安全。 大坝可分为混凝土坝，土石坝。大坝可分为混凝土坝，土石坝。 R26 水电站大坝的分类水电站大坝的分类 R27 重力坝重力坝 重力坝是由砼或浆砌石修筑的大体积档水建筑物，其基本 剖面是直角三角形，整体是由若干坝段组成。 重力坝是由砼或浆砌石修筑的大体积档水建筑物，其基本 剖面是直角三角形，整体是由若干坝段组成。 重力坝在水压力及其他荷载作用下，主要依靠坝体自重产 生的抗滑力来满足稳定要求;同时依靠坝体自重产生的压 力来抵消由于雨水压力所引起的拉应力以满足强度要求。 重力坝在水压力及其他荷载作用下，主要依靠坝体自重产 生的抗滑力来满足稳定要求;同时依靠坝体自重产生的压 力来抵消由于雨水压力所引起的拉应力以满足强度要求。 重力坝在水压力及其它荷载作用下必需满足：重力坝在水压力及其它荷载作用下必需满足： ?稳定要求：主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足。稳定要求：主要依靠坝体自重产生的抗滑力来满足。 ?强度要求：依靠坝体自重产生的压应力来抵消由于水 压力所引起的拉应力来满足。 强度要求：依靠坝体自重产生的压应力来抵消由于水 压力所引起的拉应力来满足。 R28 重力坝重力坝 R29 水电站大坝安全的影响因素水电站大坝安全的影响因素 泄洪能力不足泄洪能力不足 大坝质量问题大坝质量问题 滑坡等地质灾害、地质缺陷滑坡等地质灾害、地质缺陷 地震地震 管理管理 R30 水电站安全风险水电站安全风险 在地震断裂带上修建水电工程在地震断裂带上修建水电工程 地质灾害泛滥区修建水库地质灾害泛滥区修建水库 在高产沙河流中修建水库在高产沙河流中修建水库 R31 水电站大坝流域梯级开发的风险水电站大坝流域梯级开发的风险 大坝安全风险与流域梯级开发大坝安全风险与流域梯级开发 流域梯级之间设计安全标准的协调流域梯级之间设计安全标准的协调 专业规范之间设计安全标准的协调专业规范之间设计安全标准的协调 R32 水电站风险管理水电站风险管理 经常中协调控制不严，将会发生工期拖延，返工事件发生等不利后果项目具有多条关键路线，并行工程多经常中协调控制不严，将会发生工期拖延，返工事件发生等不利后果项目具有多条关键路线，并行工程多 16 时有高导致参建各方扯皮多、工作积极性不高，成本增加，进度滞后招标文件不清楚，承包商签订合不严密时有高导致参建各方扯皮多、工作积极性不高，成本增加，进度滞后招标文件不清楚，承包商签订合不严密 15 偶尔中导致承包商积极性不高，项目进度目标无法按时到达承包商中标价格不合理偶尔中导致承包商积极性不高，项目进度目标无法按时到达承包商中标价格不合理 14 偶尔中导致项目返工，影响工程建设进度机电设备、金属机构制造质量差偶尔中导致项目返工，影响工程建设进度机电设备、金属机构制造质量差 13 时有中影响项目建设进度机电设备、金属结构等设备供应不及时时有中影响项目建设进度机电设备、金属结构等设备供应不及时 12 时有中影响项目建设进度材料供应不及时时有中影响项目建设进度材料供应不及时 11 时有中导致工程建设成本增加工程建设材料涨价时有中导致工程建设成本增加工程建设材料涨价 10 经常中导致项目无法开展，经常受到停工威胁专题报告办理滞后，手续办理不及时经常中导致项目无法开展，经常受到停工威胁专题报告办理滞后，手续办理不及时 9 偶尔中承包商扯皮，进度拖延建设资金不到位偶尔中承包商扯皮，进度拖延建设资金不到位 8 偶尔中运输材料困难，影响进度交通条件差偶尔中运输材料困难，影响进度交通条件差 7 时有大质量监督不力、计量不准、协调不好各参建单位的关系监理人员水平低、素质低、不负责任时有大质量监督不力、计量不准、协调不好各参建单位的关系监理人员水平低、素质低、不负责任 6 偶尔大施工质量难以保证、安全无法保证、进度拖延成本增加施工承包上水平低、诚信度差偶尔大施工质量难以保证、安全无法保证、进度拖延成本增加施工承包上水平低、诚信度差 5 时有大项目漏项多、设计变更多、导致成本增加、工期延长设计承包商设计水平、设计能力低时有大项目漏项多、设计变更多、导致成本增加、工期延长设计承包商设计水平、设计能力低 4 经常大征地移民困难，外委施工环境差，导致项目无法开展外围关系协调不力经常大征地移民困难，外委施工环境差，导致项目无法开展外围关系协调不力 3 时常大项目质量安全进度无法满足要求，导致投资增加项目管理水平低时常大项目质量安全进度无法满足要求，导致投资增加项目管理水平低 2 常见大很复杂，不容易确定，项目投资增加，进度拖延的主要原因不明确的地质条件常见大很复杂，不容易确定，项目投资增加，进度拖延的主要原因不明确的地质条件 1 频度影响风险特性项目常见风险编号频度影响风险特性项目常见风险编号 R33 水电站建设风险分析及应对方法水电站建设风险分析及应对方法 进度风险：进度风险：施工难度大，材料运输困难等造成的进度 风险 安全风险：安全风险：地形险造成的运输风险，工作面窄造成的 弃渣风险，各种施工过程的施工安全风险等造成的安 全风险。 应对方法：应对方法：根据项目的具体建设特点进行具体的风 险，并列出详细的风险事件清单；针对不同的风险因 素，积极主动地采取有效的风险应对措施；及时规避 风险，最大化减少风险产生造成的损失。 R34 水电站建设计划任务书水电站建设计划任务书 编制设计任务书的目的：确定基本建设项目，初 步设计文件的依据 编制设计任务书的目的：确定基本建设项目，初 步设计文件的依据 设计任务书的主要内容有八个方面设计任务书的主要内容有八个方面 ?流域规划、可行性研究报告的全部内容。 ?针对流域内建筑地段的工程地质及水文地质条件进行分析 描述， ?收集水文资料，并分析计算，选定主要水文参数 ?测量工作 ?进行水文、径流调节计算 ?比较选定水工建筑物型式和枢纽布置，进行水力学、结构 和稳定计算、工程量的计算 ?经济评价分析、论证工程建设的必要性及经济合理性评价 ?工程对环境影响评价、工程投资估算和工程实施计划 R35 水电站施工组织设计水电站施工组织设计 施工组织设计是编制工程概算的主要依据之一，要按照所 确定的施工方法、运输距离、施工方案等多种条件，对号 查编单位工程估算表计算单价，是概算最基本的工作。 施工组织设计是编制工程概算的主要依据之一，要按照所 确定的施工方法、运输距离、施工方案等多种条件，对号 查编单位工程估算表计算单价，是概算最基本的工作。 施工组织设计的主要内容：施工组织设计的主要内容： ?施工总平面布置 ?施工总进度 ?施工导流 ?截流方案 ?对外交通 ?建材来源 ?施工方案 ?施工方法 R36 溃坝与洪水溃坝与洪水 最常见的失事原因是坝顶漫流，约占失事水库 的36%，由于漫坝而垮坝的水库中87%是土坝。 最常见的失事原因是坝顶漫流，约占失事水库 的36%，由于漫坝而垮坝的水库中87%是土坝。 失事的土坝中大部分由于漫坝而溃决的，其坝 高多在30米以下，共占漫坝失事水库的73%，占 垮坝总数4 31%。 失事的土坝中大部分由于漫坝而溃决的，其坝 高多在30米以下，共占漫坝失事水库的73%，占 垮坝总数4 31%。 R37 水电站大坝通用安全技术认定水电站大坝通用安全技术认定 洪水标准复核，主要包括设计洪水复核和调洪 计算 洪水标准复核，主要包括设计洪水复核和调洪 计算 泄洪、输水建筑物安全评价：泄洪、输水建筑物安全评价： ?工程质量评价 ? 建筑物结构安全评价 ? 建筑物渗流安全评价 金属结构及电气设备安全评价金属结构及电气设备安全评价 ?金属结构安全评价 ? 电气设备安全评价 R38 水电站大坝专用安全技术认定水电站大坝专用安全技术认定 大坝工程质量评价：评价工程地质及水文地质条件；复 查工程施工质量是否符合现行规范要求；检查工程运行 期间质量方面的实际情况与变化，能否确保安全运行。 大坝工程质量评价：评价工程地质及水文地质条件；复 查工程施工质量是否符合现行规范要求；检查工程运行 期间质量方面的实际情况与变化，能否确保安全运行。 ? 坝基和岸坡处理的质量评价 ? 土石坝工程质量评价 ? 混凝土坝工程质量评价 ? 工程质量的综合评价 结构安全评价结构安全评价：复核计算大坝目前在静力条件下的变 形、强度及稳定是否满足要求。 复核计算大坝目前在静力条件下的变 形、强度及稳定是否满足要求。 ? 土石坝结构安全 ? 混凝土坝结构安全 渗流安全评价:复核原设计施工的渗流控制措施和当前的 实际渗流状态能否保证大坝按设计条件安全运行。 渗流安全评价:复核原设计施工的渗流控制措施和当前的 实际渗流状态能否保证大坝按设计条件安全运行。 R39 水电站大坝专用安全技术认定水电站大坝专用安全技术认定 1991年以来，全国共发生235座水库垮坝事件。1991年以来，全国共发生235座水库垮坝事件。 从垮坝原因看，147座是因发生超标准洪水导致水库 漫坝失事（63%）；71座是因工程质量差、抢险不力 造成垮坝失事（30%）；其它7%的垮坝主要是管理不 到位、措施不得力造成的。 从垮坝原因看，147座是因发生超标准洪水导致水库 漫坝失事（63%）；71座是因工程质量差、抢险不力 造成垮坝失事（30%）；其它7%的垮坝主要是管理不 到位、措施不得力造成的。 从垮坝水库的规模看，小型水库233座（99%），中型 水库2座。 从垮坝水库的规模看，小型水库233座（99%），中型 水库2座。 以上分析表明，当前水库存在的主要问题恰恰是水库 垮坝的主要原因，小型水库恰恰是水库安全度汛工作 的薄弱环节 以上分析表明，当前水库存在的主要问题恰恰是水库 垮坝的主要原因，小型水库恰恰是水库安全度汛工作 的薄弱环节。 R40 大坝失事统计与分析大坝失事统计与分析 将垮坝失事原因分为漫坝（泄洪能力不足和超标准泄洪 两种情况）、质量问题、管理不当、其他原因和原因不 详5类，对全国1954-2003年，50年中已溃水库的溃坝原 因进行统计，统计结果表明，70年代的溃坝数占1954- 2003年，50年中总溃坝数的56.4%，对70年代的已溃水 库溃坝原因进行分析表明，泄洪能力不足和质量问题是 导致溃坝发生的主要原因。 将垮坝失事原因分为漫坝（泄洪能力不足和超标准泄洪 两种情况）、质量问题、管理不当、其他原因和原因不 详5类，对全国1954-2003年，50年中已溃水库的溃坝原 因进行统计，统计结果表明，70年代的溃坝数占1954- 2003年，50年中总溃坝数的56.4%，对70年代的已溃水 库溃坝原因进行分析表明，泄洪能力不足和质量问题是 导致溃坝发生的主要原因。 泄洪能力不足和质量问题是导致北方水库溃坝率高的直 接原因。 泄洪能力不足和质量问题是导致北方水库溃坝率高的直 接原因。 对全国不同省市自治区溃坝原因的分析结果表明，对于 部分中原地区和南方的水库，超标准洪水亦是导致溃坝 事故的主要原因。 对全国不同省市自治区溃坝原因的分析结果表明，对于 部分中原地区和南方的水库，超标准洪水亦是导致溃坝 事故的主要原因。 R41 大坝失事统计与分析大坝失事统计与分析 R42 大坝失事统计与分析大坝失事统计与分析 采用气候状态图对溃坝率最高的山西省和溃坝率 最低的湖南省进行比较分析，表明，在经历了长 时间干旱后的大量降水会增加水库安全事故的发 生率。 采用气候状态图对溃坝率最高的山西省和溃坝率 最低的湖南省进行比较分析，表明，在经历了长 时间干旱后的大量降水会增加水库安全事故的发 生率。 统计分析表明，我国发生垮坝失事的水库中有 96.4%是小型水库，导致我国水库失事的主要原 因是泄洪册立足和水库质量问题。对于北方水库 更是如此。而对于南方水库而言，超标准洪水亦 是导致水库发生安全事故的主要原因之一。 统计分析表明，我国发生垮坝失事的水库中有 96.4%是小型水库，导致我国水库失事的主要原 因是泄洪册立足和水库质量问题。对于北方水库 更是如此。而对于南方水库而言，超标准洪水亦 是导致水库发生安全事故的主要原因之一。 R43 水库失事后的危害水库失事后的危害 水库蓄水多，水位高，如遇洪水垮坝失事，会有很高的水头和大量的洪水，在 很短时间内居高临下倾泄下来，洪水波浪所到之处，必将对下游将造成摧毁性 的破坏和毁灭性的灾难，其危害程度仅次于核爆炸，比海啸还要厉害，大水过 后，地表土被一扫而光，土地