三峽供水工程建設回顧與思考

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三峽工程供水系統(tǒng)是三峽工程施工附屬系統(tǒng)的重要組成部分之一，它不僅向三峽工程大壩施工及相關施工企業(yè)提供生產用水，而且是壩區(qū)建設者和周邊移民生活飲用水的來源。     三峽水利樞紐工程量大，施工期長。施工區(qū)域范圍廣、面積大，并且不同施工期的施工重點更替分布在長江左、右岸兩個施工區(qū)。     1.1 供水系統(tǒng)布置特點     (1)生產水和生活水，按施工期和長江左右岸，分別獨立設置系統(tǒng)；     (2)生產水和生活水，根據(jù)用戶的性質和位置，采用分質、分壓供應；     (3)生產水系統(tǒng)的水源，根據(jù)施工期的供水規(guī)模和河床變化對取水工程的影響，主要采用兩條9萬t水上水廠船，進行左右岸相互調動和集中；其岸上管網的布置，根據(jù)取水水源和供水用戶的變化，作相應調整；     (4)生活水系統(tǒng)，在第一、二期施工時，在長江左、右岸的下游分別設立鷹子嘴水廠、白廟子水廠作為臨時水廠；在三期工程時，三峽工程已蓄水發(fā)電，改用水庫水源設立永久水廠；生活水臨時管網大部分可考慮與永久管網相結合，只作局部調整和增加。     1.2 水源情況     三峽工程供水系統(tǒng)以長江水作為取水水源。     三峽壩址至宜昌間，長江6～10月為汛期，其來水量占全年72%，11月至次年5月為枯水期，以 1～2月為最枯。     長江在該河段多年月平均含沙量為1.89kg/m³，月平均最大含沙量為2.52kg/m³，瞬時最大含沙量為10.5kg/m³。     該河段江水多年平均水溫為18.0℃，冬季平均水溫在9℃～11℃，夏季平均水溫在20℃～25℃。     1.3 供水對象     生產水系統(tǒng)的主要供水對象為：開挖用水、混凝土施工用水、混凝土冷卻通河水、通冷水等用水、混凝土拌和系統(tǒng)用水、制冷系統(tǒng)用水、砂石加工系統(tǒng)用水、施工生產區(qū)各附屬加工企業(yè)用水等。     生活水系統(tǒng)的主要供水對象為：壩區(qū)生活區(qū)內建設者和周邊移民生活飲用水、施工生活區(qū)內安裝基地、倉儲、修理加工等施工附屬企業(yè)。     1.4 用戶用水量的主要特點     (1)生活用水量的變化與一般中小城鎮(zhèn)用水量的變化相似，日變化系數(shù)較小，而年變化系數(shù)較大。     (2)水利工程的施工工程量一般呈跳躍式突變，施工高峰期工程量大而持續(xù)時間短，生產用水總量亦作相應變化。     (3)水利工程的生產用水大戶都是不連續(xù)生產的，一般每日生產一班、二班或三班，每班工作日制為6～7h，而不同用戶的工作時間并不相同，造成生產用水的日變化系數(shù)較大。     (4)為減少源水取水量和基坑排水量，根據(jù)不同用戶排放廢水的水質特點，分別對制冷系統(tǒng)和混凝土骨料加工、二次篩分系統(tǒng)排出的廢水進行了回收處理以循環(huán)使用，供水系統(tǒng)只補充各用戶的損耗水量。其中對于制冷系統(tǒng)和大壩混凝土冷卻系統(tǒng)，設降溫循環(huán)水設施，供水系統(tǒng)只補充5%的損耗水；對于混凝土骨料加工系統(tǒng)和二次篩分系統(tǒng)，分別設廢水回收水處理設施，供水系統(tǒng)只補充30%的損耗水。在實際運行中、這部分補充水量會隨處理設施運行情況的變化而作相應的變化。     1.5 供水水質標準     生產水按《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》對大壩施工用水、大壩混凝土用機械冷卻用水等的水質要求，為保證通水不沉積，不堵塞蛇型冷卻水管，混凝土表面不形成泥膜，有利于新老混凝土的結合，水質標準定為渾濁度≤20mg/l。     生活水水質按國家生活飲用水標準執(zhí)行，其中渾濁度≤3mg/l。     1.6 水處理工藝     由于對生產水和生活水出廠水水質的要求不同，所以對應的水處理工藝也有所區(qū)別。     下面以鷹子嘴水廠和9萬t水上水廠船為典型，分別簡單介紹三峽工程生產水和生活水的水處理工藝流程。 生活用水處理工藝流程圖 生產用水水處理工藝流程圖       2、供水系統(tǒng)的建設     2.1 準備期     三峽工程供水系統(tǒng)自1991年開始進行規(guī)劃設計，1993年完成并通過了供水系統(tǒng)施工總體規(guī)劃，全面進入了施工建設階段。     同時在這一期間，為滿足前期進駐人員和其它準備工程的需要，建成日產2000t水廠一座，敷設臨時供水管路13km。     源水采用長江水作為水源，用凈化器處理后供應至用戶。     2.2 一期工程     2.1.1 供水用戶     左右岸生活水供應左右岸生活區(qū)內的建設者、周邊移民及生活區(qū)內小型施工企業(yè)的生活用水。     一期主體工程的生產施工重點在右岸。     右岸一期主體工程生產水主要用戶是混凝土縱向圍堰及導流明渠的開挖和施工用水。     左岸一期主體工程生產水主要用戶是永久船閘、臨時船閘、升船機、左廠房的開挖和混凝土施工用水，混凝土拌和系統(tǒng)的拌和制冷、壩體冷卻等用水。     2.2.2 系統(tǒng)建設與布置     供水系統(tǒng)一期工程主要建成了四座水廠和供水管網的主干管。 右岸生產水系統(tǒng)
朱家屋場1^#水廠船→120調節(jié)水池→西陵大道供水主干管
(9萬t/日) (2*2000m³)(3275m)
右岸生活水系統(tǒng)
水上水廠船→白廟子水廠→西陵大道供水主干管
(2萬t/日)(4000m³配水池) (3000m)
左岸生產水系統(tǒng)
覃家沱2^#水廠船→DN900供水干管→116調配水池及泵站
(9萬t/日) (700m) (2*5000m³)
左岸生活水系統(tǒng)
鷹子嘴水廠→江峽大道DN600→140三級泵站→180高位水池
(3.7萬t/d) 供水主干管(5753m) 2000m³500m³     2.3 二期工程     2.3.1 供水用戶     二期主體工程的施工重點在左岸，主要進行泄洪大壩、左岸電站廠房及永久船閘等項工程的施工。右岸在二期工程期間工程施工強度較低，主要是茅坪大壩施工、廠壩巖坡段施工、地下廠房進口段施工、三期碾壓混凝土圍堰段岸坡段施工等用水。     1999年混凝土年澆筑強度達到458萬m³，最大日、月澆筑強度為2.18萬m³/d、54.5萬m³/月。     2.3.2 系統(tǒng)的建設和布置     右岸二期供水系統(tǒng)的布置與一期基本相似，但做了一些局部調整。     右岸生活水系統(tǒng)在原有主干管的基礎上，將管網向下游延伸至楊家灣碼頭以下，向內延伸至東岳廟小區(qū)。     由于二期右岸生產水用水量不大，原停泊于朱家屋場的1^#9萬t/d水廠船移至左岸。考慮利用原水廠船碼頭平臺及岸上基地，采取潛水泵取水，凈水器處理凈化的方式，新建一座日產1萬t的凈水器廠，以滿足右岸二期生產用水的需要。右岸生產水管網系統(tǒng)仍保持不變。     左岸二期供水系統(tǒng)在一期系統(tǒng)的基礎上，作了大量的補充和完善。     生活水系統(tǒng)對江峽大道南北側的供水管網進行了完善，并增加了沿江峽一路的DN500次干管，基本完成了左岸施工期生活水管網的建設。 二期左岸生活水管網布置簡圖 二期左岸生產水系統(tǒng)布置簡圖     生產水系統(tǒng)與一期相比，作了較大的調整和變化。     系統(tǒng)布置的主要特點為：     (1)一期分置在左右岸的兩艘9萬t水上水廠船集中布置在隔流堤，作為二期左岸生產水的水源；     (2)整個系統(tǒng)以116調配泵站為調度轉配中心，可大致分為廠壩供水系統(tǒng)和永久船閘供水系統(tǒng)。     廠壩供水系統(tǒng)通過116調配水池及泵站，自流供應79系統(tǒng)、82系統(tǒng)及80高程以下的大壩施工用水，加壓供應120系統(tǒng)、90系統(tǒng)及80高程以上的大壩施工用水。     永久船閘供水系統(tǒng)以98.7泵站為中心，通過165泵站、172泵站、230高位水池供應98.7系統(tǒng)、古樹嶺系統(tǒng)及永久船閘不同高程的施工用水。     (3)整個生產水系統(tǒng)以215高位水池作為系統(tǒng)的緊急備用水源和高區(qū)管網的調節(jié)水池，并以生活水管網作為緊急事故時的補充水源。     2.3.4 三期工程     三期主體工程的施工重點又轉移至右岸。     右岸三期主要施工項目有三期圍堰、右廠房壩段及右岸非溢流壩段等。     供水系統(tǒng)三期工程將隨三期工程的總體規(guī)劃作相應布置和調整，目前的初步設想是：在二期工程末分別在左岸壩頭下游160平臺和右岸楓箱溝建永久水廠，取水庫水自流供應左右岸生活區(qū)用水；將1#、2#水上水廠船集中移至右岸明渠上游右側，向下游自流供應大壩混凝土施工、冷卻用水和施工企業(yè)用水。     3、供水系統(tǒng)的運行管理     1995年6月，總公司工程建設部頒布了《三峽施工供水管理辦法》，標志著供水系統(tǒng)的運行管理走入了制度化的正軌。在實際運行中，這一辦法也在不斷改進和完善。     三峽施工供水系統(tǒng)的運行管理主要具有以下特點：     (1)業(yè)主宏觀控制：由主管項目部對供水方案、運行方式、供水計劃、供水調度及供水單價進行宏觀管理，使供水運行管理與工程建設要求緊密結合，并服從于工程建設需要。     (2)委托管理方式：初期采取左岸系統(tǒng)由葛洲壩電廠三峽左岸水廠承包，右岸系統(tǒng)由葛洲壩集團公司承包。自1999年10月起，整個系統(tǒng)均由葛洲壩電廠三峽水廠進行承包。     (3)成本控制辦法：初期承包單位按供水單價0.35元/t，運行、維護、檢修進行總包干，固定資產不提折舊；更改工程采用項目單列，費用在供水概算水價與承包供水單價的價差中列支。二期承包合同加大了對供水單價成本控制的力度和深度，對固定成本和非固定成本分開進行了核算，對二期水廠勞動定員、電費和藥劑費的單位制水成本等指標進行了核定，由實際供水量核算出運行實際成本后，與供水單價進行比較，實行多扣少補；大修、更改、防汛等項目采用項目單列。     4、體會和討論     4.1 規(guī)劃和設計     4.1.1 規(guī)劃和設計的原則     供水系統(tǒng)作為輔助系統(tǒng)，其規(guī)劃、設計和建設既要提前于主體工程的進度，又要能夠根據(jù)主體工程相關系統(tǒng)的變化作相應調整。因此，“一次規(guī)劃，主動靈活，分步實施”應作為系統(tǒng)規(guī)劃和設計的原則。     4.1.2 重視和加強對凈水器的研究和使用     凈水器實際上是一座小型水廠，將混凝、沉淀、過濾等過程巧妙地組合在一起，具有投資省、占地小、建設周期短、可移動和重復利用的優(yōu)點。它在水利工程施工前期供水系統(tǒng)中，?？砂l(fā)揮重要的作用，也可用于施工期內部分人口較集中，而遠離生活區(qū)的臨時營地的供水。目前三峽使用的凈水器產水量為50m³/h、100m³/h，為輕型陶粒濾料。從實際運行情況的總結看，凈水器的使用在以下兩個方面需進一步完善和研究：首先，提高凈水器產量的關鍵在于濾料的選擇。它既要盡可能地提供更高的濾速以提高產水量，又要解決好反沖洗的徹底程度與濾料的破碎損失之間的矛盾。目前，國內對顆粒濾料、纖維濾料、微濾料等新型濾料都有不斷的使用和研究，應跟蹤和了解這方面的最新動態(tài)。其次，凈水器的抗沖擊負荷能力較低，在源水濁度變化較大的情況下，工藝流程的控制參數(shù)要作相應調整，如投藥量要由運行人員通過窗口觀察礬花形成情況來進行調整，這樣對運行人員的素質和經驗要求較高，所以其工藝設計還有待進一步完善和改進。     4.1.3 生活水的預處理和后處理工藝     目前三峽生活水的水源取自長江水，水質情況總體良好。但由于取水泵站上下游都有排污口，水體呈現(xiàn)一定程度的富營養(yǎng)化，表現(xiàn)為沉淀池和濾池中藻類繁殖異常。在運行中，藻類與濾料表面形成藻類泥糊堵塞濾池，使過濾周期縮短，反沖洗耗水量增加，并且藻類的代謝產物如糖酸、糖醛酸與鐵鹽、鋁鹽混凝劑形成配位絡合物，降低混凝效果，而且這種絡合物是電中性膠體，能穿透濾池影響出水濁度，造成管網腐蝕和二次污染。目前在常規(guī)工藝中采用預氯化的方法，但由此產生的副產物THMs、HAAs、MX等不能被常規(guī)工藝去除而進入管網，目前只能通過調整出廠水的PH值來降低副產物的濃度。不久前，水廠對出廠水水質進行了多項指標的化驗，都能夠滿足國家生活飲用水標準。     在永久水廠的設計中，應充分考慮未來三峽水庫水的富營養(yǎng)化問題，對源水進行預處理；同時，考慮到三峽壩區(qū)及周圍地區(qū)未來發(fā)展方向為旅游地區(qū)，部分用戶可能對水質有較高要求，這就需要對出廠水進行深度后處理。永久水廠的設計和施工即使不考慮實施，也應留有完善余地。     目前，生物氧化處理與常規(guī)工藝相結合，是預處理的發(fā)展趨勢；而臭氧氧化處理與活性炭吸附，是后處理工藝中較成熟的技術。     4.1.4 水上水廠船的船岸連接     水廠船集取水、制水和加壓于一體，可靈活移動，在三峽工程生產供水系統(tǒng)中發(fā)揮著重要的作用。水廠船應用于大型水利工程，從三峽的實際使用情況看，施工期河勢變化對水廠船船岸連接的影響，要引起更多的重視。     水廠船的船岸連接最初采用的是搖臂管橋方式，船岸兩端采取雙向活絡接頭進行連接。1998年汛期，由于導流明渠通水對河床進行了再造，船體由于受到江心側至岸側的壅浪沖擊而產生劇烈搖晃，使兩端活絡接頭受到破壞，水廠船被迫停產。汛后，針對出現(xiàn)的這一問題，對水廠船的船岸連接方式進行了改造：1^#水廠船采用浮船連接，岸坡段用若干小浮囤進行過渡，浮囤在水漲時自然依次浮起，水落時自然依次下落并被限位在岸坡上，這樣就克服了常規(guī)階梯式連接方式中接口拆卸復雜而不能適應水位快速漲落的缺點；2^#水廠船考慮到利用原搖臂管橋結構和近岸淤積，增加一浮船作為管橋的載體，岸端結構形式不變，浮船端在限位范圍內可自由滑動以適應船體搖晃，而浮船由于位于水廠船內側，受到波浪的沖擊較小，從而提高了連接結構的安全性。從1999年的度汛情況看，這兩種連接方式均經受住了洪水的考驗。     4.1.5 生產水調配系統(tǒng)的合理配置     (1)混凝土拌和系統(tǒng)和混凝土大壩施工系統(tǒng)，其用水進行比較：①混凝土拌和系統(tǒng)用水日變化系數(shù)較小，供水管網壓力變化平穩(wěn)；大壩施工系統(tǒng)用水量和壓力變化較大，供水管網壓力變化也較大。②發(fā)生系統(tǒng)事故停水，備用水量有限時，由于兩個系統(tǒng)適應手段和重要性的不同，需限制大壩施工用水，而優(yōu)先供給混凝土拌和用水。因此，這兩種系統(tǒng)的供水管網不宜接在同一條供水主干管上，而應分別設置。     (2)混凝土拌和系統(tǒng)是生產水用戶中的重中之重，而且其內部各用水點對供水壓力要求各異，在現(xiàn)場場地允許的情況下，可考慮設調配水池，一方面可根據(jù)其內部要求自行加壓，既不影響管網中其它用戶的壓力，又可降低主管網壓力，減少工程投資和運行成本；一方面，在主管網發(fā)生事故時具有一定的儲備水量，可盡量減少對生產的影響。     (3)生產水在施工前期和施工高峰期的用水量變化很大，在調配泵站水泵選型時，應考慮大小水泵的搭配和變頻設備的選用。     4.2 工程建設     供水系統(tǒng)的建設主要分管網施工、水池土建、設備安裝三個方面。     4.2.1 管網施工     (1)質量：質量控制的重點在于：①管溝的開挖、回填和基礎處理；②支墩、鎮(zhèn)墩的大小和強度；③鋼管的內外防腐；④管道焊接的坡口和工藝。     (2)進度：進度控制的重點在于管線選擇前的規(guī)劃和協(xié)調。     (3)管材的選用：三峽供水系統(tǒng)使用的管材主要有：①預應力混凝土管；②球墨鑄鐵管；③鋼管。從每km管道的綜合單價看，①〈②〈③；從使用情況看，①和②適用于地形起伏小，管道基礎好，施工干擾小的場合，其中②更適合于小管徑、壓力高的場合，而③適合于地形情況復雜，施工干擾大的場合。     (4)閥門的選擇與應用：目前應用的閥門主要有閘閥和蝶閥兩種，其中又以蝶閥應用得最為普遍。總的來說，安裝空間足夠、電源方便可靠、處于關鍵部位的主閥，可考慮應用電動閘閥；其余部位應采用蝶閥。蝶閥在使用中的最大問題是關閉不嚴，影響管網的事故搶修，而其中80%是由于密封圈損傷或密封圈與閥體之間被異物堵塞。目前，各廠家不論是采取硬密封還是軟密封，比較成功的密封圈的材料都需要從國外進口，從而使整體價格昂貴；還有一種思路是可更換式密封圈，這種技術還需要進一步研究和完善，值得關注和試用。     4.2.2 水池土建     (1)質量 控制重點為：①原材料的進場試驗；②模板的數(shù)量和質量；③振搗設備的類型和數(shù)量；     (2)進度控制重點為：①勞動力的合理安排；②事先考慮節(jié)日、天氣對工期的影響；     水池土建質量和進度的控制關鍵要抓好施工隊伍資質審查和旁站監(jiān)理這兩個環(huán)節(jié)。     4.2.3 設備安裝     (1)質量 控制重點在于設備的出廠驗收和現(xiàn)場調試。     (2)進度 控制重點為：①廠家的資質和信譽；②訂貨合同中各項技術參數(shù)的詳盡；③設備的運輸方法和途徑；④現(xiàn)場調試的技術指導。     4.2.4 合同管理與施工單位的選擇     考慮到管網工程受其它因素的影響較多，在實際施工中可能會有較大的調整和變化，在合同管理中，可考慮對水池土建和設備安裝進行總價承包，而對管網工程實行單價承包。     供水系統(tǒng)在施工前期，由于受到總體規(guī)劃、交叉施工等因素的影響，工期往往延誤，而導致施工后期工期較緊，不能完全按照正常施工進度安排來進行，因此對施工隊伍的選擇，應注重其施工技術能力、現(xiàn)場施工經驗和協(xié)調能力，以做到“召之能來，來之能戰(zhàn)，戰(zhàn)之能勝”。     4.3 運行管理     4.3.1 運行管理工作的核心和原則     運行管理工作的重點和核心是為工程建設服務，這也是衡量其工作成敗的唯一標準，在實際工作中應本著“以服務為目的，以管理為手段，以溝通為紐帶”的原則來進行。首先，要進一步改進行業(yè)管理中的一些沿襲做法，改善服務態(tài)度和提高服務質量，如增加上門服務，簡化報裝手續(xù)和縮短報裝時間，手續(xù)費用明細公開等；其次，要在完善管理制度的同時，加大管理力度，以保障大部分用戶的正當利益；最后，在主管部門、運行管理單位和用戶之間應建立暢通的信息傳遞渠道，加強彼此溝通和了解，逐步做到相互理解和相互支持，爭取以最快、最圓滿的方式處理出現(xiàn)的問題和糾紛。     4.3.2 成本控制與技術改造     在保證為工程建設服務的前提下，不斷提高供水質量和降低供水成本，是運行管理中需同時并重的兩個重點。隨著工程建設的進展和總公司改革的不斷深入，技術革新與改造將會是解決這兩個問題的主要途徑和手段。在水廠的運行成本中，可考慮設立一定的資金作為技改基金，還可進一步考慮將供水核算成本與實際支出的差額，除一部分留做水廠自有資金外，其余大部分可進入技改基金進行滾動；再輔以必要的審批和監(jiān)督，就可以達到既保證技改基金的正確用途、又可以使降低成本和技術改造之間形成良性互動的目的。     4.4 信息交流和共享     4.4.1 系統(tǒng)規(guī)劃與用戶系統(tǒng)的銜接     系統(tǒng)總體規(guī)劃布置與各用戶系統(tǒng)的分配布置，這兩方面的信息應做到及時溝通和了解，一方面系統(tǒng)規(guī)劃只有在清楚地了解各用戶用水量、用水壓力等級、用水量年月日變化特點的基礎上，才會更合理和更有針對性；另一方面，各用戶系統(tǒng)的布置也只有在透徹地了解總體規(guī)劃的布置和思路后，才不會與總體布置發(fā)生重復和沖突。     4.4.2 新材料、新工藝的跟蹤與應用。 　　不斷跟蹤有關設備、材料和技術的最新資訊，并適時應用于工程實踐，以提高系統(tǒng)的安全可靠性和降低生產運行成本，這是采用新材料、新技術的出發(fā)點和最終目的。     4.4.3 設備材料的充分再利用     水利工程施工工期長，高峰時間短，不同部位的高峰在時間上可交叉，而設備材料具有一定的使用周期(如水泵使用維護得當，壽命為10～15年)，因此對設備材料進行充分利用和合理調劑，可降低部分工程投資。有必要考慮在總公司內部，甚至可推廣至各參建單位之間，建立相關設備材料的共享信息網，將有關產品的廠家、型號、技術參數(shù)和使用年限等信息上網，以租賃、折舊轉讓等多種方式進行互通和交流。但是，由于涉及國有固定資產管理等因素，應對之進行有序組織和有效監(jiān)管。     6、結束語     三峽工程供水系統(tǒng)目前共完成3座陸上水廠、3艘水上水廠船，日供水能力達到24.2萬t，累計總供水量達到16658萬t；共完成管路建設約60km，總投資近2.0億。這一系統(tǒng)的投入，為三峽工程施工高峰期的生產生活用水提供了有力保障。這一成績來之不易，是參與建設的各設計、施工、監(jiān)理、運行單位共同努力的結果。     “問渠哪得清如許，為有源頭活水來。”宏偉大壩的每一方混凝土中，都凝結著他們的智慧和汗水；而早日見到世紀大壩巍然屹立，是他們所有辛勤工作和默默奉獻的希望和夢想。