三峡供水工程建设回顾与思考

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三峡工程供水系统是三峡工程施工附属系统的重要组成部分之一，它不仅向三峡工程大坝施工及相关施工企业提供生产用水，而且是坝区建设者和周边移民生活饮用水的来源。     三峡水利枢纽工程量大，施工期长。施工区域范围广、面积大，并且不同施工期的施工重点更替分布在长江左、右岸两个施工区。     1.1 供水系统布置特点     (1)生产水和生活水，按施工期和长江左右岸，分别独立设置系统；     (2)生产水和生活水，根据用户的性质和位置，采用分质、分压供应；     (3)生产水系统的水源，根据施工期的供水规模和河床变化对取水工程的影响，主要采用两条9万t水上水厂船，进行左右岸相互调动和集中；其岸上管网的布置，根据取水水源和供水用户的变化，作相应调整；     (4)生活水系统，在第一、二期施工时，在长江左、右岸的下游分别设立鹰子嘴水厂、白庙子水厂作为临时水厂；在三期工程时，三峡工程已蓄水发电，改用水库水源设立永久水厂；生活水临时管网大部分可考虑与永久管网相结合，只作局部调整和增加。     1.2 水源情况     三峡工程供水系统以长江水作为取水水源。     三峡坝址至宜昌间，长江6～10月为汛期，其来水量占全年72%，11月至次年5月为枯水期，以 1～2月为最枯。     长江在该河段多年月平均含沙量为1.89kg/m³，月平均最大含沙量为2.52kg/m³，瞬时最大含沙量为10.5kg/m³。     该河段江水多年平均水温为18.0℃，冬季平均水温在9℃～11℃，夏季平均水温在20℃～25℃。     1.3 供水对象     生产水系统的主要供水对象为：开挖用水、混凝土施工用水、混凝土冷却通河水、通冷水等用水、混凝土拌和系统用水、制冷系统用水、砂石加工系统用水、施工生产区各附属加工企业用水等。     生活水系统的主要供水对象为：坝区生活区内建设者和周边移民生活饮用水、施工生活区内安装基地、仓储、修理加工等施工附属企业。     1.4 用户用水量的主要特点     (1)生活用水量的变化与一般中小城镇用水量的变化相似，日变化系数较小，而年变化系数较大。     (2)水利工程的施工工程量一般呈跳跃式突变，施工高峰期工程量大而持续时间短，生产用水总量亦作相应变化。     (3)水利工程的生产用水大户都是不连续生产的，一般每日生产一班、二班或三班，每班工作日制为6～7h，而不同用户的工作时间并不相同，造成生产用水的日变化系数较大。     (4)为减少源水取水量和基坑排水量，根据不同用户排放废水的水质特点，分别对制冷系统和混凝土骨料加工、二次筛分系统排出的废水进行了回收处理以循环使用，供水系统只补充各用户的损耗水量。其中对于制冷系统和大坝混凝土冷却系统，设降温循环水设施，供水系统只补充5%的损耗水；对于混凝土骨料加工系统和二次筛分系统，分别设废水回收水处理设施，供水系统只补充30%的损耗水。在实际运行中、这部分补充水量会随处理设施运行情况的变化而作相应的变化。     1.5 供水水质标准     生产水按《水利水电工程施工组织设计规范》对大坝施工用水、大坝混凝土用机械冷却用水等的水质要求，为保证通水不沉积，不堵塞蛇型冷却水管，混凝土表面不形成泥膜，有利于新老混凝土的结合，水质标准定为浑浊度≤20mg/l。     生活水水质按国家生活饮用水标准执行，其中浑浊度≤3mg/l。     1.6 水处理工艺     由于对生产水和生活水出厂水水质的要求不同，所以对应的水处理工艺也有所区别。     下面以鹰子嘴水厂和9万t水上水厂船为典型，分别简单介绍三峡工程生产水和生活水的水处理工艺流程。 生活用水处理工艺流程图 生产用水水处理工艺流程图       2、供水系统的建设     2.1 准备期     三峡工程供水系统自1991年开始进行规划设计，1993年完成并通过了供水系统施工总体规划，全面进入了施工建设阶段。     同时在这一期间，为满足前期进驻人员和其它准备工程的需要，建成日产2000t水厂一座，敷设临时供水管路13km。     源水采用长江水作为水源，用净化器处理后供应至用户。     2.2 一期工程     2.1.1 供水用户     左右岸生活水供应左右岸生活区内的建设者、周边移民及生活区内小型施工企业的生活用水。     一期主体工程的生产施工重点在右岸。     右岸一期主体工程生产水主要用户是混凝土纵向围堰及导流明渠的开挖和施工用水。     左岸一期主体工程生产水主要用户是永久船闸、临时船闸、升船机、左厂房的开挖和混凝土施工用水，混凝土拌和系统的拌和制冷、坝体冷却等用水。     2.2.2 系统建设与布置     供水系统一期工程主要建成了四座水厂和供水管网的主干管。 右岸生产水系统
朱家屋场1^#水厂船→120调节水池→西陵大道供水主干管
(9万t/日) (2*2000m³)(3275m)
右岸生活水系统
水上水厂船→白庙子水厂→西陵大道供水主干管
(2万t/日)(4000m³配水池) (3000m)
左岸生产水系统
覃家沱2^#水厂船→DN900供水干管→116调配水池及泵站
(9万t/日) (700m) (2*5000m³)
左岸生活水系统
鹰子嘴水厂→江峡大道DN600→140三级泵站→180高位水池
(3.7万t/d) 供水主干管(5753m) 2000m³500m³     2.3 二期工程     2.3.1 供水用户     二期主体工程的施工重点在左岸，主要进行泄洪大坝、左岸电站厂房及永久船闸等项工程的施工。右岸在二期工程期间工程施工强度较低，主要是茅坪大坝施工、厂坝岩坡段施工、地下厂房进口段施工、三期碾压混凝土围堰段岸坡段施工等用水。     1999年混凝土年浇筑强度达到458万m³，最大日、月浇筑强度为2.18万m³/d、54.5万m³/月。     2.3.2 系统的建设和布置     右岸二期供水系统的布置与一期基本相似，但做了一些局部调整。     右岸生活水系统在原有主干管的基础上，将管网向下游延伸至杨家湾码头以下，向内延伸至东岳庙小区。     由于二期右岸生产水用水量不大，原停泊于朱家屋场的1^#9万t/d水厂船移至左岸。考虑利用原水厂船码头平台及岸上基地，采取潜水泵取水，净水器处理净化的方式，新建一座日产1万t的净水器厂，以满足右岸二期生产用水的需要。右岸生产水管网系统仍保持不变。     左岸二期供水系统在一期系统的基础上，作了大量的补充和完善。     生活水系统对江峡大道南北侧的供水管网进行了完善，并增加了沿江峡一路的DN500次干管，基本完成了左岸施工期生活水管网的建设。 二期左岸生活水管网布置简图 二期左岸生产水系统布置简图     生产水系统与一期相比，作了较大的调整和变化。     系统布置的主要特点为：     (1)一期分置在左右岸的两艘9万t水上水厂船集中布置在隔流堤，作为二期左岸生产水的水源；     (2)整个系统以116调配泵站为调度转配中心，可大致分为厂坝供水系统和永久船闸供水系统。     厂坝供水系统通过116调配水池及泵站，自流供应79系统、82系统及80高程以下的大坝施工用水，加压供应120系统、90系统及80高程以上的大坝施工用水。     永久船闸供水系统以98.7泵站为中心，通过165泵站、172泵站、230高位水池供应98.7系统、古树岭系统及永久船闸不同高程的施工用水。     (3)整个生产水系统以215高位水池作为系统的紧急备用水源和高区管网的调节水池，并以生活水管网作为紧急事故时的补充水源。     2.3.4 三期工程     三期主体工程的施工重点又转移至右岸。     右岸三期主要施工项目有三期围堰、右厂房坝段及右岸非溢流坝段等。     供水系统三期工程将随三期工程的总体规划作相应布置和调整，目前的初步设想是：在二期工程末分别在左岸坝头下游160平台和右岸枫箱沟建永久水厂，取水库水自流供应左右岸生活区用水；将1#、2#水上水厂船集中移至右岸明渠上游右侧，向下游自流供应大坝混凝土施工、冷却用水和施工企业用水。     3、供水系统的运行管理     1995年6月，总公司工程建设部颁布了《三峡施工供水管理办法》，标志着供水系统的运行管理走入了制度化的正轨。在实际运行中，这一办法也在不断改进和完善。     三峡施工供水系统的运行管理主要具有以下特点：     (1)业主宏观控制：由主管项目部对供水方案、运行方式、供水计划、供水调度及供水单价进行宏观管理，使供水运行管理与工程建设要求紧密结合，并服从于工程建设需要。     (2)委托管理方式：初期采取左岸系统由葛洲坝电厂三峡左岸水厂承包，右岸系统由葛洲坝集团公司承包。自1999年10月起，整个系统均由葛洲坝电厂三峡水厂进行承包。     (3)成本控制办法：初期承包单位按供水单价0.35元/t，运行、维护、检修进行总包干，固定资产不提折旧；更改工程采用项目单列，费用在供水概算水价与承包供水单价的价差中列支。二期承包合同加大了对供水单价成本控制的力度和深度，对固定成本和非固定成本分开进行了核算，对二期水厂劳动定员、电费和药剂费的单位制水成本等指标进行了核定，由实际供水量核算出运行实际成本后，与供水单价进行比较，实行多扣少补；大修、更改、防汛等项目采用项目单列。     4、体会和讨论     4.1 规划和设计     4.1.1 规划和设计的原则     供水系统作为辅助系统，其规划、设计和建设既要提前于主体工程的进度，又要能够根据主体工程相关系统的变化作相应调整。因此，“一次规划，主动灵活，分步实施”应作为系统规划和设计的原则。     4.1.2 重视和加强对净水器的研究和使用     净水器实际上是一座小型水厂，将混凝、沉淀、过滤等过程巧妙地组合在一起，具有投资省、占地小、建设周期短、可移动和重复利用的优点。它在水利工程施工前期供水系统中，常可发挥重要的作用，也可用于施工期内部分人口较集中，而远离生活区的临时营地的供水。目前三峡使用的净水器产水量为50m³/h、100m³/h，为轻型陶粒滤料。从实际运行情况的总结看，净水器的使用在以下两个方面需进一步完善和研究：首先，提高净水器产量的关键在于滤料的选择。它既要尽可能地提供更高的滤速以提高产水量，又要解决好反冲洗的彻底程度与滤料的破碎损失之间的矛盾。目前，国内对颗粒滤料、纤维滤料、微滤料等新型滤料都有不断的使用和研究，应跟踪和了解这方面的最新动态。其次，净水器的抗冲击负荷能力较低，在源水浊度变化较大的情况下，工艺流程的控制参数要作相应调整，如投药量要由运行人员通过窗口观察矾花形成情况来进行调整，这样对运行人员的素质和经验要求较高，所以其工艺设计还有待进一步完善和改进。     4.1.3 生活水的预处理和后处理工艺     目前三峡生活水的水源取自长江水，水质情况总体良好。但由于取水泵站上下游都有排污口，水体呈现一定程度的富营养化，表现为沉淀池和滤池中藻类繁殖异常。在运行中，藻类与滤料表面形成藻类泥糊堵塞滤池，使过滤周期缩短，反冲洗耗水量增加，并且藻类的代谢产物如糖酸、糖醛酸与铁盐、铝盐混凝剂形成配位络合物，降低混凝效果，而且这种络合物是电中性胶体，能穿透滤池影响出水浊度，造成管网腐蚀和二次污染。目前在常规工艺中采用预氯化的方法，但由此产生的副产物THMs、HAAs、MX等不能被常规工艺去除而进入管网，目前只能通过调整出厂水的PH值来降低副产物的浓度。不久前，水厂对出厂水水质进行了多项指标的化验，都能够满足国家生活饮用水标准。     在永久水厂的设计中，应充分考虑未来三峡水库水的富营养化问题，对源水进行预处理；同时，考虑到三峡坝区及周围地区未来发展方向为旅游地区，部分用户可能对水质有较高要求，这就需要对出厂水进行深度后处理。永久水厂的设计和施工即使不考虑实施，也应留有完善余地。     目前，生物氧化处理与常规工艺相结合，是预处理的发展趋势；而臭氧氧化处理与活性炭吸附，是后处理工艺中较成熟的技术。     4.1.4 水上水厂船的船岸连接     水厂船集取水、制水和加压于一体，可灵活移动，在三峡工程生产供水系统中发挥着重要的作用。水厂船应用于大型水利工程，从三峡的实际使用情况看，施工期河势变化对水厂船船岸连接的影响，要引起更多的重视。     水厂船的船岸连接最初采用的是摇臂管桥方式，船岸两端采取双向活络接头进行连接。1998年汛期，由于导流明渠通水对河床进行了再造，船体由于受到江心侧至岸侧的壅浪冲击而产生剧烈摇晃，使两端活络接头受到破坏，水厂船被迫停产。汛后，针对出现的这一问题，对水厂船的船岸连接方式进行了改造：1^#水厂船采用浮船连接，岸坡段用若干小浮囤进行过渡，浮囤在水涨时自然依次浮起，水落时自然依次下落并被限位在岸坡上，这样就克服了常规阶梯式连接方式中接口拆卸复杂而不能适应水位快速涨落的缺点；2^#水厂船考虑到利用原摇臂管桥结构和近岸淤积，增加一浮船作为管桥的载体，岸端结构形式不变，浮船端在限位范围内可自由滑动以适应船体摇晃，而浮船由于位于水厂船内侧，受到波浪的冲击较小，从而提高了连接结构的安全性。从1999年的度汛情况看，这两种连接方式均经受住了洪水的考验。     4.1.5 生产水调配系统的合理配置     (1)混凝土拌和系统和混凝土大坝施工系统，其用水进行比较：①混凝土拌和系统用水日变化系数较小，供水管网压力变化平稳；大坝施工系统用水量和压力变化较大，供水管网压力变化也较大。②发生系统事故停水，备用水量有限时，由于两个系统适应手段和重要性的不同，需限制大坝施工用水，而优先供给混凝土拌和用水。因此，这两种系统的供水管网不宜接在同一条供水主干管上，而应分别设置。     (2)混凝土拌和系统是生产水用户中的重中之重，而且其内部各用水点对供水压力要求各异，在现场场地允许的情况下，可考虑设调配水池，一方面可根据其内部要求自行加压，既不影响管网中其它用户的压力，又可降低主管网压力，减少工程投资和运行成本；一方面，在主管网发生事故时具有一定的储备水量，可尽量减少对生产的影响。     (3)生产水在施工前期和施工高峰期的用水量变化很大，在调配泵站水泵选型时，应考虑大小水泵的搭配和变频设备的选用。     4.2 工程建设     供水系统的建设主要分管网施工、水池土建、设备安装三个方面。     4.2.1 管网施工     (1)质量：质量控制的重点在于：①管沟的开挖、回填和基础处理；②支墩、镇墩的大小和强度；③钢管的内外防腐；④管道焊接的坡口和工艺。     (2)进度：进度控制的重点在于管线选择前的规划和协调。     (3)管材的选用：三峡供水系统使用的管材主要有：①预应力混凝土管；②球墨铸铁管；③钢管。从每km管道的综合单价看，①〈②〈③；从使用情况看，①和②适用于地形起伏小，管道基础好，施工干扰小的场合，其中②更适合于小管径、压力高的场合，而③适合于地形情况复杂，施工干扰大的场合。     (4)阀门的选择与应用：目前应用的阀门主要有闸阀和蝶阀两种，其中又以蝶阀应用得最为普遍。总的来说，安装空间足够、电源方便可靠、处于关键部位的主阀，可考虑应用电动闸阀；其余部位应采用蝶阀。蝶阀在使用中的最大问题是关闭不严，影响管网的事故抢修，而其中80%是由于密封圈损伤或密封圈与阀体之间被异物堵塞。目前，各厂家不论是采取硬密封还是软密封，比较成功的密封圈的材料都需要从国外进口，从而使整体价格昂贵；还有一种思路是可更换式密封圈，这种技术还需要进一步研究和完善，值得关注和试用。     4.2.2 水池土建     (1)质量 控制重点为：①原材料的进场试验；②模板的数量和质量；③振捣设备的类型和数量；     (2)进度控制重点为：①劳动力的合理安排；②事先考虑节日、天气对工期的影响；     水池土建质量和进度的控制关键要抓好施工队伍资质审查和旁站监理这两个环节。     4.2.3 设备安装     (1)质量 控制重点在于设备的出厂验收和现场调试。     (2)进度 控制重点为：①厂家的资质和信誉；②订货合同中各项技术参数的详尽；③设备的运输方法和途径；④现场调试的技术指导。     4.2.4 合同管理与施工单位的选择     考虑到管网工程受其它因素的影响较多，在实际施工中可能会有较大的调整和变化，在合同管理中，可考虑对水池土建和设备安装进行总价承包，而对管网工程实行单价承包。     供水系统在施工前期，由于受到总体规划、交叉施工等因素的影响，工期往往延误，而导致施工后期工期较紧，不能完全按照正常施工进度安排来进行，因此对施工队伍的选择，应注重其施工技术能力、现场施工经验和协调能力，以做到“召之能来，来之能战，战之能胜”。     4.3 运行管理     4.3.1 运行管理工作的核心和原则     运行管理工作的重点和核心是为工程建设服务，这也是衡量其工作成败的唯一标准，在实际工作中应本着“以服务为目的，以管理为手段，以沟通为纽带”的原则来进行。首先，要进一步改进行业管理中的一些沿袭做法，改善服务态度和提高服务质量，如增加上门服务，简化报装手续和缩短报装时间，手续费用明细公开等；其次，要在完善管理制度的同时，加大管理力度，以保障大部分用户的正当利益；最后，在主管部门、运行管理单位和用户之间应建立畅通的信息传递渠道，加强彼此沟通和了解，逐步做到相互理解和相互支持，争取以最快、最圆满的方式处理出现的问题和纠纷。     4.3.2 成本控制与技术改造     在保证为工程建设服务的前提下，不断提高供水质量和降低供水成本，是运行管理中需同时并重的两个重点。随着工程建设的进展和总公司改革的不断深入，技术革新与改造将会是解决这两个问题的主要途径和手段。在水厂的运行成本中，可考虑设立一定的资金作为技改基金，还可进一步考虑将供水核算成本与实际支出的差额，除一部分留做水厂自有资金外，其余大部分可进入技改基金进行滚动；再辅以必要的审批和监督，就可以达到既保证技改基金的正确用途、又可以使降低成本和技术改造之间形成良性互动的目的。     4.4 信息交流和共享     4.4.1 系统规划与用户系统的衔接     系统总体规划布置与各用户系统的分配布置，这两方面的信息应做到及时沟通和了解，一方面系统规划只有在清楚地了解各用户用水量、用水压力等级、用水量年月日变化特点的基础上，才会更合理和更有针对性；另一方面，各用户系统的布置也只有在透彻地了解总体规划的布置和思路后，才不会与总体布置发生重复和冲突。     4.4.2 新材料、新工艺的跟踪与应用。 　　不断跟踪有关设备、材料和技术的最新资讯，并适时应用于工程实践，以提高系统的安全可靠性和降低生产运行成本，这是采用新材料、新技术的出发点和最终目的。     4.4.3 设备材料的充分再利用     水利工程施工工期长，高峰时间短，不同部位的高峰在时间上可交叉，而设备材料具有一定的使用周期(如水泵使用维护得当，寿命为10～15年)，因此对设备材料进行充分利用和合理调剂，可降低部分工程投资。有必要考虑在总公司内部，甚至可推广至各参建单位之间，建立相关设备材料的共享信息网，将有关产品的厂家、型号、技术参数和使用年限等信息上网，以租赁、折旧转让等多种方式进行互通和交流。但是，由于涉及国有固定资产管理等因素，应对之进行有序组织和有效监管。     6、结束语     三峡工程供水系统目前共完成3座陆上水厂、3艘水上水厂船，日供水能力达到24.2万t，累计总供水量达到16658万t；共完成管路建设约60km，总投资近2.0亿。这一系统的投入，为三峡工程施工高峰期的生产生活用水提供了有力保障。这一成绩来之不易，是参与建设的各设计、施工、监理、运行单位共同努力的结果。     “问渠哪得清如许，为有源头活水来。”宏伟大坝的每一方混凝土中，都凝结着他们的智慧和汗水；而早日见到世纪大坝巍然屹立，是他们所有辛勤工作和默默奉献的希望和梦想。