水库工程管理手册职工培训教材资料.docx
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水库工程管理手册职工培训教材资料
目录
前言
第一章水库工程概论1
第一节水库工程简介1
第二节水库工程管理的基本任务4
第二章水库运行管理6
第一节组织管理和调度运用6
第二节检查观测9
第三节养护管理19
第三章水库安全检查与加固21
第一节概述21
第二节土坝的安全检查与加固22
第三节溢洪道的安全检查与加固26
第四章防汛与抢险29
第一节防汛与抢险基础知识29
第二节防汛任务与职责30
第三节准备与检查31
第四节土坝险情抢护32
第五章渠道工程管理与维护36
第一节概述36
第二节渠道及其建筑物的运行管理38
第三节渠道工程的检查观察39
第六章水闸工程运行管理及检查维护43
第一节水闸工程简介43
第二节水闸工程的运行管理44
第三节水闸工程的检查观察与维修养护45
第七章流量观测47
第一节概述47
第二节流速仪法测流49
第三节建筑物法测流51
第一章水库工程概论
第一节水库工程简介
一、水库的作用
兴建水库是人们为了解决在用水与河流来水在各年间或一年内在时间和水量分配上的矛盾的一种措施。
水库在来水多时把水蓄起来，然后根据用水要求适时适量地供水，同时在汛期还可起到削减洪峰、减除灾害的作用。
这种把来水按用水的要求在时间和数量上重新分配的作用，叫做水库的调节作用。
水库不仅可以使水量在季节间重新分配，满足灌溉、防洪的要求，同时还可以利用大量的蓄水和抬高了的水头来满足发电、航运及水产等其它用水的需要。
因此，水库是综合利用水资源的有效措施。
二、水库的设计标准
1．防洪标准
水库的防洪标准是指水库所能抵御的洪水的大小，通常指水库本身或下游防洪安全所拟定的设计洪水标准。
洪水的大小每年不同，一定大小的洪水出现的可能性多少一般用重现期和累积频率来表示。
如五十年一遇洪水，其重现期为50年，其累积频率为2%（1/50）。
在设计水库时，要选择一定重现期的洪水作为设计洪水，当水库出现这种洪水时，要求水库仍能正常运用。
同时，为了提高水库的安全可靠程度，使超过设计洪水的更大洪水不致破坏工程，选定一个更大的洪水作为校核洪水，即使出现校核洪水，水库进入非正常运行情况，也还能保证水工建筑物的安全。
这样，对水库所选定的设计洪水和校核洪水各相应的重现期或累积频率，称为水库的防洪标准。
2．兴利用水标准——设计保证率
在多年工作中，用水部门的正常用水得到的保证程度，常用正常用水保证率来表示。
这个保证程度在设计水库时就应预先选定，所以这个标准叫做设计的正常用水保证率，简称设计保证率，常用P%表示。
设计保证率常用按保证用水的年数方法衡量，表示各部门用水量在多年期间能够得到充分满足的机率。
如：
设计保证率P=80%表示在长期运用过程中，平均每100年可保证80年正常供水。
工业、民用供水的设计保证率要求较高，生活用水一般为95~~99%，工业一般为90~95%；灌溉保证率因自然条件和经济条件不同而有所不同，一般为50~80%。
三、水库的特征水位和库容
水库在蓄、泄水过程中，它的水位是经常变化的，有几个水位在运用时具有特殊意义。
图1.2-1水库特征水位和相应库容示意图
1．兴利水位（亦称设计蓄水位、正常高水位）：
兴利水位是水库正常运用的情况下允许经常保持的最高水位。
亦即为保证各兴利部门枯水期正常用水，水库在丰水期需要达到的水位。
它是确定水工建筑物尺寸、投资、淹没等指标的最重要的数据。
2．设计洪水位和校核洪水位：
在水库正常运用的情况下，当发生设计洪水时，水库达到的最高水位称设计洪水位。
当发生校核洪水时，水库达到的最高水位称校核洪水位。
水工建筑物必须根据这两种水位进行设计和校核。
3．防洪高水位：
是指水库承担下游防洪任务，在调节下游防护对象的防洪标准洪水时，坝前达到的最高水位。
只有当水库承担下游防洪任务时,才需确定这一水位。
4．汛前限制水位（亦称汛期限制水位、防洪限制水位）：
在汛期到来之前，预先把水库放空一部分，以便腾出库容，在洪水到来时多蓄部分洪水，从而更大的削减洪峰。
这个消落下的水位称为汛前限制水位。
5．死水位：
水库在正常运用的情况下允许消落的最低水位，亦即为满足淤沙或灌溉、发电、航运、供水、养鱼以及旅游等需要，水库必须保持的最低水位，称死水位。
死水位以下的水库容积称死库容；死水位和正常蓄水位之间的库容称兴利库容；设计洪水位和汛前限制水位之间的库容称设计调洪库容；校核洪水位和汛前限制水位之间的库容称校核调洪库容；正常蓄水位和汛前限制水位之间的库容为兴利和调洪共用，称共用库容；校核洪水位以下至库底的所有库容为水库的总库容。
四、水库特征曲线
1．水位~面积曲线
2．水位~库容曲线
五、水库的等级划分
我国水库等级的划分，按库容大小分为：
大
（一）型水库大于10亿m3，大
（二）型10~1亿m3，中型1~0.1亿m3，小
（一）型0.1~0.01亿m3，小
（二）型0.01~0.0012亿m3。
六、水工建筑物和水利枢纽
为了达到防洪、灌溉、发电、供水、航运等目的，通常需要修建各种不同类型的建筑物，用来挡水、泄水、输水、排沙等，这些为实现各种水利事业而建造的建筑物，叫做水工建筑物，如渠道、水闸等。
为了综合利用水资源，往往需要在河流的某一点上集中地建造几种水工建筑物，它们具有各自不同的作用，但在运行中彼此相互配合，形成一个有机的综合体，称为水利枢纽。
大坝为水库的挡水建筑物。
按其建筑材料可分为土坝、混凝土坝和浆砌石坝。
土坝可分为土坝、堆石坝和土石混合坝三大类；混凝土坝常见的有重力坝、拱坝、支墩坝等型式。
我市的中小型水库的大坝都为均质土坝。
第二节水库工程管理的基本任务
一、加强水库管理的意义
水库是水利产业的重要设施。
兴建水库可以调节利用水资源，除害兴利，促进国民经济发展和保障人民生命财产安全。
由于商丘市五座中型水库是在缺少详尽的水文、地质等基础资料情况下修建的，而且防洪标准低、工程老化失修、安全隐患多，加之管理人员技术力量不足，致使水库存在安全问题。
水库大坝一旦失事，不仅工程损毁失去效益，并且对下游地区的城镇、乡村、交通、耕地等设施和人民的生命财产造成毁灭性的灾害。
兴建水库的目的是为了获得效益，而水库的效益必须通过科学的运行管理才能实现。
因此，加强对水库工程的观测、维护和管理，确保工程安全运行，充分发挥效益，是我们水库管理职工决不能有一丝松懈的任务和职责。
二、水库管理的基本内容
水库管理的基本内容，概括来说有以下几点：
1．水文与水利计算复核
水库的防洪能力包括：
水库的允许最高水位、防洪限制水拉和防洪运行标准等重要指标。
上述指标在规划设计或运行管理中都已做过规定，但因水文资料系列延长可导致设计洪水加大，以及水库工程尚未达到设计标准、工程设施发生变化等原因，所以有复核的必要。
调洪演算是将建库前计算设计洪水所采用的资料，加入建库后逐年增加的洪水资料，一并作为新的较长系列，重新进行频率计算，推求新洪水过程线，求出新的水库运行参数，然后确定汛期控制运用的原则、方法及措施。
其中允许最高水位，除有充分论证外，不应高于原设计的洪水位。
2．运行管理
水库的运行管理包括组织管理、检查观测、养护管理、调度运用和供水管理等。
兴建水库的目的是为了获得利益，而水库的效益必须通过科学的运行管理才能实现。
在水库运行管理中，要做到确保工程安全、充分发挥工程效益、因地制宜地开展综合经营、提高管理水平。
3．安全检查与加固
商丘市的五座中型水库是在“大跃进”期间兴建的，工程防洪标准低，再加上管理和维护工作跟不上，是导致形成病险水库的重要原因。
由于经费短缺，维修工作难以进行，随着水库寿命的增长，诸如材料老化、洪水、地震、泥沙淤积以及其它破坏活动等，都有可能增加工程事故和失事的机会。
加强水库安全检查，及时对工程病害进行加固，促使病险消除，以保证安全，充分发挥效益有着极其重要的意义。
加强或忽视水库工程的安全检查与加固工作，将会给工程带来完全不同的两种结果。
4．防汛与抢险
水库的防汛与抢险工作，事关国民经济建设、社会安定及人民生命财产安全的大局，必须高度重视，认真做好防汛工作，决不能麻痹大意、掉以轻心，在任何情况下都必须确保水库安全。
5．开展综合经营
水库管理单位开展综合经营要立足于自身力量的基础上，根据自己的条件与能力，分析自身的优势，扬长避短，量力而行，脚踏实地逐步发展。
第二章水库运行管理
第一节组织管理和调度运用
一、水库管理单位职责
水库管理单位是直接操作水库运行的第一线生产单位，要在上级主管部门的领导和指导下，保证完成防洪保安、供水等目标任务。
其职责如下：
1．认真执行国家有关水利方针、政策、法规、法令和上级指示。
2．做好工程的检查观测、养护修理和调度运用等生产管理工作，维护工程安全和正常运行。
3．做好供水服务，推行计划供水、合理用水、用水计量。
4．充分利用管护范围内的水土资源，大力开展综合经营生产，增加经济收入。
5．建立健全防汛工作岗位责任制，向防汛指挥机构提供工程安全动态、物资器材计划、巡坝查验等情况，及时向上级指挥机构报告险情。
6．配合有关部门做好库区绿化、水土保持工作，保护水源，防止污染。
7．做好职工科学文化教育工作，进行工程设施的更新改造和技术革新，不断提高劳动生产率和管理水平。
8．做好统计报表、观测记录整编等基础工作，建立健全各项档案。
9．做好财务管理，健全财务制度。
10．关心职工生活，搞好职工福利，做好劳动安全保护工作。
二、管理法规和制度
水库在运行管理过程中，会涉及到千家万户、各行各业的利益，从而会引发众多而复杂的社会关系。
运行管理人员必须学法懂法，依靠法律手段来维护自己的正当权益，保证工程的正常运行。
有关法律、法规名称摘录如下：
名称实施日期
中华人民共和国水法2002年10月1日
中华人民共和国防洪法1998年1月1日
中华人民共和国防汛条例1991年7月2日
水库大坝安全管理条例1991年3月22日
中华人民共和国水污染防治法1984年11月1日
中华人民共和国水污染防治法实施细则2000年3月20日
河南省实施《中华人民共和国水法》办法2006年8月1日
河南省实施《中华人民共和国防洪法》办法2000年8月10日
河南省实施《中华人民共和国防汛条例》细则1993年11月27日
河南省水利工程管理条例1997年10月1日
河南省《水库大坝安全管理条例》实施细则1993年6月25日
三、工程技术档案管理
工程技术档案是工程建设过程中技术工作成果和运行管理的记录，也是工程运行管理的依据和必要条件，包括文字、图表、照片、录像、U盘和光盘等。
1．工程技术档案的内容
⑴水库工程规划设计原始资料。
工程所在河流和地区的水文气象、地质、地貌以及人口、土地、耕地、经济、文化等自然条件和社会历史现状的基本资料；工程规划资料；工程技术设计书和设计图纸。
⑵水库工程施工资料。
包括施工组织设计、基础处理、质检记录、批准文件、竣工报告及图纸等资料。
⑶历年工程检查观测资料。
⑷工程维修加固资料。
⑸历年生产运用指标。
历年降雨、径流、洪水特征值；历年蓄水、供水特征值；历年灌溉、防洪效益特征值。
⑹管理制度、规程和规范
⑺各种计划和考核资料
⑻其它有关资料，如仪器、设备、材料的保管登记资料及各种情报资料等。
2．技术文件材料的归档制度
⑴归档范围凡是在当前和今后具有查考、依据作用的技术文件材料，都应划入归档范围。
包括：
上级机关的指示、决议、通知、通报等文件，本单位的请示、决议、总结，重要电话记录等；工程运行管理中形成的调度运用计划、运行记录、年报表、各种观测资料等；防汛岁修、除险加固计划，设计文件，施工记录和总结材料。
⑵归档时间根据技术文件材料形成过程的特点，一般分为随时和定期两种。
在一项工程结束后归档；按阶段归档，如水文、观测资料；按年度归档，如运行管理和调度形成的技术文件材料、水情记载等；随时归档，如专业性会议，应在会议结束后及时归档，设备、仪器、图纸、说明书等，在购回验收后归档。
⑶归档份数一般归档两份，主要的和使用频繁的技术文件材料，可多保留几份复印件。
⑷归档要求归档工作由各业务技术人员承担，任务结束告一段落，将归档的文件材料收集齐全，核对准确，向档案室移交。
凡归档的技术文件材料，字迹要清楚，纸质应优良，签署应完备，不应用铅笔、圆珠笔和复写纸书写。
四、水库的调度运用
水库的调度运用，就是运用水库的调蓄能力，科学调度来水，使之适应人们的用水需要，达到兴利除害的目的。
1．调度运用的目的和原则
目的：
确保工程安全，选用最优调度运用方案，合理安排兴利除害关系，综合利用水资源，充分发挥工程的综合效益。
原则：
局部服从整体，整体照顾局部；兴利服从防洪，防洪兼顾兴利；全面安排，统一领导，把灾害降低到最小范围，将效益扩大到最大限度。
2．调度运用的内容
考虑现阶段水库管理的技术力量，下述各项内容还不可能完全达到，今后要在完善观测设施、积累观测资料、提高人员素质的基础上，逐步走向规范化管理。
水库调度的内容有三项：
防洪调度，兴利调度，洪水预报。
⑴防洪调度的内容。
算清水库的安全账，确定调度运用指标，编制度汛计划，制定应急措施。
具体项目如下：
①调查水库安全现状及存在问题，摸清下游行洪能力和安全泄量，收集、分析中、长期天气预报和全年来水形势。
②根据工程现状确定允许最高洪水位。
③复核水库的防洪能力，确定水库现有防洪标准。
④确定防洪限制水位。
⑤计算水库各种蓄水位的抗洪能力。
⑥编制度汛计划和防洪调度图。
⑦从最坏处着想，对可能遭遇的非常洪水、电讯中断或其它紧急情况，制定应急措施，如破坝、报警撤离等。
⑵兴利调度的内容
兴利调度的任务是在保证水库安全的前提下，力争多蓄水，多兴利，尽量满足各用水部门的用水需要。
其内容包括：
①算清来水与用水账。
②编制兴利调度图。
即将水库不同时期的控制水位和运用准则绘制成图线，作为调度的依据。
③计算抗旱能力。
与农作物的组成、每日耗水量、灌溉面积、渠系利用系数有关。
⑶洪水预报的内容
洪水预报是汛期水库调度运用的重要组成部分，是根据已经发生的雨情和水情，预报水库即将出现的洪水情况，为水库防汛和调度运用提供科学依据。
①水库洪水预报，包括洪水总量、洪峰流量、洪水历时。
②水库最大泄流量、最高洪水位和出现时间预报。
③水库防洪能力预报。
第二节检查观测
一、水工建筑物的检查观察
1．土坝的日常检查内容
坝身是否有裂缝、塌坑、隆起等现象；坝顶防浪墙有无裂缝、变形、沉陷、倾斜等情况；坝坡护坡是否有松动、崩塌、风化、垫层流失、架空等现象，草皮护坡有无塌陷、雨淋坑、冲沟等现象；土坝两头、下游坝坡、坝脚一带等处是否有异常渗漏现象。
表2.2-1水库工程检查记录
检查日期
年月日
上次检查日期
年月日
检查类别
定期
临时
检查部位
检查情况及存在问题
处理意见
坝身
上游坝坡
下游坝坡
坝顶
防浪墙
坝脚
坝端
排水系统
上游坝坡排水沟
下游坝坡排水沟
坝顶排水沟
启闭设备
闸门
启闭机
辅助设备
溢洪道
上游
下游
闸室
带班领导：
检查人：
2．溢洪道检查观察
泄洪前的检查：
主要检查溢洪道各部位是否完好无损，如闸墩、底板、边墙、胸墙、消力池等结构，有无裂缝、损坏和渗水等现象。
泄洪过程中的检查：
要随时观察建筑物的工作状态和防护工作，严禁在泄水口附近捞鱼或游泳，以免发生事故。
泄洪后的检查：
溢洪后应及时检查消力池等设施是否完好，伸缩缝内、前后翼墙有无渗水现象等。
3．闸门及启闭设备的检查观察
闸门的检查观察：
主要内容包括闸槽有无堵塞物、气蚀损坏现象，闸门主侧轮是否锈死，止水是否破损，门扇有无变形、裂纹等，闸门部分开启时有无震动情况。
启闭设备的检查观察：
要检查润滑系统是否缺油，吊点结构是否牢固可靠，固定基脚是否松动，齿轮及制动是否完好灵活，电源系统是否畅通，连接闸门的螺杆、拉杆、钢丝绳有无弯曲、断丝、损坏等现象。
闸门和启闭设备在工作时发现有不正常的响声、震动、发热、冒烟等情况，应立即停车检查抢修。
水工建筑物的检查有日常性检查和专门性检查。
日常性检查为日常工作的一部分，专门性检查有汛前检查、汛间检查、年终检查等。
在检查中要做好记录，如表2.2-1。
二、水文观测
水文观测是水库运行管理中的一项基本工作，是了解和掌握各种水文变化情况，分析计算水库的水账，为水库调度运用、保证水库安全，充分发挥效益的基本依据。
1．降水量观测
从天空降落的雨、雪、霜、雹等统称降水。
观测站的选址应尽可能在四周空旷、平坦的地点。
降水量观测常用的设备是20cm口径的雨量器和自记雨量记。
降雨等级划分时段有12小时、24小时等，见下表。
表2.2-2降雨等级划分标准
（1）
单位：
毫米/24小时
小雨
中雨
大雨
暴雨
大暴雨
特大暴雨
1＜10
10～24.9
25～49.9
50～99.9
100～250
＞250
表2.2-3降雨等级划分标准
（2）
单位：
毫米/12小时
小雨
中雨
大雨
暴雨
大暴雨
特大暴雨
0.2＜5
5～15
15～30
30～70
70～140
＞140
降水量是以降落到地面的水层深度来表示，单位以毫米计，降雨量的划分一般以一日内（24小时）降雨为量为标准划分，也有以1小时、4小时、12小时等为标准的，见表2.2-2~3。
一般只测记降雨、降雪、降雹的水量，并注记雨雪、雹的符号。
降水物的符号可表示为：
●-雨；*-雪；*●-雨夹雪；▲-雹或雨夹雹；▲*-雹夹雪；凵-霜等。
用雨量器观测降水量，一般采用定时分段观测，平时每日8点观测一次，暴雨时适当加测。
读数时读取凹形水面最低处刻度，读取到0.1毫米；降雪时，把雨量器漏斗摘下，不放储水瓶，直接用雨量筒盛雪，观测时拿到室内，先用量杯量取一定数量的温水注入雪中，在雪完全融化后量取读数，减去注入的温水数即为降水量数值。
记录格式见表2.2-4。
表2.2-4水库月份降水量记录表
单位：
毫米
日期
时段降水量
一日降水量
8时
14时
20时
2时
8时
1
2
…
31
合计
观测：
校核：
审核：
2．水位观测
水库水位观测包括库区水位观测及水工建筑物的上下游水位观测。
一般情况下以坝前水位作为库区的平均水位，设在稳定而又便于观测的库岸，建筑物下游水位测点应设在水流平稳处。
常用的观测设备有水尺和自记式水位记。
测读水尺水位时，观测者视线应接近水面，记至厘米，有风浪时记取波浪的峰顶和谷底数值的平均数。
观测次数：
①无进出水量、库水位平稳时每日8点定时观测一次；②水库流域内有降雨，库水位上升时起每半小时或一小时观测一次，遇到暴雨时，在库水位涨落幅度最大时加密测次；③水库开始放水、停止放水及调整放水闸门孔数及开度的前后，各加测一次。
表2.2-5水库水位观测记录表
日期
水尺编号
水尺读数
（m）
水位
（m）
蓄水量
（万m3）
月
日
时
分
观测：
校核：
审核：
3．流量观测
流量观测包括进库流量观测和出库流量观测。
进库流量可参考库区上游水库或渠道节制闸流量，出库流量包括供水、灌溉和泄洪流量。
表2.2-6水库流量观测记录表
日期
水闸
名称
闸门
编号
开启
高度
（m）
水尺
读数
（m）
水位
（m）
水流
流态
闸孔
宽度
（m）
放水
流量（m3/s）
总
流量
（m3/s）
月
日
时
分
上游
下游
上游
下游
观测：
校核：
审核：
三、水库水量损失观测
1．蒸发损失
观测水库蒸发量时一般要在室外修建蒸发皿，以蒸发皿测得数据来推算水库水面蒸发量。
推算水库每日、月、年的水面蒸发损失时，因水库水面在运行期间水位不断变动，所以水面面积也要采用计算此日、月、年的水面平均面积。
用公式表示为：
W水蒸=1000×μ×E水蒸×F
式中：
W水蒸某时段水面蒸发损失（立方米）；
μ水面蒸发皿的改正系数，取值0.6~0.8；
E水蒸蒸发皿所记录的蒸发水层深度（毫米）；
F某时段水库平均面积（平方公里）。
表2.2-7水库月份蒸发损失观测记录表
日期
标尺
读数
（mm）
初始
读数
（mm）
降落
深度
（mm）
改正
系数
改正后
蒸发深度
（mm）
水库
平均面积
（km2）
水库
损失水量
（m3）
1
2
…
31
合计
观测：
校核：
审核：
2．渗漏损失
建库以后，由于水头压力的作用，使库岸、库床、坝基、坝身、坝端产生渗漏。
水库的渗漏损失往往很难用一般的公式去计算，通常的做法是根据水库的水文地质条件定出一些经验数据，作为估算渗漏损失的依据，如下表：
表2.2-8水库渗漏损失估算表
水文地质条件
以平均库水位的
消落深度表示
以年蓄水量的
百分数表示
优
0~0.5米/年
0~10%
良好
0.5~1.0米/年
10%~20%
恶劣
1.0~2.0米/年
20%~40%
3．其它损失
在水库运行中，由于闸门止水老化、损坏等原因，也会造成水量损失，当这些损失量较大时，也应予记录和计算。
四、渗流量观测
土坝建成蓄水后，必然产生渗漏现象。
渗透流量必须安装一定的观测设备进行观测分析，根据观测资料可以判断土坝的渗透现象是否正常，坝身是否安全。
1．设备布置
渗流量观测设备应根据渗水地点、汇集条件、渗流量大小，结合采用的方法进行布置。
观测土坝坝身、坝基、绕坝的渗流量时，一般在坝下能汇集渗水的地方设置集水沟，在集水沟出口处布置量水设备。
当渗透水流可以分区拦截，且进行分区观测有利于分析问题时，可分区设集水沟，末端归入总排水沟，在集水沟和总排水沟上同时观测。
集水沟和量水设备应尽可能布置在不受泄水建筑物泄水影响、不受坝面及两岸排泄雨水影响的地方，应结合地形尽量做到平直整齐，以便于观测。
2．观测方法
一般情况下采用容积法和三角形量水堰
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