防止水淹厂房措施研究.docx

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防止水淹厂房措施研究

编者按：

近些年，受地震、泥石流、极端暴雨等自然灾害影响，电力行业水电站水淹厂房事件时有发生，电站运行安全受到较大影响，经济损失严重。

为了防止水电站水淹厂房，受国家能源局委托，四川能源监管办牵头组织中电建水电开发集团有限公司、中电建成都勘测设计研究院有限公司、中国水利水电第七工程局有限公司等单位开展了防止水电站水淹厂房措施专项研究，形成了《防止水电站水淹厂房措施研究报告》。

该报告针对水电站厂房设计、施工和运行的不同阶段，详细梳理分析了建设期和运行期水淹厂房各类风险，并提出了防止水淹厂房的总体布置设计、施工期防淹措施、日常运行维护要求、灾害预警预报以及应急管理要求。

为促进水电站水淹厂房防范能力的提高，现将《防止水电站水淹厂房措施研究报告》予以公布，供参考借鉴。

防止水电站水淹厂房措施研究报告

目录

一、前言1

二、水电站水淹厂房风险分析2

（一）风险源分析2

1．外部条件2

2．主厂房内部因素4

3．水工建筑物事故或缺陷5

4．施工主要风险因素6

5．运行主要风险因素6

（二）风险分级7

三、防止水电站水淹厂房措施10

（一）厂房防淹总体布置设计10

1．厂址选择及厂区枢纽布置要求10

2．厂区防洪及排水系统设计要求11

3．进厂交通和应急逃生通道布置13

（二）厂房结构防淹设计13

1．增加厂内渗漏集水井容量13

2．加强挡水措施设计14

3．提高结构的防渗等级15

4．提高结构的刚强度16

5．适当提高厂房的地面排水沟渠排水能力16

（三）机电设备防淹设计17

1．设备漏水防淹设计17

2．机坑内排水19

3．提高设备的防水等级20

4．其它设计措施20

（四）电站厂区监测23

（五）施工阶段防水淹厂房措施24

1．防基础开挖质量不合格24

2．防地基与基础处理质量不合格24

3．防混凝土施工质量不合格26

4．防围堰设计失误和施工质量不合格28

5．防施工安排不合理30

6．防施工抽排水设备故障停运30

7．防支洞突发高压水涌水31

8．防超标洪水及降雨量32

（六）施工期机电安装防淹措施33

1．立式反击式水轮发电机组安装33

2．贯流式水轮发电机组安装34

3．冲击式水轮发电机组安装35

4．机组甩负荷试验35

（七）施工期金属结构防淹措施35

1．金属结构安装35

2．主阀门安装38

（八）压力钢管制造安装39

1．下料、卷板39

2．对装、焊接、探伤39

3．闷头焊接39

4．水压试验40

（九）电站日常运行维护40

1．水工建筑物运行维护要求40

2．厂房周边环境维护要求42

3．机电设备维护要求43

4．安全生产管理44

四、灾害预警预报及应急管理46

（一）加强洪水和强降雨预警预报46

（二）建立健全应急管理体系48

五、总结及展望48

六、附录51

（一）研究依据51

（二）防洪标准53

七、编写单位及人员54

（一）主要编写单位54

（二）主要编写人员54

一、前言

根据2003年全国水力资源复查成果，我国水能资源理论蕴藏年发电量6.08万亿千瓦时，平均功率6.94亿千瓦;技术可开发年发电量2.47万亿千瓦时，装机容量5.42亿千瓦；经济可开发年发电量1.75万亿千瓦时，装机容量4.02亿千瓦。

近十多年来，随着国民经济的快速发展，“低碳环保”的理念深入人心，我国的水电事业得到飞速发展。

2014年底，我国水电装机容量已经突破了3亿千瓦大关。

然而，随着水电站数量的增加、规模的扩大和建成时间的久远，水电站发生的安全事故也逐渐增多。

除水电站常见的火灾、爆炸、电伤害、机械伤害、坠落伤害等安全事故事件外，水电站水淹厂房也时有发生。

相对于其它事故事件，水电站水淹厂房具有损失大、影响面广、持续时间长、修复重建难度大、恢复投产周期长等特点。

2009年8月17日，俄罗斯萨杨-舒申斯克水电站发生水淹厂房事故，导致数台水轮发电机组报废，厂房坍塌，变压器爆炸和环境污染，并且造成75名人死亡。

近些年，我国自然灾害频发，特别是在西南高山峡谷地区，震后边坡，植被损毁严重，坡面表部松散崩积物稳定性较差，山体长期裸露，容易造成风沙和小型滚石；在暴雨天气下，容易发生滑坡或泥石流，堵塞河道，形成堰塞湖，导致水淹厂房，带来较为严重的损失并且修复难度巨大。

为了防止或减少发生水电站水淹厂房事故事件，受国家能源局委托，四川能源监管办牵头组织中电建水电开发集团有限公司、中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司、中国水利水电第七工程局有限公司等单位开展防止水电站水淹厂房措施专项研究。

本课题从水电站厂房的设计、施工和运行角度，分析了建设期和运行期水淹厂房的各类风险源，进行了风险分级，提出了防止或减少水电站水淹厂房的总体布置措施、细部结构措施和日常运行维护要求，并提出了灾害预警预报及应急管理要求。

二、水电站水淹厂房风险分析

（一）风险源分析

1．外部条件

（1）超设计标准洪水：

流域上游有强降水或其它特殊原因，导致洪水超设计（校核）洪水位，造成水电站漫坝（溃坝）、厂房进水、水工建筑损坏、全站停电和跳闸等事故；或下游水位猛涨时，水从厂房进厂交通洞（门），尾水渠交通洞进入厂房。

（2）超设计标准降雨：

厂区短期连续集中强降雨，降雨量超过设计标准时，可能导致厂区积水大量涌入厂房，全厂排水系统无法满足排水需要；或雨水从顶棚排水沟、门窗、电缆沟、排水沟等部位灌入或倒灌入厂内。

（3）超设计标准地震：

超设计标准地震可能造成厂房挡水结构开裂或结构局部破坏导致漏水，或厂房挡水结构等水工建筑物发生坍塌、库区边坡失稳导致涌浪、漫坝等，或电力设备损坏导致泵站失效无法排水。

超标准地震也可能造成水轮机封水部件损坏、厂区供电系统跳闸或损坏、厂房排水系统故障，致使水淹厂房。

“5·12”汶川特大地震发生后，距离震中映秀镇仅300余米的映秀湾、渔子溪一级水电站厂区边坡垮塌极为严重，巨量崩塌体堆积在坡脚，壅塞河道，形成堰塞湖。

河道水位的大幅抬升，导致岷江江水从映秀湾水电站无压尾水洞倒灌入尾水闸门室，通过进厂交通洞灌入映秀湾水电站地下厂房，并从渔子溪一级水电站入口高程较低的进厂交通洞直接灌入渔子溪一级水电站地下厂房，造成淹没事故。

距离震中约7公里的耿达水电站厂房情况类似，崩塌体堵塞河道形成堰塞湖，抬高河水位，直接从窑洞式厂房端部和尾水闸门室交通联系洞灌入耿达水电站厂房。

经过2年的灾后修复，映秀湾、渔子溪一级水电站才基本恢复发电。

（4）滑坡、泥石流：

泄洪雾化区诱发的滑坡体，厂区附近的滑坡、泥石流，可能超过排导能力，破坏拦挡结构，导致厂区内建筑物损坏、交通中断和排水结构失效，可能直接破坏厂房结构或导致水淹厂房。

2010年“8·13”暴雨期间，岷江流域各大小支沟普遍爆发了泥石流灾害。

映秀湾水电站下游的烧房沟、红椿沟均爆发了大型泥石流，沟口冲出物达60多万立方米，阻塞岷江主河道形成壅塞湖，抬高厂址区的尾水位达到893.4米，高于“5·12”汶川特大地震时的堰塞湖水位约4米。

江水再次通过映秀湾水电站的尾水洞和渔子溪一级水电站的进厂交通洞倒灌厂房，造成淹没损失。

（5）泄洪启闭设施故障：

如液压启闭机或闸门设备机械故障、电气故障、电源故障，闸门不能打开或开度不足，导致水库泄洪能力不足；或者因水库漂浮物过多，或泥沙淤积较严重，闸门不能正常开启或开度不够，导致水库泄洪能力不足，发生库水漫坝、水淹厂房。

（6）外部电源故障：

当全厂发生停电事故，外部电力供应中断，内部应急电源也不能正常使用，可能导致泄洪及排水设备无法正常运行，水淹厂房。

（7）违法非法行为：

违法在河道上建设工程占用河道，违规整治河道，在河道倾倒垃圾、渣土，从事影响河势稳定、危害河岸堤防安全和其他妨碍河道行洪的活动，破坏、侵占、毁损防洪工程和水文、通信设施以及防汛备用的器材、物料等，可能导致水淹厂房。

（8）外力破坏：

外来人员、战争、恐怖袭击等蓄意破坏造成水淹厂房。

2．主厂房内部因素

（1）机电设备漏水情况：

进水阀、蜗壳进人门、尾水管进人门、供排水系统设备及阀门等出现故障、零件破损、密封磨损失效，造成大量渗水，涌入厂房。

（2）水轮机机坑内排水不畅的情况：

水轮机主轴密封磨损严重甚至失效造成漏水加大、机坑自流排水孔堵塞造成机坑自流排水不畅，水轮机顶盖泥沙淤积堵塞、或排水泵故障不能进行强迫排水，使机坑积水从水车室涌入厂房。

（3）设备设计缺陷情况：

水轮机顶盖、压力钢管、蜗壳刚强度裕量不够，在流道内高硬度泥沙的磨损作用下，导致压力钢管爆管，水轮机顶盖、蜗壳产生裂纹或磨穿，大量有压水从流道中涌入水轮机层或水车室并漫出造成水淹厂房。

（如青山白玉水电站蜗壳破裂造成人身伤亡事故）

（4）水轮机长期在不稳定运行区内工作情况：

水轮机流道内流态紊乱，导致水轮机顶盖紧固螺栓疲劳破坏、断裂，大量有压水从流道中涌入水车室并漫出造成水淹厂房。

（如俄罗斯萨杨-舒申斯克水电站）

（5）厂内控制及保护系统失灵。

3．水工建筑物事故或缺陷

（1）水文地质条件超预期。

厂房地基基础水文地质条件较预期变化较大，厂房地下水渗漏量超预期，导致集水井和水泵容量不足。

（2）水工结构质量事故。

引水隧洞、压力钢管、调压室、尾水隧洞和厂房蜗壳、挡水墙、永久堵头等水工结构质量事故，导致结构垮塌、爆裂。

（3）水工结构质量缺陷。

防渗帷幕、引水隧洞、压力钢管、调压室、尾水隧洞和厂房蜗壳、挡水墙、永久堵头等施工结构质量缺陷，导致较大漏水。

（4）厂内和厂区排水沟渠结构破坏、堵塞。

4．施工主要风险因素

施工是实现设计蓝图的重要阶段，从基础开挖、坝体浇筑、设备安装到竣工清理的一道道工序中，某一道工序出现失误，都可能遗留为产生事故的隐患。

因此,施工期水淹厂房（厂区基坑）的主要风险因素有：

（1）土建施工质量：

基础开挖、基础处理、混凝土浇筑等施工质量，直接或间接影响电站厂房的正常运行。

（2）施工临时挡水建筑物（如挡水围堰）设计失误，施工重大质量事故。

（3）挡水建筑物中的门槽、闸门、弧门、液压启闭机安装质量不合格造成的风险源。

（4）电站调压室蝶阀和水轮机进水阀安装质量不合格造成的危险源。

（5）引水系统临时封堵（如压力钢管、尾水锥管闷头）失效，造成水淹厂房。

（如热足水电站闷头失效，造成水淹厂房）

5．运行主要风险因素

（1）水电站管理不到位。

水电站管理必须要严谨到位，不留死角，若因生产调度不合理，巡视检查不到位、检修维护不及时、应急措施不完善，运维人员故障处理能力不足，信息传递不畅通等，可能造成水淹厂房。

（2）水情、雨情和气象信息预测预报预警不及时、不准确，水库调度失误，或违反洪水调度原则，洪水到时来不及开闸宣泄漫坝。

（3）设备故障。

如保护误动、拒动，厂用电消失，电缆着火，压力钢管爆破，应急设备故障等，导致水淹厂房。

（4）机组运行、检修中的误操作，如机组检修且蜗壳进人门或尾水管进人门开启状态下，误提快速闸门（检修闸门）、尾水闸门、厂内供水阀门，导致水淹厂房。

（二）风险分级

从风险发生可能性程度与损失严重性程度两个方面，进行水淹厂房的风险分级。

风险发生可能性程度等级标准见表1，风险损失严重性程度等级标准见表2。

组合风险发生的可能性和风险损失等级，水淹厂房风险评价等级分为4级，其风险等级标准的矩阵见表3。

表1风险发生可能性程度等级标准

等级

可能性

概率或频率值

平均无故障时间（MTBF）

1

很不可能

<0.0001

大于100年

2

不可能

0.0001～0.001

10～50年

3

偶然

0.001～0.1

5～10年

4

可能

0.01～0.1

1～5年

5

很可能

>0.1

小于1年

表2风险损失严重性程度等级标准

等级

A