饒俊勇，李模軍，陳德智

(1.西南電力設(shè)計(jì)院，四川 成都 610061；2. 東北電力設(shè)計(jì)院，吉林 長(zhǎng)春 130021)

山谷干灰場(chǎng)排水型式和洪水標(biāo)準(zhǔn)調(diào)研及探討

饒俊勇1，李模軍1，陳德智2

(1.西南電力設(shè)計(jì)院，四川 成都 610061；2. 東北電力設(shè)計(jì)院，吉林 長(zhǎng)春 130021)

通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)干灰場(chǎng)的調(diào)研，重點(diǎn)探討干灰場(chǎng)排水系統(tǒng)型式及洪水標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)其是影響山谷干灰場(chǎng)安全及投資的關(guān)鍵問(wèn)題，并得到以下結(jié)論：①場(chǎng)外排水系統(tǒng)可采用攔洪壩——臥管的型式；②對(duì)于洪水量較大的灰場(chǎng)，場(chǎng)內(nèi)排水系統(tǒng)宜采用豎井(或斜槽)——臥管的型式，對(duì)于洪水量較小灰場(chǎng)，可采用盲溝排水降低費(fèi)用；③洪水標(biāo)準(zhǔn)宜根據(jù)灰壩等級(jí)分設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和校核標(biāo)準(zhǔn)確定；④灰場(chǎng)宜設(shè)置排滲設(shè)施；⑤嚴(yán)格規(guī)范的運(yùn)行維護(hù)工作是山谷干灰場(chǎng)安全的必要保證。并提出了應(yīng)對(duì)措施。

干灰場(chǎng)；排水系統(tǒng)；洪水標(biāo)準(zhǔn)；排滲設(shè)施；運(yùn)行維護(hù)。

貯灰場(chǎng)是火力發(fā)電廠的重要組成部分，根據(jù)運(yùn)行方式，分為水灰場(chǎng)和干灰場(chǎng)。水灰場(chǎng)是歷史悠久、技術(shù)成熟的貯灰場(chǎng)方式；而干式貯灰場(chǎng)以其初期投資低、建設(shè)周期短、耗水量少、灰場(chǎng)易于分塊、分期建設(shè)和使用的優(yōu)點(diǎn)而后來(lái)居上，得到廣泛應(yīng)用。具統(tǒng)計(jì)，目前新批準(zhǔn)建設(shè)的灰場(chǎng)中，干灰場(chǎng)占90%，而水灰場(chǎng)只占10%。

據(jù)赴國(guó)外考察資料介紹，國(guó)外大多數(shù)是平原灰場(chǎng)，有成功的設(shè)計(jì)和運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，山谷灰場(chǎng)卻不多，尚無(wú)可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。而在國(guó)內(nèi)，山谷灰場(chǎng)占灰場(chǎng)中相當(dāng)高的比例，例如西南地區(qū)山谷灰場(chǎng)占95%以上。對(duì)于多雨地區(qū)的山谷灰場(chǎng)，排水系統(tǒng)型式合理與否決定著實(shí)際洪水是否按照規(guī)劃的線路排放，成為影響山谷干灰場(chǎng)安全的決定性因素。一般山谷干灰場(chǎng)排水系統(tǒng)的投資達(dá)數(shù)百萬(wàn)元甚至數(shù)千萬(wàn)元，占灰場(chǎng)總投資30%以上，某些達(dá)到50%，而排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和校核洪水標(biāo)準(zhǔn)直接決定著排水系統(tǒng)的規(guī)模和投資。洪水標(biāo)準(zhǔn)過(guò)高，則灰場(chǎng)防洪可靠性相應(yīng)提高，但工程投資加大；而過(guò)低則反之，有可能洪水來(lái)不及排放，危及灰場(chǎng)安全。合適的洪水標(biāo)準(zhǔn)是保證灰場(chǎng)既安全又經(jīng)濟(jì)的條件。故對(duì)山谷干灰場(chǎng)排水系統(tǒng)型式及洪水標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行調(diào)研有重要意義。

由于國(guó)內(nèi)目前尚沒有干灰場(chǎng)方面的設(shè)計(jì)規(guī)范，根據(jù)國(guó)家能源局下達(dá)的2010年能源領(lǐng)域行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制(修)訂計(jì)劃(國(guó)能科技(2010)320號(hào))文通知要求，新編制定《火力發(fā)電廠干式貯灰場(chǎng)設(shè)計(jì)規(guī)范》。為了編制好該規(guī)范，真實(shí)反應(yīng)電力行業(yè)中干式貯灰場(chǎng)的狀況，根據(jù)干灰場(chǎng)規(guī)范編制計(jì)劃要求，編制單位對(duì)國(guó)內(nèi)干灰場(chǎng)進(jìn)行調(diào)研。調(diào)研結(jié)果對(duì)規(guī)范編制提供依據(jù)和建議。

1 山谷干灰場(chǎng)調(diào)研

調(diào)研工作采用函調(diào)和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研兩種方式，函調(diào)共收到8個(gè)單位提供的16個(gè)具有代表性灰場(chǎng)的資料，并對(duì)其中5個(gè)灰場(chǎng)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研。對(duì)于山谷干灰場(chǎng)最關(guān)鍵的問(wèn)題之一的排水系統(tǒng)的型式及設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)部分調(diào)研內(nèi)容匯總見表1。

表1 山谷干灰場(chǎng)調(diào)研

2 排水系統(tǒng)型式及洪水標(biāo)準(zhǔn)探討

根據(jù)調(diào)研，干灰場(chǎng)從國(guó)外引入國(guó)內(nèi)雖然時(shí)間不長(zhǎng)，但進(jìn)行了大量的實(shí)踐。而且目前的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理總體來(lái)說(shuō)是成功的，除個(gè)別出現(xiàn)險(xiǎn)情外，基本上沒發(fā)生重大事故。

山谷干灰場(chǎng)在正常運(yùn)行時(shí)灰面上基本見不到積水，但在降雨，特別是連續(xù)降雨時(shí)，往往又和水灰場(chǎng)相似。因其一般見不到積水，使很多人產(chǎn)生了錯(cuò)覺，認(rèn)為洪水問(wèn)題不是干灰場(chǎng)的重要問(wèn)題，對(duì)干灰場(chǎng)安全不夠重視。但在調(diào)研時(shí)，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管理人員反映，萬(wàn)盛電廠、華能珞璜電廠在降雨時(shí)，截洪溝及灰面上均出現(xiàn)了大量的水；發(fā)耳電廠攔洪壩下臥管還被洪水及夾帶的砂礫造成嚴(yán)重磨損。許多學(xué)者的研究[6]和工程事故教訓(xùn)[4]也說(shuō)明了這點(diǎn)。故對(duì)于山谷干灰場(chǎng)，洪水依然是決定灰場(chǎng)安全的主要因素。

設(shè)計(jì)干式貯灰場(chǎng)時(shí)，理念上應(yīng)使場(chǎng)內(nèi)保持相對(duì)的干式運(yùn)行環(huán)境；否則，大量洪(雨)水進(jìn)入灰場(chǎng)，將改變灰場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境，對(duì)灰渣堆放和灰渣子壩的加高造成影響，并有可能造成洪水翻越灰渣壩體，垮壩，產(chǎn)生泥石流的嚴(yán)重事故。同時(shí)，環(huán)保部門也對(duì)山谷干灰場(chǎng)的排水系統(tǒng)設(shè)置提出了嚴(yán)格要求，暴雨時(shí)主要的洪水應(yīng)不和灰渣接觸，干凈的雨水直接排出灰場(chǎng)范圍，少量洪水和灰場(chǎng)范圍內(nèi)的雨水通過(guò)場(chǎng)內(nèi)排水系統(tǒng)排出。根據(jù)這個(gè)理念，山谷干灰場(chǎng)的設(shè)計(jì)，一般是結(jié)合山洪特點(diǎn)和當(dāng)?shù)氐匦螚l件，采取截堵和疏導(dǎo)的措施，使大量洪水繞過(guò)或穿過(guò)灰場(chǎng)排至下游。通常攔洪壩位于山谷上游端，用于攔蓄上游流域的洪水，壩下和溝底埋排洪涵管，洪水通過(guò)排水系統(tǒng)排至灰場(chǎng)外，該系統(tǒng)稱為場(chǎng)外排水系統(tǒng)。下游設(shè)置堆石棱體攔截灰場(chǎng)區(qū)間雨水，灰場(chǎng)內(nèi)設(shè)置排水豎井等構(gòu)筑物，確保在運(yùn)行期間灰場(chǎng)內(nèi)多余雨水被排走保證灰場(chǎng)安全，但灰渣不至于被場(chǎng)內(nèi)雨水沖蝕流失，該系統(tǒng)稱為場(chǎng)內(nèi)排水系統(tǒng)。

2.1 場(chǎng)外排水系統(tǒng)主要型式

場(chǎng)外排水系統(tǒng)含截洪溝系統(tǒng)和攔洪壩系統(tǒng)，攔洪壩攔蓄的洪水可采用排水管(涵)引至灰場(chǎng)下游，亦可采用溢洪道或泄洪洞將洪水排至鄰近山溝。場(chǎng)外排水系統(tǒng)主要功能是將灰場(chǎng)外的雨水和匯水直接排往灰場(chǎng)下游，避免進(jìn)入灰場(chǎng)被污染，同時(shí)減少進(jìn)入灰場(chǎng)的洪水量。

從調(diào)研情況來(lái)看，除灰面以上匯水面積非常小、灰面已接近分水嶺的情況外，一般灰場(chǎng)都設(shè)有截洪溝。截洪溝以上的匯水不進(jìn)入灰場(chǎng)，通過(guò)截洪溝直接排至灰場(chǎng)下游。截洪溝多采用漿砌塊石、素混凝土、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。

攔洪壩根據(jù)灰場(chǎng)上游匯水面積和山谷地形情況設(shè)置。在山谷比較狹長(zhǎng)、庫(kù)尾匯水面積大的情況下設(shè)置。攔洪壩和排水臥管組成系統(tǒng)，將攔蓄洪水穿過(guò)灰場(chǎng)排到下游。為防止攔蓄洪水倒灌入灰場(chǎng)，該臥管往往和場(chǎng)內(nèi)排水系統(tǒng)的臥管分開設(shè)置，若合并設(shè)置，需在布置時(shí)注意攔洪壩攔蓄洪水不倒灌灰場(chǎng)。

2.2 場(chǎng)內(nèi)排水系統(tǒng)型式

場(chǎng)內(nèi)排水系統(tǒng)有豎井、臥管、斜槽、滲井、盲溝等，主要目的是排放灰場(chǎng)內(nèi)雨水，保證灰場(chǎng)安全。場(chǎng)內(nèi)排水系統(tǒng)多采用豎井(或斜槽)——臥管排水系統(tǒng)。采用該方式的實(shí)例很多，西南、中南、西北等地的灰場(chǎng)多采用這種排水系統(tǒng)。從實(shí)際運(yùn)行效果來(lái)看，運(yùn)行情況總體良好，沒出過(guò)安全事故或存在安全隱患。

在降雨相對(duì)較少的地區(qū)，也有采用滲井或盲溝排水。

某灰場(chǎng)采用攔洪壩——截洪溝排水系統(tǒng)，即在灰場(chǎng)上游設(shè)置攔洪壩，攔蓄洪水通過(guò)和攔洪壩連接的截洪溝排至下游，截洪溝按照100年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，其上匯水匯入截洪溝排往灰場(chǎng)下游。截洪溝標(biāo)高以下灰場(chǎng)內(nèi)的雨水經(jīng)初期棱體(初期棱體設(shè)有土工布和反濾層)排出灰場(chǎng)。但從實(shí)際運(yùn)行情況來(lái)看，截洪溝維護(hù)情況不好，部分該截洪溝攔截的匯水進(jìn)入灰場(chǎng)，棱體滲水能力無(wú)法滿足排水要求，出現(xiàn)了從棱體頂溢流的情況?？梢姅r洪壩——截洪溝排水系統(tǒng)容錯(cuò)能力較差，一旦維護(hù)不好或出現(xiàn)超標(biāo)準(zhǔn)的洪水，截洪溝不能攔截的洪水就進(jìn)入灰場(chǎng)，只能依靠灰體和初期棱體通過(guò)滲流的方式排水。由于灰壩和初期棱體滲流能力有限，且運(yùn)行中容易堵塞，容易出現(xiàn)危及灰場(chǎng)安全問(wèn)題并造成環(huán)保事故。而采用豎井(或斜槽)——臥管排水系統(tǒng)，可利用灰場(chǎng)的蓄洪庫(kù)容調(diào)洪，且隨水位升高，排水系統(tǒng)排洪能力隨著增強(qiáng)，保證洪水從規(guī)劃的排水通道安全地排出灰場(chǎng)。該系統(tǒng)能力強(qiáng)，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)。對(duì)于洪水量較大的山谷灰場(chǎng)，建議采用豎井(或斜槽)——臥管型式的排水系統(tǒng)；對(duì)于洪水量較小的地區(qū)，可采用盲溝排水降低費(fèi)用。

2.3 場(chǎng)外排水系統(tǒng)洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)調(diào)研，攔洪壩洪水標(biāo)準(zhǔn)和灰場(chǎng)洪水標(biāo)準(zhǔn)相同，即按照灰場(chǎng)庫(kù)容和壩高，確定灰場(chǎng)等級(jí)，并按照《火力發(fā)電廠水工設(shè)計(jì)規(guī)范》DL/T5339－2006中17.1.4條規(guī)定確定攔洪壩洪水標(biāo)準(zhǔn)。從運(yùn)行效果來(lái)看，按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的攔洪壩及排水系統(tǒng)安全還是有保障，目前還沒有事故發(fā)生的報(bào)告。

表2 山谷灰場(chǎng)洪水標(biāo)準(zhǔn)

近年修建的灰場(chǎng)截洪溝洪水標(biāo)準(zhǔn)一般均按照10年一遇設(shè)計(jì)，早期的灰場(chǎng)截洪溝有按照100年、20年一遇設(shè)計(jì)。因截洪溝較長(zhǎng)，投資高，截洪溝設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)過(guò)高則必然導(dǎo)致投資的大量增加，但多攔截的洪水量有限，故目前規(guī)范中規(guī)定的10年一遇標(biāo)準(zhǔn)是合適的。

2.4 場(chǎng)內(nèi)排水系統(tǒng)洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

采用豎井(或斜槽)——臥管的場(chǎng)內(nèi)排水系統(tǒng)洪水標(biāo)準(zhǔn)一般均參照《火力發(fā)電廠水工設(shè)計(jì)規(guī)范》DL/T 5339－2006中表17.1.4－1執(zhí)行(即水灰場(chǎng)洪水標(biāo)準(zhǔn))。即根據(jù)灰場(chǎng)庫(kù)容和壩高確定灰場(chǎng)等級(jí)，再根據(jù)等級(jí)確定排水系統(tǒng)洪水標(biāo)準(zhǔn)。調(diào)研情況和其他學(xué)者研究表明，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)是合適的，在保證灰場(chǎng)安全和投資方面是比較好的一個(gè)平衡點(diǎn)。

采用其它型式的場(chǎng)內(nèi)排水系統(tǒng)時(shí)，洪水標(biāo)準(zhǔn)也參照該規(guī)范規(guī)定執(zhí)行。

2.5 排滲結(jié)構(gòu)

浸潤(rùn)線的高低對(duì)灰場(chǎng)安全有決定性影響，很多灰場(chǎng)的事故都是因?yàn)榉N種原因引起浸潤(rùn)線過(guò)高導(dǎo)致。為了降低運(yùn)行時(shí)浸潤(rùn)線，部分灰場(chǎng)設(shè)置了排滲設(shè)施。比較典型的是利用盲溝和豎井排滲。當(dāng)需加高豎井的進(jìn)水口高程時(shí)，不采用封堵的方式，而采用土工格柵及土工布包裹豎井至需要的高程，包裹部分豎井就變成一個(gè)滲井，允許水滲入豎井降低浸潤(rùn)線而灰不會(huì)進(jìn)入豎井。設(shè)排滲設(shè)施的另外一個(gè)例子是利用臥管。在臥管上開洞，也可降低浸潤(rùn)線。

2.6 排水系統(tǒng)巡視和維護(hù)

灰場(chǎng)排水系統(tǒng)能不能正常工作，洪水能不能按照設(shè)計(jì)路線排出，直接決定灰場(chǎng)安全，故排水系統(tǒng)的巡視和維護(hù)是非常重要的工作。

攔洪壩前一般匯水面積大、地形陡峭、植被較差、水土保持薄弱，為防止臥管淤、堵，影響泄洪，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)在壩前設(shè)置防撞隔離墩，以防止大塊石進(jìn)入壩前和臥管內(nèi)，在進(jìn)水口設(shè)置粗格柵，防止樹枝、雜草等漂浮物進(jìn)入并堵塞臥管；運(yùn)行單位應(yīng)加強(qiáng)管理，每年汛期前必須對(duì)壩前和臥管進(jìn)行檢查、維修和清理，特別是洪水來(lái)臨時(shí)，必須有人在此堅(jiān)守崗位，發(fā)現(xiàn)險(xiǎn)情必須及時(shí)通報(bào)并組織處理。

對(duì)灰場(chǎng)的其它設(shè)施，如壩坡、排水溝、截洪溝、豎井、排洪臥管、觀測(cè)設(shè)施、庫(kù)內(nèi)筑灰情況以及庫(kù)內(nèi)水位應(yīng)經(jīng)常進(jìn)行巡視。若發(fā)現(xiàn)壩坡局部被踐蹋、局部塌方或護(hù)坡被損，應(yīng)加強(qiáng)管理并修復(fù)；若發(fā)現(xiàn)壩坡滲水、滲漏、下游滲水量突然增大、水質(zhì)變渾應(yīng)立即上報(bào)，并加強(qiáng)監(jiān)視；若發(fā)現(xiàn)壩體產(chǎn)生裂縫、壩體局部塌方、有滑坡預(yù)兆、雨水集中匯流沖刷壩坡等，應(yīng)立即上報(bào)，并及時(shí)處理；若發(fā)現(xiàn)排水溝、截洪溝、排洪臥管堵塞，應(yīng)及時(shí)疏通；若發(fā)現(xiàn)攔洪壩臥管進(jìn)口攔污柵處被樹枝，雜草、大塊石等封堵，應(yīng)及時(shí)清除、疏通，若發(fā)現(xiàn)觀測(cè)設(shè)施被損，應(yīng)及時(shí)修復(fù)。

3 結(jié)論

根據(jù)調(diào)查研究結(jié)果，干灰場(chǎng)引入國(guó)內(nèi)雖然時(shí)間不算長(zhǎng)，但進(jìn)行了大量的實(shí)踐，遍布全國(guó)各地，從溫暖多雨的南方地區(qū)到寒冷干旱的北方地區(qū)均被大量采用。而且目前的設(shè)計(jì)和運(yùn)行管理總體來(lái)說(shuō)是成功的，基本上沒發(fā)生重大事故。

應(yīng)根據(jù)地形和洪水量確定是否設(shè)置場(chǎng)外排水系統(tǒng)，場(chǎng)外排水系統(tǒng)可采用攔洪壩——臥管的型式，亦可采用溢洪道或泄洪洞將洪水排至鄰近山溝。

對(duì)于洪水量較大的山谷灰場(chǎng)，建議采用豎井(或斜槽)——臥管型式的排水系統(tǒng)；對(duì)于洪水量較小的地區(qū)，可采用盲溝排水降低費(fèi)用。

洪水標(biāo)準(zhǔn)宜根據(jù)灰壩等級(jí)分設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和校核標(biāo)準(zhǔn)按照《火力發(fā)電廠水工設(shè)計(jì)規(guī)范》DL/T 5339－2006中表17.1.4－1執(zhí)行(即水灰場(chǎng)洪水標(biāo)準(zhǔn))，該標(biāo)準(zhǔn)是合適的。設(shè)有排水系統(tǒng)并按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的，運(yùn)行情況都比較好。

灰場(chǎng)宜設(shè)置排滲設(shè)施，以降低灰體浸潤(rùn)線。

嚴(yán)格規(guī)范的運(yùn)行維護(hù)是山谷干灰場(chǎng)安全的必要保證。

通過(guò)本次調(diào)查研究，使我們較全面、系統(tǒng)、深入地掌握了山谷干灰場(chǎng)排水設(shè)施型式及洪水標(biāo)準(zhǔn)，為更好編制規(guī)范奠定了良好基礎(chǔ)。

[1]安旭東．干貯灰場(chǎng)防、排洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及碾壓機(jī)具、管理站有關(guān)問(wèn)題的探討[J]．電力建設(shè)， 2000，(5).

[2]苑舜．燃煤發(fā)電廠貯灰場(chǎng)的安全評(píng)價(jià)工作[J]．電力安全技術(shù)， 2010，(9)．

[3]白春麗．山谷干灰場(chǎng)防洪特點(diǎn)與對(duì)策[J]．防洪抗旱， 2009，(4)．

[4]王玉軍．干式貯灰場(chǎng)堆灰運(yùn)行方式與雨季防洪實(shí)例分析[J]．電力科技與環(huán)保， 2010，(4)．

[5]王秀蘭， 馬德元．粉煤灰?guī)靿纹路€(wěn)定性分析評(píng)價(jià)[J]．工程勘察， 2009，(12)．

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[7]米占寬， 何筱進(jìn)．灰壩的排滲結(jié)構(gòu)型式[J]．水利水運(yùn)工程學(xué)報(bào)， 2004，(1).

[8]邱承龍，胡昌盛．山谷型干灰場(chǎng)內(nèi)雨水環(huán)保設(shè)計(jì)思路[J]．環(huán)境科學(xué)和技術(shù)， 2007，(2)．

[9]何琳．火電廠灰場(chǎng)潰壩事故與滲流[J]．四川電力技術(shù)， 1998，(4).

[10]同剛， 姚友成．火力發(fā)電廠干貯灰場(chǎng)的運(yùn)行管理[J]．電力設(shè)計(jì)， 2005，(5)．

Discussion on Floodwater Standard And Drainage Type in Dry Ash Field Valley

RAO Jun-yong1, LI Mo-jun1，CHEN De-zhi2
(1.Southwest Electric Power Design Institute, CPECC Chengdu 610061, China；
2. Northeast Electric Power Design Institute，CPECC Changchun 130021, China)

Based on investigation of local dry valley ash yard, research has been done on type of drainage structure and flood standard, which are key issues that affect the safety and cost of the dry valley ash yard. Following results can be acquired: ① Retaining dyke and drainage pipe system is preferable for exterior drainage structure system.②Drainage well(or inclined trough) and drainage pipe system is the reasonable type of drainage structure. ③Flood standard shall be implemented including design flood standard and check flood standard respectively according to grade of ash dam. ④Seep protecting and drainage facilities shall be built in the dry valley ash yard. ⑤Operation and maintenance is necessary to guarantee the safety. And response measures are proposed.

dry ash yard; drainage structure; flood standard; seep protecting and drainage facilities; operation and management.

TM621

B

1671-9913(2014)03-0045-04

10.13500/j.cnki.11-4908/tk.2014.03.010

2013-07-16

饒俊勇(1972- )，男，陜西城固人，碩士，高級(jí)工程師，主要從事電廠水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。