時間：2023-03-17 18:06:25
序論：在您撰寫水利水電工程論文時，參考他人的優(yōu)秀作品可以開闊視野，小編為您整理的7篇范文，希望這些建議能夠激發(fā)您的創(chuàng)作熱情，引導您走向新的創(chuàng)作高度。
關鍵詞：水利水電工程物流系統(tǒng)優(yōu)化
引言
水利水電工程原有的物流體系很薄弱，難以與社會物流系統(tǒng)相結合。因此，對水利水電工程現(xiàn)代物流系統(tǒng)的構建研究是很有必要的。
一、水利水電工程物流系統(tǒng)的特征
水利水電工程物流系統(tǒng)具有整體性、相關性、目的性、環(huán)境適應性，同時還具有規(guī)模龐大、結構復雜、目標眾多等大系統(tǒng)所具有的特征。①水利水電工程物流系統(tǒng)是一個“人——機系統(tǒng)”：水利水電工程物流系統(tǒng)是由人和形成勞動手段的設備、工具所組成。②水利水電工程物流系統(tǒng)是一個大跨度系統(tǒng)：這反映在地域跨度大和時間跨度大。③水利水電工程物流系統(tǒng)是一個可分系統(tǒng)：作為水利水電工程物流系統(tǒng)，無論其規(guī)模多么龐大，都可以分解成若干個相關聯(lián)系的子系統(tǒng)。④水利水電工程物流系統(tǒng)是一個動態(tài)系統(tǒng)水利水電工程物流系統(tǒng)聯(lián)結多個供應商和工程施工需要，隨需求、供應、渠道、價格的變化，系統(tǒng)內的要素及系統(tǒng)的運行經(jīng)常發(fā)生變化。⑤水利水電工程物流系統(tǒng)的復雜性：水利水電工程建設所耗用物資的數(shù)量大、品種繁多、專業(yè)性較強、且具有不均衡性和不確定性。并且受物流系統(tǒng)中的采購、運輸、倉儲、信息、供應等子系統(tǒng)的制約，這些子系統(tǒng)的組織和合理運用，是一個非常復雜的問題。⑥水電工程物流系統(tǒng)是一個多目標函數(shù)系統(tǒng)：水利水電工程物流系統(tǒng)的總目標是實現(xiàn)宏觀和微觀的經(jīng)濟效益。解決最優(yōu)訂貨策略、信息管理、隨機情況下的庫存風險管理和安全庫存量的確定，使之有效的對水電工程物流進行管理，達到工程項目的投資、進度、質量三個控制的預定目標等都是水利水電工程建設管理者面對且必須解決的問題。
二、水利水電工程物流優(yōu)化系統(tǒng)構建
物流從控制論的觀點，其管理過程就是信息的收集、傳遞、加工、判斷和決策的過程，以工程建設為例，其全部活動可概括為兩大類：一類是生產(chǎn)活動，一類是管理活動，圍繞和伴隨著一系列生產(chǎn)活動，執(zhí)行著決策，計劃和調節(jié)職能，以保證生產(chǎn)有序高效進行，伴隨著生產(chǎn)活動的是物流，伴隨著管理活動的是信息流。在水利水電工程物流系統(tǒng)管理中，大量的信息量通過有效的管理，將會更加有力的保證工程進度，降低工程成本，提高經(jīng)濟效益。
水利水電工程物流信息的基本內容基本包括七個方面的內容：①需求信息：包括工程設計、施工預算、施工圖文件、施工方案、工程進度計劃、物資需求數(shù)量、物資的品種規(guī)格、資金計劃、招投標文件、投標書、合同文件等。②資源信息：包括資源的分布、結構和潛力情況。③供應信息：包括各種供應渠道的變化和競爭的信息。④消耗信息：包括物資消耗的原始記錄，主要材料的核銷情況、單位產(chǎn)品消耗、同類工程消耗情況、降低消耗的主要措施和經(jīng)驗。⑤資金信息：即各工程物資采購資金使用情況、資金周轉次數(shù)等。⑥儲運信息：包括運輸路線、運輸工具、裝卸、運輸費用、運輸條件、運輸方式、交通運輸狀況、倉庫設施及設備狀況、倉儲條件、入庫及出庫信息、庫存情況、大型機電設備運輸?shù)难赝緺顩r和倉儲裝卸情況、物資在工程各標段的流向等。⑦物資經(jīng)濟政策及管理信息：包括國家對有有關物資的方針政策和措施，物資市場的管理措施和要求，國民經(jīng)濟計劃安排對物資市場供求的影響，還包括各種物資的經(jīng)濟訂購批量，各種調查報表、專題報告、物資管理方面的指令、條例和規(guī)章制度，物資綜合利用情況以及回收、修復、再生、復用的情況等等。通過上面的分析我們可以看出，物流信息系統(tǒng)是水利水電工程物流系統(tǒng)中的一個重要的子系統(tǒng)，是通過對水利水電工程物流相關的信息進行加工處理來實現(xiàn)對物流的有效控制和管理，并為物流管理提供戰(zhàn)略及運作決策支持的系統(tǒng)。
三、物流信息系統(tǒng)管理兩類活動流中的信息
調控活動包括水電工程建設的總體安排調度與需求計劃，具體為工程設計、施工方案、資金計劃、進度計劃、采購計劃等。物流運作活動包括供應商的綜合能力、訂單的產(chǎn)生與跟蹤、貨物運輸、庫存配置、物資消耗等。調控活動流程是整個物流信息系統(tǒng)框架的支柱。整個調控活動中的計劃指導水電工程的物資從采購到送貨過程中的分配與調度，使物流運作活動有序的完成。
庫存管理直接與調控信息流和物流運作信息流相聯(lián)系，是兩大信息流的集成與結合部分，因此，如何加強對庫存的管理，確定合適的安全庫存量，選擇最優(yōu)庫存策略是需要重點研究的問題。由以上分析，我們可以得出水利水電工程物流優(yōu)化系統(tǒng)圖。
由于水利水電工程設計、施工計劃、工程進度、資金、工程物資需求量、采購、運輸、包裝、倉儲、配送、貨運等各物流功能和要素的管理涉及到的眾多部門，為了協(xié)調一致，必須建立相關的物流信息系統(tǒng)，加強專業(yè)化物流系統(tǒng)的建設，轉化原來水利水電工程建設中的單純物資供應概念，注重與專業(yè)的物流公司合作，保證物流體系的不斷優(yōu)化和高效運作。
參考文獻：
[1]齊二石，周剛.物流工程.天津：天津大學出版社.2001.P10～17.
[2]日本日通綜合研究所.物流手冊.吳潤濤等譯.北京：中國物資出版社.1986.P34～42.
[3]王曉東.現(xiàn)代物流管理.北京：對外經(jīng)濟貿易大學出版社.2001(9).
[4]丁立言，張鐸.物流系統(tǒng)工程.北京：清華大學出版社.2000.
[5]顧培亮.系統(tǒng)分析與協(xié)調.天津：天津大學出版社，1998.
[6]onaldJ.Bowersox，DavidJ.Closs.林國龍，宋柏，沙梅譯.物流管理供應鏈過程的一體化.北京：機械工業(yè)出版社.1999.
水利水電工程物流系統(tǒng)具有整體性、相關性、目的性、環(huán)境適應性，同時還具有規(guī)模龐大、結構復雜、目標眾多等大系統(tǒng)所具有的特征。①水利水電工程物流系統(tǒng)是一個“人——機系統(tǒng)”：水利水電工程物流系統(tǒng)是由人和形成勞動手段的設備、工具所組成。②水利水電工程物流系統(tǒng)是一個大跨度系統(tǒng)：這反映在地域跨度大和時間跨度大。③水利水電工程物流系統(tǒng)是一個可分系統(tǒng)：作為水利水電工程物流系統(tǒng)，無論其規(guī)模多么龐大，都可以分解成若干個相關聯(lián)系的子系統(tǒng)。④水利水電工程物流系統(tǒng)是一個動態(tài)系統(tǒng)水利水電工程物流系統(tǒng)聯(lián)結多個供應商和工程施工需要，隨需求、供應、渠道、價格的變化，系統(tǒng)內的要素及系統(tǒng)的運行經(jīng)常發(fā)生變化。⑤水利水電工程物流系統(tǒng)的復雜性：水利水電工程建設所耗用物資的數(shù)量大、品種繁多、專業(yè)性較強、且具有不均衡性和不確定性。并且受物流系統(tǒng)中的采購、運輸、倉儲、信息、供應等子系統(tǒng)的制約，這些子系統(tǒng)的組織和合理運用，是一個非常復雜的問題。⑥水電工程物流系統(tǒng)是一個多目標函數(shù)系統(tǒng)：水利水電工程物流系統(tǒng)的總目標是實現(xiàn)宏觀和微觀的經(jīng)濟效益。解決最優(yōu)訂貨策略、信息管理、隨機情況下的庫存風險管理和安全庫存量的確定，使之有效的對水電工程物流進行管理，達到工程項目的投資、進度、質量三個控制的預定目標等都是水利水電工程建設管理者面對且必須解決的問題。
2水利水電工程物流優(yōu)化系統(tǒng)構建
物流從控制論的觀點，其管理過程就是信息的收集、傳遞、加工、判斷和決策的過程，以工程建設為例，其全部活動可概括為兩大類：一類是生產(chǎn)活動，一類是管理活動，圍繞和伴隨著一系列生產(chǎn)活動，執(zhí)行著決策，計劃和調節(jié)職能，以保證生產(chǎn)有序高效進行，伴隨著生產(chǎn)活動的是物流，伴隨著管理活動的是信息流。在水利水電工程物流系統(tǒng)管理中，大量的信息量通過有效的管理，將會更加有力的保證工程進度，降低工程成本，提高經(jīng)濟效益。
水利水電工程物流信息的基本內容基本包括七個方面的內容：①需求信息：包括工程設計、施工預算、施工圖文件、施工方案、工程進度計劃、物資需求數(shù)量、物資的品種規(guī)格、資金計劃、招投標文件、投標書、合同文件等。②資源信息：包括資源的分布、結構和潛力情況。③供應信息：包括各種供應渠道的變化和競爭的信息。④消耗信息：包括物資消耗的原始記錄，主要材料的核銷情況、單位產(chǎn)品消耗、同類工程消耗情況、降低消耗的主要措施和經(jīng)驗。⑤資金信息：即各工程物資采購資金使用情況、資金周轉次數(shù)等。⑥儲運信息：包括運輸路線、運輸工具、裝卸、運輸費用、運輸條件、運輸方式、交通運輸狀況、倉庫設施及設備狀況、倉儲條件、入庫及出庫信息、庫存情況、大型機電設備運輸?shù)难赝緺顩r和倉儲裝卸情況、物資在工程各標段的流向等。⑦物資經(jīng)濟政策及管理信息：包括國家對有有關物資的方針政策和措施，物資市場的管理措施和要求，國民經(jīng)濟計劃安排對物資市場供求的影響，還包括各種物資的經(jīng)濟訂購批量，各種調查報表、專題報告、物資管理方面的指令、條例和規(guī)章制度，物資綜合利用情況以及回收、修復、再生、復用的情況等等。
通過上面的分析我們可以看出，物流信息系統(tǒng)是水利水電工程物流系統(tǒng)中的一個重要的子系統(tǒng)，是通過對水利水電工程物流相關的信息進行加工處理來實現(xiàn)對物流的有效控制和管理，并為物流管理提供戰(zhàn)略及運作決策支持的系統(tǒng)。物流信息系統(tǒng)管理兩類活動流中的信息
調控活動包括水電工程建設的總體安排調度與需求計劃，具體為工程設計、施工方案、資金計劃、進度計劃、采購計劃等。物流運作活動包括供應商的綜合能力、訂單的產(chǎn)生與跟蹤、貨物運輸、庫存配置、物資消耗等。調控活動流程是整個物流信息系統(tǒng)框架的支柱。整個調控活動中的計劃指導水電工程的物資從采購到送貨過程中的分配與調度，使物流運作活動有序的完成。
庫存管理直接與調控信息流和物流運作信息流相聯(lián)系，是兩大信息流的集成與結合部分，因此，如何加強對庫存的管理，確定合適的安全庫存量，選擇最優(yōu)庫存策略是需要重點研究的問題。由以上分析，我們可以得出水利水電工程物流優(yōu)化系統(tǒng)圖
由于水利水電工程設計、施工計劃、工程進度、資金、工程物資需求量、采購、運輸、包裝、倉儲、配送、貨運等各物流功能和要素的管理涉及到的眾多部門，為了協(xié)調一致，必須建立相關的物流信息系統(tǒng)，加強專業(yè)化物流系統(tǒng)的建設，轉化原來水利水電工程建設中的單純物資供應概念，注重與專業(yè)的物流公司合作，保證物流體系的不斷優(yōu)化和高效運作。
參考文獻：
[1]齊二石，周剛.物流工程.天津：天津大學出版社.2001.P10～17.
[2]日本日通綜合研究所.物流手冊.吳潤濤等譯.北京：中國物資出版社.1986.P34～42.
[3]王曉東.現(xiàn)代物流管理.北京：對外經(jīng)濟貿易大學出版社.2001(9).
[4]丁立言，張鐸.物流系統(tǒng)工程.北京：清華大學出版社.2000.
[5]顧培亮.系統(tǒng)分析與協(xié)調.天津：天津大學出版社，1998.
[6]onaldJ.Bowersox，DavidJ.Closs.林國龍，宋柏，沙梅譯.物流管理供應鏈過程的一體化.北京：機械工業(yè)出版社.1999.
70年代以前，在用算盤和計算尺作為計算工具的年代，用拱冠梁法計算一個拱壩，三個人要算上半年；用圓弧滑動法分析土壩的壩坡穩(wěn)定，一天只能算一個圓弧，而要找出最危險的滑動弧，往往要算上數(shù)十個甚至上百個圓??；一個土壩下埋著的涵洞，其結構計算，三個人要算上三個月；水電站的調壓井，其水位震蕩過程，一個人要算上幾十天，……。水利水電工程的繁瑣設計計算還可以舉出很多很多，而這些計算項目直至今日，在工程設計中還是必不可少的。這樣的計算效率，對于“”前的工程技術人員來說，可能都有體會。所以，從繁瑣的計算中解放出來，使更多的精力用于工程的優(yōu)化，一直是水利水電工程師的愿望。工程設計圖是工程師的語言和論文，那復雜、密密麻麻的線條，凝結著多少人的艱苦勞動，特別是那個樞紐總平面布置圖，牽一線而動全局。當年，工程師們整天爬在圖版上，近視眼的度數(shù)不斷增加，挺直的腰干不得不彎下來。改了一次又一次，作廢了多少圖紙。所以，水利水電工程不但需要在分析計算上采用先進的計算手段，而且需要在工程繪圖上采用CAD手段。
《水利水電工程設計計算程序集》是全國水利水電勘測設計部門中較為完整和系統(tǒng)化的程序集，可以完成中小型水利水電工程的絕大部分常規(guī)計算，已經(jīng)在本行業(yè)的40多個甲級設計院和眾多的市、地、縣一級勘測設計部門得到應用。另外，還有一些沒有收集到《水利水電工程設計計算程序集》的程序也在一些設計院使用著。若干中型、大型工程的分析計算軟件還沒有匯集成冊。
在計算機輔助工程設計方面，土石壩CAD、拱壩CAD、重力壩CAD、閘門CAD、廠房CAD、樞紐布置CAD、水能CAD、隧洞CAD、渠系CAD、河道整治CAD等等，已經(jīng)在有些設計院得到很好的應用，對于優(yōu)化設計，提高設計質量，加快設計進度，減輕設計人員的勞動強度，發(fā)揮了積極的效果。
時至今日，很難設想，沒有水利工程方面的軟件，怎么進行設計工作，這就是科學技術進步的表現(xiàn)。這些軟件，為水利水電工程采用先進技術，為優(yōu)化設計、節(jié)約投資作出了巨大的貢獻。
貢獻雖大，卻經(jīng)歷了一個痛苦的過程。7、80年代，有一些設計部門的領導，羞羞答答的擬投資計算機，花幾萬、幾十萬元，買一些計算機設備，還勉強通得過，說要花幾百、幾千元買軟件，無論如何也想不通。這種思想狀態(tài)，現(xiàn)在仍然殘留在社會上。設備是看得見的，價格不容懷疑，不能無償拿回。軟件是看不到的，它是否有價值，他們懷疑，更有甚者，我也可以盜版來。有些設計單位的領導花幾百幾千元請客吃飯，眼都不眨一下，要他拿出幾百元幾千元買軟件，根本不于考慮。無償或低價使用軟件，仍然是大家的習慣。水利部規(guī)劃設計總院在80年代曾投入上千萬元，支持各甲級院開發(fā)軟件，但各院用于開發(fā)的人力價值，遠遠超過了規(guī)劃設計總院的投入，開發(fā)成果屬于誰，總院無權，各院也不愿無償提供，但也賣不出好價錢，以收回成本，最后只有本院獨享，好在它著實提高了我們國家的水利設計水平。沒有軟件的設計院怎么辦，只有重復開發(fā)。當年軟件的開發(fā)者，多數(shù)是出于對科學技術的熱愛，對事業(yè)的執(zhí)著，是不計報酬的，干著高水平的工作，拿著單位的平均工資，無怨無悔的工作，這樣，遂產(chǎn)生了當前這么多水利應用軟件。這一批人老了，退休了，年輕人上來了，也有不少好的軟件問世，更豐富了水利軟件的陣容。年輕人最講究自我價值，這種扭曲貢獻與報酬的關系，能夠吸引高水平的技術人員長期投入嗎？
現(xiàn)在，人們慢慢懂得了軟件的威力，但相當多的人仍然不懂它的價值。我們可以花幾十萬、上百萬買國外的軟件，卻不愿意用1/10的價格買國內的軟件，特別是水利軟件，有些人還罵有償轉讓的人是銅臭。當真水利軟件的作者就如此低價嗎。現(xiàn)在不是軟件漫天飛，你可以不買這個買那個，現(xiàn)在經(jīng)常會遇到好的軟件不愿意拿出來。
除了《水利水電工程設計計算程序集》向用戶推廣使用以外，還有一些設計院也在把自己的一些軟件推向社會，但更進一步的交流仍然存在著一些障礙。特別是各種CAD軟件，很難找到賣主。
為什么會出現(xiàn)這種情況呢？
一、CAD軟件及其所出的設計成果，代表了一個設計院的水平，在設計投標中，誰也不愿意競爭對手由于工具的先進而打敗自己。
二、水利水電行業(yè)的軟件銷售價格，嚴重的與其實際價值不相稱。軟件編制者從事的是雙專業(yè)的高水平技術工作，就因為你不能為本單位掙回更多的收入，無論待遇和地位都不能與你對社會的貢獻相一致。作為設計單位的領導者，也不愿意將高水平的雙專業(yè)人員，壓在不掙錢的軟件開發(fā)崗位，于是。設計單位紛紛撤消7、80年代建立的計算機室、處，或者改變它的性質：只管管電腦設備。作為軟件編制者，寧愿多攬幾個工程設計任務，而不愿意過多的編制軟件和賣軟件。因為設計費遠遠地高于軟件的價格。
三、由于水利水電工程的多樣性，應用條件的千變萬化，程序編制者很難一次預見到所有的工程條件，經(jīng)常要對程序做某種修改，有一個逐步完善的過程。這就要求程序使用者非常熟悉軟件的性能，因而程序的售后服務工作量相當大，有些得不償失，還不如不賣。
雖然存在著這些障礙，但是，仍然有一些熱心人士和單位，執(zhí)著的從事著軟件開發(fā)工作，愿意將軟件貢獻給社會。在推廣應用《水利水電工程設計計算程序集》的過程中，我們了解到，市、地、縣級設計單位很需要更多的水利水電工程的應用軟件，特別是CAD方面的應用軟件。水利工程網(wǎng)站開辟了應用軟件的交流園地，加強應用軟件的程序交流和信息交流。歡迎各級領導、工程技術人員參與。
您可以采用下面的任意一種交流方式：
一、有愿意將自己編制的應用程序作為自由軟件，提供給大家無償使用，接受大家的檢驗的，我們衷心的歡迎你們，并向你們表示謝意。
二、愿意將自己編制的應用程序，有限制的提供大家使用，當需要完全版本時，可以與您具體商議轉讓辦法。
GPS越來越廣泛地應用于水利水電工程地質勘察測量及定位控制,它在高程控制方面能較好地解決跨河、跨溝水準難以傳遞的問題,以及在勘察區(qū)控制點較少,或在山區(qū)、林區(qū)等通視條件較差、觀測條件受限的區(qū)域進行工程地質勘察時,運用GPS可大大減少作業(yè)時間,提高測量精度。
二、遙感技術的應用
遙感技術按照遙感平臺的高度不同,一般分為航天遙感、航空遙感和地面遙感共3大類。遙感技術由于視域廣闊、信息豐富、具立體感、衛(wèi)星影像成周期性重現(xiàn)以及獲取資料快速等特點,被廣泛應用于水利水電工程中有關重大工程地質問題及相關的環(huán)境等問題的調查與研究。
(一)區(qū)域構造穩(wěn)定性研究。由于遙感圖像能提供大量宏觀的線性構造信息,較好地反映區(qū)域地質特征、水系分布特征和地貌形態(tài),所以對研究區(qū)域構造格架,確定斷裂體系及活動性以及評價工程及其周緣地區(qū)的構造穩(wěn)定性有重大作用。因此遙感技術的應用也成為研究此問題必用的手段。
(二)水庫區(qū)塌、滑坡、泥石流調查。在大型水利水電工程庫區(qū)岸坡的滑坡、崩塌、泥石流以及某些松散堆積體的調查中,有一些工程應用遙感技術利用航衛(wèi)片或彩紅外片進行地質解譯,結合野外現(xiàn)場觀察、復查和檢查查明了許多久拖不決的影響庫岸穩(wěn)定性評價的大型或較大型、塌滑體的數(shù)量,分布及其穩(wěn)定狀態(tài)。
(三)巖溶調查。利遙感影像,特別是彩紅外影像進行巖溶及巖溶水文地質調查有其特殊的優(yōu)勢,像片解譯不僅能很好地判讀各種巖溶地貌現(xiàn)象,而且還可以充分利用和其它介質紅外光譜的差異,判斷地下水的分布和泉水分布等。清江招來河、高壩洲,黃河萬家寨等工程曾利用彩紅外航片解譯來研究巖溶及巖溶滲漏問題,都取到了良好的效果。
(四)中小比例尺地質測繪填圖。推廣遙感技術,在保持必須的野外工作量和成圖現(xiàn)場校核工作的前提下,中小比例尺地質圖以遙感成圖取代常規(guī)地質測繪;建筑物及其它重要地區(qū)大比例尺工程地質圖優(yōu)先考慮遙感成圖。這是十年前在全國水利水電勘測工作會議上由水利水電規(guī)劃總院提出的“勘測技術發(fā)展目標”文件所確定的。
(五)巖土工程開挖面地質編錄。為適應大型水利水電工程施工中進行反饋設計、安全預報和存檔備查的需在人工開挖高邊坡、大型地下建筑物和大壩基坑的開挖中采用地面遙感技術,進行地質編錄,并為有關的穩(wěn)定分析和現(xiàn)場預報提供翔實的地質資料和數(shù)據(jù)是很必要的。為此長江勘測技術研究所在“七五”、“八五”和“九五”科技攻關中開發(fā)和完善了“高邊坡快速地質編錄系統(tǒng)”,并成功地應用于長江三峽永久船閘、瀾滄江小灣、清江水布埡等工程的巖質高邊坡開挖中的地質編錄。該項技術采用的是數(shù)碼像機攝影,微機現(xiàn)場采集及預處理,自主開發(fā)的軟件處理可隨時提供巖質高邊坡的連續(xù)彩色影像圖和地質所需的將邊坡開挖面置于任意方位的線劃圖。
(六)水土保持、防洪與移民安置容量研究。如1994年,長江勘測技術研究所承擔的長江上游水土保持重點治理區(qū)滑坡、泥石流發(fā)育程度與穩(wěn)態(tài)區(qū)域研究項目,該項目在研究中利用TM衛(wèi)片對隴南、金沙江下游、三峽庫區(qū)3大片進行解譯與發(fā)育程度的劃分(滑坡分四級,泥石流分五級)作出了區(qū)劃圖,提出了防治意見和預警系統(tǒng)建立的基本設想。1990年地礦部航空物探中心與長江委規(guī)劃處、綜勘局一道,開展長江中游干流防洪工程現(xiàn)狀遙感調查,用TM衛(wèi)片和1∶3萬～1∶5萬彩紅外航片進行解譯和編寫報告,提交的成果獲得了較好的成效。移民安置容量研究,航衛(wèi)片,尤其是彩紅外航片,以其對土地利用類型的可判讀性和現(xiàn)實性,為移民安置容量分析確定提供了新手段。
三、地理信息系統(tǒng)(GIS)
GIS技術可自動制作平面圖、柱狀圖、剖面圖和等值線圖等工程地質圖件,還能處理圖形、圖像、空間數(shù)據(jù)及相應的屬性數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理、空間分析等問題,將GIS技術應用于工程地質信息管理和制圖輸出是近幾年工程地質勘察行業(yè)的熱點和發(fā)展趨勢。目前,國內應用較多且比較成熟的專業(yè)軟件是由中國地質大學開發(fā)研制的MAPGIS,是一種專業(yè)的地理信息系統(tǒng)軟件。
四、工程物探技術
在我國工程物探雖然起步較晚,但在水利水電工程勘測設計單位從20世紀80年代初至90年代初逐漸引進和裝備了一些必要的儀器,如信號增強式地震儀、綜合測井儀、電法儀、透視儀、聲波儀、管線儀、地質雷達和鉆孔彩色電視系統(tǒng)等,使物探儀器得到了全面的更新,其中有些是當時或至今都是世界水平的新儀器,大大地提高了數(shù)據(jù)采集精度和野外工作效率,促進了物探的發(fā)展。
(一)地球物理層析成像技術(CT)。CT技術是利用已有的平洞或鉆孔,通過對采用一定發(fā)射和一定接收方式產(chǎn)生的透射波的采集與處理,反演孔洞間巖體的波速值,并對區(qū)間巖體進行判斷、評價的一種技術方法。當前在勘探孔洞間了解巖體情況尚沒有一個經(jīng)濟的、有效的技術措施做進一步工作的情況下,CT技術不失為是一個查明孔洞間巖體總體完整性程度的好方法。做得好,不僅能節(jié)約一定的勘探工作量而且還會對巖體物理力學性的整評價質量的提高有所促進。所以“七五”國家重點科技攻關以來,包括“八五”和“九五”攻關幾個涉及水電建設的項目,涉及水利水電工程地質勘探的課題和專題中大多數(shù)都涉及CT技術攻關的內容,并獲得許多很有成效的成果。
(二)鉆孔彩色電視系統(tǒng)。a53mm的鉆孔彩電是為適應水利水電工程勘察的大多數(shù)鉆孔都是a56mm的金剛石鉆孔而設計制造的;50mm的鉆孔彩色電視是在電子技術發(fā)展的基礎上為適應水平風鉆孔觀察而設計制造的,并首次將CCD光電偶合器件應用于鉆孔電視。該產(chǎn)品的特點是電路設計合理,集成度高,性能穩(wěn)定,與傳統(tǒng)的攝像管探頭相比,具有彩色圖像重現(xiàn)性好、幾何失真小、壽命長、耐沖擊、體積小、重量輕、功耗低等特點,是一個更新?lián)Q代產(chǎn)品。當前,隨著數(shù)字技術的發(fā)展,鉆孔彩電又在開發(fā)的圖像處理系統(tǒng)基礎上研制出多功能鉆孔彩色電視系統(tǒng),系統(tǒng)采用工控級主機,形成控制器、監(jiān)視器、錄相機三合為一的一體化主機。主機可配接多種不同口徑的鉆孔電視探頭,實現(xiàn)圖像數(shù)字化實時采集壓縮存儲,成果可刻錄成VCD光盤,還可進行后期圖像處理及制作。
參考文獻:
[1]楊連生,水利水電工程地質[M].武漢:武漢大學出版社,2004.
[2]王妙月,勘探地球物理學[M].北京:地震出版社,2003.
[3]封云亞、沈春勇,喀斯特地區(qū)水利水電工程勘測與處理新技術[J].水利水電技術,2005,36(9):70～73.
1.1大型水電站施工供電的重要性
很多水電站施工現(xiàn)場對施工供電的重視程度往往停留在口頭和書面資料上，對其真正的重要性認識很淺薄，認為施工供電系統(tǒng)是輔助生產(chǎn)系統(tǒng)，只要電量能基本滿足施工即可。其實不然，為讓大家了解大型水電站施工供電的重要性，下面列舉幾個實例進行說明。二灘水電站建設過程中曾發(fā)生一起大壩混凝土澆筑冷卻系統(tǒng)特種變壓器故障的事件，由于沒有備用變壓器，為減少損失，業(yè)主動用了伊爾-76大型運輸機從北京特種變壓器廠“搶”了1臺變壓器到現(xiàn)場，大壩混凝土澆筑前后停了5d，由此產(chǎn)生的直接費用（停工損失、變壓器運輸費用及間接費用（工期損失已遠遠超出變壓器本體價格。長河壩大壩防滲墻灌漿時，由石造成供電線路癱瘓，設備失電造成正在鉆孔的鉆頭無法拔出，灌漿管路漿液凝固在管內，導致這批進口鉆頭全部報廢，給業(yè)主和施工方均造成巨大損失。黃金坪在大壩基坑清理時正值汛期，一次突然的停電，造成基坑水泵及各種施工機械設備全部被水淹沒，險些引發(fā)重大安全事故，事故停電只30min，卻造成了重大損失。
1.2大型水電站施工供電負荷都很重
從上面的數(shù)據(jù)看出目前已建和在建的大型水利水電工程的施工供電負荷，都呈現(xiàn)負荷重的特點，其規(guī)模不遜于城市用電量。
1.3大型水電站施工供電電壓等級高
一般大型水電站施工區(qū)面積達幾十平方公里，工程浩大，作業(yè)點多、面廣，且負荷較重。為保證電能質量需要進行高電壓輸送，這是導致施工供電電壓等級高的直接原因。如三峽工程施工主供電源和備用電源額定電壓分別是220kV和110kV，下設35kV變電系統(tǒng)和6kV供電網(wǎng)絡；錦屏一級電站建設現(xiàn)場規(guī)劃設計有子耳河110kV線路和兩回110kV磨錦線；錦屏二級規(guī)劃有110kV磨瀘線、110kV聯(lián)松線和來自磨房溝的110kV線路；長河壩水電站現(xiàn)場規(guī)劃有35kV金長Ⅰ回、35kV金長Ⅱ回和35kV長江線，并下設6條10kV供電主線；黃金坪規(guī)劃有甘孜州州網(wǎng)110kV供電線路一回，35KV黃江線一回，下設5條10kV供電主線。可見在這些大型水利水電工程現(xiàn)場，施工供電的電壓等級都是萬伏級的。
1.4大型水電站施工供電網(wǎng)絡復雜
大型水利樞紐工程主要包括大壩系統(tǒng)、導流泄洪系統(tǒng)、引水發(fā)電系統(tǒng)三大系統(tǒng)。每個電站的樞紐布置都不盡相同，同時巨大的庫區(qū)帶來延伸幾時公里的復建公路，這些分散的作業(yè)面決定了大型水利水電工程供電網(wǎng)絡的復雜性。如三峽工程6kV配電變壓器200多臺套，6kV架空線路約125km，供電網(wǎng)絡十分復雜；長河壩與黃金坪為相鄰的梯級電站，其施工供電線路相互延伸，10kV輸電線路共計11條，長約90km，35kV輸電線路4條，長約30km，供電網(wǎng)絡呈樹枝狀發(fā)散分布。
2存在的問題
大型水利水電工程施工供電系統(tǒng)與傳統(tǒng)施工供電系統(tǒng)相比，因為它的重要性高、負荷大、電壓等級高和供電網(wǎng)絡復雜，若仍以以往的傳統(tǒng)供電模式運轉會產(chǎn)生較多的困難。總結以往參與施工供電管理工作的經(jīng)驗，借鑒其他大型水利工程用電管理模式，認為普遍存在如下問題：1施工供電負荷重、變化頻繁、變化幅度大，電壓波動不易控制。施工供電系統(tǒng)負荷受工程進度的影響，一般在施工初期、末期用電較少，中期用電量多。1d之內，白天用電多，晚間用電少，峰谷差較大。加之很多水電工程在經(jīng)濟不發(fā)達的山區(qū)，外部電網(wǎng)和施工區(qū)內部電網(wǎng)抵抗故障能力差，且自然環(huán)境惡劣，極端氣候和地質災害時有發(fā)生。施工區(qū)供電線路長，電壓壓降大。電網(wǎng)故障及大負荷的投、切，均易引起電壓大幅波動。2施工供電系統(tǒng)負荷分布離散，線路和設備故障率高。水利水電施工現(xiàn)場多為大山深處，沿河道進行布置，工程結構復雜、作業(yè)面多，工區(qū)范圍半徑長達幾十公里，受這些因素影響，施工供電線路多為樹枝狀分散布置。同時由于作業(yè)面隨施工進度不停在增減變遷，加上高邊坡開挖、區(qū)域爆破和地方公共設施影響等多方原因，造成施工供電支線不斷地改遷和增加。隨著工程進展，多年之后施工現(xiàn)場供電網(wǎng)絡變得分散復雜，在自然災害（泥石流、飛石、大風、雷雨等和施工措施不當（爆破、短路等情況下，使得供電線路故障率大大增加。而終端用電設備這方面因為工區(qū)灰塵大，空氣污穢度高，供用電設備露天安放，絕緣降低，使工區(qū)設備的故障率平均比城市電網(wǎng)高，還有一部分設備使用在陰暗潮濕的隧道內，加上防護措施不當也極易發(fā)生故障。且施工單位為節(jié)省成本，使用的供配電設備往往采用低標準設備或三無產(chǎn)品，有些供用電設備維護不當、超期服役，造成故障率居高不下。3施工供電系統(tǒng)臨時性設備多，線路變更頻繁。一般大型水電站的建設周期在10年左右，隨著工程的進展，施工作業(yè)面交替開工，供、用電設備經(jīng)常移位，線路架設、拆除頻繁。從控制成本角度考慮，施工用電單位采用的臨時性設備較多。由于臨時用電線路拆除成本高，考慮地理環(huán)境多為高山陡坡，很多施工用電單位在局部工程完成進行設備清場時都不愿意拆除廢舊線路，這些失去維護的不規(guī)范線路隨時會爆發(fā)連鎖的安全問題。4施工供電系統(tǒng)備用電源不足，超半徑供電。由于大型水電站的建設基本在深山峽谷中，各施工作業(yè)面基本上是沿河的左、右岸鋪開。加上受其他供電網(wǎng)絡輸電線路走廊影響，施工供電走廊有限，變電站的選址和出線布置又受地形、施工的影響，線路架設困難，大多采取單電源輻射形式供電，合環(huán)點少，備用電源不足，有些負荷超半徑供電。特別是電站復建的省道或國道施工，其最遠施工點與電站樞紐區(qū)相聚幾十公里。例如長河壩S211復建公路長約35km，而施工供電電壓等級為10kV，已遠遠超出供電范圍半徑，導致末端電能質量極差。5功率因素普遍偏低。水利水電施工用電設備中動力設備占絕大多數(shù)，均為感性負荷，導致施工供電網(wǎng)絡功率因數(shù)偏低。施工區(qū)中的用電設備多為大功率電動機，工作時段集中，功率因數(shù)控制困難，不僅增加供電線路的損失，降低電壓質量，同時也降低了工區(qū)供電設備的有效利用率，增加了工程成本。嚴重時還會造成用電設備燒毀，受到地方供電電網(wǎng)的經(jīng)濟處罰。6“外行”管理，隱患較多。水電工程施工用電單位眾多，隊伍參差不齊，且前期多為土建單位，在用電管理上存在專業(yè)薄弱問題，且責任心不強。水電站施工單位流動性大，人員更換頻繁，真正取得《電工進網(wǎng)作業(yè)許可證》的“電工”很少，缺乏專業(yè)基礎知識，不僅對自身所轄范圍不熟悉，對電網(wǎng)調度系統(tǒng)也是異常陌生，規(guī)章制度的執(zhí)行落實不到位，甚至抗拒執(zhí)行工區(qū)供電系統(tǒng)調度命令，在線路或設備發(fā)生故障后，巡查不到位或誤報、瞞報，拖延了事故處理時間，有時甚至擴大了事故范圍，給人身安全帶來極大的威脅。同時施工單位的主要精力放在主體工程施工任務上，對供用電等輔助生產(chǎn)系統(tǒng)的重要性認識不夠，投入的資金、人員不足，安全意識淡薄，管理松懈，施工單位往往只在業(yè)主供電管理的部門辦好報裝手續(xù)，將供電電源終端建好，其他的事就依靠施工單位的“電工”完成。沒有認真嚴肅地進行用電技術措施、安全措施、管理措施等施工組織設計工作，至于安全工器具，則是因陋就簡。很多施工單位根本沒有執(zhí)行建設部JGG46—88《施工現(xiàn)場臨時用電安全技術規(guī)范》，試驗設備基本沒有，甚至弄虛作假，嚴重影響了電網(wǎng)的安全運行。常見的不合格用電例如:施工方架設線路不規(guī)范，變壓器、避雷器、斷路器、線路等未進行驗收試驗和年度試驗。設備安裝也不規(guī)范，現(xiàn)場電纜泡水泡油、設備護欄高度不夠、安全距離不夠、標識警示牌沒有、設備接地不可靠等，存在極大的安全隱患。7施工供電系統(tǒng)通訊不暢，應急反應慢。一般水電站的建設都是在經(jīng)濟不發(fā)達地區(qū)，基礎設施較差，特別是通訊系統(tǒng)很不可靠。因地處山區(qū)，信號覆蓋面不全，各種電網(wǎng)信息不能及時、準確匯集到調度員處，調度指令也不能順利傳達；另一方面施工單位的用電負責人無固定值班點，人員頻繁更換又不及時通報，并且通訊手段配置單一，施工供電系統(tǒng)調度員指令下達時往往找不到接令人。這些都對負荷調整、電網(wǎng)操作、事故處理造成嚴重影響，延誤最佳的處理時間，造成供電質量下降，甚至擴大停電范圍。
3優(yōu)化措施
目前，我國水利水電工程前期決策階段的可行性報告的研究方面的把控力度不是很大。有些水利水電工程項目在工程決策階段考慮的不是那么細致，沒有經(jīng)過反復的探討和研究就開始進行工程的建設，導致有些水利水電工程的建設地區(qū)不是很合理，這樣對工程建設的發(fā)展和使用價值都有一定的影響并且對于工程造價也帶來了一定的影響。水利水電工程對于國家的發(fā)展至關重要，因此合理地選擇建設地區(qū)不僅關系到國家經(jīng)濟的發(fā)展也影響建設地區(qū)的生態(tài)環(huán)境的改變，如果在工程決策階段的建設地區(qū)沒有選好，那么造成的不利影響將比其生產(chǎn)效益大很多。在水利水電工程的決策階段工程的工程量是不明確的，該階段主要以施工方案和經(jīng)濟分析為重點，因此在工程的決策階段的投資估算計算結果的準確性就會很差。同時，建設單位對于工程的造價方面不是專業(yè)的，對于工程的投資估算和工程的造價控制不是專業(yè)的，對于工程的施工組織設計和方案及相關的施工工藝也不是很了解和熟悉，因此也會導致投資估算的準確性。因此，水利水電工程在決策階段，工程建設單位應該加強工程造價的管理力度，把建設單位在決策階段的優(yōu)勢發(fā)揮出來。積極準備工程項目決策前的工作，可以聘請一些工程造價方面的專家指導工程決策階段的投資估算，認真地收集和工程相關的數(shù)據(jù)，在工程項目建設決策前期建設單位應該要求設計單位拿出一套完整的可行的設計方案和編制可行性研究報告，并對工程項目進行經(jīng)濟評價，選擇最優(yōu)的建設方案和技術措施。
2水利水電工程設計階段的造價控制
目前，在我國的水利水電工程建設中由于設計階段存在初步設計方案不合理與實際施工情況不一致導致工程造價計算不準確，形成工程建設中資金投入超出目標成本。在我國對于水利水電工程設計的合理性與可行性是有相關要求與規(guī)定的，但是現(xiàn)在有些設計單位在進行工程設計時對于工程的經(jīng)濟效益考慮因素加大，而對于工程的設計質量不太重視。在工程項目的設計之初，在進行建設項目的施工方案時考慮不夠詳細，在實際施工過程中能遇見的問題事先沒有進行考慮和具體的解決方案，出現(xiàn)漏項問題。在建設項目的施工圖設計階段也存在一定的問題，對于工程設計人員來說，工程的設計方案和難度關系到設計人員的自身利益和聲譽，因此設計人員為了自身的利益考慮加大設計難度例如在造型上設計人員考慮到安全問題加大設計參數(shù)的取值，這樣就加大了工程的投資。因此，在水利水電工程的設計階段應該加大工程造價的管控。具體的措施如下:
1)在工程設計階段推行設計招標制度形成設計競爭的局面，這樣設計方案比較多，可以選擇設計合理的，成本比較低的設計方案。
2)對中標的設計單位要求采用正常的設計參數(shù)，控制花樣設計不能設計的造型施工起來難度比較大且對工程的使用價值沒有任何提高。這樣對工程的造價來說就很有益處，可以降低工程造價。
3)在工程設計階段采用限額設計的方法來控制工程的投資造價，限額設計能夠很好地控制工程造價，能夠從工程項目實際考慮，科學合理地選擇設計方案。確保工程造價的總投資額的有效控制。
4)加強設計的質量管理力度，提高設計人員的專業(yè)素質，也應該加強造價人員的業(yè)務能力，加強造價人員與設計人員的溝通與合作，通過造價人員與設計人員的友好互動，這樣在工程造價的過程中能夠交換意見，使得工程項目的造價更加準確。
3工程招投標階段的造價控制
目前，我國在水利水電工程建設招投標過程中存在著投標程序不規(guī)范和投標方法公開的力度不夠等問題，例如:有的工程項目在開標階段的標底不明確、評標的方法和標準不公開，這些問題的存在導致評標的結果可能存在人為的因素影響。現(xiàn)在我國水利水電工程招投標管理體制也不是很健全，沒有水利水電工程招標的管理機構。水利水電工程的招標是很重要的環(huán)節(jié)，招標工作的好與壞直接影響工程的投資。目前，我國改變招標體制實行招標承包，采用競爭體制，建設單位、設計單位和施工單位形成合同契約，這樣有利于管理節(jié)省工程投資，是控制工程造價和投資的有效途徑。我國各級行政主管部門也充分發(fā)揮部門職能作用，完善招投標管理制度，降低招投標工作的漏洞，使工程造價控制更加有利。
4施工階段的造價控制
在水利水電工程施工中主要的費用就是材料費，因此控制施工過程中的材料用量就能很好的控制造價。在施工的過程中應該嚴格按照合同和施工圖中材料用量進行施工，與此同時，也應該做好材料的供應，以免影響工期，加大投資。在施工中造價人員也應該隨時了解建筑材料的市場單價，知道價格的變化，及時掌握施工情況和材料的市場價格，為將來的竣工決算提供可靠的依據(jù)。在施工過程中做好造價資料的管理也很重要，在施工階段應該實行規(guī)范化、標準化管理制度，這樣在工程竣工結算時資料就比較齊全，有利于工程造價目標的管理。在施工中的現(xiàn)場變更和簽證以及索賠等應該盡量的減少這類事情的發(fā)生，在變更的過程中必須經(jīng)建設單位、設計單位、監(jiān)理單位共同簽字方有效，索賠事件比較少也有利于縮短工期，工期縮短費用降低，有效地控制子工程造價的目標。
5竣工結算階段的造價控制
水利水電工程的竣工結算是以工程量為基礎的，它是竣工結算審核的關鍵所在。現(xiàn)在，大多數(shù)的施工單位為了增加了工程造價增加工程量的很多，這樣也引起了建設單位的重視。由于建設單位的工程量審核人員的工作失誤導致了工程量的不準確性，使得施工單位有機會重新改換工程量。在竣工結算時，由于平時的審核不認真導致有些量與工程量清單上的量不一致，有的比工程量清單上多，有的比清單上的量少，對于多的建設單位查出來了就核減，如果沒有查出來就有機會獲利。因此，在竣工結算時為了自身的利益施工方會想盡辦法來增加工程量，在施工圖紙上和施工過程的變更圖紙尋找突破點，利用變更圖的工程量不明確的漏洞，進行自己的計算模式把能算的都算上，這樣就增加工程量，由于建設單位的日常審核工作有漏洞，使得工程量的準確性得不到很好的保障。
黃河沙坡頭水利樞紐工程為國家2000年西部大開發(fā)十大項目之一，位于寧夏回族自治區(qū)中衛(wèi)縣境內，其上游12.1km為擬建的大柳樹水利樞紐，下游122km為已建成的青銅峽水利樞紐。工程區(qū)距自治區(qū)首府銀川市200km，距中衛(wèi)縣城20km。地處黃河上游干流上，南依香山山脈北麓，北鄰騰格里沙漠南緣，是一座以灌溉、發(fā)電為主的綜合利用水利樞紐工程。
該樞紐由主壩和副壩兩部分組成，其中主壩為混凝土閘壩，最大壩高37.8m，壩長338.45m，壩頂高程1242.6m；副壩位于黃河左岸階地上，為土石壩，最大壩高15.1m，壩長529.2m。水庫正常蓄水位1240.5m，總庫容0.26億m3，總裝機容量12.03萬kW，多年年平均發(fā)電量6.06億kW·h，設計灌溉面積87.7萬畝。
2物探任務與要求
黃河沙坡頭水利樞紐工程的物探工作始于1996年，至2003年底全部結束。期間歷經(jīng)了可行性研究階段、初步設計階段和技施設計階段。各階段工作時間及任務要求如下：
⑴可行性研究階段物探工作于1996年進行，主要任務是通過巖體波速測試和聲波測井，劃分巖性并了解巖體動彈性參數(shù)。
⑵初步設計階段物探工作于2000年進行，物探任務與要求為：
①通過聲波測井取得主壩壩基、交通橋基礎巖體結構、軟硬巖體分布規(guī)律，了解孔內軟弱夾層、構造破碎帶分布情況，以便驗證和補充鉆探資料。
②測定巖體的縱、橫波速度，并求得泊松比、動彈性模量等參數(shù)。為壩基巖體質量評價提供依據(jù)。
③通過綜合物探方法查明副壩壩基地層結構及古河道分布情況。
④查明導流明渠、交通橋地層結構及古渠道分布情況。
⑤通過對灌漿前、后巖體波速測試，評價灌漿試驗效果。
⑶技施設計階段物探工作于2002～2003年進行，物探任務與要求為：
①通過對壩基巖體進行地震波測試，了解基礎巖體的彈性波參數(shù)，為工程基礎巖體評價、驗收提供依據(jù)。
②對固結灌漿的基礎巖體進行聲波檢測，通過灌漿前、后巖體波速的變化情況，評價固結灌漿效果。
③通過對壩基混凝土墊層進行回彈檢測，了解并查明混凝土墊層與基巖面的膠結狀況。
3地形及地質簡況
3.1地形地貌
壩址區(qū)內地勢南西高而北東低，相對高差500～1000m。黃河自西向東流經(jīng)壩址區(qū)，河谷呈不對稱“U”形谷。壩址左岸地勢相對平坦，為黃河Ⅰ級階地，岸邊有美利渠與黃河平行展布；右岸為香山山脈北麓，岸邊有羚羊角渠與黃河平行展布，羚羊角渠南側地形較陡，且沖溝發(fā)育。
3.2地質簡況
壩址區(qū)附近有石炭系、第三系、第四系地層發(fā)育。
主壩壩基為石炭系下統(tǒng)前黑山組(C1q)、臭牛溝組(C1c)、中統(tǒng)靖遠組(C2j)和第三系上新統(tǒng)臨夏組(N2l)地層。壩區(qū)位于窯上復式倒轉向斜的正常翼，巖層遭受構造破壞劇烈，層間擠壓帶、小型褶皺、揉皺，小斷層以及節(jié)理、劈理發(fā)育，泥巖呈大小不等的菱形塊體，炭質頁巖則呈鱗片狀，并具有失水干裂解體，再遇水泥化的特點，使壩基巖體成為典型的極軟巖。巖層沿走向和傾向均呈舒緩波狀，總體產(chǎn)狀：走向NE45°～EW，傾向SE或S，傾角33°～70°。
副壩、導流明渠、交通橋及水源地部位分布著厚層第四系松散堆積物，表層為風積砂，深部則為厚層砂礫石層；基巖為第三系上新統(tǒng)臨夏組(N2l)的棕紅色、紫紅色砂質粘土巖，局部夾有礫巖。
4物探方法與技術
根據(jù)不同勘查階段的任務要求，物探主要開展了聲波法、地震波法、地質雷達法、電阻率法工作。具體方法有：單孔聲波測井、聲波對穿、地震波相遇法、地震波CT、瑞利面波法、高密度電阻率法、地質雷達等。
⑴聲波法：包括單孔聲波和聲波對穿。它是彈性波測試方法之一，其理論基礎建立在固體介質中彈性波的傳播特性上，采用頻率主要為1k～30kHz和50k～1000kHz兩個頻段。該方法以人工激振的方法向介質發(fā)射聲波，在一定距離上接收受介質物理特性調制后的聲波，通過觀測和分析聲波在不同介質中的傳播速度、振幅、頻率等參數(shù)解決工程問題。本工程使用儀器為SD—1型聲波檢測儀，單孔聲波由下而上逐點測試，點距為0.2m。聲波對穿由下而上水平同步逐點測試，點距為0.1m。
⑵地震波法：包括地震波相遇法、地震波CT和面波法。其理論基礎與聲波法相同，采用頻率范圍為1～n×100Hz。該方法利用人工激發(fā)的地震波在彈性性質不同的地層內傳播規(guī)律，研究與巖土工程有關的地質、構造和巖土體的物理力學特性，可對工程場地和人工建筑物的適應性進行評價。本工程使用儀器為R24型工程地震儀，地震波相遇法采用4～12道接收，檢波點間距1.0m。地震波CT采用二邊對比觀測系統(tǒng)，激發(fā)點間距1.0m，接收點間距2.0m。面波法采用雙邊激發(fā)，12道接收，檢波點間距2.0m。
⑶高密度電法：以巖土體的電性特征為基礎，通過儀器觀測和分析研究即可取得地下地質結構的變化規(guī)律，以此解決巖土工程問題。本工程使用儀器為WDJD－1型多功能電測儀，選用溫納爾裝置，基本點距為2～3m，電極隔離系數(shù)為9～16。
⑷地質雷達法：通過地面的發(fā)射天線(T)向地下發(fā)射高頻電磁波(主頻為數(shù)十數(shù)百乃至數(shù)千兆赫)，當它遇到地下地質體或介質分界面時發(fā)生反射，并返回地面，被放置在地表的接收天線(R)接收，并由主機記錄下來，形成雷達剖面圖。由于電磁波在介質中傳播時，其路徑、電磁波場強度以及波形將隨所通過介質的電磁特性及其幾何形態(tài)而發(fā)生變化。因此，根據(jù)接收到的電磁波特征，既波的旅行時間(亦稱雙程走時)、幅度、頻率和波形等，通過雷達圖像的處理和分析，可確定地下界面或目標體的空間位置或結構特征。本工程使用儀器為RAMAC/GPR雷達系統(tǒng)，實測采用剖面法，且收發(fā)天線的連線方向與測線方向平行，分別選用主頻50MHz和250MHz兩種天線進行測試，記錄點距0.2～0.5m。
5物探成果概述
在可行性研究階段、初步設計階段、技施設計階段共提交物探測試成果報告7份，取得了一定的技術效果。
5.1可行性研究階段
通過對壩址區(qū)附近的鉆孔聲波測試和右岸PD01平硐硐壁巖體的地震波測試初步掌握了壩基巖體的彈性特征及不同巖性巖體的波速分布的基本規(guī)律。主要成果為：
⑴鉆孔內基巖巖體波速主要受巖性控制：第三系上新統(tǒng)臨夏組砂質粘土巖的波速均值為2100m/s,而礫巖、砂礫巖的波速均值為2900m/s；石炭系下統(tǒng)泥巖、炭質頁巖的波速均值為2560m/s,泥質灰?guī)r、砂巖的波速均值為3500m/s，灰?guī)r的波速均值為4000m/s。
⑵PD01平硐巖性主要是石炭系泥巖、頁巖等，巖體裂隙發(fā)育，實測巖體彈性參數(shù)為：縱波速度1500～2500m/s，橫波速度520～1200m/s，動彈性模量1.69～8.10GPa，表明該平硐巖體強度較低。
⑶斷層破碎帶與泥巖、炭質頁巖等低波速巖體間無明顯的波速差異，而與灰?guī)r、砂巖等高波速巖體間的波速差異明顯。
⑷該壩址所測巖體波速與巖體風化分帶的關系不甚明顯。
5.2初步設計階段
5.2.1地層結構
利用地質雷達、高密度電阻率法、瑞利面波法等綜合物探方法，并結合鉆孔資料，基本查明了導流明渠、副壩、交通橋、水源地的地層結構以及古渠道、古河道的分布規(guī)律。主要成果如下：
⑴導流明渠、副壩、交通橋、水源地的地層可分為三層結構。表層主要由風積砂等第四系松散堆積物組成，局部出現(xiàn)薄層耕植土，層厚1～12m，電阻率一般為500～1200Ω·m，面波速度一般為150～200m/s；中部巖性為砂卵礫石，層厚8～26m，電阻率一般為200～500Ω·m，面波速度一般為200～350m/s；下部為基巖，巖性為第三系砂質粘土巖，該層作為壩基巖體，層厚大于500m，電阻率一般為80～200Ω·m，面波速度一般為450～650m/s。
⑵古渠道主要分布在美利渠北側，在平面上共有三條展布，主要規(guī)律為：位于導流明渠進水口附近為一條；交通橋上游20m至主壩下游100m之間分為三條；主壩下游100m處至導流明渠出水口附近，最北側的兩條古渠道合并為一條，而鄰近美利渠的那條古渠道與美利渠平行向下游繼續(xù)延伸。由于這些古渠道都由粉細砂充填，所以物探異常解釋的渠底深度一般為5～10m（古渠道附近正常沉積地層的表層風積砂厚度較薄，一般小于3m）。
⑶古河道主要分布在左岸副壩區(qū)，其最大深度不小于30m。上覆地層為砂卵礫石，層厚10～30m，且由導流明渠往北逐漸變厚，下伏基巖為第三系砂質粘土巖。
5.2.2聲波測井
通過對鉆孔巖體的聲波測試，較全面地查明了壩址區(qū)內不同巖體的聲波變化規(guī)律：
⑴第三系(N2l)地層中，砂質粘土巖的巖體縱波平均速度為2120m/s,動彈性模量平均值6.37GPa；礫巖的巖體縱波平均速度為2400m/s，動彈性模量平均值為9.66GPa。
⑵石炭系(C)地層中，泥巖、頁巖、炭質頁巖、灰質泥巖、泥質粉砂巖、長石石英砂巖等巖體的縱波平均速度為2130～2410m/s,動彈性模量平均值為6.78～12.96GPa；泥質灰?guī)r、灰?guī)r、砂巖等巖體的縱波平均速度為3020～3690m/s,動彈性模量平均值為16.70～28.93GPa。
⑶斷層破碎帶的縱波平均速度為2150m/s，動彈性模量平均值為6.91GPa。
5.2.3巖體地震波測試
通過分析右岸PD02平硐硐壁巖體和左岸02#靜載荷試驗場地的地震波測試成果，得出下列基本結論：
⑴巖體彈性波參數(shù)均相對較低，縱波速度一般為1000～2500m/s，巖體動彈性模量一般為1.1～9.6GPa。
⑵巖體泊松比（μ）與巖體縱波速度（Vp）具有較好的相關性，相關關系為：
μ=0.4629-0.00006Vp；相關系數(shù)R=0.97………………………（1）
⑶巖體縱波速度各向異性差異不顯著，各向異性系數(shù)一般小于1.2。
⑷受開挖擾動卸荷的影響，在垂直方向上巖體具有兩層速度結構，表層地震縱波速度僅為400m/s，埋深約為0.6～0.7m。
5.2.4右岸灌漿試驗檢測
綜合分析灌漿前后巖體的聲波和地震波測試結果可知：
⑴壩基巖體具有一定的可灌性，灌漿后巖體強度得到一定的改善。
⑵地震波CT測試效果優(yōu)于單孔聲波測井的測試效果，既跨孔透射法優(yōu)于單孔聲波測井。
⑶地震波CT測試，更能客觀地評價灌漿試驗的灌漿效果。灌漿前后整體波速提高率一般為5～12%。
5.3技施設計階段
5.3.1壩基巖體地震波測試
為提供樞紐工程壩基建基面巖體彈性波參數(shù)的建議值，我單位于壩基開挖工作前期，在擬開挖的壩基巖體上，模擬現(xiàn)場施工條件，進行了壩基巖體地震波測試的試驗工作?？偨Y出了不同開挖方式對壩基巖體擾動的影響程度、原狀巖體經(jīng)開挖暴露后縱波速度隨時間的變化規(guī)律、物探工作的測試方法、測試時機及壩基巖體的開挖方式，并提交了建基面巖體波速驗收標準的建議值。
在壩基開挖施工期間，采用試驗時確定的測試方法——地震波相遇時距曲線觀測系統(tǒng)，以基巖面巖體基本未擾動為原則，在人工撬挖的保護層上進行了大量的地震波測試工作。測線總長度累計15967m。取得了豐富的壩基巖體的彈性波參數(shù)，為壩基巖體的評價、驗收提供了定量指標。壩基巖體地震縱波速度的變化規(guī)律基本上反映了壩基巖體分布的規(guī)律。
5.3.2安裝間、北干電站、河床電站、隔墩壩基礎巖體固結灌漿聲波檢測
根據(jù)初設階段灌漿試驗的檢測成果，并結合灌漿區(qū)內巖體親水性強的特點，確定了壩基巖體固結灌漿物探檢測采用鉆孔聲波透射法進行。
通過分析安裝間～隔墩壩的17對鉆孔灌漿前后聲波透射的測試結果表明，雜色泥巖、灰質泥巖灌漿后的波速總體平均提高率為6.3%，此結果與初設階段的測試結果基本一致；砂巖條帶灌漿后波速總體平均提高率為10.1%，說明砂巖條帶的灌漿效果相對較顯著。
5.2.3壩基巖體混凝土墊層回彈檢測
壩基巖體混凝土墊層回彈檢測的目的是了解并查明混凝土墊層與基巖面的膠結狀況?；貜梼x主要用于檢測混凝土強度，該工程中使用回彈儀（型號為HT—3000）檢測混凝土墊層與基巖面的膠結狀況是其應用范圍的拓展。檢測的基本原理如下：
當混凝土墊層與基巖膠結緊密或膠結良好時，混凝土與壩基巖體形成一個整體，此時在混凝土表面測試的回彈值應為混凝土強度的真實反映；當混凝土墊層與基巖之間膠結不良或膠結面出現(xiàn)架空時，由于混凝土的約束力降低而使回彈時產(chǎn)生顫動，造成回彈能量損失，從而導致在混凝土表面測試的回彈值低于正?；炷翉姸鹊恼鎸嵒貜椫?。由此，可根據(jù)實測混凝土表面回彈值的變化規(guī)律，來定性地判斷混凝土墊層與基巖的膠結狀況。
參照《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術規(guī)程》(JGJ/T23—2001)及回彈儀的率定結果并結合工程實際情況，C20混凝土(齡期大于28天)的實測回彈平均值應不小于25.0。而實測回彈平均值小于25.0的測區(qū)是由于混凝土墊層與基巖間膠結不良或脫空所至。檢測結果表明：
基礎巖體為雜色泥巖、灰質泥巖的壩段，實測回彈平均值小于25.0的測區(qū)約占測區(qū)總數(shù)的28.0%。說明混凝土墊層與基巖間脫空現(xiàn)象較明顯；而在南干電站，基礎巖體主要為砂巖。實測回彈平均值小于25.0的測區(qū)僅占該部位測區(qū)總數(shù)的3.8%，說明混凝土墊層與砂巖的膠結狀況相對較好。
6總結
可行性研究階段、初步設計階段的物探成果在技施設計階段均得到驗證，如5.2.1中的地層結構空間變化規(guī)律已在基礎開挖后得到證實，其開挖結果與物探解釋成果基本一致，取得了較好的應用效果，發(fā)揮了物探的應有作用。
縱觀可行性研究階段、初步設計階段和技施設計階段的物探成果及其工作量，黃河沙坡頭水利樞紐壩址區(qū)的主要工程地質問題是建基巖體的質量問題，所以在工程建設的每個階段都進行了大量的基礎巖體彈性波測試，使得測試成果得到進一步加強。下面僅就壩基巖體的質量特征進行總結。
6.1壩基巖體彈性特征
⑴壩基巖體彈性波普遍偏低，主要是因為巖體主要由泥、頁巖等泥質巖類組成，且?guī)r體中破裂結構面發(fā)育，巖體破碎所致。
⑵實測壩基巖體地震縱波速度一般為1000～2500m/s，巖體動彈性模量一般為1.10～9.60GPa。巖體泊松比與巖體縱波速度具有較好的相關性，相關關系見（1）式。
⑶受巖石結構、微裂隙、劈理、層理發(fā)育影響，致使巖體波速值各向差異不顯著。壩基巖體彈性波測試結果表明：雜色泥巖、薄層灰質泥巖、厚層灰質泥巖、炭質頁巖、砂巖的平行地層走向和垂直地層走向的地震縱波速度比值分別為1.04、1.08、1.06、1.07、1.03。
⑷壩基巖體同一巖性的聲波速度比地震波速度一般高約20%～40%。地震波主頻約為n×100Hz，屬低頻范圍，而聲波主頻約為10k～20kHz，屬高頻范圍，雖然兩者均屬于彈性波的范疇，但由于兩者的震源擾動機制、波源頻率、測段長度的不同以及測試巖體具有的低通濾波作用的影響，使得同一巖性的聲波速度高于地震波速度。
6.2壩基巖體卸荷特征
⑴爆破開挖、機械開挖對壩基巖體擾動明顯。經(jīng)爆破開挖和機械開挖后，表層的縱波速度一般為400～700m/s，影響深度為0.2～0.6m。
⑵原狀巖體經(jīng)開挖暴露后，縱波速度有隨時間延長而降低的趨勢，在11小時內縱波速度值下降5%左右。
⑶壩基邊坡巖體較建基面巖體卸荷影響相對較大，一般邊坡巖體地震縱波速度略低于建基面巖體地震縱波速度。如雜色泥巖、薄層灰質泥巖、厚層灰質泥巖邊坡的實測地震縱波速度平均值分別為1430m/s、1380m/s、1840m/s，而其建基面的實測地震縱波速度平均值分別為1510m/s、1460m/s、1910m/s。
⑷開挖方式和暴露時間直接影響巖體卸荷程度和彈性波速，因此采取有效的開挖方式，減少對基礎的擾動，并及時保護對工程來講非常重要。
7體會
物探工作是各個設計階段工程勘察的重要組成部分。隨著我國水利水電事業(yè)的快速發(fā)展，類似工程今后可能還會遇到。通過黃河沙坡頭水利樞紐的工程實踐，頗有體會：
⑴要充分理解《規(guī)范》和《任務書》對每一勘探階段所要求的精度和深度，扎實做好每一勘探階段的基礎工作。筆者認為，黃河沙坡頭水利樞紐物探工作的布置、資料解釋比較合理，起到了前期成果指導后期工作，后期成果補充、驗證前期工作的效果。
⑵努力提高自身的技術水平，加大物探新方法、新技術的投入。如在重要壩段或地質條件復雜壩段，進行地震波CT測試，這樣既可加強技術效果，又可提高經(jīng)濟效益。
