水利枢纽工程危险有害因素与重大危险源辩别分析

戴伟明，曾文彦

（1.宜春市袁州区水利局,江西 宜春 336000；2.抚州市临川区重点项目建设服务中心,江西 抚州 344100）

在水利枢纽工程施工中,为了切实强化工程施工安全,需要秉持着预防为主、综合治理的工作原则,对工程施工全过程展开危险有害因素和重大危险源的辨识工作,切实提高水利工程安全生产水平。

1 工程概况

江西省宜春市四方井水利枢纽工程是以防洪、供水为主,兼顾发电等综合效益的大型水利枢纽工程。将防洪、供水作为整个工程建设重点,旨在实现供水、供电的双重功效,实现经济效益和社会效益的共同提高,现在已经被列入到《全国大型水库建设总体安排意见（2013～2015）》中。宜春市四方井水利枢纽工程位于赣江流域袁河支流温汤河下游,地处宜春市袁州区湖田镇坪田村,坝址位于温汤河干流与仙巩水支流交汇口下游1.6 km斫洲里河谷处,距宜春市现状中心城区约7 km。整个工程项目的水工建筑物类别多样,有粘土心墙坝、副坝、溢洪道、放空洞、取水口、厂房等,输水工程部分有输水管线等。当水利枢纽工程整体处于正常运行状态时,水库正常蓄水位152.00 m,库容为 1.0167×108m3,设计防洪高水位153.93 m,相应库容为11524×104m3,相应最大下泄流量为1110 m3/s；校核洪水位154.38m,相应最大下泄流量为1330 m3/s；水库总库容为11861×104m3；电站总装机容量1500 kW,多年平均发电量365.72×104kW·h,保证出力156 kW；通过四方井水利枢纽工程的建设,能够促使宜春市年平均日供水量达到30.9×104t（供水流量为3.58 m3/s）。整个工程施工阶段,还需要进行大范围的土方开挖,土方开挖达到 97.29万m3,土石方回填133.14万m3,在工程施工期间还专门设置两处弃渣场。

2 危险有害因素和重大危险源的辨识和评价

2.1 建筑环境

2.1.1 地质危险有害因素和重大危险源

在水利枢纽工程施工中,地质危险有害因素很难彻底避免,无论是人为操作不当,还是环境因素,都有可能会直接影响到工程施工,直接引发泥石流、落石等重大危险事故,威胁施工作业人员的生命安全。通过对水利枢纽工程的研究发现,工程施工地质主要集中于坝区、库区、溢洪道位置。其中溢洪道直接位于江西省宜春市四方井水利枢纽工程的右岸位置,地层则以石炭系上统船山组第一岩组第一层（C3C1-1）白云岩,整体结构呈现为单斜构造,倾角保持在35°～ 60°范围内。溢洪道区岩层局部很容易受到断层形成的不良影响,促使岩层本身产状变化较为明显,很容易出现岩溶、崩塌、滑坡等危险事故。

2.1.2 建筑危险有害因素和重大危险源

四方井水利枢纽工程在总体设计时,需要充分考量社会环境和自然因素,健全基本设施,合理展开环境绿化和枢纽规划工作。而四方井水利枢纽工程整体工程施工将防洪、供水、供电作为项目施工重点,基于《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2000）,直接将其列为Ⅱ等工程,工程施工期间的主要建筑物、次要建筑物、临时建筑物级别分别为2级、3级、4级。而防空洞,则直接将其设置为2 级建筑物,相应设计洪水标准为100年一遇,校核洪水标准2000 年一遇；消能设施洪水标准为50年一遇。基于《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2017）,直接将供水管线、建筑物设置为3 级建筑物,并将设计洪水标准为30 年一遇,校核洪水标准为100年一遇。大坝、溢洪道、电站厂房则为本次水利枢纽工程施工的主要枢纽建筑物类别。

首先,四方井水利枢纽工程大坝采用直线布置坝轴线的方式,主坝设计为粘土心墙堆石坝,坝顶高程为155.80 m,防浪墙顶高程为157.00 m,坝顶宽8 m,上游坝坡在127.07 m高程以上坡比1∶1.8,以下坡比为1∶2.5,下游坝坡坡比1∶2.2。在工程施工中存在诸多危险因素,很容易发生超标准洪水的情况,甚至直接导致大坝漫顶、溃坝现象。在外力影响下,也会影响工程施工的安全性,不仅包括地震等自然灾害,也包含恐怖事件、爆炸等人为事故。与此同时,岸坡及坝基变形也很容易影响到水利枢纽工程大坝实际效果,促使大坝变形监测点测值变化趋势,在短时间范围内,将会急速增大,坝体也会相应出现集中渗流等问题,促使坝体出现滑动、倾覆、断裂等情况。

其中,在四方井水利枢纽工程施工中,溢洪道直接设置在距右坝头约 150 m 的垭口处,整个工程施工隐含着诸多危险因素,当水库长时间处于泄洪状态,将会在长期水流冲刷下,促使消力池、溢流面等位置慢慢出现变形、裂缝等情况,甚至造成动力电源运行异常等故障问题,严重威胁溢洪道安全,促使整个水利工程滋生安全隐患。

最后,电站厂房也是水利枢纽工程中的主要枢纽建筑物,总体呈现为卧式布置、地面式厂房,在厂房中一共安装设有处于不同规格的3台水轮发电机组,而机组中心高程设置为 112.85 m,水轮发电机组间距处于8.5 m。电站厂房的基本信息见表1。

表1 电站厂房

在电站厂房中,如果出现地震等自然灾害,会促使电站厂房出现主厂房屋顶构件直接脱落等问题,不仅会影响到各种电力设备的实际使用,而且也会严重威胁周边人员的生命安全。与此同时,因为超设计标准大流量泄洪、大坝漫顶等因素,也会导致电站厂房基础大流量渗水的问题,使得整个电站厂房遭到淹没,从而促使各种发电设备长期处于水流作用下,滋生次生灾害,严重时将会直接危及大坝安全[2]。

2.1.3 作业场所危险有害因素和重大危险源

在四方井水利枢纽工程施工中,作业场所中预留的各种危险物质,主要包括两种,分别是气体物质、油类物质。这两种物质的存在将会促使作业场所的危险性相应增强,极易滋生安全隐患,对于水利枢纽工程自身的防洪、发电也会造成较为严重的影响。

一方面,油类物质主要应用于发电机组的轴承当中,能够起到润滑和散热的双重效用。当各种油类物质不小心泄漏或者接触到明火,将很有可能引发火灾事故。在水利枢纽工程施工中应用油类物质是透平油,五氧化二磷作为透平油的主要成分,具有强腐蚀性、毒性。无论是日常工作,还是设备维修,都有可能直接伤害到个人身体健康,应当尽可能避免直接接触透平油。而且,透平油还会破坏到电缆,促使其表面开始慢慢出现软化、起泡等问题。在江西省宜春市四方井水利枢纽工程还会设置一台保安电源柴油发电机,发电机中储存的大量轻柴油本身隐含着火灾隐患,作为一种轻质石油产品,接触明火将会快速燃烧,产生大量烟雾。柴油发电机见图1。

图1 柴油发电机

另一方面,在水利枢纽工程中往往会用到氧气、乙炔,从而直接切割金属物质。气体通常会直接放置到瓶中,但是乙炔作为一种易燃气体,任何一个环节处理不当,都有可能造成爆炸事故。往往会用六氟化硫作为绝缘和灭弧介质,六氟化硫本身也是一种主要的危险有害物质,在出厂时就含有大量有毒气体,如果直接将六氟化硫和其他物质进行相互作用,将会生成各种有毒产物。

此外,四方井水利枢纽作业场所还存在着坠落、触电、窒息、淹溺等多重危害。在日常工作中,需要工作人员加强研究和分析,做好安全防护措施,切实降低危险源造成的危害。

2.2 建设施工

江西省宜春市四方井水利枢纽工程在建设施工期间也隐含着诸多危险有害因素,按照施工作业区域,可以直接将重大危险源划分为三个位置,分别是生产施工作业区、物资仓储区以及生活办公区。需要按照《 水电水利工程施工重大危险源辨识及评价导则》（DL/T 5274-2012）,辨识危险源,展开危险源评价。

首先,在水利枢纽工程生产施工区域,主要的危险源辨识对象包括三类,分别是场所设施、大型机械设备以及具体施工作业。

其次,在水利枢纽工程物资仓储区域,危险源辨识主要是对已储存物资的危险特性、危险类别进行判断。部分水利工程物质仓储区危险物质临界量则见表2。通常而言,当水利枢纽工程物资仓储区既有的危险化学品数量已经超出规定范围后,将会被直接列入到危险化品重大危险源评价对象,需要工作人员予以重视。

表2 常用危险物质名称及临界量（部分）

最后,对于生活办公区,则需要工作人员加强对办公楼等各种公众聚集场所的日常检查工作。

水利枢纽工程中的重大危险源辨别工作,需要按照危险物质类别、特性、数量做出考量,而重大危险源的判别主要有两种情况,第一种情况则是在所属区域范围内只含有单一品种的危险品,当该危险品超标后,就可以直接认定为重大危险源。第二种情况是在所属区域范围内含有多品种的危险品,这就不能单单依靠一种危险品进行风险判断,可以直接按照以下公式进行计算,当满足基本计算要求后,便可以直接认定为重大危险源。

重大危险源计算公式：q1/Q1+q2/Q2+……+qn/Qn≥1,在公式中,q表示危险化学品实际存量,Q表示危险化学品临界值。

当对水利枢纽工程施工危险源进行评价时,则可以应用 LEC 法完成重大危险源评价。事故危险性计算公式：D=L×E×C,在公式中,D用于表示事故危险性大小,L危险发生可能性、E人员暴露可能性、C事故造成后果严重性,L值对照表见表3。

表3 事故发生的可能性 L 值对照表

2.3 施工作业

在具体施工作业期间,作业活动的危险有害因素较多,其中,高空坠落和土方开挖便是重要危险源。为防止高空坠落,应悬挂安全绳并严格按操作规程施工作业。当开挖沟槽、沟深超过1.5 m后,很容易造成土方坍塌,从而危及周边施工作业人员的生命安全。与此同时,在填筑料开采时期,爆破作业危险性高,一旦工作人员并未按照规范要求展开爆破作业,将会造成爆炸伤人事故。

3 安全防护措施

针对水利枢纽工程施工中的危险有害因素、重大危险源,需要加强项目工程研究,展开工程安全监测,采取针对性措施,将风险性因素降到最低。

一方面,如果是土方开挖出现问题,则需要预先做好排水处理工作,切实避免周边场地的工业废水直接流入到施工场地,如果出现恶劣天气,则需要及时停止土方施工。在土方开挖期间,则需要按照自上而下的开挖原则,并将沟槽开挖间距设置在2 m以上,严令禁止应用掏挖方法[4]。在四方井水利枢纽工程施工中,边疆沟深度控制在1.5 m以上工作人员能够结合施工环境信息,合理放坡,挖土期间也能够充分注重土壤变动情况。需要注意的是,沟槽1.5 m以内,施工作业人员禁止将施工用土直接堆放在一旁。

另一方面,对于施工场地,气候环境、设备设施造成的触电、中毒、机械故障等危害,需要工作人员加强前期分析,定期进行设备检查和设备维修,结合化学危险品特性进行保存放置,工作人员也能够加强自主学习,树立安全防范意识,将风险性因素降到最低。并能够适当加强检修作业,落实安全措施,各项工作结束后,也能够安排专门技术人员进行施工期间检查。

4 结论

综上所述,以江西省宜春市四方井水利枢纽工程为例,对水利枢纽工程危险有害因素与重大危险源辩别展开分析具有至关重要的意义。今后,应当不断加强对水利枢纽工程的研究,对地质环境、枢纽建筑物、作业场所、施工作业等多个环节展开全面辨识,查清危险源,并采取相应措施,切实提升安全管理水平。