水利樞紐工程危險有害因素與重大危險源辯別分析

戴偉明，曾文彥

（1.宜春市袁州區(qū)水利局,江西 宜春 336000；2.撫州市臨川區(qū)重點項目建設服務中心,江西 撫州 344100）

在水利樞紐工程施工中,為了切實強化工程施工安全,需要秉持著預防為主、綜合治理的工作原則,對工程施工全過程展開危險有害因素和重大危險源的辨識工作,切實提高水利工程安全生產水平。

1 工程概況

江西省宜春市四方井水利樞紐工程是以防洪、供水為主,兼顧發(fā)電等綜合效益的大型水利樞紐工程。將防洪、供水作為整個工程建設重點,旨在實現供水、供電的雙重功效,實現經濟效益和社會效益的共同提高,現在已經被列入到《全國大型水庫建設總體安排意見（2013～2015）》中。宜春市四方井水利樞紐工程位于贛江流域袁河支流溫湯河下游,地處宜春市袁州區(qū)湖田鎮(zhèn)坪田村,壩址位于溫湯河干流與仙鞏水支流交匯口下游1.6 km斫洲里河谷處,距宜春市現狀中心城區(qū)約7 km。整個工程項目的水工建筑物類別多樣,有粘土心墻壩、副壩、溢洪道、放空洞、取水口、廠房等,輸水工程部分有輸水管線等。當水利樞紐工程整體處于正常運行狀態(tài)時,水庫正常蓄水位152.00 m,庫容為 1.0167×108m3,設計防洪高水位153.93 m,相應庫容為11524×104m3,相應最大下泄流量為1110 m3/s；校核洪水位154.38m,相應最大下泄流量為1330 m3/s；水庫總庫容為11861×104m3；電站總裝機容量1500 kW,多年平均發(fā)電量365.72×104kW·h,保證出力156 kW；通過四方井水利樞紐工程的建設,能夠促使宜春市年平均日供水量達到30.9×104t（供水流量為3.58 m3/s）。整個工程施工階段,還需要進行大范圍的土方開挖,土方開挖達到 97.29萬m3,土石方回填133.14萬m3,在工程施工期間還專門設置兩處棄渣場。

2 危險有害因素和重大危險源的辨識和評價

2.1 建筑環(huán)境

2.1.1 地質危險有害因素和重大危險源

在水利樞紐工程施工中,地質危險有害因素很難徹底避免,無論是人為操作不當,還是環(huán)境因素,都有可能會直接影響到工程施工,直接引發(fā)泥石流、落石等重大危險事故,威脅施工作業(yè)人員的生命安全。通過對水利樞紐工程的研究發(fā)現,工程施工地質主要集中于壩區(qū)、庫區(qū)、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樞紐工程的右岸位置,地層則以石炭系上統(tǒng)船山組第一巖組第一層（C3C1-1）白云巖,整體結構呈現為單斜構造,傾角保持在35°～ 60°范圍內。溢洪道區(qū)巖層局部很容易受到斷層形成的不良影響,促使巖層本身產狀變化較為明顯,很容易出現巖溶、崩塌、滑坡等危險事故。

2.1.2 建筑危險有害因素和重大危險源

四方井水利樞紐工程在總體設計時,需要充分考量社會環(huán)境和自然因素,健全基本設施,合理展開環(huán)境綠化和樞紐規(guī)劃工作。而四方井水利樞紐工程整體工程施工將防洪、供水、供電作為項目施工重點,基于《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252-2000）,直接將其列為Ⅱ等工程,工程施工期間的主要建筑物、次要建筑物、臨時建筑物級別分別為2級、3級、4級。而防空洞,則直接將其設置為2 級建筑物,相應設計洪水標準為100年一遇,校核洪水標準2000 年一遇；消能設施洪水標準為50年一遇。基于《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL 252-2017）,直接將供水管線、建筑物設置為3 級建筑物,并將設計洪水標準為30 年一遇,校核洪水標準為100年一遇。大壩、溢洪道、電站廠房則為本次水利樞紐工程施工的主要樞紐建筑物類別。

首先,四方井水利樞紐工程大壩采用直線布置壩軸線的方式,主壩設計為粘土心墻堆石壩,壩頂高程為155.80 m,防浪墻頂高程為157.00 m,壩頂寬8 m,上游壩坡在127.07 m高程以上坡比1∶1.8,以下坡比為1∶2.5,下游壩坡坡比1∶2.2。在工程施工中存在諸多危險因素,很容易發(fā)生超標準洪水的情況,甚至直接導致大壩漫頂、潰壩現象。在外力影響下,也會影響工程施工的安全性,不僅包括地震等自然災害,也包含恐怖事件、爆炸等人為事故。與此同時,岸坡及壩基變形也很容易影響到水利樞紐工程大壩實際效果,促使大壩變形監(jiān)測點測值變化趨勢,在短時間范圍內,將會急速增大,壩體也會相應出現集中滲流等問題,促使壩體出現滑動、傾覆、斷裂等情況。

其中,在四方井水利樞紐工程施工中,溢洪道直接設置在距右壩頭約 150 m 的埡口處,整個工程施工隱含著諸多危險因素,當水庫長時間處于泄洪狀態(tài),將會在長期水流沖刷下,促使消力池、溢流面等位置慢慢出現變形、裂縫等情況,甚至造成動力電源運行異常等故障問題,嚴重威脅溢洪道安全,促使整個水利工程滋生安全隱患。

最后,電站廠房也是水利樞紐工程中的主要樞紐建筑物,總體呈現為臥式布置、地面式廠房,在廠房中一共安裝設有處于不同規(guī)格的3臺水輪發(fā)電機組,而機組中心高程設置為 112.85 m,水輪發(fā)電機組間距處于8.5 m。電站廠房的基本信息見表1。

表1 電站廠房

在電站廠房中,如果出現地震等自然災害,會促使電站廠房出現主廠房屋頂構件直接脫落等問題,不僅會影響到各種電力設備的實際使用,而且也會嚴重威脅周邊人員的生命安全。與此同時,因為超設計標準大流量泄洪、大壩漫頂等因素,也會導致電站廠房基礎大流量滲水的問題,使得整個電站廠房遭到淹沒,從而促使各種發(fā)電設備長期處于水流作用下,滋生次生災害,嚴重時將會直接危及大壩安全[2]。

2.1.3 作業(yè)場所危險有害因素和重大危險源

在四方井水利樞紐工程施工中,作業(yè)場所中預留的各種危險物質,主要包括兩種,分別是氣體物質、油類物質。這兩種物質的存在將會促使作業(yè)場所的危險性相應增強,極易滋生安全隱患,對于水利樞紐工程自身的防洪、發(fā)電也會造成較為嚴重的影響。

一方面,油類物質主要應用于發(fā)電機組的軸承當中,能夠起到潤滑和散熱的雙重效用。當各種油類物質不小心泄漏或者接觸到明火,將很有可能引發(fā)火災事故。在水利樞紐工程施工中應用油類物質是透平油,五氧化二磷作為透平油的主要成分,具有強腐蝕性、毒性。無論是日常工作,還是設備維修,都有可能直接傷害到個人身體健康,應當盡可能避免直接接觸透平油。而且,透平油還會破壞到電纜,促使其表面開始慢慢出現軟化、起泡等問題。在江西省宜春市四方井水利樞紐工程還會設置一臺保安電源柴油發(fā)電機,發(fā)電機中儲存的大量輕柴油本身隱含著火災隱患,作為一種輕質石油產品,接觸明火將會快速燃燒,產生大量煙霧。柴油發(fā)電機見圖1。

圖1 柴油發(fā)電機

另一方面,在水利樞紐工程中往往會用到氧氣、乙炔,從而直接切割金屬物質。氣體通常會直接放置到瓶中,但是乙炔作為一種易燃氣體,任何一個環(huán)節(jié)處理不當,都有可能造成爆炸事故。往往會用六氟化硫作為絕緣和滅弧介質,六氟化硫本身也是一種主要的危險有害物質,在出廠時就含有大量有毒氣體,如果直接將六氟化硫和其他物質進行相互作用,將會生成各種有毒產物。

此外,四方井水利樞紐作業(yè)場所還存在著墜落、觸電、窒息、淹溺等多重危害。在日常工作中,需要工作人員加強研究和分析,做好安全防護措施,切實降低危險源造成的危害。

2.2 建設施工

江西省宜春市四方井水利樞紐工程在建設施工期間也隱含著諸多危險有害因素,按照施工作業(yè)區(qū)域,可以直接將重大危險源劃分為三個位置,分別是生產施工作業(yè)區(qū)、物資倉儲區(qū)以及生活辦公區(qū)。需要按照《 水電水利工程施工重大危險源辨識及評價導則》（DL/T 5274-2012）,辨識危險源,展開危險源評價。

首先,在水利樞紐工程生產施工區(qū)域,主要的危險源辨識對象包括三類,分別是場所設施、大型機械設備以及具體施工作業(yè)。

其次,在水利樞紐工程物資倉儲區(qū)域,危險源辨識主要是對已儲存物資的危險特性、危險類別進行判斷。部分水利工程物質倉儲區(qū)危險物質臨界量則見表2。通常而言,當水利樞紐工程物資倉儲區(qū)既有的危險化學品數量已經超出規(guī)定范圍后,將會被直接列入到危險化品重大危險源評價對象,需要工作人員予以重視。

表2 常用危險物質名稱及臨界量（部分）

最后,對于生活辦公區(qū),則需要工作人員加強對辦公樓等各種公眾聚集場所的日常檢查工作。

水利樞紐工程中的重大危險源辨別工作,需要按照危險物質類別、特性、數量做出考量,而重大危險源的判別主要有兩種情況,第一種情況則是在所屬區(qū)域范圍內只含有單一品種的危險品,當該危險品超標后,就可以直接認定為重大危險源。第二種情況是在所屬區(qū)域范圍內含有多品種的危險品,這就不能單單依靠一種危險品進行風險判斷,可以直接按照以下公式進行計算,當滿足基本計算要求后,便可以直接認定為重大危險源。

重大危險源計算公式：q1/Q1+q2/Q2+……+qn/Qn≥1,在公式中,q表示危險化學品實際存量,Q表示危險化學品臨界值。

當對水利樞紐工程施工危險源進行評價時,則可以應用 LEC 法完成重大危險源評價。事故危險性計算公式：D=L×E×C,在公式中,D用于表示事故危險性大小,L危險發(fā)生可能性、E人員暴露可能性、C事故造成后果嚴重性,L值對照表見表3。

表3 事故發(fā)生的可能性 L 值對照表

2.3 施工作業(yè)

在具體施工作業(yè)期間,作業(yè)活動的危險有害因素較多,其中,高空墜落和土方開挖便是重要危險源。為防止高空墜落,應懸掛安全繩并嚴格按操作規(guī)程施工作業(yè)。當開挖溝槽、溝深超過1.5 m后,很容易造成土方坍塌,從而危及周邊施工作業(yè)人員的生命安全。與此同時,在填筑料開采時期,爆破作業(yè)危險性高,一旦工作人員并未按照規(guī)范要求展開爆破作業(yè),將會造成爆炸傷人事故。

3 安全防護措施

針對水利樞紐工程施工中的危險有害因素、重大危險源,需要加強項目工程研究,展開工程安全監(jiān)測,采取針對性措施,將風險性因素降到最低。

一方面,如果是土方開挖出現問題,則需要預先做好排水處理工作,切實避免周邊場地的工業(yè)廢水直接流入到施工場地,如果出現惡劣天氣,則需要及時停止土方施工。在土方開挖期間,則需要按照自上而下的開挖原則,并將溝槽開挖間距設置在2 m以上,嚴令禁止應用掏挖方法[4]。在四方井水利樞紐工程施工中,邊疆溝深度控制在1.5 m以上工作人員能夠結合施工環(huán)境信息,合理放坡,挖土期間也能夠充分注重土壤變動情況。需要注意的是,溝槽1.5 m以內,施工作業(yè)人員禁止將施工用土直接堆放在一旁。

另一方面,對于施工場地,氣候環(huán)境、設備設施造成的觸電、中毒、機械故障等危害,需要工作人員加強前期分析,定期進行設備檢查和設備維修,結合化學危險品特性進行保存放置,工作人員也能夠加強自主學習,樹立安全防范意識,將風險性因素降到最低。并能夠適當加強檢修作業(yè),落實安全措施,各項工作結束后,也能夠安排專門技術人員進行施工期間檢查。

4 結論

綜上所述,以江西省宜春市四方井水利樞紐工程為例,對水利樞紐工程危險有害因素與重大危險源辯別展開分析具有至關重要的意義。今后,應當不斷加強對水利樞紐工程的研究,對地質環(huán)境、樞紐建筑物、作業(yè)場所、施工作業(yè)等多個環(huán)節(jié)展開全面辨識,查清危險源,并采取相應措施,切實提升安全管理水平。