西藏金河瓦托水電站施工截流設(shè)計(jì)

　　[摘要]西藏金河瓦托水電站位于瀾滄江一級(jí)支流金河上，工程導(dǎo)流采用一次攔斷河床配合隧洞導(dǎo)流方案。根據(jù)工程的實(shí)際條件，文中從截流標(biāo)準(zhǔn)和時(shí)段、戧堤布置、水力學(xué)計(jì)算、龍口分區(qū)等方面，對(duì)截流設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了介紹，并提出了截流前的準(zhǔn)備措施，保證了工程截流的順利成功。

　　[關(guān)鍵詞]瓦托水電站;導(dǎo)流方案;戧堤;截流設(shè)計(jì)

　　1工程概況

　　瓦托水電站位于西藏自治區(qū)昌都市卡若鎮(zhèn)乃帕村下游約2.5km處，下游距離昌都市察雅縣吉塘鎮(zhèn)12.2km，為金河水能開發(fā)的次末級(jí)。水電站工程為Ⅲ等中型工程，開發(fā)任務(wù)為發(fā)電。壩址控制集水面積6771.0km2，正常蓄水位3315.0m，死水位3313.0m，總庫容1383.0×104m3。樞紐建筑物主要由左岸砂礫石壩連接壩段、左岸混凝土重力壩段、發(fā)電廠房的壩式進(jìn)水口壩段、門庫壩段、溢流壩段、右岸混凝土重力壩段等組成。壩頂高程3318.5m，最大壩高70.0m。廠房為壩后式廠房，廠房內(nèi)安裝3臺(tái)機(jī)組，總裝機(jī)容量50MW。

　　2基本資料

　　2.1水文氣象條件

　　瓦托水電站位于金河流域下游河段末端，多年平均降水量603.0mm，每年11月至次年4月，干旱多風(fēng)，降水量僅占全年降水量的10.8%;5月至10月氣候溫和，空氣濕潤，降水量占全年的89.2%，其中6月至9月降水量占全年的74.1%。其中6至9月為汛期，10月至次年5月為非汛期。

　　2.2工程地質(zhì)條件

　　瓦托壩址區(qū)為高山峽谷地貌，河谷呈“U”字型，正常蓄水位3315.0m時(shí)，河谷寬約167.0m。金河流向由W向E，河水面寬35～45m，水深1～3m，河床局部基巖裸露，部分為混合土漂石覆蓋。工程區(qū)所處為高海拔、高寒山區(qū)，最大季節(jié)性凍土深度0.8～1.0m。

　　3圍堰結(jié)構(gòu)形式

　　3.1設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

　　瓦托水電站工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級(jí)別為3級(jí)，次要建筑物級(jí)別4級(jí)。根據(jù)(DL/T5397-2007)《水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，3級(jí)永久建筑物相應(yīng)的施工導(dǎo)流建筑物為5級(jí)，土石導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期為5～10年�？紤]該工程導(dǎo)流建筑物使用年限較短，同時(shí)為節(jié)省導(dǎo)流工程投資，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)選為重現(xiàn)期5年一遇洪水，相應(yīng)流量為587m3/s。經(jīng)比選，施工導(dǎo)流方式為一次截?cái)嗪哟才浜纤矶磳?dǎo)流的方式。

　　3.2圍堰剖面型式

　　大壩上游圍堰頂高程3283.92m，頂寬均為8m，堰高18.92m，上、下游邊坡均為1∶1.5，圍堰上游坡面采用50cm厚塊石護(hù)面。下游圍堰堰頂高程3271.82m，頂寬8m，堰高6.82m，上、下游邊坡均為1∶1.5，圍堰下游坡面采用50cm厚塊石護(hù)面。圍堰采用導(dǎo)流洞開挖石渣填筑，堰體中部設(shè)置4m厚砂礫石層。由于河床覆蓋層較薄，圍堰堰體及基礎(chǔ)采用高噴灌漿進(jìn)行防滲，灌漿底線深入弱風(fēng)化巖面以下1.0m。

　　4截流設(shè)計(jì)

　　4.1截流標(biāo)準(zhǔn)和截流時(shí)段選擇

　　根據(jù)DL/T5397-2007《水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》規(guī)定，瓦托水電站截流標(biāo)準(zhǔn)采用截流時(shí)段5年重現(xiàn)期月平均流量。根據(jù)施工進(jìn)度安排，截流選擇汛后進(jìn)行。汛后10月、11月，5年一遇月平均流量分別為101m3/s、51.8m3/s。由于截流設(shè)計(jì)流量很小，且導(dǎo)流洞的分流能力相對(duì)較大，因此10月或11月進(jìn)行截流難度都很小。綜合考慮，截流后基坑開挖、壩體澆筑進(jìn)度，截流時(shí)段選擇在第一年汛后10月份。戧堤進(jìn)占時(shí)間為第一年10月，相應(yīng)月平均流量為101m3/s。

　　4.2龍口位置的選擇

　　截流龍口位置的選擇主要考慮截流水力條件及施工條件。龍口位置若選擇在河床較高位置，導(dǎo)流洞分流較多，龍口流量會(huì)相應(yīng)減小，能夠在一定程度上減小截流難度。但本工程導(dǎo)流洞進(jìn)口底板高程為3267.0m，截流戧堤處河床高程在3265.0m左右，低水位時(shí)導(dǎo)流洞分流能力相對(duì)較弱。因此，從截流水力條件方面看，龍口位置對(duì)截流的難度影響較弱。從施工條件方面看，導(dǎo)流洞位于金河右岸臨山側(cè)，地勢陡峭，施工道路布置困難，且截流時(shí)導(dǎo)流洞分流，右岸上下游交通中斷，若要保證截流施工，需在導(dǎo)流洞進(jìn)口或出口架橋，施工難度較大，而左岸階地地勢平坦、開闊，便于布置施工道路。綜合截流水力條件及施工條件分析，截流宜從左岸進(jìn)占，龍口位置選擇在靠近右岸的位置為宜。

　　4.3戧堤布置及型式

　　截流戧堤布置于上游圍堰上游側(cè)，軸線與上游圍堰平行。堰體采用開挖渣料填筑，頂寬5.0m，上、下游邊坡均為1∶1.5。根據(jù)計(jì)算截流時(shí)上游水位為3271.83m，戧堤安全超高取1.0m，確定截流戧堤頂高程定為3272.83m，堤高7.83m。4.4截流水力計(jì)算截流水力學(xué)計(jì)算采用《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)手冊》中的圖解法計(jì)算。截流時(shí)，河道來流量由以下四部分組成：Q=Qg+Qd+Qr+Qs式中：Q——截流流量，m3/s;Qg——龍口泄流量，m3/s;Qd——分流建筑物泄流量，m3/s;Qr——上游河槽調(diào)蓄流量，m3/s;Qs——戧堤滲流量，m3/s。該工程截流戧堤高度小，相應(yīng)拋投強(qiáng)度較小，采用立堵截流方式，上游槽蓄流量及戧堤滲透流量一般較小，通常在計(jì)算中可以忽略。因此，圖解法計(jì)算時(shí)，河道來流量只考慮龍口泄流量與導(dǎo)流洞分流量兩部分。

　　1)龍口泄流量。龍口泄流量按堰流公式計(jì)算：Qg=mB2gH1.50式中：B——龍口平均過水寬度，m;H0——龍口上游水頭，m;m——流量系數(shù)，一般采用0.30～0.32，計(jì)算中取0.30。2)導(dǎo)流洞分流量。導(dǎo)流洞布置在右岸，為6.5m×8.5m(寬×高)的城門洞型隧洞，洞頂拱中心角120°，全長388.72m，進(jìn)口底板高程3267.00m，出口底板高程3265.00m，底坡5.15‰。根據(jù)計(jì)算，導(dǎo)流洞泄流量與上游水位關(guān)系見表3。根據(jù)上述泄流關(guān)系，分別繪制分流曲線Qd～H與龍口泄流曲線Qg～H，虛線(Qd～H向右平移101m3/s流量)與龍口泄流曲線族交點(diǎn)的H、Qg即為不同龍口寬度時(shí)的上游水位及龍口泄流量。截流水力學(xué)圖解法見圖1。3)龍口平均流速。龍口流速以戧堤軸線斷面為計(jì)算斷面。龍口水深確定原則：當(dāng)龍口為淹沒流時(shí)，取下游水深;非淹沒流時(shí)，取臨界水深。按下式計(jì)算：v=QgBh式中：h——龍口水深，m。4)拋石塊徑。拋石塊徑按下式計(jì)算：d=12gγs-γγæèöøvK2式中：d——石塊化引為球體的當(dāng)量直徑，m;γs，γ——分別為塊石容重和水的容重，t/m3;v——龍口最大流速，取平均流速的1.2倍，m/s;K——穩(wěn)定系數(shù)，取1.2。

　　4.5截流方式的選擇

　　根據(jù)水力計(jì)算成果，截流時(shí)龍口最大落差為2.74m，小于4m，確定采用單戧堤立堵截流方式。根據(jù)施工現(xiàn)場實(shí)測，用于截流的開挖料粒徑大都小于0.30m。龍口預(yù)留底寬為20m時(shí)，龍口最大流速為3.80m/s，需采用當(dāng)量直徑大于0.32m的塊石料進(jìn)行進(jìn)占填筑，此時(shí)戧堤預(yù)進(jìn)占石渣大都不能滿足抗沖要求。據(jù)此，龍口預(yù)留寬度確定為20m。根據(jù)水力計(jì)算成果，截流時(shí)所需拋投料塊徑最大為0.54m。開挖料中的大塊石較多，且滿足截流用量及要求，無需制備混凝土體及鋼筋石籠等特殊截流拋填料。

　　4.6龍口分區(qū)設(shè)計(jì)及截流備料

　　根據(jù)合龍過程中不同龍口寬度的水力指標(biāo)，將截流龍口分為4個(gè)區(qū)段：第Ⅰ區(qū)段，龍口底寬20～10m段;第Ⅱ區(qū)段，龍口底寬10～0m段;第Ⅲ區(qū)段，龍口底寬0～0m(龍口底高程3268.36);第Ⅳ區(qū)段，龍口底寬0m(龍口底高程3268.36)～合龍。4.7截流準(zhǔn)備為減小截流難度，截流前，還應(yīng)從交通、備料、預(yù)防護(hù)等方面做好充分準(zhǔn)備，具體措施如下：1)為保證截流拋投強(qiáng)度，使截流一次成功，應(yīng)保證截流交通暢通，截流道路的寬度、回車場地的設(shè)置應(yīng)滿足截流施工的需要。2)充分備料，避免因供料不及時(shí)而產(chǎn)生停工待料現(xiàn)象，拋填石料可利用工程開挖渣料，但應(yīng)滿足要求，建議就近分區(qū)暫存。3)截流前，采用塊石拋填或石籠加固等措施預(yù)先對(duì)戧堤裹頭及河床進(jìn)行防護(hù)處理，以改善截流條件。4)提高分流能力，截流前導(dǎo)流洞進(jìn)、出口的淤積物要清除，確保導(dǎo)流洞內(nèi)水流順暢。5)配備足夠的施工機(jī)械并提前檢修，確保截流順利進(jìn)行。

　　5結(jié)語

　　截流是水利工程施工過程中的一項(xiàng)關(guān)鍵工作，將影響到后續(xù)工程的順利開展。此次截流設(shè)計(jì)從截流標(biāo)準(zhǔn)、戧堤布置、備料及施工準(zhǔn)備等方面對(duì)瓦托水電站的截流過程提供了指導(dǎo)和數(shù)據(jù)支撐，為瓦托水電站的成功截流奠定了基礎(chǔ)。為確保截流順利成功，還需充分考慮截流過程中的風(fēng)險(xiǎn)因素，如氣象變化、超標(biāo)洪水等，做好截流過程中的各項(xiàng)觀測，制定有效的應(yīng)急措施。

　　[參考文獻(xiàn)][1]涂小兵，王玉忻.水電站施工期超標(biāo)洪水應(yīng)對(duì)措施研究[J].水利規(guī)劃與設(shè)計(jì)，2017(06)：45-47.

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