西藏金河瓦托水電站施工截流設計

　　[摘要]西藏金河瓦托水電站位于瀾滄江一級支流金河上，工程導流采用一次攔斷河床配合隧洞導流方案。根據(jù)工程的實際條件，文中從截流標準和時段、戧堤布置、水力學計算、龍口分區(qū)等方面，對截流設計過程進行了介紹，并提出了截流前的準備措施，保證了工程截流的順利成功。

　　[關鍵詞]瓦托水電站;導流方案;戧堤;截流設計

　　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。水電站工程為Ⅲ等中型工程，開發(fā)任務為發(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臺機組，總裝機容量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，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，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圍堰結構形式

　　3.1設計標準

　　瓦托水電站工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級別為3級，次要建筑物級別4級。根據(jù)(DL/T5397-2007)《水電工程施工組織設計規(guī)范》規(guī)定，3級永久建筑物相應的施工導流建筑物為5級，土石導流建筑物設計洪水重現(xiàn)期為5～10年。考慮該工程導流建筑物使用年限較短，同時為節(jié)省導流工程投資，導流標準選為重現(xiàn)期5年一遇洪水，相應流量為587m3/s。經(jīng)比選，施工導流方式為一次截斷河床配合隧洞導流的方式。

　　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厚塊石護面。圍堰采用導流洞開挖石渣填筑，堰體中部設置4m厚砂礫石層。由于河床覆蓋層較薄，圍堰堰體及基礎采用高噴灌漿進行防滲，灌漿底線深入弱風化巖面以下1.0m。

　　4截流設計

　　4.1截流標準和截流時段選擇

　　根據(jù)DL/T5397-2007《水電工程施工組織設計規(guī)范》規(guī)定，瓦托水電站截流標準采用截流時段5年重現(xiàn)期月平均流量。根據(jù)施工進度安排，截流選擇汛后進行。汛后10月、11月，5年一遇月平均流量分別為101m3/s、51.8m3/s。由于截流設計流量很小，且導流洞的分流能力相對較大，因此10月或11月進行截流難度都很小。綜合考慮，截流后基坑開挖、壩體澆筑進度，截流時段選擇在第一年汛后10月份。戧堤進占時間為第一年10月，相應月平均流量為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，導流洞分流較多，龍口流量會相應減小，能夠在一定程度上減小截流難度。但本工程導流洞進口底板高程為3267.0m，截流戧堤處河床高程在3265.0m左右，低水位時導流洞分流能力相對較弱。因此，從截流水力條件方面看，龍口位置對截流的難度影響較弱。從施工條件方面看，導流洞位于金河右岸臨山側(cè)，地勢陡峭，施工道路布置困難，且截流時導流洞分流，右岸上下游交通中斷，若要保證截流施工，需在導流洞進口或出口架橋，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)計算截流時上游水位為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截流水力計算截流水力學計算采用《水利水電工程施工組織設計手冊》中的圖解法計算。截流時，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，相應拋投強度較小，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，通常在計算中可以忽略。因此，圖解法計算時，河道來流量只考慮龍口泄流量與導流洞分流量兩部分。

　　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，計算中取0.30。2)導流洞分流量。導流洞布置在右岸，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，進口底板高程3267.00m，出口底板高程3265.00m，底坡5.15‰。根據(jù)計算，導流洞泄流量與上游水位關系見表3。根據(jù)上述泄流關系，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的H、Qg即為不同龍口寬度時的上游水位及龍口泄流量。截流水力學圖解法見圖1。3)龍口平均流速。龍口流速以戧堤軸線斷面為計算斷面。龍口水深確定原則：當龍口為淹沒流時，取下游水深;非淹沒流時，取臨界水深。按下式計算：v=QgBh式中：h——龍口水深，m。4)拋石塊徑。拋石塊徑按下式計算：d=12gγs-γγæèöøvK2式中：d——石塊化引為球體的當量直徑，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)水力計算成果，截流時龍口最大落差為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)場實測，用于截流的開挖料粒徑大都小于0.30m。龍口預留底寬為20m時，龍口最大流速為3.80m/s，需采用當量直徑大于0.32m的塊石料進行進占填筑，此時戧堤預進占石渣大都不能滿足抗沖要求。據(jù)此，龍口預留寬度確定為20m。根據(jù)水力計算成果，截流時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)設計及截流備料

　　根據(jù)合龍過程中不同龍口寬度的水力指標，將截流龍口分為4個區(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截流準備為減小截流難度，截流前，還應從交通、備料、預防護等方面做好充分準備，具體措施如下：1)為保證截流拋投強度，使截流一次成功，應保證截流交通暢通，截流道路的寬度、回車場地的設置應滿足截流施工的需要。2)充分備料，避免因供料不及時而產(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先對戧堤裹頭及河床進行防護處理，以改善截流條件。4)提高分流能力，截流前導流洞進、出口的淤積物要清除，確保導流洞內(nèi)水流順暢。5)配備足夠的施工機械并提前檢修，確保截流順利進行。

　　5結語

　　截流是水利工程施工過程中的一項關鍵工作，將影響到后續(xù)工程的順利開展。此次截流設計從截流標準、戧堤布置、備料及施工準備等方面對瓦托水電站的截流過程提供了指導和數(shù)據(jù)支撐，為瓦托水電站的成功截流奠定了基礎。為確保截流順利成功，還需充分考慮截流過程中的風險因素，如氣象變化、超標洪水等，做好截流過程中的各項觀測，制定有效的應急措施。

　　[參考文獻][1]涂小兵，王玉忻.水電站施工期超標洪水應對措施研究[J].水利規(guī)劃與設計，2017(06)：45-47.

　　水利方向論文投稿刊物：浙江水利水電學院學報主要刊登水利、建筑與土木工程、電力工程、機電工程、汽車工程、管理工程、信息工程、計算機科學及基礎學科等領域內(nèi)的學術論文、研究報告、綜述、工程實例等，也適當刊登具有創(chuàng)見的教學研究論文.旨在及時、準確、全面反映水利水電科學及相關學科的最新研究成果和進展情況,促進學術交流,培養(yǎng)水利水電建設人才,為水利水電建設和學校的教學、科研服務.

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