地下暗河上大坝施工导流方案的优化分析

蒋 燕

(广西柳州水利电力勘测设计研究院 545005)

1 前言

在大江大河上筑坝，进行施工导流的案例较多，而在地下暗河上筑坝进行施工导流的案例却较少。广西凌云县浩坤水电站工程根据地下暗河的地形、地质、水文等要素和枢纽布置等特点，合理选择施工导流方案，从而为电站早日发挥经济效益作出了较大贡献。

2 工程概况

浩坤水电站位于广西凌云县伶站乡境内的澄碧河地下暗河河段上，是规划的澄碧河上游第三个梯级电站。工程区地处高峰丛洼地的灰岩地区，山峰高耸，山坡陡峻，岩溶发育，为典型的喀斯特地形、地貌。古暗河、近代暗河分层分布。据统计，共发现各种溶洞28处，分4层分布，峰丛之间发育有较多规模宏大的天窗、天坑。

浩坤水电站于地下暗河上筑坝，采用隧洞及暗河泄洪，引水式坝后电站厂房发电，装机容量25.5MW，总库容3.24亿m3。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL 252—2000)，工程等别应为Ⅱ等，考虑到大坝设于地下暗河之上，大坝下游暗河的泄流能力较小，主要建筑物失事后不会对下游造成严重灾害，经上级主管部门批准，主要建筑物定为Ⅱ等3级，导流建筑物定为5级，施工导流洪水标准为枯水期3年一遇洪水。

经枢纽布置方案比较，坝线选择于浩坤天窗下游约50m的暗河上，大坝为70m以上的封洞型薄壁高拱坝，电站厂房为引水式，采用左岸泄洪隧洞泄洪。

3 施工导流方案布置的地形地质条件及水文要素

3.1 地形地质条件

澄碧河浩坤暗河段暗河进口位于浩坤村右侧，途径浩坤天窗、岩流天窗、弄林天窗，出口于坡贴水库库尾，自东向西，再拐向西南，全长约5.00km。该暗河为底层近代暗河，上游为峡谷明流，入口枯水位为321.00m，至浩坤天窗出口处，枯水位为318.00m，该段长约1.00km。浩坤天窗下游坝线处暗河枯水位为303.00m，河床地面高程 302.00m，洞宽 17.80～8.00m，河床内淤积物为砂卵石、黏土等，厚约30m，洞底岩面高程279.00m，洞顶岩体厚300～500m。该段长约1.2km，出口于岩流天窗。封洞型拱坝坝线设于浩坤天窗下游50m的暗河之上。

浩坤暗河及坝址岀露地层为泥盆系上统融县组厚层至块状浅灰—深灰色灰岩，岩石致密、质硬、性脆。暗河河床中有约30m厚的淤积物，暗河的围岩均为厚层或块状灰岩。灰岩岩体物理力学指标值见表1。

表1 灰岩岩体物理力学指标建议值

3.2 水文要素

浩坤水电站主要建筑物工程等别为Ⅱ等3级，设计洪水标准P=1%，水位388.13m，校核洪水标准P=0.2%，水位 397.01m，正常水位 365.00m，死水位350.00m，施工导流建筑物为临时建筑物，定为5级，采用枯水期3年一遇洪水标准，时段为11月至次年4月，相应洪峰流量为58.20m3/s，浩坤天窗内围堰前水位为315.00m。

施工导流的洪水排入下游暗河，但浩坤暗河岩流天窗以下河段泄流能力较差，根据2000年和2001年汛期水位观测，岩流天窗水位与下游暗河出口流量关系见表2。

表2 岩流天窗水位与暗河出口流量关系曲线

从表2可以看出，导流明渠在岩流天窗的水位只有超过313.40m，才能排泄58.2 m3/s的施工洪水，因此，确定导流明渠的下游水位不得低于313.40m。

3.3 大坝工程特性

浩坤水电站需要施工导流的建筑物主要是暗河上大坝，根据枢纽总体布置方案比较，推荐坝线位于浩坤天窗下游约50m的浩坤暗河上，坝型为封洞型薄壁高拱坝，坝顶高程348.50m，顶部嵌入洞顶完整岩体内2.00m，坝基高程271.00m，坝高77.50m，两坝肩进入岩面内 4～6m，外弧长 39.608～15.52m，坝顶厚5.00m，303.00m高程以下至坝底坝体厚12.50m。水库正常水位365.00m，高于坝顶高程348.50m，因此称之为封洞型薄壁高拱坝。大坝施工道路主要由浩坤暗河右侧进口进入，经隧洞至浩坤天窗。浩坤电站拱坝主要工程量见表3。

表3 浩坤水电站拱坝工程量

4 施工导流方案的布置

大坝深埋于地下暗河上，距浩坤天窗下游约50m，暗河河床断面狭窄，但周边的地质条件较好，故大坝施工导流只能采用隧洞导流。考虑到上游暗河在浩坤天窗的左侧岀露，故导流隧洞布置于坝址段的左侧，称为左岸导流隧洞方案。

导流隧洞出口于岩流天窗，洞线长440.72m，末端岩流天窗内有89.635m长的梯形明渠，全长530.359m，纵坡0.00957。导流隧洞为城门洞形，宽5.00m，高6.00m，进口底板高程312.00m，出口高程308.00m。按3年一遇导流标准，11月至次年4月枯水期洪水下泄流量为58.20m3/s。经水力计算，洞前水位为315.50m，导流洞下游出口水位为313.50m。考虑到导流隧洞部位的岩石为泥盆系上统融县组厚层至块状灰岩，岩石的完整性较好，故不考虑衬砌。

施工导流方案的布置详见第26页图。

导流隧洞布置图

5 结语

该工程施工导流采用上述方案，2008年3月，大坝及其他主要建筑物均已建成发电，至2008年12月，由于凌云县电网限制其发电量，已发电7523kW·h，实际可发电9500kW·h，发电效益完全达到甚至超过设计目标。工程总投资2.122亿元，施工导流建筑工程投资204.21万元，占总投资约0.96%，说明在断面狭窄、交通困难的暗河上，该施工导流方案技术上可行，经济上合理，取得了较好的经济效益。■