蜀河水电站厂房施工导流与度汛

2016-02-15徐更晓金风清中国水利水电第十一工程局有限公司

河南水利与南水北调 2016年11期

□徐更晓 □金风清(中国水利水电第十一工程局有限公司)

蜀河水电站厂房施工导流与度汛

□徐更晓 □金风清(中国水利水电第十一工程局有限公司)

蜀河水电站采用分期导流施工，二期厂房施工采用一期已经形成的右岸泄洪闸泄流，原规划为全年10 a一遇洪水标准围堰，实际施工中因情况变化实施全年围堰有较大困难，而对导流方案进行了调整，2008年采用过水围堰加子堰挡水；2009年采用右岸泄洪闸和厂房表孔联合泄流度汛，文章对导流方案调整的原因、方案的比选确定、实际度汛情况等内容进行了介绍。

水电站厂房；二期导流；过水围堰；度汛

1 工程概况

蜀河水电站位于陕西省旬阳县境内的汉江上游干流上，是汉江上游梯级开发规划中的第6个电站；枢纽建筑物布置型式为左岸溢流式厂房方案，从右至左由右副坝、升船机坝段、泄洪闸、厂房坝段、安装间及左副坝等组成。

工程规模为二等大（2）型，正常蓄水位217.30 m，相应水库库容1.76亿m3，总装机276 MW，安装6台46 MW贯流式机组。工程分2期施工，一期先施工右岸升船机及泄洪闸坝段，二期进行左岸厂房坝段的施工。

厂房工程包括主副厂房及安装间坝段土建、金属结构机电设备安装以及二期导流工程等内容，主要工程量：土石方明挖51.53万m3，混凝土37.67万m3，6台贯流式机组安装。

2 水文气象条件

2.1 气象条件

暴雨主要发生在5-10月，一次暴雨过程一般历时5 d左右，雨量主要集中在3 d之内，实测最大暴雨一日雨量达370.70 mm，三日达644.10 mm，年平均降雨量752.50 mm（旬阳）。

2.2 径流

坝址多年平均径流量732 m3/s，2月份平均径流最小，为147 m3/s，9月份平均径流最大，为1 660 m3/s。

2.3 洪水

7月至10月上旬为主汛期，年最大洪水在3-10月均有出现，以7月份和9月份出现最多。一次洪水过程一般5-7 d。

全年5 a一遇、10 a一遇、20 a一遇的设计洪水分别为16900 m3/s、19700 m3/s、23100 m3/s。

11-6月（非主汛期），5 a一遇、10 a一遇、20 a一遇的设计洪水分别为8 310 m3/s、12 100 m3/s、15 900 m3/s。

2.4 右岸泄洪闸泄量与水位关系

表1 右岸泄洪闸特征泄量与水位表

3 枢纽工程总体导流方案

采用河床2期导流，一期工程围护右侧河床，施工泄洪闸、升船机、右副坝及纵向导墙等建筑物，由左侧束窄后的河床导流。二期工程围护左侧河床，施工厂房及安装间等建筑物，由已建的泄洪闸泄流。

工程于2005年12月26日正式开工，2007年12月29日一期泄洪闸工程具备过流条件，同年12月30日二期基坑主河床截流，2008年转入二期基坑施工。

4 原规划的厂房导流方案、节点工期

4.1 原规划的厂房导流方案

利用厂房上、下游土石围堰及泄洪闸纵向导墙挡水，右岸泄洪闸泄流，全年10 a一遇设计标准（控泄后流量17000 m3/s），厂房全年施工，导流时段为2008年2月至2009年11月，对应上、下游水位分别为222.60 m、210.77 m，确定的上、下游围堰顶高程分别为224.10 m、213.70 m。

4.2 原厂房导流方案的主要节点工期

2008年1月前完成二期河床截流，并于2008年5月底围堰施工完成。自2008年8月至2009年8月完成厂房一期混凝土浇筑。2009年11月底拆除厂房围堰。2009年12月30日实现首台机组发电，2010年6月30日前6台机组全部投产发电。

4.3 原厂房导流方案的主要特点

厂房工程工期紧,首台机组发电工期为1 a。围堰防冲刷稳定形势严峻,汉江汛期洪量大、流速高,加之纵向导墙缩短,造成围堰的坡度较陡、坡脚部分伸出导墙以外,对围堰的抗冲刷稳定十分不利。度汛任务重、风险大，全年挡水围堰,要经过2个主汛期,汉江水情特点是洪水陡涨陡落、峰值大,一旦出现超标准洪水将影响到库区及下游的安全。

5 厂房导流方案调整的原因

主要基于3个方面的原因：一是，拆迁问题，由于库区移民拆迁滞后，原方案上游围堰拦洪水位回水水面线以下拆迁很难在2008年汛前完成，二是，围堰布置问题，纵向导墙上游端缩短49 m,若采用全年224 m高程围堰，即便采用围堰斜向布置及放陡边坡的措施，围堰布置仍很困难，或占压基坑或超出导墙范围；三是，风险大，全年围堰一旦出现超标准洪水危及到上游县城、溃堰风险大进而影响到下游村镇。

6 厂房调整导流方案、施工度汛

6.1 调整导流方案的比较选择

6.1.1 全年围堰（原规划方案）

采用全年10 a一遇的洪水标准，上游围堰顶高224.10 m，其优点是正常度汛标准较高，可施工时段长，其缺点是库区淹没指标大、汛前搬迁难度大，出现超标准洪水时影响到县城、溃堰风险大，恢复施工难度大、对工期影响大，由于该方案风险较大并且2008年汛前搬迁难以完成，因此无法采用。

6.1.2 全年围堰顶部拆除方案

该方案在正常度汛情况下同全年围堰，其不同在于当预报出现超标准洪水时提前将围堰拆除至213.70 m高程，让基坑过流，在不发生超标准洪水的情况下该方案的优点同全年围堰方案，而在出现超标准洪水基坑过流甚至溃堰时的损失要小于全年围堰，其缺点是对洪水预报要求周期长、精度高，围堰临时拆除工程量大、操作复杂、实施难度大，同时该方案也存在2008年汛期前拆迁无法完成的困局。

6.1.3 枯期过水围堰结合加高子堰

枯期围堰，采用过水围堰顶部加子堰的型式，在出现超标准洪水时拆除顶部子堰基坑过流，在确定合适的过水围堰及加高子堰顶高的前提下，可使施工期回水水面线不超过水库运行期20 a一遇指标，移民问题易于解决；围堰高程低,满足布置位置的要求，出现超标准洪水时不致影响到上游县城，溃堰风险低，其缺点是度汛标准较低，可施工时段比全年围堰少4个月，遭遇超标准洪水的几率大。

综合以上3种方案，前2种方案均存在较大的风险，且拆迁工作在2008年汛前难以完成，方案3比较稳妥，确定按方案3实施。

6.2 枯期过水围堰加子堰设计

6.2.1 堰顶高程和过流堰面高程确定

枯期10a一遇洪水流量12100m3/s，对应上、下游水位216.10 m、207.20m，确定上、下游围堰堰顶高程分别为217.70m、208.20m。

当坝址流量为17 000 m3/s，过流堰面为203 m时（此时已拆除子堰），堰前水位为214.60 m；当坝址流量为全年20 a一遇23 100 m3/s时，堰前水位217.30 m，与水库永久运行坝前水位一致。因此，上游围堰过水堰面顶高程确定为203 m，下游围堰过水堰面高程为202 m。

6.2.2 边坡坡度及防护设计

过水围堰上下游坡面采用钢筋笼石防护、顶面采用1m厚混凝土防护。

6.3 度汛施工安排及实际度汛情况

6.3.1 2008年度汛施工安排及度汛情况

由于导流方案发生变化，采用过水围堰结合加高子堰,2008年汛期基坑预备过流，施工安排相应调整，基坑内布置两台履带式布料机，安排左非坝段先升高、在其位置布置2台门机，在2008年汛后再在基坑内布置大型门塔机。

工程实施中，2008年5月底完成围堰施工、6月底厂房基础垫层混凝土施工完成,具备应对主汛期的条件，而2008年全年未遇到12 100 m3/s以上的洪水，厂房基坑未过流，厂房全年施工，工程进度按原计划进行。

6.3.2 2009年度汛施工安排及度汛情况

根据工程在2009年6月底前表孔具备过流条件及7月份开始机组安装、年底首台机组发电的进度情况，按照DL/T5397-2007《水电工程施工组织设计规范》，2009年施工度汛标准为20 a一遇标准洪水，流量为23 100 m3/s。

6.3.2.1 2009年度汛方案、施工安排

在2009年上半年仍采用2008年同期的导流方式、标准；在厂房主体形象具备过流条件后，拆除子堰，保留过水围堰。

当遭遇到20 a一遇洪水23 100 m3/s时，安排1、3#2台机组正常安装施工，即1、3#机组工作门与下游检修门挡水，而2、4、5、6#厂房表孔及泄洪闸过水，厂房这时上游水位为217.20 m；当坝址遭遇23 100 m3/s以上流量时，厂房所有表孔流道参与泄流。

6.3.2.2 2009年实际度汛情况

2009年6月份以前未出现大的汛情，最大流量2610 m3/s，基坑内正常施工。

2009年7月5日-18日遭遇持续强降雨，7月9日洪峰流量达到12100m3/s，采用右岸泄洪闸过流，其后流量＞12100m3/s，厂房2、4、5、6#机组表孔及安装间表孔参与过流，7月11日洪峰流量达23 100 m/s,7月12日洪峰流量达到27 000 m3/s峰值，各机组表孔及安装间表孔全部参与泄流，7月14日洪峰流量回落至9 680 m3/s，各表孔不再参与过流，厂房继续施工。