龙头山水电站导流与施工期通航研究

2016-12-28刘迎兵湖南省水利水电勘测设计研究总院湖南长沙410007

低碳世界 2016年5期

刘迎兵（湖南省水利水电勘测设计研究总院，湖南长沙410007）

龙头山水电站导流与施工期通航研究

刘迎兵（湖南省水利水电勘测设计研究总院，湖南长沙410007）

在高等级通航河道修建枢纽工程，施工期临时通航往往是枢纽总布置和施工导流的制约因素之一。赣江为国家内河航运主通道，是江西省黄金水道，龙头山水电站为赣江最下游一个梯级，为满足施工导流和施工期通航要求，经综合分析比较和水工模型试验验证，推荐先围电站厂房、后围船闸的三期导流方案，通航效果好。本工程研究思路和成果可以为类似工程提供借鉴。

施工导流；施工期通航；龙头山水电站

1 工程概况

龙头山水电站位于江西省赣江下游丰城市杜家洲处，上距樟树市28km，下距南昌市60km，是赣江最下游一个梯级。坝址控制流域面积72810km2，占赣江流域面积的89.2%，坝址处多年平均流量1890m3/s。该工程正常蓄水位24.2m，相应库容2.44亿m3，是一座以发电、航运为主的大（二）型水利枢纽工程。主要建筑物从左至右依次为鱼道、电站厂房、闸坝、船闸和土坝等，两岸分别与赣西大堤、赣东大堤相接，坝轴线长947m。电站厂房位于左侧，安装8台共240MW贯流式水轮发电机组，多年平均发电量8.85亿kW·h；闸坝位于河床中部，共24孔，单孔净宽17m，堰顶高程13.2m，最大坝高26m；1000t级船闸位于河床右侧，上闸首底槛高程17.0m，设计年货运量100万t。

2 施工导流及施工期通航特点

2.1 坝址处河床宽阔，洪峰流量大，适于分期导流方式

坝址处为基本对称的宽浅式“U”型河谷，水位20m时，河面宽750m，河道较顺直，主河道位于河道中部，河床最低处高程6.0m。两岸均修建有堤防，堤顶有道路。10年一遇、20年一遇的全年洪水流量分别为17600m3/s和19900m3/s，流量大，施工导流适宜采用分期导流方式。

2.2 河段为高等级航道，施工期通航要求高

赣江是长江一级支流，是江西省最大的河流，也是江西省的黄金水道。龙头山水电站位于樟树～南昌之间，河段现已达到Ⅲ级航道标准，可常年通行1000t级船队。主航道在河道中部，最小通航流量为358m3/s，通航保证率大于95%。坝址左岸下游约2km的曲江码头是丰城市最大港口，也是赣江主要港口之一，设计年吞吐能力为1000万t。随着上游石虎塘航电枢纽、峡江水利枢纽1000t船闸的相继投入运行，坝址河段通航量将逐年提高。龙头山水电站施工期间必须妥善解决坝区河段通航问题。

2.3 闸坝结构简单，具备一个枯期内完成土建工程的条件

赣江枯水时段一般有7～8个月，本工程闸坝最大坝高不到30m，结构较简单，地基处理工作量亦不大，闸坝具备一个枯期内基本完成土建工程的条件，闸坝施工导流时段可采用枯水期时段。

2.4 库区临时淹没问题较敏感

库区内洲、滩地带有耕地、草地和林地以及专项设施，施工期库区临时淹没问题较敏感。

2.5 业主对电站投入运行工期要求高

龙头山水电站装机规模为240MW，多年平均发电量8.85亿kW·h，为民营投资项目，业主要求尽可能提前发电。

3 施工导流及施工期通航方案比选

龙头山水电站导流建筑物级别为4级，围堰主要采用土石类围堰，导流标准选择10年一遇。

针对枢纽布置特点、自然条件和发电工期等，本工程重点比选了以下三个导流方案。

3.1 方案一：一期围左岸厂房

本方案分三期导流，导流程序见图1。

图1 方案一施工导流程序示意图

一期围左岸厂房和12.5孔闸坝，分两个阶段，一阶段即一枯（第一年8月～第二年3月），在厂坝枯期围堰保护下完成厂房全年围堰和10m高程以下闸坝，并进行厂房施工，由右岸河床过流和通航；二阶段即一汛（第二年4～7月）在厂房全年围堰保护下继续施工厂房，由右岸河床和一期未完建闸坝过流和通航。

二期围右岸船闸和11.5孔闸坝，分两个阶段，一阶段即二枯（第二年8月～第三年3月）在闸坝、船闸枯期围堰保护下进行闸坝和船闸施工，厂房继续施工，由一期未完建闸坝过流和通航；二阶段（第三年4月～第四年1月），船闸、厂房继续施工，由二期已建9孔闸坝和一期未完建闸坝过流，一期未完建闸坝通航。

三期（第四年 2～11月）围一期未完建闸坝，由右侧已建11孔闸坝和过水围堰过流，船闸通航，电站利用围堰挡水发电。

3.2 方案二：一期围右岸船闸

本方案分三期导流，导流程序见图2。

一期围右岸船闸和10.5孔闸坝，分两个阶段，一阶段即一枯（第一年8月～第二年3月）在船闸和闸坝枯期围堰保护下进行船闸和10.5孔闸坝施工，由左岸河床过流和通航；二阶段即一汛（第二年4～7月）在船闸全年围堰保护下继续施工船闸，由左岸河床和一期已建5孔闸坝过流，左岸河床通航。

二期围厂房，在全年围堰保护下施工厂房，并继续施工船闸，分两个阶段，一阶段即二枯（第二年8月～第三年3月）由中部河床和一期已建5孔闸坝过流，二阶段即二汛（第三年4～7月）由中部河床和右侧已建10孔闸坝过流；二枯、二汛均由中部河床通航。

三期（第三年8月～第四年7月）围左侧剩余的13.5孔闸坝，由已建10孔闸坝和过水围堰过流，船闸通航。电站首台机组在闸坝全部建成后发电。

3.3 方案三、一期同时围船闸和厂房

本方案分三期导流，导流程序见图3。

图3 方案三施工导流程序示意图

一期同时围左岸厂房和右岸船闸，在一期全年围堰保护下进行厂房和船闸施工，由中部主河床过流和通航；汛末在一期厂房基坑中形成厂房二期全年围堰后，拆除厂房一期土石纵向围堰。

二期围右侧10.5孔闸坝，分两个阶段，一阶段即二枯（第二年8月～第三年3月）在闸坝枯期围堰保护下进行闸坝施工，并继续施工厂房和船闸，由中部河床过流和通航；二阶段即二汛由主河床和右侧已建10孔闸坝过流，由中部河床通航。

三期（第三年8月～第四年7月）围左侧剩余的13.5孔闸坝，由10孔闸坝和过水围堰过流，船闸通航，电站利用过水围堰挡水发电。

3.4 方案分析与比较

本工程从施工期上游水位、施工条件、工期、施工期通航和导流工程投资等方面对三个导流方案进行了综合分析和比较，主要成果见表1。

表1 施工导流方案综合比较表

据表1可得知，三个方案都能解决施工期通航问题，其中方案二的二期一阶段、方案三的一期和二期一阶段通航保证率较低。方案二不存在孤岛施工问题，施工条件最优，施工期通航条件居中，但首台机组发电工期及总工期劣势明显，因此排除方案二。方案一与方案三相比，库区影响相对较小，施工期通航条件较好，施工条件稍差，首批机组发电工期要晚4个月，发电收入比方案三要少约1000万元，导流工程投资节约1600万元，效益较好；另方案三在一期要同时进行船闸和厂房施工，前期资金投入较大。经综合比较，施工导流推荐方案一，即一期围左岸厂房的三期导流方案。