中低水头航运枢纽布置

李雪凤

【摘要】根据岷江航电犍为枢纽的布置经验，作为中低水头航运的枢纽布置，需要特别关注的控制性因素为：枢纽所在河床需要适宜的宽度；枢纽泄水建筑物的布置及调度应尽可能减少水库淹没处理费用；枢纽布置需优先满足通航水流条件的要求；枢纽布置需结合施工期通航条件的要求，优化施工分期条件和施工工期。

【关键词】枢纽布置；岷江航电犍为枢纽；河床宽度；施工期通航

航电坝址选择和枢纽布置一般都要根据地形地质条件，水力学条件，移民安置，建筑材料、施工条件，施工工期，环境影响，工程投资，工程效益和运行条件等进行技术经济综合比较确定。对于中低水头航电枢纽，一般具有如下特点：洪峰流量大、水库淹没敏感、施工期通航要求高。针对这个几个突出特点并结合犍为航电枢纽设计的经验，在航电枢纽布置时应重点考虑以下几个方面：

1、枢纽布置需优先满足通航水流条件的要求

根据《渠化工程枢纽总体设计规范》的要求，要考虑上下渠化梯级间的通航水位衔接条件，一般优先采用设计最低通航水位衔接的方式，必要时应留有一定的备淤深度。

犍为枢纽下游梯级为龙溪口梯级，其正常蓄水位317m，死水位316m。水位衔接点约在犍为大桥上游300m处。枢纽布置在犍为大桥上游1.45m满足规范的水位衔接条件要求。

规划的犍为枢纽布置河段位于两座大桥之间，两座桥相距约3.2km。若枢纽布置在犍为大桥下游，水位重叠，但将淹没犍为县城，淹没人口太大；若布置在上游岷东高速桥上游，水位不衔接段达3km，同时发电水头少了3m，对于一个仅渠化18km，水头18m的枢纽而言，各种技术经济指标相对较差。故枢纽还是维持在两座大桥之间。

枢纽比较考虑了左案船闸和右岸船闸方案比较。由于两座通航孔分设两岸，上游布置在左岸，下游在右岸。船舶通航必须横穿库区（右岸船闸方案）或横穿尾水（左岸船闸方案）。库区水深大，流速小，横穿库区的水流条件较横穿尾水的水流条件好。故选择了右岸船闸方案。

2、河床需要有适宜的宽度

一般来说，坝址宜选在河谷狭窄地段，坝轴线较短，可以减少坝体工程量。但对一个航运枢纽来说，一般需要布置泄洪、通航、发电、过鱼建筑物，甚至还有取水建筑物等。船闸、厂房、鱼道占据了河床空间又不宜用于泄洪，为保证有足够的泄洪宽度，选择坝址时宜考虑适宜宽度的河段。如果过于狭窄，很可能导致无法合理布置所有功能建筑物，反而需要更大的开挖及相关工程量；如果过于宽阔，坝轴线过长，挡水建筑物的工程量将过大，故需要有适宜的宽度。

为减少淹没，如达到坝前尖灭（即壅高0.3m），一般来说泄洪闸的宽度宜约原河床的70%～80%。

如果正常蓄水位抬高较多，不需要坝前尖灭，结合水库淹没综合比较，可以适当减少所需的河床宽度。

如犍为航电枢纽，河床内非泄洪坝段长约270m（船闸82m，厂房主机间约188m），如需要坝前尖灭，河床宽度需约900m～1350m。根据现场的地形情况，坝址最终选择在有江心滩的位置，右岸河槽布置船闸，左岸河槽布置厂房，把江心滩挖布置做泄水闸以满足溢流坝的布置要求。这样有效减少了岸坡的开挖，同时调顺水流。

3、枢纽泄水建筑物的布置及调度应尽可能减少水库淹没处理费用

水库淹没处理范围包括水库淹没区及因水库蓄水而引起的浸没、坍岸、滑坡和其它受水库蓄水影响的地区。根据《水电工程水库淹没处理规划设计规范》要求，水库洪水回水淹没范围的确定应以坝址以上同一频率的分期洪水回水位组成外包线的沿程回水高程为依据。若因汛期降低水库水位运行，坝前段回水位低于正常蓄水位，应采用正常蓄水位高程。水库回水末端的设计终点位置在回水曲线不高于同频率天然水面线0.3m范围内是采取垂直斩断还是水平延伸，应结合当地地形、壅水历时和淹没对象的重要性等具体情况综合分析确定。

对于两岸居民点多，水库淹没导致的移民征地赔偿费用大，故一般需要加大泄流能力，及采用降低水位运行的方式，将赔偿回水淹没线控制在正常蓄水位淹没线以下，最大限度减少征地移民费用。

犍为枢纽水库Ⅰ级阶地普遍，相对保存较完好，阶面开阔平坦，顺江呈长条状展布，局部江心洲，一般顺河长0.5km～3km、宽0.3km～1.5km，最长的为五通桥，长达11km，阶面高出河水面5m～10m；Ⅱ级阶地较少见，阶面高出河水面20m～50m；Ⅲ级及以上的阶地仅局部残存。阶地上居民和农作物多，水库淹没投资大。经估算，正常蓄水位淹没线下的征地移民安置补偿静态费用水库淹没影响区达12.66亿元。如果回水线抬高，在石马坝之后尖灭，投资将增加很大。根据泄流能力的计算，31孔泄水闸可以达到坝前尖灭，坝前敞泄水位332.01m（QP=5%=36100m3/s），远低于正常蓄水位335m控制线，故核算28孔，29孔的泄流能力，发现28孔的泄流能力就可以满足淹没回水控制线不高于正常蓄水位淹没控制线的要求。为了减少泄水闸的投资，同时满足淹没控制的要求，最终选定28孔闸方案。

4、枢纽布置需结合施工期通航条件的要求，优化施工分期条件和施工工期

在通航河流上建设枢纽，一般都要考虑施工期通航，一般要求施工期不断航，或很短时间的临时停航。

在犍为枢纽布置比较时，也充分考虑施工期了通航的要求。对右岸船闸方案，施工期临时航道布置在左岸。

右船闸方案中，右船闸左厂房施工布置简单合理，易于施工，总工期及发电工期合理。发电工期54个月，总工期66个月。而右船闸右厂房方案施工布置相对复杂，施工难度较大，临时航道开挖工期较长且不能與船闸、厂房施工重叠，总工期及发电工期较长。发电工期57个月，总工期78个月。施工期电能38.4亿kW.h，而右厂房的方案仅24.4亿kW.h。故最终推荐采用右船闸左厂房布置方案。

从犍为航电枢纽布置的经验看：首先在水位衔接区段作为坝址，在坝址区域选择有合适宽度的河床位置作为坝线，然后布置足够的泄洪闸，并充分考虑施工期通航因素，最终选定枢纽布置方案。由此经验得出以下结论：对于低水头大流量的航电枢纽，在选择坝址和枢纽布置时，需要特别关注河床宽度、泄流能力、通航水流条件、施工期通航和施工期工期分析等因素，选择经济合理通航条件好的枢纽布置方案。

参考文献：

[1]渠化工程枢纽总体设计规范（JTS182-1-2009） 中交水运规划设计院

[2]水利水电工程建设征地移民安置规划设计规范（SL290-2009） 中华人民共和国水利部