航电枢纽施工导流及水流控制技术研究

王鹏 邓册 银峰 周闽

摘 要：基于井冈山航电枢纽工程概况和设计条件，分析了施工导流、截流和施工期通航等方面。该设计方案分期分段多，左右两岸无法进行交通沟通，需分别进行施工布置。针对一枯工程施工工期短，施工项目多，施工强度高等特点，采取了二期导流方案，利用河滩土石方开挖料作为料源等措施。

关键词：航电枢纽工程 分期导流 通航

1.工程概况

赣江的中游处，上部靠近万安县，下部靠近泰和县，即用于航运，综合利用发电等水资源的井冈山杭电枢纽工程。

该流域实测蓄水位为67.5m，死水位67.11m，水库总储存量为2.789m3×108m3，用来调节调动的水量为1109m3，电站装机容量133MW（6X22.167MW）。水头最大值为11.3m，最小值为3.0m，加权平均值为7.97m，采用灯泡式贯流机组。

2.设计条件

2.1  气象条件

井冈山航电枢纽位于亚热带湿润气候东亚季风区，该区域的特征为降雨量大，温度和湿度适宜。流域内各站平均气温位于17.2～19.4℃。全年最高和最低气温相差较大，最高可达40.9℃，7～9月最低可降至-6.9℃，12～2月最低可降至-4.5℃。

2.2  水文条件

赣江流域水量充沛，常年降水量平均在1000mm以上，最低1300mm，最高1800mm。不同时节降雨量不同，4～6月平均降雨量占年降雨量的38.8%。流域内总降雨量呈边缘山区比盆地大趋势。

赣江流域暴雨频繁（日降水≥50mm），依据万安站的实测暴雨数据，可以确定平均暴雨天数为3.3d，最大日暴雨量处于4～10月，5～6月多为锋面雨，7～10月暴雨多为台风。自然条件下各阶段最大流量设计成果如表1所示。

2.3  地形条件

坝址区属侵蚀、剥蚀丘陵宽谷地貌，赣江流向呈42°北东方向。坝址河谷宽浅，主河道位于河床中部略偏左岸，两侧岸坡平缓，其中左岸稍陡，河谷形态略微不对称。坝址赣江两岸发育河漫滩与3级河流阶地，其中3级阶地为基座阶地。

坝址位于万安县窑头镇下游约500m处，左岸分布Ⅰ级和Ⅲ级阶地，Ⅲ级阶地地势陡峭;右岸分布赣江Ⅰ级阶地，地势开阔，无高低起伏。

3.施工导流

3.1  导流标准

井冈山航电枢纽为二等工程。在水利水电相关设计规范[1-2]之下，主体建筑物等级为3级。根据主体建筑物等级，导流建筑物等级取为5级，设计洪水位为10～5年一遇。另外，次要建筑物等级为四级。

一期一汛围堰全年需起到防止土和水进入建筑物修建场地的作用。与此同时，坝址流量也保持稳定，其值为Q=14100m3，设计标准为全年10年一遇洪水。而一期枯和二期枯时，围堰坝址流量有所降低，其值为Q=6100m3，设计标准为9～次年3月5年一遇洪水。混凝土纵向围堰坝址流量与一期二期枯流量相同，其值为Q=6100m3，设计标准为9～次年3月5年一遇洪水。导流进行到第二期时，左岸采用完建土石坝蓄水防洪， 土石坝防洪标准为100年一遇，洪峰流量为20400，度汛水位为68.52m，右岸电站厂房围堰堰顶高程69.0m，符合100年一遇洪水标准。

3.2  导流方式

依據开发任务和功能要求设计，拟采用通航建筑物、挡泄水建筑物、电站厂房和鱼道作为该工程的核心，将这些建筑物用于挡水。该工程利用分期导流方式，这符合根据枢纽建筑物位置布置方式和河道走向、坡度等地形特点。二期过程中，采用河岸左边船闸+泄洪闸+河岸右边电站厂房+鱼道+河岸两边连接坝+河岸右边防护堤导流。

3.3  导流程序

（1）一枯（2017年9月～2018年3月底）：一枯施工初期，一期一汛围堰、一期泄水闸一枯枯水围堰既进行填筑又用于挡水。航道收窄后，复式原河床的纵向围堰宽约180m，可用于导流、通航。

（2）一汛（2018年4月初～8月底）：采用河岸右边厂房、河岸左边船闸及下游围堰挡水。河岸左边5孔，泄水闸及河岸右边，复式河床明渠起到导流、通航的作用。

（3）二枯（2018年9月～2019年3月底）：河道左右两岸挡水采用不同的建筑物，河道左岸为船闸，河道右岸为厂房。此外一期泄水闸、二枯枯水围堰和混凝土纵向围堰也用于挡水。导流、通航采用右岸复式原河床明渠，该河床宽约260m。

（4）二汛（2019年4月初～8月底）：利用河岸右边厂房围堰挡水，采用河岸左边已完成的8孔泄水闸及河岸右边宽约260m的复式河床明渠导流、通航。

（5）三枯（2019年9月初～2020年3月底）：2019年8月中旬，三枯围堰开始填筑，施工期停航，2019年10月中旬，三枯围堰满足挡水要求。在此过程中，挡水采用多种建筑物，分别为二期泄水闸上下游三枯枯水围堰、混凝土纵向围堰及厂房上下游全年围堰。三枯期间进行河岸左边一期8孔泄水闸施工，待施工完成后，可起到过流的作用。

（6）三汛（2020年4月初～8月底）：采用电站厂房上下游闸门挡水，河岸左边已建成的8孔泄水闸+河岸右边在建的15孔泄水闸坝段共同作用下泄。电站厂房内安装2#、3#机组，为了避免避险事故，采用上下游闸门保护。

（7）四枯（2020年9月初～2021年3月）：2020年8月中旬，四枯围堰填筑，在此期间，无法进行通航。二期泄水闸上、下游四枯枯水围堰、混凝土纵向围堰及厂闸导墙用于挡水。左岸8孔泄水闸施工完成后，可用于过流。2020年10月中旬，四枯围堰满足正常使用要求，可用来挡水。

枢纽工程一期一枯施工导流平面布置图见图1，一期二枯施工导流平面布置图如图2所示，二期三枯（四枯）导流平面布置图如图3所示。

4.截流

截流设计集中在右岸二期泄水闸三枯、四枯时段。

（1）截流时段、标准及流量。根据河道水流情况以及实际施工过程，截流时段重现期的标准取5～10年的月或旬流量平均值。

二期围堰截流时间为9月初，截流流量标准为9月5年一遇，月流量平均值为1200m3/s，相应上游水位59.39m，下游水位59.16m，最大截流落差0.23m。截流后，建成的8孔泄水闸可以排出上流的水。

（2）截流方式。本工程截流无明显落差，根据以往工程经验以及现有工程概况，采用单戗立堵截流法。

围堰包括二期三枯、四枯土石围堰截流戗堤地处下游等部分。戗堤顶部高度为62.5m，相应宽度为10m，上、下游坡度值相同，均为1：1.5。

5.施工期通航

一期导流期间将原河床底数窄后，高程相应也发生变化，变为56.5m。在此条件下，施工期通航多年保证率采用95%，相应施工通航流量Q=180，最小通航水深为1.2m。为了使通航达到标准，最小水深大于等于1.2m。

按照施工导流方案及导流程序安排，本工程施工期间无法全程通航，在一期和二期进行通航。施工通航时段为2017年9月至2019年8月。2019年9月初，三枯围堰开始进行施工填筑，在此期间暂停通航，2019年10月底，三枯围堰满足正常使用要求，可用于挡水，2019年12月底船闸通航。2020年汛期，三枯围堰拆除，河床基本恢复天然状态，右区15孔泄水闸在三枯围堰保护下浇筑完底板后，作为三汛通航通道，三汛通航。

6.结语

1）井岡山航电枢纽工程导流方案综合分析了地形地质、水文气象，选择分期分段导流，利用二期导流，导流程序合理。实践证明，井冈山航电枢纽工程是合理、安全、可靠的，可为类似工程施工导流提供借鉴和参考。

2）一期枯期围堰施工时，围堰砂砾石主要利用河滩土石方开挖料作为料源，围堰堆石戗堤料主要采用石料场开采料，或在当地石料场采购解决。充分利用自然资源，施工便捷、经济、环保。

参考文献：

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