夹岩水利枢纽工程下闸蓄水时机分析及方案规划

李明卫 杨文

摘要：结合夹岩水利枢纽工程水源区结构物布置特点和工程建设实际进展，对水库下闸蓄水时机及实施方案进行了深入研究和分析。通过分析工程施工形象面貌及未完施工项目的进度表明：夹岩水利枢纽工程将于2020年12月具备下闸蓄水条件，导流洞下闸可选择在2020年12月10～30日之间进行，2021年3月30日前必须完成导流洞封堵施工。为该工程下闸时机的合理决策和下闸方案的科学制定提供依据。

关键词：下闸蓄水;蓄水时机;蓄水规划;夹岩水利枢纽工程;贵州省

中图法分类号：TV697文献标志码：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2020.09.002

Abstract： The impounding time and execution scheme of Jiayan Hydro-complex is studied by considering the characteristics of structure layout in the water source area of the project and the actual construction progress. Through the analysis of construction image and appearance and the schedule of uncompleted construction projects， it is obtained that the impounding conditions will be ready in December， 2020， the gate of diversion tunnel could be closed between 10th to 30th period， December， 2020， and the plugging construction should be completed before 30th， March， 2021. The paper provides basis for the decision-making and impoundment scheming for the Jiayan Hydro-complex Project.

Key words： gate closing and impoundment; impounding time; impoundment scheme; Jiayan Hydro-complex; Guizhou Province

1 工程概况

夹岩水利枢纽工程（以下简称“夹岩工程”）水源大坝枢纽工程主要建筑物由混凝土面板堆石坝、溢洪道、泄洪洞、放空洞、坝后发电系统、伏流工程、毕大取水隧洞、东关取水隧洞、导流洞及生态洞等组成。大坝枢纽工程建筑物相对集中，其中，导流洞布置于河床左岸，为有压流隧洞，洞身长1 440.12 m，主要由上洞段、明洞、闸井段及下洞段组成，闸井布置于导流洞中部明洞处，采用岸塔式，闸井设1道封堵钢闸门，尺寸6.0 m×8.0 m。由于六冲河采用长导流隧洞的导流方式，汛期潘家岩脚大沟的洪水会直接进入大坝基坑，影响大坝正常施工，需要对潘家岩脚大沟进行导流设计，增加生态洞。生态洞为有压流隧洞，具有导流、初期下放生态环境水双重功能，洞身长748.49 m，进口闸井采用岸塔式，闸井设1道封堵钢闸门，孔口尺寸3.0 m×4.5 m。根据初步设计的施工进度总体计划，夹岩工程应于开工后第六年3月下闸（75个月）。主体工程于2015年10月动工，由此推算下闸时间为2020年12月。本文对夹岩工程下闸时机及实施方案进行分析研究，以指导下闸蓄水科学合理进行。

2 下闸蓄水时机分析

2.1 蓄水条件

水库初期下闸蓄水期间，应在确保大坝防洪、蓄水安全前提下，尽可能提前发挥工程效益，并减小对下游环境和已建工程的负面影响。初期下闸蓄水遵循的主要原则有：①工程形象面貌满足下闸蓄水面貌要求;②满足坝址下游生态用水量要求;③能适应主体工程在施工建设期进度计划和防洪方面的具体要求。

2.2 形象面貌条件分析

截至2020年8月中旬，夹岩工程水源枢纽工程主要形象进度及计划如下：

（1）大坝主体已于2019年8月29日填筑至1324.61m（填筑体底部高程），计划于2020年10月30日前完成防浪墙及坝顶公路施工;面板混凝土已于2020年5月10日浇筑完成，上游铺盖区已于2020年6月17日填筑完成;除生态洞、料场交通洞、引水发电洞部位搭接帷幕外，左、右岸帷幕灌浆已全部完成，搭接帷幕计划于2020年10月30日前完成。

（2）受潘家岩脚左岸顺向边坡处理影响，泄洪洞及放空洞进水塔工程施工进度是影响下闸蓄水的关键线路，计划2020年9月30日完成土建工程施工，11月30日前完成闸门及启闭机安装施工。

（3）目前，上游伏流工程（大中天桥及小天桥泄洪洞）正进行隧洞衬砌及灌浆施工，计划于2020年10月底全部施工完成;其余临建工程拆除、场内交通工程及料场交通洞封堵工程等均计划2020年10月底全部施工完成。

从以上大坝枢纽区主要建筑物现场施工进度及计划分析，根据SL 233-2008《水利水电建设工程验收规程》[1]及《夹岩工程下闸蓄水安全鉴定大纲》关于水库下闸蓄水验收形象面貌的要求，夹岩工程将在2020年12月份具备下闸条件。

2.3 水情测报系统评估

夾岩工程水情测报系统大部分设施建设采用永久、临时结合的方式，至今所有测站设备运行状态良好，测值正常，水库运行期水源区所有测站的建设（除坝上水位雨量站外）、安装及调试工作已完成，已建立运行期预报模型，并投入运行期测报工作，计划2020年11月完成库区内临时水情测站的拆除搬迁工作。

为了保证夹岩水雨情预报数据的准确性、合理性，要求水情监测单位根据历史实测资料对模型参数进行率定与验证，对预报成果数据合理性以及预报精度进行分析。本次数据合理性验证选取总溪河水文站2002～2017年较大历史场次洪水过程，从洪峰流量、峰现时间、径流深3个要素进行分析，根据GB/T 22482-2880《水文情报预报规范》进行精度评定分析，3个要素的绝对误差均在许可误差范围内，预报成果精度合格，洪水预报模型参数满足要求，系统能保证蓄水期的水情测报工作要求。

2.4 安全监测系统评估

水源工程监测对象包括大壩、溢洪道、泄洪洞、放空洞、引水发电系统及边坡、潘家岩脚崩塌堆积体、库区潜在不稳定边坡体等。截至2020年7月15日，枢纽区共布置了各类测点1 272个，已实施完成并取得观测值的测点共1 229个，完成率为97%。已实施完成的各类测点中，完好1205个，失效24个，完好率98%，满足设计完好率（90%）要求。

目前，大坝趾板边坡、溢洪道边坡、潘家岩脚大沟左岸顺向边坡、坝后电站进水口及厂房边坡已经经过3个汛期考验。根据布置在边坡表面的测点监测成果可知，各测点水平及沉降位移变化均较小，边坡目前处于稳定状态，蓄水期应按照安全监测技术要求的监测频次对边坡进行监测，并及时对监测成果进行整编分析，发现问题及时采取处理措施。

2.5 地质灾害现状评估

夹岩工程枢纽区地形总体完整，区内以中硬质砂岩夹较软质泥质砂岩为主，工程地质条件属中等至一般，区内发现了潘家岩脚堆积体、Ⅰ号危岩体、Ⅱ号危岩体、陈家大沟泥石流、潘家岩脚冲沟泥石流。此外局部河谷岸坡可能存在小规模第四系覆盖层浅层滑坡或崩塌，坝区河谷为横向谷，两岸边坡除上游潘家岩脚及Ⅰ号危岩体、Ⅱ号危岩体外总体稳定。总体来看，枢纽建筑物区现状地质灾害较频繁，地质灾害危害程度较大，现状地质灾害危险性大。工程建设各部位完成支护后，基本排除引发或加剧地质灾害的可能性，特殊工况下（特大暴雨或震动等）可能引发或加剧地质灾害。

水库区库岸斜坡总体属稳定、次稳定型，产生大规模高速滑坡、崩塌的可能性不大，但库盆中部马场河段右岸顺向坡局部有潜在不稳定斜坡，因其远离大坝枢纽建筑物，对大坝枢纽建筑物影响小，但对其附近村寨及水库影响大，其余库段现状地质灾害频次低、危险性小。水库蓄水后，库岸再造引发大型坍岸滑坡的可能性小，但局部库岸再造引发小规模坍岸的可能性较大，大部分危害对象是水库，会使水库淤积而减小库容，但危害性小。

2.6 移民搬迁及库底清理

贵州省移民局委托毕节市移民局负责开展夹岩工程水源工程区征地补偿、移民搬迁安置等相关工作，贵州省移民局2020 年移民工作总体任务是围绕工程下闸蓄水要求，全面完成库区征地移民搬迁安置工作，适时开展库底清理和蓄水阶段移民安置验收，同步完成毕大供水及灌区骨干输水工程区征地工作。

夹岩工程蓄水前需要验收的主要环保措施有：生态流量保障设施、水温减缓措施、库区清理措施、水生生态环境保护措施、陆生生态环境保护措施、施工期污染措施、水源保护区划定、移民安置区环保措施等。按有关规程规范要求，蓄水前应完成正常蓄水位1 323 m及其回水以下的库区征地移民搬迁和库区清理工作，并通过专项验收。目前，生态流量泄放设施及在线监测系统已实施完成，水温在线监测系统正在组织实施中，升鱼机及鱼类增殖站等水生生态保护措施计划于2020年10月前完成验收。各县（区）正有序开展移民搬迁及库底清理工作，移民专项验收工作尚未开展。

3 下闸方案

3.1 初期蓄水计划

假定夹岩工程于2020年12月下闸蓄水，考虑水库径流量、库内新增耗水、下游用水户用水以及水库漏损等因素，计算平水年（50%）、偏枯年（75%）库水位蓄至不同水位的时间，结果见表1，2。

按水库不同典型年月平均入库流量推算，水库水位蓄至放空底孔底板高程1 240.0 m的历时为24～92 d;蓄至泄洪底孔底板高程1 265.0 m的历时为186～227 d;蓄至死水位高程1 305 m的历时为283～305 d;蓄水正常蓄水位1 323.0 m的历时为344～602 d。

3.2 下闸封堵程序

（1）下闸前，修建导流洞至生态洞进口的明渠;完成导流洞、生态洞闸门启闭系统的安装与调试。

（2）下闸生态洞闸门，进行生态洞临时堵头施工及阀门、生态钢管的安装。

（3）拆除生态洞闸门及其启闭系统。

（4）破除导流洞明洞段（左侧壁）。

（5）导流洞闸下闸，进行导流洞永久封堵体施工。

（6）水库进行初期蓄水，并由生态管下放生态流量。

（7）水库蓄水位至放空洞高程后，标志初期一期蓄水完成。

（8）导流洞封堵体具备挡水条件，下放放空洞闸门。

（9）水库蓄水位至泄洪洞高程后，通过泄洪洞下放生态流量。

（10）初期蓄水正式完成。

3.3 生态洞封堵方案

生态洞进口底板高程为1 217.00 m，出口明渠段底板高程为1 210.00 m，生态洞分临时封堵及永久封堵，临时封堵需要在导流洞下闸前施工完成，永久封堵需在蓄水位达到放空洞底板高程后进行。生态洞初期封堵主要包括进口连接段施工、启闭机安装及下闸、临时堵头段施工和导流洞明洞段破除，主要施工计划为：

（1）2020年10月1～30日。生态洞进口道路施工，进口连接段基础清理、导流洞明洞拆除段石渣覆盖层开挖、进口连接段边墙及底板混凝土施工;生态洞闸门的启闭机保养、运输及安装、调试，闸门槽清理及其他下闸准备工作。

（2）2020年9月15日至10月30日。因经泄洪洞出口至生态洞出口永久道路未形成，且导流洞出口距生态洞出口较近，需将下游围堰加高、修建至生态洞出口道路、新建生态洞出口围堰以满足生态洞封堵施工要求。

（3）2020年11月1～30日。生态洞下闸挡水、临时堵头段施工。

（4）2020年12月1～10日。生态洞进口闸门及起闭系统拆除、导流洞明洞段左侧壁拆除。

3.4 导流洞封堵方案

根据《导流洞封堵设计图》，封堵段混凝土总长40 m，共分4期（12 m+9 m+11 m+8 m）实施，回填灌浆需分期进行，预计工期90 d。导流洞封堵必须在2021年汛前枯水期完成，根据水文资料分析，比较合理的施工时段是2020年12月至2021年3月。因此，生态洞临时封堵施工完成后，导流洞可选择在2020年12月择机下闸，下闸封堵施工规划为：

（1）2020年11月20日至12月7日，导流洞闸门的启闭系统保养、运输及安装、调试，闸门槽清理及其他下闸准备工作。

（2）2020年12月10日，导流洞下闸蓄水及启闭系统拆除。

（3）2020年12月10日至2021年3月10日，封堵混凝土及回填灌浆施工。

3.5 蓄水初期防洪度汛

2021年汛期是夹岩工程下闸蓄水后第一个汛期，面临形势较为严峻，挡水大坝、泄水建筑物将遭遇洪水考验，同时潘家岩左岸顺向边坡及库区边坡会受到上涨库水位影响。2021年防洪度汛工作重点包括主体工程（大坝及泄水建筑物）、潘家岩脚大沟左岸顺向边坡和库区边坡、库区库底清理。

（1）主体工程（大坝及泄水建筑物）。汛期加强大坝沉降及渗流监测，确保泄水建筑闸门的正常启闭，同时配备一定容量的备用电源。

（2）潘家岩脚大沟左岸顺向边坡及库岸边坡。汛期加强监测，及时疏通排水通道。

（3）库区清理。应严格按照有关规程、规范的要求完成库区清理工作，避免大型树枝、树木等漂浮物对泄水建筑物及大坝安全造成不利影响。

2021年防洪度汛按照正常运行工况，设计洪水标准采用500 a一遇洪水，洪峰流量为3 930 m3/s;校核洪水标准采用5 000 a一遇洪水，洪峰流量为7 050 m3/s。度汛方式采用坝体挡水，泄洪洞及溢洪道联合泄流。

3.6 生态流量下泄

根据环评报告书阶段生态流量确定方法，Tennant法最小下泄流量按多年平均流量的10%计，夹岩水库坝址下游生态流量最小值为5.97 m3/s。从导流洞封堵蓄水至放空隧洞中心高程1 244 m，采用生态洞进行下泄生态流量，生态洞埋设钢管下泄流量由底板高程至放空洞底板高程1 242 m，流量为5.87～14.45 m3/s。从放空隧洞1 244 m蓄水至泄洪洞中心高程1 268 m，通过低位放空隧洞来控制生态环境流量，通过控制闸门开度值，保证生态流量下泄不小于12.1 m3/s。从泄洪洞1 268 m蓄水至最低发电水位1 305 m，通过泄洪洞来控制下游河道生态流量，控制闸门开度值，保证下泄生态流量不小于12.1 m3/s。从最低发电水位1 305 m蓄至正常蓄水位1 323 m，通过设置的小机组旁通管下放生态流量，当库水位为1 293.5 m时，生态管最大流量为13.3 m3/s，可通过控制闸门开度来下放生态环境用水12.1 m3/s。

4 结论及建议

根据目前施工形象面貌及未完施工项目进度计划，夹岩工程将于2020年12月具备下闸蓄水条件，可以在2020年12月10～30日之间择机进行导流洞下闸，建议下闸时间最晚不超过2021年1月15日，以确保导流洞封堵能在2021年3月30日前后施工完成。通过倒排工期，生态洞最早于2020年9月15日、最晚不得迟于2020年10月5日进行出口围堰及进口临建施工，确保在2020年12月10～30日之间完成封堵施工。同时提出如下建议：

（1）水情监测单位应对预报模型和方法进行优化计算与合理性分析，进一步提高预报精度。

（2）设计单位应进一步对现有安全监测设施设备进行复核，特别是潘家岩脚顺向边坡蓄水后稳定性监测，评估是否满足运行期监测要求，提出处理措施并在下闸前实施完成。

（3）设计单位应组织开展库区地质灾害点专项调查，评估現状并给出明确结论和治理意见。

（4）因尚未完成库区移民搬迁及库底清理工作，也未开展移民专项验收，必须与贵州省移民局做好沟通对接，确保移民搬迁和库区清理工作不影响下闸蓄水验收。

参考文献：

[1] SL 233-2008水利水电建设工程验收规程[S].

（编辑：李 慧）