上存水库导流洞下闸蓄水初期生态放水方案探讨

林健

（中国水利水电第十六工程局有限公司，福州350003）

1 工程概况

福建省长泰枋洋水利枢纽工程上存枢纽由上存拦河坝、上存至尚吉引水系统及尚吉电站组成。拦河坝为碾压混凝土重力坝；引水系统包括进水口、引水隧洞、调压井及压力管道组成；发电厂房为地面式发电厂房，碾压混凝土重力坝坝顶高程为204.30m，坝长338.0m，坝顶宽8m，最大坝高89.30m。溢洪道位于河床中部，设3孔10m×10m弧形工作闸门，不设检修闸门，溢流面堰顶高程191.0m。

大坝生态放水钢管埋设在左岸5号坝段的中下部，钢管进口在大坝上游侧，进口中心高程为147.0m，放水钢管总长58.15m。本工程生态放水管最小流量为0.8m3/s的长流水，库水位在150～160m时不能通过厂房发电放水，须采用大坝生态放水管向下游河道放水。

导流洞进口布置在拦河坝左岸上游约165m处，洞身全长332m，进口底高程124.00m，出口底高程122.50m，过流断面为5.0m×6.0m（宽×高）城门型断面。导流洞采用5.0m×6.0m平面钢闸门进行封堵。

2 水库蓄水后下游生态放水措施分析

2.1 蓄水后永久生态放水

水库蓄水后下游河道生态供水，主要考虑充分利用区间来水和位于147m高程的大坝生态放水管向下游放水的措施。

1）充分利用区间来水。大坝导流洞出口处对岸有一条支流汇入，汇水面积约为7km2，初步估测流量有0.05m3/s。可作为下游生态或者生产生活用水的补充。

2）大坝生态放水措施。为满足大坝下游供水要求，大坝坝体内预埋了1根DN1 400mm放水管，管中心高程147.0m，进口底板高程146.30m，出口分岔1根DN450mm放水管，用以供应大坝蓄水后下游日常的供水要求。

2.2 蓄水初期临时生态放水

大坝生态放水管设置于147m高程，此水位库容7.12×106m3；在147m之下没有永久放水设施，可能造成在水库水位蓄至147m过程中无法向下游泄放河道生态流量及生产生活用水，仅靠区间来水无法满足生态流量需要，为此有必要采取临时应急措施，保障下游河道生态及生产生活用水基本不受影响[1]。通过分析，考虑最小生态下泄流量在水库蓄水初期临时应急供水期间减半实施。

因导流洞进口底板高程为124.0m高程，距离大坝放水管中心高程高差为23.0m，故导流洞进口封堵闸门下闸后，大坝下游将出现断流的情况，为满足大坝下游持续供水要求，参建各方结合现场实际情况，对大坝临时放水措施进行了充分的探讨，提出了临时抽水及导流洞封堵钢闸门及堵头预埋管2个方案。

3 水库初期蓄水下游临时放水方案设计

3.1 抽水方案

初期蓄水期间，采用抽水方案保证下游供水，按照0.4m3/s流量来保证下游供水进行控制，需配备约5台流量400m3/h的离心水泵（水泵从库区抽水，从大坝放水管排出），单台泵扬程23m以上，功率90kW，总功率450kW，每月用电量3.24×105kW·h，不含水泵设备及管路费用，每月电费约需32万元，按照50%水平年来水量计算，约需60d才能蓄至大坝永久放水管进口高程，电费花费约75万元，加上抽水设备、管路布置及抽水台班费用，估计约需200万元。

由于现有河面高程约125m，蓄水至大坝永久放水管高程147m，高差为22m，且导流洞进口距离大坝较远，离心水泵需安装在大型浮船上，随着蓄水水位同步上升，施工难度大，水上作业安全风险极大。

综上所述，水泵抽水方案实施困难，不推荐采用。

3.2 导流洞封堵钢闸门及堵头预埋管方案

由于大坝主体工程均已完工，已经无法再在大坝坝体低高程处设置通道进行临时放水，仅剩导流洞这一通道。考虑到这种情况，拟在导流洞封堵钢闸门及堵头预埋管进行过流。由于导流洞进口钢闸门已经预制完成，根据金属结构专业计算分析，钢闸门开孔不宜设置太大太多，以免影响闸门结构安全，导流洞堵头内也不宜埋设太大太多的管道，以免影响封堵体的结构安全[2]。根据以上原则，拟在钢闸门内开设2个DN200mm的孔洞，并用2根DN200mm钢管接至导流洞底板上，同时在导流洞封堵体前面设置围堰，内埋设2根DN350mm钢管并穿过导流洞封堵体，封堵体中部设置闸阀，保证水库在初期蓄水期间大坝下游的供水要求。待水库蓄水水位至大坝永久放水管高程时，关闭导流洞封堵体预埋管闸阀，下游供水转入由大坝放水管进行供应。

具体方案布置如下：

1）在钢闸门内开设2个DN200mm的孔洞，在闸门门叶靠洞壁两侧各设置1根DN200mm的放水钢管接至导流洞底板上，用闸阀控制水流及流态。为防止污物进入管内在进口处设有防污罩，放水管周边焊接加劲肋，管出口面板上焊接加强板。

2）导流洞封堵体位于导流洞桩号D0+142～D0+157，距离导流洞进口闸门142m，拟在封堵体前面设置围堰，为方便施工及加快施工速度，围堰拟采用袋装土围堰，顶宽大于或等于1.5m，高度大于或等于2.5m，围堰内埋设2根DN350mm钢管并穿过导流洞封堵体，保证水库在初期蓄水期间大坝下游的供水要求。

3）封堵体总长15m，分2段实施，前面一段6m，后面一段9m，闸阀埋设于2段堵头中间，先进行第1段堵头施工，待水库蓄水至大坝永久放水管高程后，关闭堵头内放水钢管闸阀，并对第2段堵头进行封堵，闸阀后段钢管进行封堵，结束施工，具体布置如图1所示。

图1 初期蓄水下游临时放水布置

该方案实施简单，仅需在导流洞封堵钢闸门及堵头内增设放水钢管及闸阀，且放水钢管还可以兼做堵头施工时的排水钢管，增加投资较小，待导流洞封堵体形成后，钢闸门也失去了作用，因闸门有孔洞连接，内外不存在水头差，对后期导流洞结构基本不存在影响，故推荐采用该方案。

4 结语

福建长泰枋洋水利枢纽工程导流洞下闸蓄水前，结合现场施工条件，对蓄水初期下游生态放水方式进行了探索，虽最终因下闸蓄水计划推迟，方案未最终实施，但经过理论计算分析，在导流洞内增设临时放水设施是经济可行的，类似工程可在导流洞设计阶段将蓄水期间生态放水设施直接结合布置，在导流洞进水口闸墩适当高程预埋临时放水钢管，钢管通过导流洞洞身段槽挖预埋至导流洞堵头附近，堵头分2段进行封堵，放水钢管闸阀埋在首段封堵堵头后侧，先浇筑第1段堵头，蓄水初期通过临时放水管放水，待水库蓄水至大坝具备永久放水条件后，即可关闭堵头内放水钢管闸阀，并对第2段堵头进行封堵。