水庫電站導流設計分析論文

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1.工程概況

連江縣塘坂水庫電站工程位于鰲江干流中游，在山仔水庫下游約7km，在連江縣塘坂村下游3km，距福州市47km，距連江縣城38km，壩址左岸有公路在貴安橋與福飛公路相接，對外交通方便。連江縣塘坂水庫電站是以發電為主，兼有供水等綜合利用效益的河床式水電樞紐工程，電站總裝機11MW，壩址以上流域面積為1701km2，水庫正常蓄水位36.8m，其相應庫容766萬m3。該工程系福州第二水源工程的配套工程，為福州市九五計劃中重點基本建設項目。工程于1998年10月28日正式開工，2001年4月底首臺機組發電，2001年7月底工程竣工，整個工程施工總工期為2年9個月。主要水工建筑物由攔河壩、廠房和開關站等組成。攔河壩頂高程39.8m，壩頂長226.3m，最大壩高27.3m。溢流壩段位于河床中部，上設4孔鋼弧形閘門，孔口尺寸為16X12.5m，堰頂高程24.3m。廠房位于河床左岸。

2.水文地質條件

壩址河谷較寬呈“U”型。巖性為侏羅統南圓組第三段流紋質晶屑凝灰熔巖。兩岸山坡殘積土夾碎石厚約2～5m。左岸風化程度較右岸深，尤其左岸河邊一帶風化較深。河床及漫灘階地有卵石覆蓋，厚約7～10m。

壩址控制流域面積為1701km2，壩區氣候溫和。壩址多年年平均流量59.9m3/s，10月～4月為枯水期。施工洪水特性如下表。

時段

P(%)

10～12

11～1

10～3

10～4

11～4

全年

5

245

151

265

280

238

4900

10

197

133

242

244

213

3990

20

153

115

224

204

187

3360

33.3

123

103

155

179

167

2240

50

103

94

132

156

149

2180

3.導流標準、流量及導流方式

工程壩址處河床天然常水位為23.5m，相應的水面寬為90m。河道右側有近60m寬的大片灘地，兩岸岸邊較緩，故具備分期導流條件。控制工期的關鍵項目為廠房工程，同時大部分施工輔助企業設在左岸，因此一期導流先圍左岸2孔水閘和發電廠房，洪水由右岸明渠通過；二期圍右岸2孔水閘及重力壩，洪水由已建的左側2孔水閘通過。壩址處河床洪枯流量比約為10，汛期洪水較大，而上游山仔水電站系季調節水庫，調節性能好，為減少施工難度，降低導流工程造價，施工導流時段采用枯水期10～4月。工程屬Ⅳ等工程，主要永久建筑物為4級，相應的臨時建筑物為5級。施工洪水導流標準為：洪水重現期10～5年（土石圍堰）或5～3年（混凝土圍堰）。壩址附近有大量的土料可用于圍堰填筑，采用粘土圍堰可降低導流造價，圍堰結構采用土石圍堰。由于廠房工程結構復雜，一期工程量大，施工期長，圍堰過水對工期及經濟都影響較大，故一期導流標準選為洪水重現期10年；二期攔河壩結構相對較為簡單，工程規模小，在一個枯水期可完成，故二期導流標準選為洪水重現期5年。一期導流流量為244m3／s，二期導流流量為204m3／s。一期廠房施工采用攔砂坎加高圍堰或廠房進尾水閘門下閘渡汛。導流平面布置見圖3-1。

4.導流建筑物

4.1導流明渠

導流明渠布置在右岸灘地上，長169.78m，梯形過水斷面，左邊坡為垂直坡，右邊坡為1：1，明渠底寬為20.0m，上游首部底板高程為22.50m，下游尾部底板高程為22.00m。明渠樁號壩上0+020上游段右轉27°后與河道相接，明渠樁號壩上0+020至壩下0+040與壩軸線平行，明渠樁號壩下0+040下游段左轉14°后直線與河道順接。明渠上游首部左側設一長15.7m的竹籠導墻，改善進口水力條件。明渠底板采

用150#竹筋砼，厚300mm，竹筋間距為200X200mm。明渠左側為一期縱向砼圍堰，右側為漿砌塊石護坡擋墻。

4.2一期圍堰

一期縱向圍堰布置在3#閘墩右側25m處（壩0+095.3），長169.78m，圍堰頂高程從27.0m漸變到26.5m，圍堰頂寬2.0m，最大堰高11m，縱向圍堰樁號壩上0+020以上段兩側邊坡1：0.3，其余段迎水面垂直，背水面1：0.6，采用150#混合料砼。一期縱向圍堰子堰采用土石圍堰，利用縱向圍堰外側原狀砂卵石，在右側增加防滲結構，防滲結構采用粘土心墻結合土工膜形式。一期縱向圍堰及子堰斷面見圖4-1。

一期上游圍堰采用土石圍堰，堰項高程為27.0m，堰頂寬6.0m，兩側邊坡為1：2.0，最大堰高約為9.0m，圍堰基礎采用粘土心墻結合土工膜防滲，上下游采用填筑石料護面。一期下游圍堰采用土石圍堰，堰項高程為26.0m，最大堰高約為8.0m，圍堰結構形式同上游圍堰。一期上游圍堰斷面見圖4-2。

4.3二期圍堰

二期縱向圍堰利用攔河閘2#中墩并向上游延伸到壩上0+030.965，向下游延伸至壩下0+073.97。縱向圍堰上游段堰頂高程27.0m，采用75#漿砌石堰身，寬600mm的150#砼心墻防滲結構，堰頂寬2.0m，最大堰高8.0m，迎水面垂直，背水面1：0.6。縱向圍堰下游段堰頂高程26.0m，采用150#砼心墻兩側夯填砂卵石結構，堰頂寬700mm，最大堰高6.4m。砼心墻迎水面上部垂直，下部邊坡1：0.25，背水面成階梯狀，臺階寬700mm，高2.0m。二期縱向圍堰下游斷面見圖4-3。

二期上游圍堰采用土石圍堰，堰項高程為27.0m，堰頂寬5.5m，迎水面邊坡為1：2.5，背水面邊坡為1：1.5，最大堰高約為4.5m，圍堰基礎采用粘土斜墻結合鋪蓋防滲。二期下游圍堰采用土石圍堰，堰項高程為26.0m，最大堰高約為4.0m，圍堰結構形式同上游圍堰。

4.4圍堰防滲形式

一期縱向圍堰布置在3#閘墩右側25m處（壩0+095.3），提高建基面高程，覆蓋層較淺。縱向圍堰基礎開挖和滲水量較小，在縱向圍堰左側填筑子堰,防滲結構采用粘土心墻結合土工膜形式。在縱向子堰的左側依次填筑袋裝砂、土工布、土工膜、土工布和粘土，防滲效果良好。

一期上下游圍堰基礎防滲形式在招標階段選用旋噴砼防滲墻。這種防滲體防滲效果較有保證，基坑滲流小，但施工時間長，且其施工期內要求防滲墻兩側不能形成較大的水位差，導致基坑排水和開挖時間滯后，影響施工工期。在施工圖階段經多方面比較論證，一期上下游橫向圍堰采用粘土心墻結合土工膜復合防滲。這種防滲形式具有施工時段較短，不占用截流后的關鍵線路工期，為主體工程施工爭取較多的施工時間，但需要解決防滲體水中施工的技術問題。通過調查分析，上游的山仔水庫為季調節水庫，冬季庫水位較低，一般不泄流。塘坂壩址來水主要為山仔水庫的發電泄水。因此考慮山仔水庫短時間停機，降低塘坂壩址水位，為堰基防滲體溝槽開挖施工創造條件。防滲體溝槽采用長臂反鏟挖掘機開挖，倒退法施工。長臂反鏟挖掘機挖深可達6～7m，基本能將覆蓋層挖除。粘土填筑采取端進法施工。由于防滲土料系在水中拋填，無法壓實，無法完全達到抗滲要求，故擬在粘土之后鋪設一道土工膜，粘土和土工膜共同防滲,基本解決堰基滲流問題。通過幾個月的觀察和量測，其滲流基本控制在30m3/h之內，達到預期效果。

二期上下游圍堰在導流明渠上，基礎為砼底板，主要是堰體的防滲，由于堰高較小，采用粘土斜墻加鋪蓋的防滲形式。上游部分圍堰和縱向圍堰采用漿砌石加砼心墻結構防滲。

5.截流

根據施工總進度的安排，大壩一期截流安排在1999年10月初，二期圍堰截流安排在2000年10月中旬。截流時考慮山仔水庫短時間停機，截流設計流量很小，施工難度較小。采用單戧堤立堵截流。

6.結語

連江塘坂水庫電站施工導流設計，根據實際情況，選擇多種圍堰結構和防滲形式，有效解決了在河卵石覆蓋層中的防滲問題，節約投資約90萬元。