蘇丹麥洛維大壩工程一期導截流設計與施工優化

曹 輝

(中國水利水電第七工程局有限公司,四川 成都 610081)

1 概 述

蘇丹麥洛維大壩工程位于蘇丹喀土穆白尼羅河(White Nile River)與青尼羅河(Blue Nile River)匯合處下游大約 800 km的尼羅河上。工程從左至右分別為左岸土堤、左岸面板堆石壩(含左岸灌溉取水口)、左河道粘土心墻壩、發電廠房壩段(取水口和發電廠房)、非溢流壩段、溢流壩段、右岸面板堆石壩(含右岸灌溉取水口)、右岸土堤。發電廠房裝機 120萬 kW,最大壩高 67 m。該工程于 2003年 6月 15日開工,目前已基本完建。工程樞紐總平面布置見圖 1。

圖1 樞紐總平面布置圖

麥洛維電站所在地域氣候條件為熱帶大陸氣候,年均氣溫 29.1℃～29.2℃,最大日降雨量約76mm,11月～次年 4月一般無降雨量記錄。年平均濕度 23%～24%,12月份平均濕度最高為33%,5～6月份最小至 15%～16%。日平均蒸發量從 23.9 mm/d(Ⅸ)至 13.9 mm/d(Ⅻ)。尼羅河汛期為 7～12月,枯期為 1～6月,最大洪峰流量主要集中在 8月末至 9月初之間,為 13580 m3/s。青尼羅河(Blue Nile River)洪峰大約為尼羅河主流流量的 68%,年徑流量大約為尼羅河主流的 57%,青尼羅河(Blue Nile River)和阿達布拉河(Atbara River)雨季(VII～X)徑流量大約為尼羅河主流的 30%,在少雨季節(XI～VI),81%的徑流量來自白尼羅河。

2 工程導流規劃及布置設計優化

本工程合同文件中業主推薦的導截流工程分為二期。

一期利用上游圍堰截斷右河道,河水經左岸原始河道過流。在上下游及縱向圍堰保護下施工溢流壩和非溢流壩,并在導流明渠圍堰的保護下施工位于上游圍堰上游的導流明渠。在合同文件中,一期導流圍堰的具體布置情況見圖 2。

圖2 合同文件中一期導流圍堰布置示意圖

根據合同文件,一期上游圍堰截流流量為枯期 11月多年平均流量 2000 m3/s。

在實施進場后的施工組織設計階段,根據進一步對現場地形、地勢、地貌以及河道水流分布的分析:在枯期,右河道上游無名島左、右側岔河水流量分別約為右河道總流量的 1/3和 2/3以及在截流時段的日期里現場可能僅有合同預期的 2/3設備,為減小截流難度、確保截流盡早實現,為一期上下游圍堰創造盡早施工的條件,以避免高額的延期罰款(合同中規定,一期圍堰完成的里程碑拖期罰款為 55萬歐元/d),決定將原合同文件規定的利用一期上游圍堰截流的方式做以下優化:

(1)利用導流明渠施工圍堰 1截斷無名島右側河岔;

(2)在原導流明渠施工圍堰 2以及上游圍堰之間增設一道輔助圍堰以截斷無名島左側河岔,從而整個截斷右河道;

(3)在導流明渠施工圍堰 1截斷無名島右側河岔后,在施工輔助圍堰的同時,施工下游圍堰預圍堰(下游圍堰的下游部分詳見圖 7)以減小截流落差和難度,優化后的布置情況見圖 3。這樣的布置具有以下優點:

圖3 實際施工一期導流圍堰布置示意圖

(1)減小截流難度,保證截流成功;

(2)使得導流明渠在干地進行施工,避免了合同中的導流明渠水下開挖,從而減少工程成本;并且能夠保證導流明渠的開挖質量,從而保證過流能力,為二期左河道截流創造好的條件。

(3)能保證在干地進行施工圍堰施工,從而保證一期導流期間的防滲效果。

(4)上游圍堰占壓段的導流明渠在圍堰填筑前即可開挖到設計高程,便于今后的圍堰基礎拆除到二期左河道截流時需要的高程,為二期左河道截流創造出更好的分流條件。

3 圍堰結構設計優化

合同文件中,業主推薦的上、下游圍堰結構分別見圖 4、5,優化后的上游圍堰結構見圖 6和圖 7。

圖4 合同文件中業主推薦的上游圍堰結構圖

圖5 合同文件中業主推薦的下游圍堰結構圖

圖6 優化后的上游圍堰結構圖

圖7 優化后的下游圍堰結構圖

從上游圍堰結構斷面圖可知,施工期間優化設計后的圍堰更方便施工,縮短了工期,更能保證里程碑的實現。

4 實施結果

以上優化設計于 2003年 9月底在經過項目咨詢工程師(德國拉美爾國際)評審批準后開始實施,并在現場僅有原合同文件預期的約三分之二設備資源的情況下,于 2003年 10月 18日完成了無名島右側河岔截流,于 2003年 10月 22日完成了無名島左側河岔截流,從而成功地完成了右河道截流,為后續的基坑排水、上游圍堰占壓段導流明渠的開挖以及上下游圍堰的填筑爭取了時間,創造了有利條件。

一期導流期間,上下游圍堰經受了尼羅河汛期洪水的考驗,并取得了比預期更好的防滲效果,節約了基坑排水費用。

另外,在一期導流的 2年時間里,由于尼羅河河水含泥量非常大,在上游圍堰上游的導流明渠以及下游圍堰迎水側發出現了近 3 m厚的淤積,給實現二期河道截流里程碑帶來了很大的困難。今后,對于在類似尼羅河這樣含泥量高的河流上施工時,應引起足夠的重視。