某水電站擴建工程尾水圍堰設計

趙光輝?簡祥

1 項目簡介

某水電站位于廣西壯族自治區大化縣境內紅水河上，壩址上游166km接龍灘水電站，下游83km有大化水電站，壩址以上控制流域面積106580km2，占全流域面積81.4%，電站總裝機容量1810MW，其中包括一期工程裝機容量1210MW，擴建工程裝機容量600MW。

2 圍堰設計

2.1 圍堰設計標準

某水電站一、二期總裝機容量1810MW，校核水位以下總庫容33.55億m3，根據國家電力行業標準《水電樞紐工程等級劃分及設計安全標準》DL5180-2003的規定，本電站樞紐工程為一等工程，相應臨時性建筑物級別為4級，臨時性水工建筑物洪水標準為：土石結構為20～10年一遇；混凝土、漿砌石結構為10～5年一遇。由于本項目為地下廠房，一旦失事將危及地下廠房及一期工程的正常運行，從圍堰的重要性考慮，圍堰的擋水設計標準按規范規定的洪水重現期的最高年限考慮，所以選擇圍堰擋水的設計洪水重現期為20年一遇。

2.2 圍堰使用時段確定

由于全年5年一遇洪水流量為15100 m3/s，對應下游水位為177.0m，水位較高，如果修建全年圍堰需在子圍堰的保護下施工，而子圍堰束窄河床較大，水位雍高較大，束窄后河床平均流速較大，子圍堰很難形成，并且尾水部位工程量并不大，兩個枯水期能施工完成，故尾水圍堰設計標準選用枯水期圍堰。尾水圍堰設計洪水標準選用枯水時段12月1日至次年4月15日20年一遇洪水，相應流量2220m3/s，并能滿足一期工程四臺機組最大引用流量（4×580=2320 m3/s）。

2.3尾水圍堰布置方案

由于某水電站擴建工程5年一遇全年洪水流量較大，尾水圍堰僅考慮枯水期圍堰，且要滿足一期四臺機滿負荷發電的要求，擬定以下三個方案：

方案一：過水土石圍堰，圍堰擋水標準為一期工程四臺機組滿發時最大引用流量2320m3/s，約相當于枯水期12月1日至次年4月15日20年一遇洪水流量2220m3/s，河床束窄度39%，水位雍高1.87m，河床束窄后平均流速為5.7m/s，考慮安全超高，圍堰頂高程為162.10m。

圍堰迎水面和背水面坡度均為1：1.5，迎水面采用鋼筋籠護坡，圍堰頂及背坡采用1m厚的混凝土面板護坡，圍堰防滲采用高壓旋噴灌漿防滲。

方案二：混凝土圍堰，圍堰擋水標準為一期工程四臺機組滿發時最大引用流量2320m3/s，約相當于枯水期12月1日至次年4月15日20年一遇洪水流量2220m3/s，河床束窄度22%，水位雍高0.95m，河床束窄后平均流速為4.52m/s，考慮安全超高，圍堰頂高程為161.2m。

子圍堰采用土石圍堰，子圍堰擋水標準一期工程四臺機組滿發時最大引用流量2320 m3/s，河床束窄度62%，水位雍高5.53m，河床束窄后平均流速為9.24m/s，考慮安全超高，子圍堰頂高程為165.30m。

方案三：混凝土圍堰，混凝土圍堰擋水標準和圍堰頂高程同方案二。

子圍堰采用土石圍堰，子圍堰擋水標準一期工程兩臺機組滿發時最大引用流量1160 m3/s，河床束窄度52%，水位雍高2.96m，河床束窄后平均流速為7.0m/s，考慮安全超高，子圍堰頂高程為160.60m。

三個方案圍堰特性見表1：

雖然過水土石圍堰水位雍高比混凝土圍堰稍大，損失電量稍多，但方案二和方案三子圍堰束窄河床后平均流速分別達7m/s和9.24m/s，為保證拋投塊石料的穩定，7m/s流速需塊石當量直徑為1.2m以上，子圍堰很難形成。

三個方案圍堰的主要工程量見表2：

方案二和方案三中工程量均較方案一大，且方案二和方案三增加子圍堰，施工難度增大，施工工期增長。

經過對上述三個方案從施工難度、工程量、工期進行綜合比較論證，推薦方案一過水土石圍堰作為尾水圍堰方案。

3 尾水部位施工進度分析

尾水圍堰施工從2011年11月至2011年12月底施工完成，工期2個月。尾水道路改造可與尾水圍堰施工同步進行，從2011年10月中旬至2012年3月底，工期為5.5個月。尾水出口段土石方開挖工期2.5個月，從2012年1月至2012年3月中旬。尾水出口段混凝土澆筑在2012年洪水來臨前完成底板混凝土的澆筑，2012年枯水期恢復混凝土的澆筑，2013年2月底完成混凝土的澆筑。尾水出口閘門、起閉機及預埋件安裝與混凝土澆筑平行作業，2013年4月中旬尾水閘門下閘。2013年4月底完成尾水圍堰的拆除。

由于尾水圍堰擋水標準為滿足一期工程四臺機組最大引用流量（4×580=2320 m3/s），所以在2012年汛期如果一期溢流壩不泄洪，可以繼續尾水出口混凝土的澆筑。

通過以上分析，尾水出口段在2011年和2012年兩個枯水期內施工完成，尾水閘門在2013年4月中旬下閘是可以達到的，故尾水圍堰選用枯水期12月1日至次年4月15日是合適的。

4 結語

擴建項目是水利水電工程中一項重要的工作。目前很多項目分二期進行施工，在二期項目中如何進行導流和圍堰施工對整個項目具有至關重要的影響。本文根據擴建項目的特點，通過對某水電站擴建工程尾水圍堰的布置方案進行比較，同時對尾水部位施工進度進行詳細分析，論證了尾水圍堰選用枯水期圍堰是合適的。