西藏尼洋河多布水電站工程截流設計

范 巍

(中國水電基礎局有限公司，天津 301700)

文章編號：1006—2610(2015)03—0065—02

西藏尼洋河多布水電站工程截流設計

范 巍

(中國水電基礎局有限公司，天津 301700)

針對多布水電站深厚覆蓋層、地層抗沖流速小、截流戧堤與砂礫石壩結合的特點，通過適當擴大龍口寬度、左右岸龍口裹頭和河床底部采用拋投鋼筋石籠防護、預留沖距等措施，取得了良好效果。

截流;分區(qū)拋填料;預留沖距;多布水電站

1 工程概況

多布水電站工程位于西藏自治區(qū)林芝縣八一鎮(zhèn)多布村尼洋河干流上，距拉薩市公路里程383 km，距林芝地區(qū)行署所在地八一鎮(zhèn)28 km，川藏公路從庫壩區(qū)左岸通過，交通便利。

本工程規(guī)模屬Ⅲ等中型工程，主要建筑物為3級，樞紐建筑物從右至左依次為攔河砂礫石壩、泄洪閘、生態(tài)放水孔、引水發(fā)電系統(tǒng)、左岸混凝土副壩、魚道。裝機容量120 MW，多年平均發(fā)電量5.06億kWh。本工程采用分期導流方式，一期左岸邊圍堰擋水，河床過流，基坑全年施工；二期主河床一次斷流，泄洪閘、生態(tài)放水孔過流[1]。

2 截流設計標準及流量

根據(jù)工程施工進展情況和施工總進度安排，主河床截流時間選擇在11月下旬，11月初開始預進占。根據(jù)DL/T5397-2007《水電工程施工組織設計規(guī)范》，截流標準可采用截流時段重現(xiàn)期5～10年一遇的月或旬平均流量。因5年一遇與10年一遇戧堤高程僅增加0.11 m，故截流設計流量選取10年一遇11月月平均流量Q=199 m3/s。

3 龍口寬度

二期上游圍堰位于左岸堆積臺地上，岸坡坡度為30°，覆蓋層厚200～300 m，上部為碎石土，中、下部為含塊石砂礫卵石和沖積含礫中細砂層，右岸地面坡度30°～40°，覆蓋層厚38～42 m，主要為沖積含礫砂層，主河床截流龍口位于左岸河床，河床部位為含塊石砂礫卵石，抗沖流速為1.5～2.5 m/s，椐龍口水力學特性指標見表1，確定龍口寬度為60 m。截流前為確保龍口的穩(wěn)定，在左、右岸預進占龍口裹頭和河床底部采用拋投鋼筋石籠防護。

表1 龍口水力學特性指標表

4 截流方案設計

4.1 截流戧堤位置及截流方式

截流戧堤作為砂礫石壩一部分，砂礫石壩要求在干地施工，為此，將戧堤布置在圍堰防滲軸線上游，為防止鋼筋籠(或大粒徑石碴)落于混凝土防滲墻施工區(qū)內(nèi)，戧堤軸線和混凝土防滲墻軸線要相隔一定的距離，確定相距為26.65 m。本工程截流合龍流量199 m3/s(較小)，截流落差不超過5 m(不大)，采用單戧立堵方式更適合[2]。

4.2 龍口水力計算

4.2.1 龍口泄流量計算

截流設計流量在截流過程中可分為3個部分：

Qr=Q龍+Q泄+Qs

(1)

式中：Qr為截流設計流量，m3/s；Q龍為龍口泄流量，m3/s；Q泄為泄洪閘泄流量，m3/s；Qs為截流戧堤滲流量，m3/s。

本工程截流水力學計算中不考慮截流戧堤滲流量，作為設計的安全裕度。

單戧堤立堵截流水力學計算的基本假定：不計戧堤滲透流量及水庫調(diào)蓄對上游水位的影響，視龍口為梯形或三角形過水斷面的寬頂堰。

龍口泄流量按式(2)進行計算：

(2)

根據(jù)式(2)，立堵進占過程中龍口水位～流量關系，見龍口水力參數(shù)成果表(表1)所示。

4.2.2 進占拋投物料粒徑估算

截流戧堤龍口段進占拋投料粒徑和拋投料重量采用經(jīng)驗公式估算，見式(3)、(4)。

拋投料粒徑：

(3)

拋投料重量：

(4)

式中：d為折算成圓球體的直徑，cm；vmax為最大流速，計算時取龍口平均流速，m/s；r為水容重，取1.0 t/m3；rm為拋投料容重，塊石取2.6 t/m3；k為綜合穩(wěn)定系數(shù)，k=1.0。

4.2.3 拋投物料預留沖距估算

在流水中拋石，石塊在河底的穩(wěn)定點和入水點間的距離，稱為拋石沖距，沖距與水流參數(shù)和河床粗糙度有關，由于因素復雜，河床表面地形千差萬別，計算時利用式(5)經(jīng)驗公式估算[3]：

(5)

式中:L為拋石沖距，m;H為水深，m;v為垂線平均速度，m/s;d為塊石折算直徑，cm。

截流時拋投料塊石粒徑及沖距計算成果見表2。

表2 拋投料塊石粒徑及沖距計算成果表

4.2.4 截流材料選擇及其進占分區(qū)

根據(jù)龍口水力學指標，將龍口從右至左分為4區(qū),編號分別為Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)及Ⅳ區(qū),Ⅰ區(qū)寬度為20 m，Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)寬度均為15 m，Ⅳ區(qū)寬度為10 m。

(1) 龍Ⅰ區(qū)流速1.89～2.27 m/s，最大流速2.27 m/s，拋投粒徑15～20 cm石碴，可滿足要求。

(2) 龍Ⅱ區(qū)流速2.27～4.34 m/s，最大達到4.34 m/s,拋填塊石粒徑50～70 cm中石，同時輔助拋投少量塊石串或鋼筋石籠，可滿足施工要求。

(3) 龍Ⅲ區(qū)流速4.34～5.32 m/s，最大達到5.32 m/s,拋填塊石粒徑70～100 cm大石和塊石串或鋼筋石籠，一般重3.0～5.0 t，塊石串采用200 kg以上的塊石由手風鉆鉆孔(直徑50 mm),用5～6股舊鋼纜串聯(lián)成一個整體。鋼筋石籠則利用?16鋼筋加工成1.0 m×1.0 m×1.50 m，方格尺寸為20 cm×20 cm的鋼筋籠，內(nèi)裝塊石形成鋼筋石籠。拋投時利用重型堆土機將它們推入龍口并相互連接形成一個抗沖整體。它們具有穩(wěn)定性好、阻水小及透水性能良好等優(yōu)點。拋投時向上游挑出，同時下游側(cè)利用大塊石料跟進填筑。

(4) 經(jīng)過以上階段后，龍Ⅳ區(qū)流速降為3.74 m/s以下,龍口泄流量及流速均有明顯的回落，而落差卻有較大增長。此時為避免拋投料的大量流失，在龍口上游側(cè)拋投粒徑70～100 cm大石，使之在合龍段河床上形成多級落差，并增大拋投強度,使龍口盡快合龍。

按龍口水下斷面及戧堤尺寸計算，并考慮一定的拋投物沖失，龍Ⅰ區(qū)計劃拋投7 256 m3，龍Ⅱ區(qū)拋投1 954 m3，龍Ⅲ區(qū)拋投1 935 m3，龍Ⅳ區(qū)拋投438 m3。

4.3 經(jīng)驗總結

通過多布水電站2014年12月11日二期截流的實際檢驗，充分驗證了以上截流方案設計的可行性及可靠性，說明方案中對戧堤位置以及截流方式的選擇是正確的。龍口區(qū)各種截流材料的準備，滿足了現(xiàn)場的實際所需，既達到了順利截流的目的又避免了材料的浪費，節(jié)約了建設投資。

5 結 語

針對多布水電站深厚覆蓋層、地層抗沖流速小、截流戧堤與砂礫石壩結合的特點，本文主要通過適當擴大龍口寬度、左右岸龍口裹頭和河床底部采用拋投鋼筋石籠防護、預留沖距等措施，取得了良好效果，為類似工程提供借鑒和考參。

[1] 中電建西北勘測設計研究院.西藏尼洋河多布水電站工程主河床截流設計專題報告[R].西安：西北勘測設計研究院，2014.

[2] 水利電力部水利水電建設總局.水利水電工程施工組織設計手冊[M].北京：中國水利水電出版社,1990.

[3] 呂興祖,劉發(fā)權.施工截流與基坑排水[M].北京：水利電力出版社,1987.

[4] 楊興堂.糯扎渡水電站截流施工技術[J].西北水電,2012,(3):43-45.

[5] 羅永紅.蜀河水電站一期圍堰施工準備與截流[J].西北水電,2012,(6): 59-61.

Design of River Closure of Duobu Hydropower Project in Tibet

FAN Wei

(Sinohydro Foundation Engineering Co., Ltd, Tianjin 301700,China)

In accordance with features of deep and thick overburden, stratum requiring low flow velocity against washing away, and combination of river closure dike and sandy gravel dam, such proper measures as properly enlarging closure gap width, closure gaps on both banks wrapped and providing reinforcement cages on riverbed, and providing certain washing distance are taken to achieve expected river closure result.

river closure; fill embankment material in zone; provide washing distance; Duobu Hydropower Project

2015-03-25

范巍(1980- )，男，河南省固始縣人，工程師，從事水電工程施工管理工作.

TV512

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.03.018