嘉陵江某水電站河床截流設計

【摘要】文章對嘉陵江某水電站河床截流施工進行了介紹，采用單戧立堵進占方式進行截流，圖解法計算截流龍口水力特性，根據龍口水力特性選取截流施工主要備料，可為類似工程提供借鑒。

【關鍵詞】河床截流；龍口水力特性；截流備料

1、工程概況

嘉陵江干流陜西段某水電站正常蓄水位599.0m，總庫容3265萬m3，是一座以發電為主的Ⅲ等中型水利水電樞紐工程。

主體工程建筑物左、右岸副壩、閘壩、電站廠房組成。電站廠房布置3臺貫流式水輪發電機組，總裝機40MW；閘壩共5孔，靠右側河床布置，孔寬13.0m。

本工程導流方案為：采用全段圍堰法導流，泄水通道為隧洞，即隧洞導流法。導流洞布置于左岸，進口底板高程576.0m，出口底板高程575.0m，隧洞長296m，城門洞型，凈斷面尺寸為6.5m×6.5m。

導流隧洞完工通水后根據本工程施工進度安排，確定于同年11月進行工程河床截流。

2、截流水力參數確定

本工程于導流隧洞通水后的同年11月截流，截流流量采用11月5年一遇月平均流量83m3/s，設計在上游圍堰處截流，截流戧堤設計頂高程582.5m，根據現場施工實際情況采用單戧立堵進占方式進行截流，龍口位置在河床右岸，從左岸向右岸預進占。

2.1截流水力參數計算

依據以往國內各水利工程成功的截流經驗，本工程采用圖解法計算截流龍口水力特性，可以滿足工程要求。

（1）由于本工程水庫庫容不大，截流設計流量不計攔蓄在水庫中的水量；單戧立堵進占時，戧堤滲漏的水量作為安全素也不計入截流設計流量中，故截流設計流量在截流中分為兩部分：

Q d= Q分+Q龍

其中：Qd——截流設計的流量（m3/s）

Q分——分水建筑物的泄流量（m3/s）

Q龍——龍口的泄流量（m3/s）

（2）截流龍口的泄流量計算

龍口泄流量可按寬頂堰計算。龍口泄流量應根據不同流態采用不同公式分別計算。分為淹沒出流與非淹沒流兩種工況。

1）淹沒出流時工況

龍口的泄流量用下式計算：

式中：m———流量系數，采用0.30～0.32；

———淹沒系數，龍口形狀呈梯形斷面時，hn/H≥0.7時為淹沒出流， 查巴浦洛夫斯基淹沒系數表；龍口形狀呈三角形斷面時，hn/H≥0.8時為淹沒出流，查別列津斯基淹沒系數表

Bcp———龍口的平均寬度（m）

0———包括行近流速水頭的龍口上游水頭（m）

2） 非淹沒出流時工況

龍口的泄流量用下式計算：

式中：m———流量系數，采用0.30～0.32；

———龍口斷面平均寬度，（m）

0———包括行近流速水頭的龍口上游水頭（m）

（3）龍口的平均流速計算

龍口平均流速按下式計算：

其中hp———臨界水位（m）；

（4）龍口拋投材料計算

龍口拋投材料塊徑按下式計算：

式中：d——拋投折算成球體的化引直徑（m）；

vmax——水流的最大流速，（m/s）

g——重力加速度，取9.81m/s2

ρm——拋投體的容重，2.7t/m3

ρ——水的容重，取1t/m3

k——穩定系數，取k=0.70。

（5）水力特性計算成果

根據截流水力計算結果，龍口寬度12m時流速最大，為3.25m/s，拋投材料塊徑計算最大直徑為0.65m。

依據以往國內水利工程截流經驗以及本工程實際情況，本工程截流水力參數計算比較符合實際。

2.2工程截流材料準備情況

根據截流設計情況，截流施工主要準備了以下材料：

（1）混凝土四面體：預制塊40個，單個3t，共計50m3；

（2）鋼筋石籠：鋼筋石籠在龍口附近加工平臺上加工，反鏟配合人工裝塊石。所用塊石提前在河岸灘地人工配合3m3裝載機撿存堆放至下游截流備料場，加工鋼筋籠160個（尺寸2.0m×2.0m×1.0m的10個，尺寸1.0m×1.0m×2.0m的10個，尺寸1.0m×1.0m×1.5m的140個）；

（3）塊石料：主要從開挖料及附近河灘收集符合拋投材料塊徑的塊石，自卸汽車運至左岸截流存料場，備料800m3；

（4）砂礫料和石渣料：直接將料場可利用料采用反鏟裝車，20t自卸汽車運至戧堤進占工作面，經計算戧堤預進占用量為1.4萬m3，截流戧堤合龍需用3500m3。

3、截流戧堤進占施工

截流戧堤的頂高程為582.5m，戧堤在上游圍堰下游處，最大填筑高度約7.5m。為滿足截流拋投強度的施工交通要求和堤頭穩定性要求，戧堤頂寬度采用12m，滿足2輛20t自卸汽車卸料及其它輔助作業機械運行。

龍口位置在河床右岸，從左岸向右岸預進占。依據水力計算的龍口流速，將龍口分為3區：龍口Ⅰ區10m、龍口Ⅱ區10m、龍口Ⅲ區10m。塊石料及砂礫石料采用2.0m3液壓反鏟/3.0m3裝載機裝車，20t自卸汽車運輸，220HP推土機趕料拋投。

水上部分至582.5m高程按照土石壩填筑工藝進行施工，薄層攤鋪碾壓，層厚60～80cm，20t自行式振動碾壓密實，碾壓遍數為6～8遍。

I區、Ⅱ區、Ⅲ區龍口最大平均流速分別為3.25m/s、2.22m/s、1.99m/s，其中Ⅲ區為截流最后關鍵時期，龍口端頭采用拋投混凝土四面體、鋼筋石籠、塊石等，同時上、下流面也應同時拋頭大塊體，至全斷面填筑至合龍。

4、結語

本工程截流前各參建方都做了充分的準備，截流材料及設備等均準備充足，在各方的共同努力下于導流隧洞通后的同年11月中旬成功截流，有力的保證了主體工程按時開工建設。

同時本工程的成功截流經驗可在其它類似工程中應用，尤其是采用單戧立堵進占方式進行截流的中小型水利工程有很好的借鑒作用。

作者簡介：楊絮（1997-）女，湖南長沙人，大學本科在讀，學習專業為水利水電工程。