航電樞紐施工導流及水流控制技術研究

王鵬 鄧冊 銀峰 周閩

摘 要：基于井岡山航電樞紐工程概況和設計條件，分析了施工導流、截流和施工期通航等方面。該設計方案分期分段多，左右兩岸無法進行交通溝通，需分別進行施工布置。針對一枯工程施工工期短，施工項目多，施工強度高等特點，采取了二期導流方案，利用河灘土石方開挖料作為料源等措施。

關鍵詞：航電樞紐工程 分期導流 通航

1.工程概況

贛江的中游處，上部靠近萬安縣，下部靠近泰和縣，即用于航運，綜合利用發電等水資源的井岡山杭電樞紐工程。

該流域實測蓄水位為67.5m，死水位67.11m，水庫總儲存量為2.789m3×108m3，用來調節調動的水量為1109m3，電站裝機容量133MW（6X22.167MW）。水頭最大值為11.3m，最小值為3.0m，加權平均值為7.97m，采用燈泡式貫流機組。

2.設計條件

2.1? 氣象條件

井岡山航電樞紐位于亞熱帶濕潤氣候東亞季風區，該區域的特征為降雨量大，溫度和濕度適宜。流域內各站平均氣溫位于17.2～19.4℃。全年最高和最低氣溫相差較大，最高可達40.9℃，7～9月最低可降至-6.9℃，12～2月最低可降至-4.5℃。

2.2? 水文條件

贛江流域水量充沛，常年降水量平均在1000mm以上，最低1300mm，最高1800mm。不同時節降雨量不同，4～6月平均降雨量占年降雨量的38.8%。流域內總降雨量呈邊緣山區比盆地大趨勢。

贛江流域暴雨頻繁（日降水≥50mm），依據萬安站的實測暴雨數據，可以確定平均暴雨天數為3.3d，最大日暴雨量處于4～10月，5～6月多為鋒面雨，7～10月暴雨多為臺風。自然條件下各階段最大流量設計成果如表1所示。

2.3? 地形條件

壩址區屬侵蝕、剝蝕丘陵寬谷地貌，贛江流向呈42°北東方向。壩址河谷寬淺，主河道位于河床中部略偏左岸，兩側岸坡平緩，其中左岸稍陡，河谷形態略微不對稱。壩址贛江兩岸發育河漫灘與3級河流階地，其中3級階地為基座階地。

壩址位于萬安縣窯頭鎮下游約500m處，左岸分布Ⅰ級和Ⅲ級階地，Ⅲ級階地地勢陡峭;右岸分布贛江Ⅰ級階地，地勢開闊，無高低起伏。

3.施工導流

3.1? 導流標準

井岡山航電樞紐為二等工程。在水利水電相關設計規范[1-2]之下，主體建筑物等級為3級。根據主體建筑物等級，導流建筑物等級取為5級，設計洪水位為10～5年一遇。另外，次要建筑物等級為四級。

一期一汛圍堰全年需起到防止土和水進入建筑物修建場地的作用。與此同時，壩址流量也保持穩定，其值為Q=14100m3，設計標準為全年10年一遇洪水。而一期枯和二期枯時，圍堰壩址流量有所降低，其值為Q=6100m3，設計標準為9～次年3月5年一遇洪水。混凝土縱向圍堰壩址流量與一期二期枯流量相同，其值為Q=6100m3，設計標準為9～次年3月5年一遇洪水。導流進行到第二期時，左岸采用完建土石壩蓄水防洪， 土石壩防洪標準為100年一遇，洪峰流量為20400，度汛水位為68.52m，右岸電站廠房圍堰堰頂高程69.0m，符合100年一遇洪水標準。

3.2? 導流方式

依據開發任務和功能要求設計，擬采用通航建筑物、擋泄水建筑物、電站廠房和魚道作為該工程的核心，將這些建筑物用于擋水。該工程利用分期導流方式，這符合根據樞紐建筑物位置布置方式和河道走向、坡度等地形特點。二期過程中，采用河岸左邊船閘+泄洪閘+河岸右邊電站廠房+魚道+河岸兩邊連接壩+河岸右邊防護堤導流。

3.3? 導流程序

（1）一枯（2017年9月～2018年3月底）：一枯施工初期，一期一汛圍堰、一期泄水閘一枯枯水圍堰既進行填筑又用于擋水。航道收窄后，復式原河床的縱向圍堰寬約180m，可用于導流、通航。

（2）一汛（2018年4月初～8月底）：采用河岸右邊廠房、河岸左邊船閘及下游圍堰擋水。河岸左邊5孔，泄水閘及河岸右邊，復式河床明渠起到導流、通航的作用。

（3）二枯（2018年9月～2019年3月底）：河道左右兩岸擋水采用不同的建筑物，河道左岸為船閘，河道右岸為廠房。此外一期泄水閘、二枯枯水圍堰和混凝土縱向圍堰也用于擋水。導流、通航采用右岸復式原河床明渠，該河床寬約260m。

（4）二汛（2019年4月初～8月底）：利用河岸右邊廠房圍堰擋水，采用河岸左邊已完成的8孔泄水閘及河岸右邊寬約260m的復式河床明渠導流、通航。

（5）三枯（2019年9月初～2020年3月底）：2019年8月中旬，三枯圍堰開始填筑，施工期停航，2019年10月中旬，三枯圍堰滿足擋水要求。在此過程中，擋水采用多種建筑物，分別為二期泄水閘上下游三枯枯水圍堰、混凝土縱向圍堰及廠房上下游全年圍堰。三枯期間進行河岸左邊一期8孔泄水閘施工，待施工完成后，可起到過流的作用。

（6）三汛（2020年4月初～8月底）：采用電站廠房上下游閘門擋水，河岸左邊已建成的8孔泄水閘+河岸右邊在建的15孔泄水閘壩段共同作用下泄。電站廠房內安裝2#、3#機組，為了避免避險事故，采用上下游閘門保護。

（7）四枯（2020年9月初～2021年3月）：2020年8月中旬，四枯圍堰填筑，在此期間，無法進行通航。二期泄水閘上、下游四枯枯水圍堰、混凝土縱向圍堰及廠閘導墻用于擋水。左岸8孔泄水閘施工完成后，可用于過流。2020年10月中旬，四枯圍堰滿足正常使用要求，可用來擋水。

樞紐工程一期一枯施工導流平面布置圖見圖1，一期二枯施工導流平面布置圖如圖2所示，二期三枯（四枯）導流平面布置圖如圖3所示。

4.截流

截流設計集中在右岸二期泄水閘三枯、四枯時段。

（1）截流時段、標準及流量。根據河道水流情況以及實際施工過程，截流時段重現期的標準取5～10年的月或旬流量平均值。

二期圍堰截流時間為9月初，截流流量標準為9月5年一遇，月流量平均值為1200m3/s，相應上游水位59.39m，下游水位59.16m，最大截流落差0.23m。截流后，建成的8孔泄水閘可以排出上流的水。

（2）截流方式。本工程截流無明顯落差，根據以往工程經驗以及現有工程概況，采用單戧立堵截流法。

圍堰包括二期三枯、四枯土石圍堰截流戧堤地處下游等部分。戧堤頂部高度為62.5m，相應寬度為10m，上、下游坡度值相同，均為1：1.5。

5.施工期通航

一期導流期間將原河床底數窄后，高程相應也發生變化，變為56.5m。在此條件下，施工期通航多年保證率采用95%，相應施工通航流量Q=180，最小通航水深為1.2m。為了使通航達到標準，最小水深大于等于1.2m。

按照施工導流方案及導流程序安排，本工程施工期間無法全程通航，在一期和二期進行通航。施工通航時段為2017年9月至2019年8月。2019年9月初，三枯圍堰開始進行施工填筑，在此期間暫停通航，2019年10月底，三枯圍堰滿足正常使用要求，可用于擋水，2019年12月底船閘通航。2020年汛期，三枯圍堰拆除，河床基本恢復天然狀態，右區15孔泄水閘在三枯圍堰保護下澆筑完底板后，作為三汛通航通道，三汛通航。

6.結語

1）井岡山航電樞紐工程導流方案綜合分析了地形地質、水文氣象，選擇分期分段導流，利用二期導流，導流程序合理。實踐證明，井岡山航電樞紐工程是合理、安全、可靠的，可為類似工程施工導流提供借鑒和參考。

2）一期枯期圍堰施工時，圍堰砂礫石主要利用河灘土石方開挖料作為料源，圍堰堆石戧堤料主要采用石料場開采料，或在當地石料場采購解決。充分利用自然資源，施工便捷、經濟、環保。

參考文獻：

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