夾巖水利樞紐工程下閘蓄水時機分析及方案規劃

李明衛 楊文

摘要：結合夾巖水利樞紐工程水源區結構物布置特點和工程建設實際進展，對水庫下閘蓄水時機及實施方案進行了深入研究和分析。通過分析工程施工形象面貌及未完施工項目的進度表明：夾巖水利樞紐工程將于2020年12月具備下閘蓄水條件，導流洞下閘可選擇在2020年12月10～30日之間進行，2021年3月30日前必須完成導流洞封堵施工。為該工程下閘時機的合理決策和下閘方案的科學制定提供依據。

關鍵詞：下閘蓄水;蓄水時機;蓄水規劃;夾巖水利樞紐工程;貴州省

中圖法分類號：TV697文獻標志碼：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2020.09.002

Abstract： The impounding time and execution scheme of Jiayan Hydro-complex is studied by considering the characteristics of structure layout in the water source area of the project and the actual construction progress. Through the analysis of construction image and appearance and the schedule of uncompleted construction projects， it is obtained that the impounding conditions will be ready in December， 2020， the gate of diversion tunnel could be closed between 10th to 30th period， December， 2020， and the plugging construction should be completed before 30th， March， 2021. The paper provides basis for the decision-making and impoundment scheming for the Jiayan Hydro-complex Project.

Key words： gate closing and impoundment; impounding time; impoundment scheme; Jiayan Hydro-complex; Guizhou Province

1 工程概況

夾巖水利樞紐工程（以下簡稱“夾巖工程”）水源大壩樞紐工程主要建筑物由混凝土面板堆石壩、溢洪道、泄洪洞、放空洞、壩后發電系統、伏流工程、畢大取水隧洞、東關取水隧洞、導流洞及生態洞等組成。大壩樞紐工程建筑物相對集中，其中，導流洞布置于河床左岸，為有壓流隧洞，洞身長1 440.12 m，主要由上洞段、明洞、閘井段及下洞段組成，閘井布置于導流洞中部明洞處，采用岸塔式，閘井設1道封堵鋼閘門，尺寸6.0 m×8.0 m。由于六沖河采用長導流隧洞的導流方式，汛期潘家巖腳大溝的洪水會直接進入大壩基坑，影響大壩正常施工，需要對潘家巖腳大溝進行導流設計，增加生態洞。生態洞為有壓流隧洞，具有導流、初期下放生態環境水雙重功能，洞身長748.49 m，進口閘井采用岸塔式，閘井設1道封堵鋼閘門，孔口尺寸3.0 m×4.5 m。根據初步設計的施工進度總體計劃，夾巖工程應于開工后第六年3月下閘（75個月）。主體工程于2015年10月動工，由此推算下閘時間為2020年12月。本文對夾巖工程下閘時機及實施方案進行分析研究，以指導下閘蓄水科學合理進行。

2 下閘蓄水時機分析

2.1 蓄水條件

水庫初期下閘蓄水期間，應在確保大壩防洪、蓄水安全前提下，盡可能提前發揮工程效益，并減小對下游環境和已建工程的負面影響。初期下閘蓄水遵循的主要原則有：①工程形象面貌滿足下閘蓄水面貌要求;②滿足壩址下游生態用水量要求;③能適應主體工程在施工建設期進度計劃和防洪方面的具體要求。

2.2 形象面貌條件分析

截至2020年8月中旬，夾巖工程水源樞紐工程主要形象進度及計劃如下：

（1）大壩主體已于2019年8月29日填筑至1324.61m（填筑體底部高程），計劃于2020年10月30日前完成防浪墻及壩頂公路施工;面板混凝土已于2020年5月10日澆筑完成，上游鋪蓋區已于2020年6月17日填筑完成;除生態洞、料場交通洞、引水發電洞部位搭接帷幕外，左、右岸帷幕灌漿已全部完成，搭接帷幕計劃于2020年10月30日前完成。

（2）受潘家巖腳左岸順向邊坡處理影響，泄洪洞及放空洞進水塔工程施工進度是影響下閘蓄水的關鍵線路，計劃2020年9月30日完成土建工程施工，11月30日前完成閘門及啟閉機安裝施工。

（3）目前，上游伏流工程（大中天橋及小天橋泄洪洞）正進行隧洞襯砌及灌漿施工，計劃于2020年10月底全部施工完成;其余臨建工程拆除、場內交通工程及料場交通洞封堵工程等均計劃2020年10月底全部施工完成。

從以上大壩樞紐區主要建筑物現場施工進度及計劃分析，根據SL 233-2008《水利水電建設工程驗收規程》[1]及《夾巖工程下閘蓄水安全鑒定大綱》關于水庫下閘蓄水驗收形象面貌的要求，夾巖工程將在2020年12月份具備下閘條件。

2.3 水情測報系統評估

夾巖工程水情測報系統大部分設施建設采用永久、臨時結合的方式，至今所有測站設備運行狀態良好，測值正常，水庫運行期水源區所有測站的建設（除壩上水位雨量站外）、安裝及調試工作已完成，已建立運行期預報模型，并投入運行期測報工作，計劃2020年11月完成庫區內臨時水情測站的拆除搬遷工作。

為了保證夾巖水雨情預報數據的準確性、合理性，要求水情監測單位根據歷史實測資料對模型參數進行率定與驗證，對預報成果數據合理性以及預報精度進行分析。本次數據合理性驗證選取總溪河水文站2002～2017年較大歷史場次洪水過程，從洪峰流量、峰現時間、徑流深3個要素進行分析，根據GB/T 22482-2880《水文情報預報規范》進行精度評定分析，3個要素的絕對誤差均在許可誤差范圍內，預報成果精度合格，洪水預報模型參數滿足要求，系統能保證蓄水期的水情測報工作要求。

2.4 安全監測系統評估

水源工程監測對象包括大壩、溢洪道、泄洪洞、放空洞、引水發電系統及邊坡、潘家巖腳崩塌堆積體、庫區潛在不穩定邊坡體等。截至2020年7月15日，樞紐區共布置了各類測點1 272個，已實施完成并取得觀測值的測點共1 229個，完成率為97%。已實施完成的各類測點中，完好1205個，失效24個，完好率98%，滿足設計完好率（90%）要求。

目前，大壩趾板邊坡、溢洪道邊坡、潘家巖腳大溝左岸順向邊坡、壩后電站進水口及廠房邊坡已經經過3個汛期考驗。根據布置在邊坡表面的測點監測成果可知，各測點水平及沉降位移變化均較小，邊坡目前處于穩定狀態，蓄水期應按照安全監測技術要求的監測頻次對邊坡進行監測，并及時對監測成果進行整編分析，發現問題及時采取處理措施。

2.5 地質災害現狀評估

夾巖工程樞紐區地形總體完整，區內以中硬質砂巖夾較軟質泥質砂巖為主，工程地質條件屬中等至一般，區內發現了潘家巖腳堆積體、Ⅰ號危巖體、Ⅱ號危巖體、陳家大溝泥石流、潘家巖腳沖溝泥石流。此外局部河谷岸坡可能存在小規模第四系覆蓋層淺層滑坡或崩塌，壩區河谷為橫向谷，兩岸邊坡除上游潘家巖腳及Ⅰ號危巖體、Ⅱ號危巖體外總體穩定。總體來看，樞紐建筑物區現狀地質災害較頻繁，地質災害危害程度較大，現狀地質災害危險性大。工程建設各部位完成支護后，基本排除引發或加劇地質災害的可能性，特殊工況下（特大暴雨或震動等）可能引發或加劇地質災害。

水庫區庫岸斜坡總體屬穩定、次穩定型，產生大規模高速滑坡、崩塌的可能性不大，但庫盆中部馬場河段右岸順向坡局部有潛在不穩定斜坡，因其遠離大壩樞紐建筑物，對大壩樞紐建筑物影響小，但對其附近村寨及水庫影響大，其余庫段現狀地質災害頻次低、危險性小。水庫蓄水后，庫岸再造引發大型坍岸滑坡的可能性小，但局部庫岸再造引發小規模坍岸的可能性較大，大部分危害對象是水庫，會使水庫淤積而減小庫容，但危害性小。

2.6 移民搬遷及庫底清理

貴州省移民局委托畢節市移民局負責開展夾巖工程水源工程區征地補償、移民搬遷安置等相關工作，貴州省移民局2020 年移民工作總體任務是圍繞工程下閘蓄水要求，全面完成庫區征地移民搬遷安置工作，適時開展庫底清理和蓄水階段移民安置驗收，同步完成畢大供水及灌區骨干輸水工程區征地工作。

夾巖工程蓄水前需要驗收的主要環保措施有：生態流量保障設施、水溫減緩措施、庫區清理措施、水生生態環境保護措施、陸生生態環境保護措施、施工期污染措施、水源保護區劃定、移民安置區環保措施等。按有關規程規范要求，蓄水前應完成正常蓄水位1 323 m及其回水以下的庫區征地移民搬遷和庫區清理工作，并通過專項驗收。目前，生態流量泄放設施及在線監測系統已實施完成，水溫在線監測系統正在組織實施中，升魚機及魚類增殖站等水生生態保護措施計劃于2020年10月前完成驗收。各縣（區）正有序開展移民搬遷及庫底清理工作，移民專項驗收工作尚未開展。

3 下閘方案

3.1 初期蓄水計劃

假定夾巖工程于2020年12月下閘蓄水，考慮水庫徑流量、庫內新增耗水、下游用水戶用水以及水庫漏損等因素，計算平水年（50%）、偏枯年（75%）庫水位蓄至不同水位的時間，結果見表1，2。

按水庫不同典型年月平均入庫流量推算，水庫水位蓄至放空底孔底板高程1 240.0 m的歷時為24～92 d;蓄至泄洪底孔底板高程1 265.0 m的歷時為186～227 d;蓄至死水位高程1 305 m的歷時為283～305 d;蓄水正常蓄水位1 323.0 m的歷時為344～602 d。

3.2 下閘封堵程序

（1）下閘前，修建導流洞至生態洞進口的明渠;完成導流洞、生態洞閘門啟閉系統的安裝與調試。

（2）下閘生態洞閘門，進行生態洞臨時堵頭施工及閥門、生態鋼管的安裝。

（3）拆除生態洞閘門及其啟閉系統。

（4）破除導流洞明洞段（左側壁）。

（5）導流洞閘下閘，進行導流洞永久封堵體施工。

（6）水庫進行初期蓄水，并由生態管下放生態流量。

（7）水庫蓄水位至放空洞高程后，標志初期一期蓄水完成。

（8）導流洞封堵體具備擋水條件，下放放空洞閘門。

（9）水庫蓄水位至泄洪洞高程后，通過泄洪洞下放生態流量。

（10）初期蓄水正式完成。

3.3 生態洞封堵方案

生態洞進口底板高程為1 217.00 m，出口明渠段底板高程為1 210.00 m，生態洞分臨時封堵及永久封堵，臨時封堵需要在導流洞下閘前施工完成，永久封堵需在蓄水位達到放空洞底板高程后進行。生態洞初期封堵主要包括進口連接段施工、啟閉機安裝及下閘、臨時堵頭段施工和導流洞明洞段破除，主要施工計劃為：

（1）2020年10月1～30日。生態洞進口道路施工，進口連接段基礎清理、導流洞明洞拆除段石渣覆蓋層開挖、進口連接段邊墻及底板混凝土施工;生態洞閘門的啟閉機保養、運輸及安裝、調試，閘門槽清理及其他下閘準備工作。

（2）2020年9月15日至10月30日。因經泄洪洞出口至生態洞出口永久道路未形成，且導流洞出口距生態洞出口較近，需將下游圍堰加高、修建至生態洞出口道路、新建生態洞出口圍堰以滿足生態洞封堵施工要求。

（3）2020年11月1～30日。生態洞下閘擋水、臨時堵頭段施工。

（4）2020年12月1～10日。生態洞進口閘門及起閉系統拆除、導流洞明洞段左側壁拆除。

3.4 導流洞封堵方案

根據《導流洞封堵設計圖》，封堵段混凝土總長40 m，共分4期（12 m+9 m+11 m+8 m）實施，回填灌漿需分期進行，預計工期90 d。導流洞封堵必須在2021年汛前枯水期完成，根據水文資料分析，比較合理的施工時段是2020年12月至2021年3月。因此，生態洞臨時封堵施工完成后，導流洞可選擇在2020年12月擇機下閘，下閘封堵施工規劃為：

（1）2020年11月20日至12月7日，導流洞閘門的啟閉系統保養、運輸及安裝、調試，閘門槽清理及其他下閘準備工作。

（2）2020年12月10日，導流洞下閘蓄水及啟閉系統拆除。

（3）2020年12月10日至2021年3月10日，封堵混凝土及回填灌漿施工。

3.5 蓄水初期防洪度汛

2021年汛期是夾巖工程下閘蓄水后第一個汛期，面臨形勢較為嚴峻，擋水大壩、泄水建筑物將遭遇洪水考驗，同時潘家巖左岸順向邊坡及庫區邊坡會受到上漲庫水位影響。2021年防洪度汛工作重點包括主體工程（大壩及泄水建筑物）、潘家巖腳大溝左岸順向邊坡和庫區邊坡、庫區庫底清理。

（1）主體工程（大壩及泄水建筑物）。汛期加強大壩沉降及滲流監測，確保泄水建筑閘門的正常啟閉，同時配備一定容量的備用電源。

（2）潘家巖腳大溝左岸順向邊坡及庫岸邊坡。汛期加強監測，及時疏通排水通道。

（3）庫區清理。應嚴格按照有關規程、規范的要求完成庫區清理工作，避免大型樹枝、樹木等漂浮物對泄水建筑物及大壩安全造成不利影響。

2021年防洪度汛按照正常運行工況，設計洪水標準采用500 a一遇洪水，洪峰流量為3 930 m3/s;校核洪水標準采用5 000 a一遇洪水，洪峰流量為7 050 m3/s。度汛方式采用壩體擋水，泄洪洞及溢洪道聯合泄流。

3.6 生態流量下泄

根據環評報告書階段生態流量確定方法，Tennant法最小下泄流量按多年平均流量的10%計，夾巖水庫壩址下游生態流量最小值為5.97 m3/s。從導流洞封堵蓄水至放空隧洞中心高程1 244 m，采用生態洞進行下泄生態流量，生態洞埋設鋼管下泄流量由底板高程至放空洞底板高程1 242 m，流量為5.87～14.45 m3/s。從放空隧洞1 244 m蓄水至泄洪洞中心高程1 268 m，通過低位放空隧洞來控制生態環境流量，通過控制閘門開度值，保證生態流量下泄不小于12.1 m3/s。從泄洪洞1 268 m蓄水至最低發電水位1 305 m，通過泄洪洞來控制下游河道生態流量，控制閘門開度值，保證下泄生態流量不小于12.1 m3/s。從最低發電水位1 305 m蓄至正常蓄水位1 323 m，通過設置的小機組旁通管下放生態流量，當庫水位為1 293.5 m時，生態管最大流量為13.3 m3/s，可通過控制閘門開度來下放生態環境用水12.1 m3/s。

4 結論及建議

根據目前施工形象面貌及未完施工項目進度計劃，夾巖工程將于2020年12月具備下閘蓄水條件，可以在2020年12月10～30日之間擇機進行導流洞下閘，建議下閘時間最晚不超過2021年1月15日，以確保導流洞封堵能在2021年3月30日前后施工完成。通過倒排工期，生態洞最早于2020年9月15日、最晚不得遲于2020年10月5日進行出口圍堰及進口臨建施工，確保在2020年12月10～30日之間完成封堵施工。同時提出如下建議：

（1）水情監測單位應對預報模型和方法進行優化計算與合理性分析，進一步提高預報精度。

（2）設計單位應進一步對現有安全監測設施設備進行復核，特別是潘家巖腳順向邊坡蓄水后穩定性監測，評估是否滿足運行期監測要求，提出處理措施并在下閘前實施完成。

（3）設計單位應組織開展庫區地質災害點專項調查，評估現狀并給出明確結論和治理意見。

（4）因尚未完成庫區移民搬遷及庫底清理工作，也未開展移民專項驗收，必須與貴州省移民局做好溝通對接，確保移民搬遷和庫區清理工作不影響下閘蓄水驗收。

參考文獻：

[1] SL 233-2008水利水電建設工程驗收規程[S].

（編輯：李 慧）