上存水庫導流洞下閘蓄水初期生態放水方案探討

林健

（中國水利水電第十六工程局有限公司，福州350003）

1 工程概況

福建省長泰枋洋水利樞紐工程上存樞紐由上存攔河壩、上存至尚吉引水系統及尚吉電站組成。攔河壩為碾壓混凝土重力壩；引水系統包括進水口、引水隧洞、調壓井及壓力管道組成；發電廠房為地面式發電廠房，碾壓混凝土重力壩壩頂高程為204.30m，壩長338.0m，壩頂寬8m，最大壩高89.30m。溢洪道位于河床中部，設3孔10m×10m弧形工作閘門，不設檢修閘門，溢流面堰頂高程191.0m。

大壩生態放水鋼管埋設在左岸5號壩段的中下部，鋼管進口在大壩上游側，進口中心高程為147.0m，放水鋼管總長58.15m。本工程生態放水管最小流量為0.8m3/s的長流水，庫水位在150～160m時不能通過廠房發電放水，須采用大壩生態放水管向下游河道放水。

導流洞進口布置在攔河壩左岸上游約165m處，洞身全長332m，進口底高程124.00m，出口底高程122.50m，過流斷面為5.0m×6.0m（寬×高）城門型斷面。導流洞采用5.0m×6.0m平面鋼閘門進行封堵。

2 水庫蓄水后下游生態放水措施分析

2.1 蓄水后永久生態放水

水庫蓄水后下游河道生態供水，主要考慮充分利用區間來水和位于147m高程的大壩生態放水管向下游放水的措施。

1）充分利用區間來水。大壩導流洞出口處對岸有一條支流匯入，匯水面積約為7km2，初步估測流量有0.05m3/s。可作為下游生態或者生產生活用水的補充。

2）大壩生態放水措施。為滿足大壩下游供水要求，大壩壩體內預埋了1根DN1 400mm放水管，管中心高程147.0m，進口底板高程146.30m，出口分岔1根DN450mm放水管，用以供應大壩蓄水后下游日常的供水要求。

2.2 蓄水初期臨時生態放水

大壩生態放水管設置于147m高程，此水位庫容7.12×106m3；在147m之下沒有永久放水設施，可能造成在水庫水位蓄至147m過程中無法向下游泄放河道生態流量及生產生活用水，僅靠區間來水無法滿足生態流量需要，為此有必要采取臨時應急措施，保障下游河道生態及生產生活用水基本不受影響[1]。通過分析，考慮最小生態下泄流量在水庫蓄水初期臨時應急供水期間減半實施。

因導流洞進口底板高程為124.0m高程，距離大壩放水管中心高程高差為23.0m，故導流洞進口封堵閘門下閘后，大壩下游將出現斷流的情況，為滿足大壩下游持續供水要求，參建各方結合現場實際情況，對大壩臨時放水措施進行了充分的探討，提出了臨時抽水及導流洞封堵鋼閘門及堵頭預埋管2個方案。

3 水庫初期蓄水下游臨時放水方案設計

3.1 抽水方案

初期蓄水期間，采用抽水方案保證下游供水，按照0.4m3/s流量來保證下游供水進行控制，需配備約5臺流量400m3/h的離心水泵（水泵從庫區抽水，從大壩放水管排出），單臺泵揚程23m以上，功率90kW，總功率450kW，每月用電量3.24×105kW·h，不含水泵設備及管路費用，每月電費約需32萬元，按照50%水平年來水量計算，約需60d才能蓄至大壩永久放水管進口高程，電費花費約75萬元，加上抽水設備、管路布置及抽水臺班費用，估計約需200萬元。

由于現有河面高程約125m，蓄水至大壩永久放水管高程147m，高差為22m，且導流洞進口距離大壩較遠，離心水泵需安裝在大型浮船上，隨著蓄水水位同步上升，施工難度大，水上作業安全風險極大。

綜上所述，水泵抽水方案實施困難，不推薦采用。

3.2 導流洞封堵鋼閘門及堵頭預埋管方案

由于大壩主體工程均已完工，已經無法再在大壩壩體低高程處設置通道進行臨時放水，僅剩導流洞這一通道。考慮到這種情況，擬在導流洞封堵鋼閘門及堵頭預埋管進行過流。由于導流洞進口鋼閘門已經預制完成，根據金屬結構專業計算分析，鋼閘門開孔不宜設置太大太多，以免影響閘門結構安全，導流洞堵頭內也不宜埋設太大太多的管道，以免影響封堵體的結構安全[2]。根據以上原則，擬在鋼閘門內開設2個DN200mm的孔洞，并用2根DN200mm鋼管接至導流洞底板上，同時在導流洞封堵體前面設置圍堰，內埋設2根DN350mm鋼管并穿過導流洞封堵體，封堵體中部設置閘閥，保證水庫在初期蓄水期間大壩下游的供水要求。待水庫蓄水水位至大壩永久放水管高程時，關閉導流洞封堵體預埋管閘閥，下游供水轉入由大壩放水管進行供應。

具體方案布置如下：

1）在鋼閘門內開設2個DN200mm的孔洞，在閘門門葉靠洞壁兩側各設置1根DN200mm的放水鋼管接至導流洞底板上，用閘閥控制水流及流態。為防止污物進入管內在進口處設有防污罩，放水管周邊焊接加勁肋，管出口面板上焊接加強板。

2）導流洞封堵體位于導流洞樁號D0+142～D0+157，距離導流洞進口閘門142m，擬在封堵體前面設置圍堰，為方便施工及加快施工速度，圍堰擬采用袋裝土圍堰，頂寬大于或等于1.5m，高度大于或等于2.5m，圍堰內埋設2根DN350mm鋼管并穿過導流洞封堵體，保證水庫在初期蓄水期間大壩下游的供水要求。

3）封堵體總長15m，分2段實施，前面一段6m，后面一段9m，閘閥埋設于2段堵頭中間，先進行第1段堵頭施工，待水庫蓄水至大壩永久放水管高程后，關閉堵頭內放水鋼管閘閥，并對第2段堵頭進行封堵，閘閥后段鋼管進行封堵，結束施工，具體布置如圖1所示。

圖1 初期蓄水下游臨時放水布置

該方案實施簡單，僅需在導流洞封堵鋼閘門及堵頭內增設放水鋼管及閘閥，且放水鋼管還可以兼做堵頭施工時的排水鋼管，增加投資較小，待導流洞封堵體形成后，鋼閘門也失去了作用，因閘門有孔洞連接，內外不存在水頭差，對后期導流洞結構基本不存在影響，故推薦采用該方案。

4 結語

福建長泰枋洋水利樞紐工程導流洞下閘蓄水前，結合現場施工條件，對蓄水初期下游生態放水方式進行了探索，雖最終因下閘蓄水計劃推遲，方案未最終實施，但經過理論計算分析，在導流洞內增設臨時放水設施是經濟可行的，類似工程可在導流洞設計階段將蓄水期間生態放水設施直接結合布置，在導流洞進水口閘墩適當高程預埋臨時放水鋼管，鋼管通過導流洞洞身段槽挖預埋至導流洞堵頭附近，堵頭分2段進行封堵，放水鋼管閘閥埋在首段封堵堵頭后側，先澆筑第1段堵頭，蓄水初期通過臨時放水管放水，待水庫蓄水至大壩具備永久放水條件后，即可關閉堵頭內放水鋼管閘閥，并對第2段堵頭進行封堵。