文成縣九溪水電站蓄水安全鑒定及評價

羅兆鵬，袁 慧

(1.浙江惠川水利工程技術有限公司，浙江 溫州 325000；2.溫州市水利電力勘測設計院，浙江 溫州 325000)

1 工程概況

文成縣九溪水電站(溪口壩址)位于飛云江珊溪水庫與趙山渡水庫之間，為飛云江梯級水電開發(洪頭灘～趙山渡區間)的一部分。

該電站裝機2×8.0 MW，多年平均發電量為4010萬kW·h，多年平均利用小時數為2506 h。

水庫正常蓄水位為33.5 m，相應庫容為344.3萬m3；發電死水位為32.5 m，相應庫容為289.2萬m3。水庫攔水壩為翻板壩，最大壩高26.2 m。工程等別為Ⅳ等，主要建筑物級別為4級，樞紐建筑物主要由河床式發電廠房、泄洪(沖沙)閘、翻板壩、非溢流壩段等組成。工程于2014年1月20日開工，2019年9月基本完工。

2 蓄水安全鑒定

2.1 工程泄洪能力評價

調洪計算時，各頻率洪水位根據宣泄洪峰即Q泄=Q來確定，并考慮下游的水位影響。九溪水電站壩址的水位～流量關系，利用下游的水位流量的關系，根據恒定非均勻流的計算方法推求。

泄流建筑物由液壓控制水力自控翻板門壩和泄洪沖沙閘壩兩部分組成。液壓控制水力自控翻板門壩共布置9扇，型號為6×10型，堰頂高程27.5 m；泄洪沖沙閘由3扇13 m×12.0 m的弧形閘門組成，堰頂高程22.0 m，閘壩溢流段總凈寬129 m，其中翻板閘凈寬90 m，弧形閘凈寬39 m。九溪水電站(溪口壩址)閘孔特性見表1。

表1 九溪水電站(溪口壩址)閘孔特性表

調洪計算時，翻板壩及泄洪深孔閘壩均按寬頂堰泄流公式計算[1]，翻板壩泄水時由于門板全部翻倒成傾斜狀，最小傾角10°，門體在翻起時有一定的阻水，根據水力自控翻板門廠家提供的經驗公式，翻板壩過流可按寬頂堰流計算公式乘以0.9的流量修正系數。

式中：Q為下泄流量，m3/s；B為溢流堰凈寬，m；Hz為包括行近流速在內的水頭，m；g為重力加速度，g=9.8 m2/s；mz為流量系數，計算確定；ε為側向收縮系數，與邊墩、中墩型式及個數有關；σm為淹沒系數，與淹沒程度有關。

各頻率洪水在不同的起調水位時的調節計算成果見表2。

表2 調洪計算成果表

由洪水調節計算成果看，本次計算校核洪水位高于原設計情況最大值約0.03 m，基本一致，原設計調洪成果可用。

2.2 壩頂高程評價

2.2.1 計算條件組合

九溪水電站擋水建筑物高程應不低于校核洪水位或正常蓄水位加安全超高值，壩頂高程等于水庫靜水位與超高之和，分別按以下運用條件計算，取其較大值。

(1)正常運用條件：正常蓄水位+正常運用情況的壩頂超高

(2)非常運用條件：校核洪水位+非常運用情況的壩頂超高

2.2.2 計算方法及計算結果

壩頂在靜水位以上的安全超高可按下面的公式計算[2]：

Δh=hb+hz+hc

式中：Δh為防浪墻頂至正常蓄水位或校核洪水位的高差，m；hb為波高，按官廳公式計算，m；hz為波浪中心線至正常蓄水位或校核洪水的高差，m；hc為安全加高，m。

計算成果見表3。

表3 擋水建筑物高程計算表 單位：m

完工擋水建筑物右岸廠房段壩頂高程為41.0 m，泄洪閘段壩頂高程為41.5 m，滿足安全標準要求，因此防洪安全滿足規范要求。

2.3 庫區工程地質評價

(1)庫區地形、地質條件較好，庫區沒有發現通向庫外的斷層破碎帶，庫岸穩定，本區地震動峰值加速度為0.05 g，反應譜特征周期0.35 s，相應基本烈度為Ⅵ度。

(2)水庫庫周岸坡穩定，無永久性滲漏問題存在，存在一定的浸沒問題。但庫區內沒有重要的工礦企業和大片農田，故不存在嚴重的浸沒問題。

(3)壩址區砂卵石層厚度大，砂卵石上部為強透水性，下部為中等透水性，相對隔水層為弱風化巖體。河床砂礫卵石較深厚，工程地質條件一般，本工程翻板壩和泄洪閘壩段坐落在砂卵石層，設計已經采取設置C20混凝土防滲墻并進入基巖0.5 m等措施，基本完全截斷了透水層，經檢測，防滲墻入巖深度滿足設計要求，方案能滿足工程防滲要求。

(4)廠房段壩基巖體厚實、穩定，透水性差，壩基開挖后，進行帷幕灌漿和固結灌漿，能滿足工程防滲等要求。

2.4 工程設計與施工質量評價

工程攔河建筑物等級定為Ⅳ等，擋水建筑物為4級建筑物，符合《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL 252-2017)的規定。樞紐建筑物布置選擇基本合適。樞紐布置方案從右至左為：河床式發電廠房、泄洪(沖沙)閘、翻板壩和非溢流壩段。工程布置符合工程實際地形地質條件。

基礎根據工程條件和基巖出露情況，或開挖至弱風化巖體，或采用混凝土防滲墻等工程措施，并對局部不良地質段進行工程處理，基本符合規范要求；防滲設計基本合理，建議蓄水后加強滲漏情況觀察。翻板壩、泄洪閘壩及廠房擋水建筑物根據區域不同，選擇不同的建筑材料，能滿足結構強度要求，其選擇基本合理。擋水建筑物的分縫合適，能夠滿足施工期溫控要求和施工強度要求，縫面結構和處理措施設計合適。整個施工過程中所使用的建筑材料均符合國家和行業質量標準要求，各道工序均經過施工質量標準的檢測。

壩體工程均評定為合格以上，但發電廠房部分存在以下問題：

(1)本工程發電廠房混凝土缺陷采用了灌漿補強處理，但未見處理后檢測情況分析，建議運行期間要加強觀察，發現問題，及時采取措施處理。

(2)廠房擋水部分混凝土存在游離鈣析出、滲水現象，應及時處理。

2.5 金屬結構及安裝評價

(1)閘門、啟閉機等制造廠家具有合法的資質證書，出廠合格證齊全，選用的各類原材料滿足設計要求，制造廠與第三方檢測結果基本符合設計和規范要求，制造尺寸偏差在設計和規范允許的范圍內。

(2)發電廠房進口攔污柵、檢修門、尾水閘門布置合理，啟閉設備的選型和布置滿足工作要求。攔污柵、閘門的強度與剛度計算結果滿足規范要求，啟閉機的主要參數滿足攔污柵與閘門的工作要求。

(3)泄洪閘采用表孔弧形鋼閘門作為泄洪控制設備是合適的。弧形工作閘門與啟閉機布置合理，閘門強度與剛度的計算結果滿足規范要求，啟閉設備選型合適，主要參數滿足閘門運行要求。帶液壓控制的水力自控翻板門布置合理，啟閉設備滿足工作要求，工程基本能滿足設計、規范要求。

(4)閘門、攔污柵及啟閉機已安裝完成，閘門、攔污柵等金屬結構制作及安裝基本符合設計、規范要求。閘門啟閉機操作供電、照明、控制設計方案合理，滿足規范和工程安全運用要求。

2.6 工程安全檢測評價

本工程主要監測項目有：建筑物變形監測(水平位移、垂直位移)、水位監測、上下游沖淤監測等。設置的監測項目基本滿足本工程安全監測的要求。

監測設施的安裝埋設由施工單位負責。埋設普通標石，標記現場澆灌，埋設時，坑底填以砂石，搗固夯實，澆灌混凝土墊層，然后再澆灌。點位選在壩墩和翼墻上，鑿孔現場灌注標志，并噴繪油漆。儀器埋設與監測由專人負責，埋設前由技術人員檢驗定率，確保埋設前儀器正常，埋設及監測要滿足規范要求。因此，外部監測儀器的安裝埋設，按照有關規范和設計的要求進行，基本符合要求。

2019年6月對建筑物進行了首期變形監測，監測中各種監測設施能夠正常使用，并取得初始值，經現場查看及數據分析無異常。2019年8月對文成縣九溪電站進行了二期監測，各個監測點的位移沉降量均表現穩定，沒有異常變化點，基于壩軸線平面位移量均為0.011 m，最大的垂直位移量0.0051 m，因此文成縣九溪電站在施工運行期間，全線工程建筑物基本穩定。

3 結論及建議

(1)文成縣九溪水電站工程各類建筑物級別、選型、布置以及建筑材料的選擇均符合規范要求。但是電廠房混凝土缺陷采用了灌漿補強處理，未見處理后檢測情況分析，建議運行期間要加強觀察，發現問題，及時采取措施處理。

(2)庫區地形、地質條件較好，水庫岸坡穩定，無永久性滲透問題。壩址區砂卵石層厚度大，砂卵石上部為強透水性，工程地質一般，但設計已經采取設置C20混凝土防滲墻并進入基巖0.5 m等措施，基本完全截斷了透水層，可滿足工程防滲要求。各壩段地質地層分布較為復雜，建議運行期間加強基礎滲漏、防沖設施的經常性人工巡視檢查與監測。

(3)水電站金屬結構的設計、生產及安裝均符合要求，建議在蓄水前對閘門及啟閉機作全面的檢查，并進行啟閉試驗，確保閘門及啟閉機運行安全。

(4)大壩安全監測項目以及儀器的安裝符合規范要求，建議蓄水過程中加強監測，增加監測頻率，利于研判各擋水建筑物在蓄水過程中是否穩定。