水利工程论文-浅议瀑布沟工程截流设计.doc

水利工程论文-浅议瀑布沟工程截流设计摘要：瀑布沟工程截流最大落差5.69m,最大流速达8.61m/s,截流段河床地形、地质条件复杂,本篇在截流模型试验成果基础上对截流过程中可能出现的困难进行了分析，然后提出截流设计方案。关键词：瀑布沟水电站截流设计1工程概况及截流特点1.1工程概况瀑布沟水电站工程位于大渡河中游汉源与甘洛两县境内，是以发电为主，兼有防洪、拦砂等综合利用的大型水电工程。电站装机容量330万KW。电站枢纽由砾石土心墙堆石坝、地下厂房系统、开敞式溢洪道、泄洪洞及尼日河引水工程等组成。挡水建筑物为砾石土心墙堆石坝，最大坝高为186m。大渡河在坝址处由南北流向急转近东流向，平面上呈“L”型。上游围堰布置于转弯段，此段附近坡陡流急。上游围堰河段呈较宽缓的不对称“V”型河谷，河床部位有较深厚覆盖层约60m，自下而上由Q1-14卵砾石层（层厚520m）、Q1-24含漂卵石层（层厚20m左右）、Q24漂（块）卵石层（层厚17m左右）三大层组成。各层渗透系数K值差异不大，渗透系数一般为2.310-21.0410-1cm/s，具有强透水性，均属强透水层。工程采用围堰挡水、隧洞导流、大坝基坑全年施工的导流方式。初期导流设计标准为30年一遇，设计流量7320m3/s。上、下游围堰堰顶高程分别为722.5m、682.5m。工程拟采用立堵截流方式于2004年11月中旬实施河床截流，由两条导流隧洞过流，截流流量选用11月中旬10年一遇旬平均流量1000m3/s。导流洞进口高程673.0m，出口高程668.0m，洞身为马蹄形断面，宽13m、高16.5m，断面面积201m2。1#导流洞洞长926.429m，底坡5.4，2#导流洞洞长1003.435m，底坡为5.0。1.2截流特点1、大渡河天然河床坡降大，水流湍急，11月中旬截流流量1000m3/s，模型试验戗堤落差达5.69m，最大流速8.61m/s，属大落差、高流速截流，截流难度大。2、坝址处河床覆盖层厚度一般4060m，截流动床模型试验中，戗堤下游最大冲坑深度5.41m。由于河床狭窄，水流流速大，无法进行戗堤龙口护底施工。2截流设计2.1截流时段和截流流量根据设计文件以及大渡河瀑布沟水电站工程截流模型试验大纲评审会会议纪要精神，截流试验研究以11月中旬截流作为基本研究条件。截流流量采用11月中旬10年一遇旬平均流量1000m3/s，非龙口段预进占流量采用11月上旬10年一遇旬平均流量1340m3/s，预进占戗堤裹头保护流量采用11月（11月6日11月30日）20年一遇最大流量1490m3/s。2.2截流方式、截流戗堤布置及龙口位置2.2.1截流方式在初步设计中，截流戗堤位于上游围堰堰体内，为大坝永久工程的一部分，戗堤轴线平行于大坝轴线。由于大渡河在该处由南北向急转向东流向，致使戗堤轴线不与主流垂直，截流水力学条件比较复杂。在试验大纲评审会中，专家们对截流戗堤布置进行了讨论，一致认为，截流戗堤从原围堰中分离出来，垂直于河床，在不影响导流洞进口流态条件下尽量上移至导流洞进口附近既有利于降低截流难度、改善截流水流条件，又有利于缩短戗堤长度，减少龙口合拢时间，同时截流材料的选择也可不受围堰填筑材料和施工工艺要求的限制，因此专家推荐采用该方案。同时根据现场施工条件，确定了截流戗堤采用单戗立堵、双向进占的截流方式。2.2.2截流戗堤布置（1）戗堤平台顶高程、断面由于按11月中旬Q=1000m3/s流量截流时，截流终落差试验成果表明，围堰合拢闭气后，围堰上游水位为681.26m，考虑波浪爬高及安全超高，戗堤顶高程定为684m（模型试验高程683m）。戗堤顶面长度103m，戗堤断面为梯形，上下游坡由进占抛投料自然形成。为满足施工强度要求，同时考虑戗堤防渗，戗堤顶宽定为30m，其中上游侧5m采用有利于防渗的土料或小粒径跟进。（2）戗堤位置在模型试验中，经多轴线方案对比，发现截流戗堤距导流洞进口约70m时，进入上围堰防渗墙施工部位的抛投料流失料很少，大石和中石更少；同时导流洞进口水流流态也没有明显变化；另外，戗堤轴线再往上移的余地较小。因此，截流戗堤轴线最终定在距导流洞进口约70m处。轴线控制点坐标见表1。表1、戗堤轴线控制点坐标表轴线控制点XY左岸34581155.003233267.50右岸34581053.803233250.50（3）龙口位置及龙口宽度选择截流戗堤轴线全长约103m，现有河床水面线宽度70m左右。地质资料表明，戗堤位置无适合最终合拢的浅薄覆盖层地段。综合考虑截流戗堤备料基本在左岸和右岸截流戗堤地势开阔等因素，选定的龙口位置位于河床偏左岸，以利两岸同时进占，均衡抛投。截流龙口宽度指截流戗堤预留的最小宽度，亦即合拢的起始口门宽。龙口宽度的选择没有进行不同宽度的对比分析，但综合考虑了如下因素：（1）进占流量1490m3/s时，经龙口束窄壅高后的水位不高于戗堤平台顶高程684m；控制左、右岸非龙口段堤头流速，保证中、小石基本不被冲刷流失。避免因采取裹头保护措施而增加工程费用。当非龙口段进占形成B=70m龙口，左堤头中石裹头、右堤头小石裹头，遭遇裹头防冲保护流量1490m3/s时，戗堤落差0.18m；左堤头最大流速2.83m/s，右堤头最大流速1.41m/s，龙中最大流速4.71m/s；左右堤头材料稳定性较好，基本不流失。（2）龙口工程量能在二天左右完成。（3）合拢前两岸的进占长度满足有关截流施工的准备工作要求。2.3分流建筑物及其泄流能力工程截流期间，主要通过左岸两条导流隧洞导流。导流洞进口高程673.0m，出口高程668.0m，洞身为马蹄形断面，宽13m、高16.5m，断面面积201m2。1#导流洞洞长926.43m，底坡5.4，2#导流洞洞长1003.44m，底坡为5.0。导流洞进出口围堰残埂对截流的影响较大，进口围堰残埂必须挖除到1m以下。截流设计按照上游围堰残埂拆除到1.0m以下。相应泄流水位流量关系曲线见表2和图1。表2、导流洞泄流流量与截流戗堤上游水位关系表Q(m3/s)50075010