截流工程拦洪度汛解析课件

§1.5截流工程在施工导流中，截断原河床水流，把河水引向导流泄水建筑物下泄所采用的工程措施就是截流。截流实际上是在河床中修筑横向围堰工作的一部分。截流施工技术要求高、难度大。截流施工的程序：戗堤进占→龙口加固→合龙→闭气。截流以后，还需对戗堤进行加高培厚，修成围堰。§1.5截流工程在施工导流中，截断原河床水流，把河水1戗堤的形式：单戗截流（用一条戗堤合龙）：单戗单向、单戗双向双戗截流（用二条戗堤合龙）：双戗单向、双戗双向单戗截流双戗截流截流落差不超过4m，流量比较小时，用单戗立堵，否则用双戗或宽戗立堵戗堤的形式：单戗截流双戗截流截流落差不超过4m，流量比较小时2截流在施工导流中占有重要地位,如果截流不能按时完成，就会延误整个河床部分建筑物的开工日期；如果截流失败，失去了良好截流时机，则可能拖延工期达一年。截流之所以被重视，还因为截流本身无论在技术上和施工组织上都具有相当的艰巨性和复杂性。长江葛洲坝工程于1981年1月仅用35.6h时间，在4720m3/s流量下胜利截流，为在大江大河上进行截流，积累了丰富的经验。1997年11月三峡大江截流和2002年11月三峡工程三期导流明渠截流成功，标志着我国截流工程的实践已经处于世界领先水平。截流在施工导流中占有重要地位,如果截流不能按时完成，就会延误31.5.1截流的基本方法1、立堵法截流(end-dumpclosure)将截流材料从龙口的一端或从两端向中间抛投进占，逐步束窄龙口，直至全部拦断。见图1-35所示。常用设备：自卸汽车、起重机、推土机。图1-35立堵法截流（a）双向进占（b）单向进占截流戗堤龙口1.5.1截流的基本方法1、立堵法截流(end-dum4优点：立堵法截流不需要在龙口架设浮桥或栈桥，准备工作比较简单，费用较低。缺点：截流时龙口的单宽流量较大，出现的最大流速较高，而且流速分布很不均匀，需用单个重量较大的截流材料。截流时工作前线狭窄，抛投强度受到限制，施工进度受到影响。

立堵法截流适用于：大流量、高落差、岩基或覆盖层较薄的岩基河床。对于软基河床只要护底措施得当，采用立堵法截流也同样有效。优点：立堵法截流不需要在龙口架设浮桥或栈桥，准备工作比较5实例：青铜峡工程截流时，河床覆盖层厚达8～12m，采用护底措施后，最大流速虽达5.52m/s，但未遇特殊困难而取得立堵截流的成功。实例：1－2,P37三峡工程导流明渠截流，设计流量10300m3/s，总落差4.11m，难度大，采用双戗立堵截流方式，上游双向进占，下游单向右岸进占，上下游戗堤各承担2/3和1/3落差，计算最大平均流速为5～6m/s。上下游截流龙口宽度分别为150m、125m。上下游龙口部位均设置垫底加糙拦石坎。龙口段进占过程中，大块石、砼四面体、钢筋石笼等特种抛投材料用于最困难区段。实例：青铜峡工程截流时，河床覆盖层厚达8～12m，采用护底措62002年11月6日上午，三峡工程明渠立堵截流成功图为合龙最后时刻的情景2002年11月6日上午，三峡工程7实例：1－

3，P37金安桥枢纽工程由碾压混凝土重力坝、右岸溢洪道、左右岸坝身泄洪冲沙孔和坝后厂房等建筑物组成，右岸台地布置5孔开敞式溢洪道，其最大泄洪流量14980m3/秒，坝后厂房安装4台单机容量600MW水能发电机组。水库正常蓄水位1418m，校核水位1421.07米，相应库容8.47亿m3，具有周调节能力，控制流域面积237357.6平方公里，最大坝高160m，坝顶长度为640米。电站运行时保证出力473.7MW，年平均发电量110.43亿kW·h，发电效益显著，是“西电东送”战略目标的骨干电站之一。

实例：1－3，P378截流工程拦洪度汛解析课件9

2、平堵法截流(fullwidthrisingclosure)沿戗堤轴线，在龙口处设置浮桥或栈桥，用自卸汽车沿龙口全线均匀地抛投戗堤材料，逐层上升，直至戗堤露出水面。如图1-36。2、平堵法截流(fullwidthrisingcl10优点：龙口的单宽流量较小，出现的最大流速较低，且流速分布比较均匀，截流材料单个重量也小，截流时工作前线长，抛投强度较大，施工速度较快。缺点：在通航河道上，龙口的浮桥或栈桥会碍航。适用范围：通常适用于在软基河床上。如前苏联伏尔加河一些水利枢纽，都采用了浮桥平堵法；罗马尼亚-南斯拉夫的铁门水电站采用了钢桥平堵法；我国大伙房水库采用了木栈桥平堵法等。截流设计首先应该根据施工条件，充分研究两种方法对截流工作的影响，通过试验研究和分析比较来选定。有的工程亦有先用立堵法进占，而后在小范围龙口内用平堵法截流，这称为立平堵法。严格说来平堵法都是先以立堵进占开始，而后平堵，类似立平堵法，不过立平堵法的龙口较窄。其它方法：平立堵、下闸截流、定向爆破等优点：龙口的单宽流量较小，出现的最大流速较低，且流速分布比较11截流工程拦洪度汛解析课件12截流日期选择原则：应选在枯水期流量较小的某一时段，在条件许可的前提下尽量提前，以为后续工程施工争取更多的时间。选择截流时段四点要求：①截流时段应尽量提前；②在通航的河流上截流，截流时段最好选择在对航运影响较小的时段内；③截流不应在流冰期进行；④截流开始前，导流泄水建筑物已完建并可过水在实际施工中，还必须根据当时的水文气象预报及实际水情分析对截流设计流量进行修正，并最后确定截流日期。1.5.2截流日期和截流设计流量截流日期选择原则：应选在枯水期流量较小的某一时段，在条件许可13截流设计流量(closuredesigndischarge)：龙口合龙所需的时间往往是很短的，一般从数小时到几天。为了估计在此时段内可能发生的水情，作好截流准备，须选择合理的截流设计流量。截流设计标准：可结合工程规模和水文特性，选用截流时段内5年～10年重现期的月或旬平均流量，也可用实测系列分析方法或预报方法分析确定。若梯级水库的调蓄作用改变了河道的水文特性，截流设计流量应经专门论证确定。对于上游有水库控制的情况，合龙设计流量可取上游电站的控泄流量与区间5～10年一遇的旬平均流量之和。截流戗堤的安全超高可取1.0m～2.0m。（电规）截流设计流量(closuredesigndischarg141、龙口应设置在河床主流部位；方向力求与主流顺直，使截流前河水能较顺畅地经由龙口下泄。2、龙口应选择在耐冲河床上；如果龙口段河床覆盖层较薄，则应清除；否则，要进行护底防冲。3、龙口附近应有较宽阔的场地，便于布置截流运输路线和制作、堆放截流材料。龙口宽度应尽量窄，但以不引起龙口及下游河床的冲刷为限，有时还要满足龙口通航要求（如葛洲坝工程，由于考虑通航流速不能大于3m/s，所以龙口宽度达220m）。1.5.3龙口(closuregap)位置和宽度

1、龙口应设置在河床主流部位；方向力求与主流顺直，使截流前河15主要目的：是确定龙口诸水力参数的变化规律，并确定截流材料的尺寸或重量及相应的数量。它主要解决两个问题：一是确定截流过程中龙口各水力参数，如单宽流量q、落差z及流速v等的变化规律；二是由此确定截流材料的尺寸或重量及相应的数量等。截流时的水量平衡方程是：Q0＝Q1＋Q2不同龙口宽度所对应的上游水位Hu及通过导流泄水建筑物的泄流量Q1和通过龙口的泄流量Q2见图1－37。1.5.4截流水力计算

主要目的：是确定龙口诸水力参数的变化规律，并确定截流材料的尺16截流工程拦洪度汛解析课件17截流工程拦洪度汛解析课件181、截流材料尺寸立堵截流时截流材料抵抗水流冲动的流速为式中K是综合稳定系数，与材料类型有关，可查工程手册；γ1和γ分别为石块与水的容重，D为石块折算成球体的化引直径。由龙口的v值，再根据材料类型查阅K值，即可求得D1.5.5截流材料和备用量1、截流材料尺寸式中K是综合稳定系数，与材料类型有关，可查工19平堵截流时，开始阶段所形成的戗堤断面为等边三角形，此时使石块发生移动所需要的最小流速为式中K1是石块在石堆上的抗滑稳定系数，取K1＝0.9。龙口流量增加，石块发生移动之后，戗堤断面逐渐变成梯形，此时石块不致发生滚动的最大流速为K2为石块在石堆上的抗倾稳定系数，取K2＝1.2平堵截流时，开始阶段所形成的戗堤断面为等边三角形，此时使石块202、截流材料类型截流材料类型的选择，主要取决于截流时可能发生的流速及开挖、起重、运输设备的能力，一般应尽可能就地取材。天然材料（如块石、砂砾料、卵石竹笼等）人工材料（如钢筋笼、砼六面体、四面体等）2、截流材料类型213、备料量根据截流戗堤的体积计算，并考虑一定的安全储备。主要考虑到堆存、运输中的损失，水流冲失，戗堤沉陷以及可能比设计更坏的水力条件而预留的备用量等。一般为设计需要量的1.5～2.5倍。小结：截流的基本方法－立堵与平堵截流截流日期及截流流量的确定龙口位置和龙口宽度的确定截流水力参数q、z、v的变化规律截流材料及备料量3、备料量小结：22§1.6拦洪度汛1.6.1坝体拦洪标准水电工程进入中后期往往需要由坝体挡水或拦洪。坝体拦洪首先需要解决拦洪标准，然后再解决拦洪高程。当坝体修筑到超过围堰顶部高程时，应根据坝型和坝体升高后形成的拦洪库容确定坝体施工期临时度汛的洪水标准,见下表。坝型拦洪库容（亿立方米）＞1010～11～0.1＜0.1洪水重现期（年）土石坝≥200200～100100～5050～20混凝土坝≥100100～5050～2020～10表坝体施工期临时度汛的洪水设计标准§1.6拦洪度汛1.6.1坝体拦洪标准拦洪库容（亿23导流泄水建筑物封堵后坝体度汛洪水标准若导流泄水建筑物已经封堵，而永久泄洪建筑物尚未具备设计泄洪能力，此时，坝体度汛的导流标准，应视坝型及其级别，按以下附表所列选用。显然，汛前坝体上升高度应满足拦洪要求，帷幕灌浆及接缝灌浆高程应能满足蓄水要求。根据上述洪水标准，通过调洪计算，可确定相应的坝体挡水或拦洪高程，它是施工进度安排的一个控制性环节。大坝类型大坝级别123洪水重现期（年）混凝土设计200~100100~5050~20校核500~200200~100100~50土石设计500~200200~100100~50校核1000~500500~200200~100附表导流泄水建筑物封堵后坝体度汛洪水标准

导流泄水建筑物封堵后坝体度汛洪水标准若导流泄水建筑物已经封堵24洪水标准确定以后，就可通过调洪演算计算拦洪水位，再考虑安全超高，即可确定坝体临时拦洪高程。即Hf=Hum+a其中安全超高a，依据坝的级别而定。1级；a≥1.5m；2级；a≥1.0m；3级；a≥0.75m；4级；a≥0.75m；洪水标准确定以后，就可通过调洪演算计算拦洪水位，再考虑安全超251.6.2度汛措施根据施工进度安排，如果汛期到来之前坝身不能修筑到拦洪高程，则必须采取一定工程措施，确保安全度汛。1、砼坝的度汛措施混凝土坝一般是允许过水的，若坝身在汛前不可能浇筑到拦洪高程，为了避免坝身过水时造成停工，可以在坝面上预留缺口度汛，待洪水过后，水位回落，再封堵缺口，全面上升坝体。另外，如果根据混凝土浇筑进度安排，虽然在汛前坝身可以浇筑到拦洪高程，但一些纵向施工缝尚未灌浆封闭时，可考虑用临时断面挡水。在这种情况下，必须提出充分论证，采取相应措施，以消除应力恶化的影响。1.6.2度汛措施262、土坝、堆石坝的度汛措施土坝、堆石坝一般是不允许过水的。若坝身在汛前不可能填筑到拦洪高程，一般可以考虑降低溢洪道高程、设置临时溢洪道、用临时断面挡水，或经过论证采用临时坝面保护措施过水，见下图2、土坝、堆石坝的度汛措施27采用临时断面挡水，应注意：在拦洪高程以上，顶部应有足够的宽度，以便在紧急情况下，仍有余地抢筑子堰，确保安全。临时断面的边坡应保证稳定，其安全系数一般应不低于正常设计标准。斜墙坝或心墙坝的防渗体一般不允许采用临时断面。上游垫层和块石护坡应按设计要求修筑到拦洪高程。如果不能达到要求，则应考虑临时防护措施。黑龙江龙凤山水库在坝身预留70m宽的临时溢洪道，其上铺砌40cm以上的大块石，通过140m3/s的春汛洪水，单宽流量为2.0m3/(s·m)，最大流速为5.0m/s，效果很好。采用临时断面挡水，应注意：28小结：坝体拦洪标准土坝、砼坝的主要度汛措施小结：29§1.5截流工程在施工导流中，截断原河床水流，把河水引向导流泄水建筑物下泄所采用的工程措施就是截流。截流实际上是在河床中修筑横向围堰工作的一部分。截流施工技术要求高、难度大。截流施工的程序：戗堤进占→龙口加固→合龙→闭气。截流以后，还需对戗堤进行加高培厚，修成围堰。§1.5截流工程在施工导流中，截断原河床水流，把河水30戗堤的形式：单戗截流（用一条戗堤合龙）：单戗单向、单戗双向双戗截流（用二条戗堤合龙）：双戗单向、双戗双向单戗截流双戗截流截流落差不超过4m，流量比较小时，用单戗立堵，否则用双戗或宽戗立堵戗堤的形式：单戗截流双戗截流截流落差不超过4m，流量比较小时31截流在施工导流中占有重要地位,如果截流不能按时完成，就会延误整个河床部分建筑物的开工日期；如果截流失败，失去了良好截流时机，则可能拖延工期达一年。截流之所以被重视，还因为截流本身无论在技术上和施工组织上都具有相当的艰巨性和复杂性。长江葛洲坝工程于1981年1月仅用35.6h时间，在4720m3/s流量下胜利截流，为在大江大河上进行截流，积累了丰富的经验。1997年11月三峡大江截流和2002年11月三峡工程三期导流明渠截流成功，标志着我国截流工程的实践已经处于世界领先水平。截流在施工导流中占有重要地位,如果截流不能按时完成，就会延误321.5.1截流的基本方法1、立堵法截流(end-dumpclosure)将截流材料从龙口的一端或从两端向中间抛投进占，逐步束窄龙口，直至全部拦断。见图1-35所示。常用设备：自卸汽车、起重机、推土机。图1-35立堵法截流（a）双向进占（b）单向进占截流戗堤龙口1.5.1截流的基本方法1、立堵法截流(end-dum33优点：立堵法截流不需要在龙口架设浮桥或栈桥，准备工作比较简单，费用较低。缺点：截流时龙口的单宽流量较大，出现的最大流速较高，而且流速分布很不均匀，需用单个重量较大的截流材料。截流时工作前线狭窄，抛投强度受到限制，施工进度受到影响。

立堵法截流适用于：大流量、高落差、岩基或覆盖层较薄的岩基河床。对于软基河床只要护底措施得当，采用立堵法截流也同样有效。优点：立堵法截流不需要在龙口架设浮桥或栈桥，准备工作比较34实例：青铜峡工程截流时，河床覆盖层厚达8～12m，采用护底措施后，最大流速虽达5.52m/s，但未遇特殊困难而取得立堵截流的成功。实例：1－2,P37三峡工程导流明渠截流，设计流量10300m3/s，总落差4.11m，难度大，采用双戗立堵截流方式，上游双向进占，下游单向右岸进占，上下游戗堤各承担2/3和1/3落差，计算最大平均流速为5～6m/s。上下游截流龙口宽度分别为150m、125m。上下游龙口部位均设置垫底加糙拦石坎。龙口段进占过程中，大块石、砼四面体、钢筋石笼等特种抛投材料用于最困难区段。实例：青铜峡工程截流时，河床覆盖层厚达8～12m，采用护底措352002年11月6日上午，三峡工程明渠立堵截流成功图为合龙最后时刻的情景2002年11月6日上午，三峡工程36实例：1－

3，P37金安桥枢纽工程由碾压混凝土重力坝、右岸溢洪道、左右岸坝身泄洪冲沙孔和坝后厂房等建筑物组成，右岸台地布置5孔开敞式溢洪道，其最大泄洪流量14980m3/秒，坝后厂房安装4台单机容量600MW水能发电机组。水库正常蓄水位1418m，校核水位1421.07米，相应库容8.47亿m3，具有周调节能力，控制流域面积237357.6平方公里，最大坝高160m，坝顶长度为640米。电站运行时保证出力473.7MW，年平均发电量110.43亿kW·h，发电效益显著，是“西电东送”战略目标的骨干电站之一。

实例：1－3，P3737截流工程拦洪度汛解析课件38

2、平堵法截流(fullwidthrisingclosure)沿戗堤轴线，在龙口处设置浮桥或栈桥，用自卸汽车沿龙口全线均匀地抛投戗堤材料，逐层上升，直至戗堤露出水面。如图1-36。2、平堵法截流(fullwidthrisingcl39优点：龙口的单宽流量较小，出现的最大流速较低，且流速分布比较均匀，截流材料单个重量也小，截流时工作前线长，抛投强度较大，施工速度较快。缺点：在通航河道上，龙口的浮桥或栈桥会碍航。适用范围：通常适用于在软基河床上。如前苏联伏尔加河一些水利枢纽，都采用了浮桥平堵法；罗马尼亚-南斯拉夫的铁门水电站采用了钢桥平堵法；我国大伙房水库采用了木栈桥平堵法等。截流设计首先应该根据施工条件，充分研究两种方法对截流工作的影响，通过试验研究和分析比较来选定。有的工程亦有先用立堵法进占，而后在小范围龙口内用平堵法截流，这称为立平堵法。严格说来平堵法都是先以立堵进占开始，而后平堵，类似立平堵法，不过立平堵法的龙口较窄。其它方法：平立堵、下闸截流、定向爆破等优点：龙口的单宽流量较小，出现的最大流速较低，且流速分布比较40截流工程拦洪度汛解析课件41截流日期选择原则：应选在枯水期流量较小的某一时段，在条件许可的前提下尽量提前，以为后续工程施工争取更多的时间。选择截流时段四点要求：①截流时段应尽量提前；②在通航的河流上截流，截流时段最好选择在对航运影响较小的时段内；③截流不应在流冰期进行；④截流开始前，导流泄水建筑物已完建并可过水在实际施工中，还必须根据当时的水文气象预报及实际水情分析对截流设计流量进行修正，并最后确定截流日期。1.5.2截流日期和截流设计流量截流日期选择原则：应选在枯水期流量较小的某一时段，在条件许可42截流设计流量(closuredesigndischarge)：龙口合龙所需的时间往往是很短的，一般从数小时到几天。为了估计在此时段内可能发生的水情，作好截流准备，须选择合理的截流设计流量。截流设计标准：可结合工程规模和水文特性，选用截流时段内5年～10年重现期的月或旬平均流量，也可用实测系列分析方法或预报方法分析确定。若梯级水库的调蓄作用改变了河道的水文特性，截流设计流量应经专门论证确定。对于上游有水库控制的情况，合龙设计流量可取上游电站的控泄流量与区间5～10年一遇的旬平均流量之和。截流戗堤的安全超高可取1.0m～2.0m。（电规）截流设计流量(closuredesigndischarg431、龙口应设置在河床主流部位；方向力求与主流顺直，使截流前河水能较顺畅地经由龙口下泄。2、龙口应选择在耐冲河床上；如果龙口段河床覆盖层较薄，则应清除；否则，要进行护底防冲。3、龙口附近应有较宽阔的场地，便于布置截流运输路线和制作、堆放截流材料。龙口宽度应尽量窄，但以不引起龙口及下游河床的冲刷为限，有时还要满足龙口通航要求（如葛洲坝工程，由于考虑通航流速不能大于3m/s，所以龙口宽度达220m）。1.5.3龙口(closuregap)位置和宽度

1、龙口应设置在河床主流部位；方向力求与主流顺直，使截流前河44主要目的：是确定龙口诸水力参数的变化规律，并确定截流材料的尺寸或重量及相应的数量。它主要解决两个问题：一是确定截流过程中龙口各水力参数，如单宽流量q、落差z及流速v等的变化规律；二是由此确定截流材料的尺寸或重量及相应的数量等。截流时的水量平衡方程是：Q0＝Q1＋Q2不同龙口宽度所对应的上游水位Hu及通过导流泄水建筑物的泄流量Q1和通过龙口的泄流量Q2见图1－37。1.5.4截流水力计算

主要目的：是确定龙口诸水力参数的变化规律，并确定截流材料的尺45截流工程拦洪度汛解析课件46截流工程拦洪度汛解析课件471、截流材料尺寸立堵截流时截流材料抵抗水流冲动的流速为式中K是综合稳定系数，与材料类型有关，可查工程手册；γ1和γ分别为石块与水的容重，D为石块折算成球体的化引直径。由龙口的v值，再根据材料类型查阅K值，即可求得D1.5.5截流材料和备用量1、截流材料尺寸式中K是综合稳定系数，与材料类型有关，可查工48平堵截流时，开始阶段所形成的戗堤断面为等边三角形，此时使石块发生移动所需要的最小流速为式中K1是石块在石堆上的抗滑稳定系数，取K1＝0.9。龙口流量增加，石块发生移动之后，戗堤断面逐渐变成梯形，此时石块不致发生滚动的最大流速为K2为石块在石堆上的抗倾稳定系数，取K2＝1.2平堵截流时，开始阶段所形成的戗堤断面为等边三角形，此时使石块492、截流材料类型截流材料类型的选择，主要取决于截流时可能发生的流速及开挖、起重、运输设备的能力，一般应尽可能就地取材。天然材料（如块石、砂砾料、卵石竹笼等）人工材料（如钢筋笼、砼六面体、四面体等）2、截流材料类型503、备料量根据截流戗堤的体积计算，并考虑一定的安全储备。主要考虑到堆存、运输中的损失，水流冲失，戗堤沉陷以及可能比设计更坏的水力条件而预留的备用量等。一般为设计需要量的1.5～2.5倍。小结：截流的基本方法－立堵与平堵截流截流日期及截流流量的确定龙口位置和龙口宽度的确定截流水力参数q、z、v的变化规律截流材料及备料量3、备料量小结：51§1.6拦洪度汛1.6.1坝体拦洪标准水电工程进入中后期往往需要由坝体挡水或拦洪。坝体拦洪首先需要解决拦洪标准，然后再解决拦洪高程。当坝体修筑到超过围堰顶部高程时，应根据坝型和坝体升高后形成的拦洪库容确定坝体施工期临时度汛的洪水标准,见下表。坝型拦洪库容（亿立方米）＞1010～11～0.1＜0.1洪水重现期（年）土石坝≥200200～100100～5050～20混凝土坝≥100100～5050～2020～10表坝体施工期临时度汛的洪水设计标准§1.6拦洪度汛1.6.1坝体拦洪标准拦洪库容（亿52导流泄水建筑物封堵后坝体度汛洪水标准若导流泄水建筑物已经封堵，而永久泄洪建筑物尚未具备设计泄洪能力，此时，坝体度汛的导流标准，应视坝型及其级别，按以下附表所列选用。显然，汛前坝体上升高度应满足拦洪要求，帷幕灌浆及接缝灌浆高程应能满足蓄水要求。根据上述