七里橋水利水電樞紐工程施工導(dǎo)流方案選定

許 琴

（芷江縣水利局 懷化市 419100）

1 工程概況

七里橋水利水電樞紐工程位于湖南省沅水一級(jí)支流的舞水河中下游，壩址位于湖南省芷江縣城城區(qū)下游約4 km。壩址以上流域面積8 227 km2，其中上游蟒塘溪水庫(kù)控制流域面積8 182 km2。本樞紐屬三等中型工程，是一座以發(fā)電、供水為主，兼有航運(yùn)、養(yǎng)殖等綜合利用效益的水利水電樞紐工程。水庫(kù)正常蓄水位244.0 m，總庫(kù)容為 2 068 萬(wàn) m3。

工程樞紐總平面布置按主要建筑物從左至右依次為左岸重力壩、斜面升船機(jī)、溢流閘壩、發(fā)電廠房、右岸重力壩等。河床段布置溢流閘壩，壩段長(zhǎng)214.0 m，共設(shè)15孔泄水孔，閘孔尺寸為12 m×8 m （寬×高），溢流堰頂高程236.5 m。河床式發(fā)電廠房布置在溢流壩右側(cè)，安裝2臺(tái)單機(jī)容量6.75 MW貫流式水輪發(fā)電機(jī)組。

2 導(dǎo)流條件

壩址座落在U型河谷，河床寬約250 m；兩岸地形不對(duì)稱,右岸山體雄厚，巖石為紫紅色泥質(zhì)粉砂巖，左岸地勢(shì)平坦，附近民房密集，G320國(guó)道從左壩頭經(jīng)過(guò)。

舞水河屬山區(qū)性河流，洪枯明顯，枯水期一般為10月～次年3月，洪水期一般為5月～8月，4月和9月分別是枯洪和洪枯過(guò)渡期。芷江縣城區(qū)位于壩線上游約4 km，防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水，相應(yīng)洪水流量為5 500 m3/s，相應(yīng)天然河床壩址處水位為244.81 m。本工程建成后，壩前庫(kù)區(qū)淹沒(méi)征地范圍線水位為245.0 m。

本工程沒(méi)有施工期通航和過(guò)木等要求。

3 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

本工程為Ⅲ等中型工程，主要建筑物攔河閘壩、電站廠房和升船機(jī)為4級(jí)，根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL 303－2004）相應(yīng)導(dǎo)流建筑物為Ⅴ級(jí)，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)：土石圍堰洪水重現(xiàn)期為10～5年，混凝土圍堰洪水重現(xiàn)期為5～3年。本工程采用土石圍堰，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)選用5年一遇洪水重現(xiàn)期。

4 導(dǎo)流方案及時(shí)段比較

本工程發(fā)電廠房布置在右岸，由于廠房土石方開(kāi)挖及混凝土澆筑量較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工程序多，施工期較長(zhǎng)，是整個(gè)工程施工工期的控制性單項(xiàng)工程；為盡早建成，提前發(fā)電受益，一期宜圍右岸廠房和河床右側(cè)的部分閘壩，二期圍左側(cè)河床剩余部分閘壩，共分二期施工。

采用分期導(dǎo)流方式，初擬以下兩種方案：枯期大基坑+廠房全年小基坑圍堰方案；枯期大基坑+全年大基坑圍堰方案。對(duì)兩個(gè)方案進(jìn)行了圍不同閘孔數(shù)的多項(xiàng)比較計(jì)算：

（1）方案一：枯期大基坑+廠房全年小基坑圍堰方案。

一期采用枯期不過(guò)水圍堰，圍右岸廠房和右側(cè)河床部分閘壩段，形成大基坑，在大基坑內(nèi)修建廠房全年圍堰，形成廠房小基坑；二期圍剩余的閘壩和左岸重力壩段，采用枯期不過(guò)水土石圍堰。

根據(jù)水文資料，枯水期大約7~8個(gè)月，施工期同為7個(gè)月的10月～次年4月比9月～次年3月的5年一遇洪水流量高310 m3/s，而9月～次年3月與9月～次年4月比較，后者同為5年一遇洪水流量高400 m3/s，上游壅高水位高1.23 m，圍堰工程量多40%左右；雖然施工期多1個(gè)月，但根據(jù)施工進(jìn)度安排，一期閘壩在枯期9月～次年3月7個(gè)月時(shí)段內(nèi)完成基坑開(kāi)挖，壩體搶出攔洪渡汛高程是完全可行的。因此，一期導(dǎo)流時(shí)段選擇5年一遇9月～次年3月洪水標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)洪峰流量1 120 m3/s。二期施工項(xiàng)目主要是左側(cè)閘壩和重力壩，工程量相對(duì)一期工程大，根據(jù)施工進(jìn)度安排，在9月～次年3月7個(gè)月時(shí)段完成時(shí)間較緊，故選擇5年一遇9月～次年4月洪水標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)洪峰流量1 520 m3/s。

一期工程在一期枯期圍堰的保護(hù)下進(jìn)行閘壩和廠房的基礎(chǔ)開(kāi)挖、混凝土澆筑等，同時(shí)修筑廠房全年圍堰和二期漿砌石縱向圍堰?？萜诤樗勺髠?cè)束窄河床過(guò)流，汛期前壩體可澆至攔洪渡汛高程245.52 m以上，汛期可繼續(xù)施工；汛期廠房可在廠房全年圍堰的保護(hù)下繼續(xù)施工。汛期洪水由左側(cè)束窄河床和已建成的右側(cè)閘壩聯(lián)合泄流。二期擬定為枯期不過(guò)水土石圍堰，枯期洪水由已建成的右側(cè)閘孔過(guò)流；汛期前閘壩已建成，汛期洪水可由完建的15孔閘壩泄流。表1為方案一施工導(dǎo)流水力計(jì)算成果。

表1 方案一施工導(dǎo)流水力計(jì)算成果

從表1成果分析，一期導(dǎo)流圍兩種不同閘孔數(shù)時(shí)，一期二期導(dǎo)流上游水位均低于城區(qū)防洪水位和移民征地范圍線；一期束窄河床流速稍大，工程實(shí)施時(shí)需對(duì)壩區(qū)段左岸岸坡進(jìn)行防護(hù)。另外，一期圍6.5孔較優(yōu)，可利用下游永久建筑物的導(dǎo)墻兼作部分二期縱向圍堰；該方案可行。

（2）方案二：枯期大基坑+全年大基坑圍堰方案。

一期枯期圍右岸廠房和右側(cè)河床部分閘壩段，形成枯期大基坑，在枯期大基坑內(nèi)修建全年圍堰，形成全年大基坑；二期圍剩余的閘壩和左岸重力壩段，采用全年過(guò)水土石圍堰。

一期枯期圍右岸廠房和右側(cè)河床部分閘壩段，導(dǎo)流時(shí)段選擇5年一遇9月～次年3月洪水標(biāo)準(zhǔn)，相應(yīng)洪峰流量1 120 m3/s。一期枯水時(shí)段內(nèi)，在一期枯期不過(guò)水圍堰的保護(hù)下進(jìn)行施工，同時(shí)修筑一期全年圍堰，一期全年圍堰的縱向圍堰可與二期縱向圍堰共用，全年圍堰保護(hù)的對(duì)象仍是一期枯期圍堰所圍的廠房和閘壩段，枯期和汛期洪水均由左側(cè)束窄河床過(guò)流。二期圍左側(cè)重力壩段和剩余的閘壩段，為了滿足二期水庫(kù)施工期防洪要求，二期擬定為過(guò)水土石圍堰，同時(shí),可利用圍堰擋水提前發(fā)電，過(guò)水圍堰在擋水工況和過(guò)水工況下，上游水位均能滿足發(fā)電機(jī)組水頭要求。二期施工時(shí)段內(nèi)，枯期洪水由已建成的右側(cè)閘孔過(guò)流，汛期洪水由已建成的閘孔和過(guò)水圍堰頂聯(lián)合泄流。

根據(jù)49年水文資料統(tǒng)計(jì)，大于擋水流量1 500 m3/s標(biāo)準(zhǔn)的洪水共計(jì)有58次，即過(guò)水圍堰平均過(guò)水次數(shù)為1.18次/年。表2為方案二施工導(dǎo)流水力計(jì)算成果。

表2 方案二施工導(dǎo)流水力計(jì)算成果

從表2成果分析，一期導(dǎo)流圍三種不同閘孔數(shù)的上游水位均低于城區(qū)防洪水位和移民征地范圍線；一期汛期束窄河床流速較大，工程實(shí)施時(shí)需對(duì)壩區(qū)段左岸岸坡加強(qiáng)防護(hù)。另外，一期圍6.5孔，可利用下游永久建筑物的導(dǎo)墻兼作部分二期縱向圍堰，該方案也可行。

5 導(dǎo)流方案選擇

通過(guò)水力學(xué)計(jì)算，上述二方案中，需進(jìn)一步結(jié)合施工進(jìn)度安排，進(jìn)行導(dǎo)流工程量、導(dǎo)流工程總投資、以及發(fā)電工期和總工期等綜合分析比較，比較成果列如表3。

通過(guò)上述比較，方案一最明顯的優(yōu)點(diǎn)是：總工期短4個(gè)月，施工期利用閘門控制發(fā)電，效率高，發(fā)電收益好；最明顯的缺點(diǎn)是閘門安裝難度較大，二期工程工期較緊，但可選擇施工力量強(qiáng)，管理先進(jìn)的承包商施工。因此，綜合分析比選，本階段推薦方案一，即一期枯期圍右岸廠房和右側(cè)河床6.5孔閘壩段，形成枯期大基坑，在枯期大基坑內(nèi)修建廠房全年土石圍堰，汛前形成廠房小基坑；6.5孔閘壩段在枯期圍堰的保護(hù)下施工，汛期前可上升至攔洪度汛高程，廠房和右岸重力壩段在全年圍堰的保護(hù)下全年施工；二期圍左側(cè)河床剩余8.5孔閘壩段和左岸重力壩段，采用枯期不過(guò)水土石圍堰，枯期內(nèi)可完成閘壩土建工程。推薦方案的水力特性如表4。

表3 施工導(dǎo)流方案比較表

表4 導(dǎo)流方案水力特性表

6 結(jié)語(yǔ)

本工程由廣東省源天工程公司承建施工，施工單位最終采用了初設(shè)階段推薦的導(dǎo)流方案，只是在施工時(shí)段上有所調(diào)整，一期枯期導(dǎo)流時(shí)段調(diào)整為9月~次年4月，相應(yīng)導(dǎo)流流量為1 520 m3/s。

本工程已于2006年8月開(kāi)工，工程施工進(jìn)展順利，2006年8月一期圍堰截流，2007年4月一期閘壩及廠房全年圍堰建成，廠房全年基坑形成，2007年10月二期圍堰截流，2008年2月廠房已經(jīng)下閘擋水并于2008年2月首臺(tái)機(jī)組開(kāi)始發(fā)電，2008年4月二期閘壩建成，2008年7月工程完工?？偣て?3個(gè)月，發(fā)電工期18個(gè)月。

從工程實(shí)施的情況來(lái)看，充分證明本文選定的導(dǎo)流方案科學(xué)、合理。通過(guò)對(duì)工程導(dǎo)流方案的設(shè)計(jì)與施工，啟示我們?cè)谶x定寬河床上的低水頭電站工程施工導(dǎo)流方案時(shí)，要從實(shí)際情況出發(fā)，綜合考慮主體工程施工安全性及均衡性、施工進(jìn)度、工程施工難易程度、施工期通航、過(guò)木、上游庫(kù)區(qū)施工期淹沒(méi)情況等方面的因素。同時(shí)實(shí)際施工時(shí)還應(yīng)根據(jù)工程的施工進(jìn)度在施工過(guò)程中及時(shí)調(diào)整施工導(dǎo)流時(shí)段以及方案，以確保工程順利進(jìn)行。