中低水頭航運(yùn)樞紐布置

李雪鳳

【摘要】根據(jù)岷江航電犍為樞紐的布置經(jīng)驗(yàn)，作為中低水頭航運(yùn)的樞紐布置，需要特別關(guān)注的控制性因素為：樞紐所在河床需要適宜的寬度；樞紐泄水建筑物的布置及調(diào)度應(yīng)盡可能減少水庫(kù)淹沒(méi)處理費(fèi)用；樞紐布置需優(yōu)先滿足通航水流條件的要求；樞紐布置需結(jié)合施工期通航條件的要求，優(yōu)化施工分期條件和施工工期。

【關(guān)鍵詞】樞紐布置；岷江航電犍為樞紐；河床寬度；施工期通航

航電壩址選擇和樞紐布置一般都要根據(jù)地形地質(zhì)條件，水力學(xué)條件，移民安置，建筑材料、施工條件，施工工期，環(huán)境影響，工程投資，工程效益和運(yùn)行條件等進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較確定。對(duì)于中低水頭航電樞紐，一般具有如下特點(diǎn)：洪峰流量大、水庫(kù)淹沒(méi)敏感、施工期通航要求高。針對(duì)這個(gè)幾個(gè)突出特點(diǎn)并結(jié)合犍為航電樞紐設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，在航電樞紐布置時(shí)應(yīng)重點(diǎn)考慮以下幾個(gè)方面：

1、樞紐布置需優(yōu)先滿足通航水流條件的要求

根據(jù)《渠化工程樞紐總體設(shè)計(jì)規(guī)范》的要求，要考慮上下渠化梯級(jí)間的通航水位銜接條件，一般優(yōu)先采用設(shè)計(jì)最低通航水位銜接的方式，必要時(shí)應(yīng)留有一定的備淤深度。

犍為樞紐下游梯級(jí)為龍溪口梯級(jí)，其正常蓄水位317m，死水位316m。水位銜接點(diǎn)約在犍為大橋上游300m處。樞紐布置在犍為大橋上游1.45m滿足規(guī)范的水位銜接條件要求。

規(guī)劃的犍為樞紐布置河段位于兩座大橋之間，兩座橋相距約3.2km。若樞紐布置在犍為大橋下游，水位重疊，但將淹沒(méi)犍為縣城，淹沒(méi)人口太大；若布置在上游岷東高速橋上游，水位不銜接段達(dá)3km，同時(shí)發(fā)電水頭少了3m，對(duì)于一個(gè)僅渠化18km，水頭18m的樞紐而言，各種技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)相對(duì)較差。故樞紐還是維持在兩座大橋之間。

樞紐比較考慮了左案船閘和右岸船閘方案比較。由于兩座通航孔分設(shè)兩岸，上游布置在左岸，下游在右岸。船舶通航必須橫穿庫(kù)區(qū)（右岸船閘方案）或橫穿尾水（左岸船閘方案）。庫(kù)區(qū)水深大，流速小，橫穿庫(kù)區(qū)的水流條件較橫穿尾水的水流條件好。故選擇了右岸船閘方案。

2、河床需要有適宜的寬度

一般來(lái)說(shuō)，壩址宜選在河谷狹窄地段，壩軸線較短，可以減少壩體工程量。但對(duì)一個(gè)航運(yùn)樞紐來(lái)說(shuō)，一般需要布置泄洪、通航、發(fā)電、過(guò)魚(yú)建筑物，甚至還有取水建筑物等。船閘、廠房、魚(yú)道占據(jù)了河床空間又不宜用于泄洪，為保證有足夠的泄洪寬度，選擇壩址時(shí)宜考慮適宜寬度的河段。如果過(guò)于狹窄，很可能導(dǎo)致無(wú)法合理布置所有功能建筑物，反而需要更大的開(kāi)挖及相關(guān)工程量；如果過(guò)于寬闊，壩軸線過(guò)長(zhǎng)，擋水建筑物的工程量將過(guò)大，故需要有適宜的寬度。

為減少淹沒(méi)，如達(dá)到壩前尖滅（即壅高0.3m），一般來(lái)說(shuō)泄洪閘的寬度宜約原河床的70%～80%。

如果正常蓄水位抬高較多，不需要壩前尖滅，結(jié)合水庫(kù)淹沒(méi)綜合比較，可以適當(dāng)減少所需的河床寬度。

如犍為航電樞紐，河床內(nèi)非泄洪壩段長(zhǎng)約270m（船閘82m，廠房主機(jī)間約188m），如需要壩前尖滅，河床寬度需約900m～1350m。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的地形情況，壩址最終選擇在有江心灘的位置，右岸河槽布置船閘，左岸河槽布置廠房，把江心灘挖布置做泄水閘以滿足溢流壩的布置要求。這樣有效減少了岸坡的開(kāi)挖，同時(shí)調(diào)順?biāo)鳌?/p>

3、樞紐泄水建筑物的布置及調(diào)度應(yīng)盡可能減少水庫(kù)淹沒(méi)處理費(fèi)用

水庫(kù)淹沒(méi)處理范圍包括水庫(kù)淹沒(méi)區(qū)及因水庫(kù)蓄水而引起的浸沒(méi)、坍岸、滑坡和其它受水庫(kù)蓄水影響的地區(qū)。根據(jù)《水電工程水庫(kù)淹沒(méi)處理規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》要求，水庫(kù)洪水回水淹沒(méi)范圍的確定應(yīng)以壩址以上同一頻率的分期洪水回水位組成外包線的沿程回水高程為依據(jù)。若因汛期降低水庫(kù)水位運(yùn)行，壩前段回水位低于正常蓄水位，應(yīng)采用正常蓄水位高程。水庫(kù)回水末端的設(shè)計(jì)終點(diǎn)位置在回水曲線不高于同頻率天然水面線0.3m范圍內(nèi)是采取垂直斬?cái)噙€是水平延伸，應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)氐匦?、壅水歷時(shí)和淹沒(méi)對(duì)象的重要性等具體情況綜合分析確定。

對(duì)于兩岸居民點(diǎn)多，水庫(kù)淹沒(méi)導(dǎo)致的移民征地賠償費(fèi)用大，故一般需要加大泄流能力，及采用降低水位運(yùn)行的方式，將賠償回水淹沒(méi)線控制在正常蓄水位淹沒(méi)線以下，最大限度減少征地移民費(fèi)用。

犍為樞紐水庫(kù)Ⅰ級(jí)階地普遍，相對(duì)保存較完好，階面開(kāi)闊平坦，順江呈長(zhǎng)條狀展布，局部江心洲，一般順河長(zhǎng)0.5km～3km、寬0.3km～1.5km，最長(zhǎng)的為五通橋，長(zhǎng)達(dá)11km，階面高出河水面5m～10m；Ⅱ級(jí)階地較少見(jiàn)，階面高出河水面20m～50m；Ⅲ級(jí)及以上的階地僅局部殘存。階地上居民和農(nóng)作物多，水庫(kù)淹沒(méi)投資大。經(jīng)估算，正常蓄水位淹沒(méi)線下的征地移民安置補(bǔ)償靜態(tài)費(fèi)用水庫(kù)淹沒(méi)影響區(qū)達(dá)12.66億元。如果回水線抬高，在石馬壩之后尖滅，投資將增加很大。根據(jù)泄流能力的計(jì)算，31孔泄水閘可以達(dá)到壩前尖滅，壩前敞泄水位332.01m（QP=5%=36100m3/s），遠(yuǎn)低于正常蓄水位335m控制線，故核算28孔，29孔的泄流能力，發(fā)現(xiàn)28孔的泄流能力就可以滿足淹沒(méi)回水控制線不高于正常蓄水位淹沒(méi)控制線的要求。為了減少泄水閘的投資，同時(shí)滿足淹沒(méi)控制的要求，最終選定28孔閘方案。

4、樞紐布置需結(jié)合施工期通航條件的要求，優(yōu)化施工分期條件和施工工期

在通航河流上建設(shè)樞紐，一般都要考慮施工期通航，一般要求施工期不斷航，或很短時(shí)間的臨時(shí)停航。

在犍為樞紐布置比較時(shí)，也充分考慮施工期了通航的要求。對(duì)右岸船閘方案，施工期臨時(shí)航道布置在左岸。

右船閘方案中，右船閘左廠房施工布置簡(jiǎn)單合理，易于施工，總工期及發(fā)電工期合理。發(fā)電工期54個(gè)月，總工期66個(gè)月。而右船閘右廠房方案施工布置相對(duì)復(fù)雜，施工難度較大，臨時(shí)航道開(kāi)挖工期較長(zhǎng)且不能與船閘、廠房施工重疊，總工期及發(fā)電工期較長(zhǎng)。發(fā)電工期57個(gè)月，總工期78個(gè)月。施工期電能38.4億kW.h，而右廠房的方案僅24.4億kW.h。故最終推薦采用右船閘左廠房布置方案。

從犍為航電樞紐布置的經(jīng)驗(yàn)看：首先在水位銜接區(qū)段作為壩址，在壩址區(qū)域選擇有合適寬度的河床位置作為壩線，然后布置足夠的泄洪閘，并充分考慮施工期通航因素，最終選定樞紐布置方案。由此經(jīng)驗(yàn)得出以下結(jié)論：對(duì)于低水頭大流量的航電樞紐，在選擇壩址和樞紐布置時(shí)，需要特別關(guān)注河床寬度、泄流能力、通航水流條件、施工期通航和施工期工期分析等因素，選擇經(jīng)濟(jì)合理通航條件好的樞紐布置方案。

參考文獻(xiàn)：

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