越南同奈水電站非常溢洪道設計

【摘要】本文介紹了越南同奈水電站非常溢洪道設計的主要過程，特別針對其中的相關技術特點進行了概括和總結。

【關鍵詞】越南；同奈；非常溢洪道；設計

1 引言

越南同奈水電站工程是同奈河主流八級開發(fā)方案中的第三個梯級，位于越南林同省遺玲縣的新尚鎮(zhèn)和新青鎮(zhèn)，西南面距胡志明市約280km。電站壩址以上集雨面積3793km2，多年平均流量57.6m3/s，正常蓄水位680m，相應庫容為2.808×108m3，水庫死水位675m，為年調(diào)節(jié)水庫。主要建筑物有碾壓混凝土溢流壩、碾壓混凝土重力壩、左岸粘土心墻堆石壩、左岸接頭土壩、壩后式廠房、開關站等。壩頂全長581m，壩頂高程685m，最大壩高81m，裝機容量2×35MW。同奈水電站的主要開發(fā)任務是發(fā)電，并綜合利用水資源，如旱季時為下游電站調(diào)節(jié)水量、降低下游的洪水水位、幫助改善區(qū)域內(nèi)的自然環(huán)境和生態(tài)環(huán)境等。

根據(jù)越南標準TCXDVN285：2002和中國規(guī)范《水電樞紐工程等級劃分及設計安全標準》DL5180-2003，同奈水電站工程屬于二等工程。

2 非常溢洪道設計原則

1）上游電站基本資料（大壩溢洪標準）

根據(jù)規(guī)范要求，同奈水電站溢流壩校核標準為1000年一遇洪水，相應流量為9600m3/s，溢流壩按此標準設計。但其上游相鄰梯級（大寧水電站）的校核洪水標準為5000年一遇，其洪峰流量為14300m3/s。根據(jù)越南規(guī)定，下游工程必須能宣泄上游梯級校核工況下的下泄流量。經(jīng)水文計算，同奈水電站工程5000年一遇的洪峰流量為13100m3/s（由于本工程比較特殊，有支流分擔了部分洪水，故同奈電站的5000年一遇洪水流量要比大寧水電站的要小）。為宣泄5000年一遇洪水，除去溢流壩承擔的9600m3/s的流量外，剩余3500m3/s的流量需增設非常溢洪道泄流。根據(jù)本工程地形、地質(zhì)條件，非常溢洪道設在右岸重力壩段，見圖1。

2）下游山體地質(zhì)情況

右壩肩為小山脊，下游較窄，近河岸邊山脊寬40m～50m，地面高程為609m～680m。山脊坡度30°～45°，邊坡由含礫粘性土及侏羅系中統(tǒng)（J2ln2-3）中厚層角巖組成。覆蓋層厚度0.5m～1.5m。地質(zhì)為單斜構造，巖層產(chǎn)狀35°～38°/NW∠45°～50°，傾向下游右岸。沒有斷裂通過，主要有三組陡傾角裂隙，緊閉，延伸長度一般3m～10m，寬1mm～2mm，石英及方解石充填，間距0.5m～1m一條。弱風化基巖埋深2m～30m，抗沖流速較大，抗沖能力強。

當非常溢洪道宣泄3500m3/s流量時，弱風化基巖能滿足水流沖刷要求，不會造成大體積的邊坡坍塌而危及壩腳，影響壩體穩(wěn)定。因此非常溢洪道布置在右岸重力壩段能滿足壩體穩(wěn)定及泄洪要求。

3 非常溢洪道布置方案

1）方案一：拆除重力壩段上部結構

非常溢洪道利用右岸閘檢室壩段和右岸重力壩段，在663m高程布置寬×高=1.2m×2m的廊道，當上游來水流量超過1000年一遇流量9600m3/s，并需要利用非常溢洪道泄流時，利用廊道及時爆破以拆除663m高程（廊道底高程）以上部分結構，使之與四孔溢流壩共同宣泄超校核流量洪水。另外，通過對閘檢室迎水面中部（預留非常溢洪道部位）的結構計算，知該部結構拉應力為0，為便于閘檢室迎水面的拆除形成非常溢洪道，該部位按不配筋設計。

2）方案二：在原右岸閘檢室壩段設置溢流表孔

為宣泄5000年一遇洪水，本工程在滿足正常泄洪要求的同時，在溢流壩右岸增設兩孔非常溢洪道，長40m，溢流前沿凈寬28m，分兩孔，每孔凈寬11m，閘墩厚3m，孔中分縫。非常溢洪道橋面高程為685m，堰頂高程為663m，堰體置于弱風化巖體上，最大壩高81m。

堰頂設平板工作門，在上游來流量需要利用非常溢洪道泄洪時，開啟平板門與溢流壩四孔共同宣泄5000年一遇洪水，維持水庫水位不高于682m，保護大壩的穩(wěn)定安全。上游布置檢修門槽，與溢流壩共用一道檢修門。

原右岸閘檢室壩段和右岸重力壩段的結構不變，向右順延。

3）兩方案投資對比

壩頂雙向門機（2×1600kN）替換原2×320kN門機；閘門防腐方式采用噴鋅涂漆。

方案一拆除混凝土及重建屬于運行費用，不計入投資中。

由表1可知，方案一投資較省，再考慮到超1000年一遇洪水發(fā)生的幾率較少，推薦采用方案一。當預報洪水超過1000年一遇時，保持水庫水位不超過682m，需要利用非常溢洪道泄洪時拆除重力壩段663m高程以上結構，形成缺口泄洪。

4 非常溢洪道水力計算、穩(wěn)定計算和結構計算

4.1 水力計算

非常溢洪道選用開敞式WES型實用堰，上游面鉛直，堰頂高程取663m。

當溢流堰孔數(shù)n=2時，孔寬b=11m時，溢流堰通過的流量為3528m3/s，接近并大于相應的洪峰流量3500m3/s，因此取溢流堰孔數(shù)n=2，孔寬b=11m。

4.2 穩(wěn)定計算

重力壩段上部結構炸掉后形成非常溢洪道，壩高為59m。

重力壩段建基面位于弱風化基巖上，地基允許承載力取4000KPa，c‘=600KPa，f’=0.9。

根據(jù)TCXDVN335:2005（越南建筑標準），

受拉區(qū)的深度限制根據(jù)TCXDVN（越南建筑標準）335：2005來判定。

計算成果見表2。

從計算成果看，抗滑穩(wěn)定抗力函數(shù)大于抗滑效應函數(shù)，抗滑穩(wěn)定滿足要求；抗翻轉穩(wěn)定抗力函數(shù)均大于抗翻轉效應函數(shù)，抗傾穩(wěn)定滿足要求；最大壓應力小于地基允許值，完建工況下的拉應力出現(xiàn)在壩址處，并且遠小于混凝土的抗拉強度設計值，可不考慮其影響，認為應力滿足要求。

4.3 結構計算

采用ANSYS三維有限元程序對非常溢洪道上部結構進行結構應力計算分析，所建模型基礎在水流方向與計算結構段同寬，并向壩軸線左右方向及底部分別延伸50m。

因本結構只受上游水壓力，下游無水，故只考慮上游最高水位即上游校核洪水位682m的工況。

根據(jù)結構計算結果，拉應力出現(xiàn)在663m高程，非常溢洪道孔口位置未出現(xiàn)拉應力，按不配筋設計。

5 結語

本文提供的這種宣泄超校核洪水標準的方法得到了越南審查方的一致好評，并予以采納。審查意見認為：技術方面簡單可行，并且節(jié)省了工程投資。希望本文能為類似工程提供參考和借鑒。

參考文獻

[1]越南同奈2水電站工程投資項目及基礎設計階段報告，廣西電力工業(yè)勘察設計研究院，2007.9

[2]越南同奈2水電站工程投資項目及基礎設計階段補充報告，廣西電力工業(yè)勘察設計研究院，2007.11

作者簡介

楊紅玉（1980-），女（漢族），重慶人，工程師，學士學位，主要從事水工結構設計。