黃登水電站截流規劃設計

【摘要】 黃登水電站根據施工總布置采用從右岸向左岸單戧堤立堵截流方式進行截流，并通過計算分析得出截流中的戧堤、龍口的布置、水力指標和截流材料選擇等關鍵指標。大江于2013年11月上旬成功實現截流，為黃登水電站工程2018年6月底第一臺機組發電提供了必備條件。

【關鍵詞】水電站；截流；規劃；設計

1 工程概況及導流方式、標準、程序

1.1工程概況

黃登水電站位于云南省怒江州蘭坪縣營盤鎮境內的瀾滄江上游河段上，是以發電為主的大型水電工程。電站水庫正常蓄水位1619m，相應庫容15.49億m3，電站裝機容量1900MW（4×475MW）。

根據壩址區地形地質條件及工程布置特點，于右岸布置兩條導流隧洞，兩洞均采用方圓型斷面。1#導流隧洞進口高程為1473.00m，洞身長1136.959m，斷面尺寸為16m×20m，底坡為i=0.362%，出口底板高程1469.00m。2#導流隧洞進口高程為1477.00m，洞身長1298.138m，斷面尺寸為8m×11m，底坡為i=0.342%，出口底板高程1473.00m。上、下游圍堰均采用土石圍堰，堰體均采用土工膜心墻防滲，堰基均采用混凝土防滲墻結合帷幕灌漿防滲。上游圍堰型式為土石圍堰，防滲墻施工平臺高程1487.00m，堰頂高程1524.00m，圍堰頂寬15m，堰頂長187.32m，下游圍堰堰頂高程1490.00m，圍堰頂寬15m，堰頂長127.50m。

1.2導流方式、標準及程序

壩址區為“V”型河谷，壩址兩岸地形基本對稱，河谷較狹窄且坡度較陡，初期導流采用圍堰一次斷流、隧洞泄流的全年導流方式。黃登水電站為一等大（1）型工程，永久建筑物級別為1級，導流建筑物級別定為4級。導流標準及流量見表1。

2 截流規劃設計

2.1截流標準、時段及流量選擇

根據原施工進度計劃安排，2013年11月中旬截流，截流條件如下：

1）2013年5月，1#、2#導流洞均已分流，截流時采用1#、2#導流洞雙洞過流；

2）上游圍堰體型由土工膜斜墻土石圍堰調整為土工膜心墻土石圍堰，在保證混凝土防滲墻位置不調整的情況下，上游圍堰軸線上移約85m，戧堤軸線上移98m。

3）受左岸上游沖溝泥石流及雙洞過流等因素影響，黃登樞紐區范圍河床水位流量關系較原河床水位流量關系變化較大，且因樞紐區各斷面受施工影響， 2013年截流規劃設計水力學計算以2012年3月實測河床水位流量關系為基礎。

根據上述基礎條件并結合施工分期洪水資料分析，本工程采用1#、2#導流洞雙洞截流方式，截流時段在11月～12月之間選擇，枯水期各月平均流量頻率分析成果見表2。不同截流時段截流雙洞截流水力計算成果見表3。

根據表3及現場實際分流情況可知，截流時，1#、2#導流洞同時分流，分流效果明顯，截流難度大大降低。11月、12月各旬截流水力學指標均較低，截流難度小。

從施工進度角度看，上游圍堰較高，防滲墻最大深度約57m，防滲墻面積達0.38×104m2，截流后圍堰施工工期較緊，河床截流宜盡早進行，以降低次年度汛風險。

鑒于各時段截流水力學指標一般，同時考慮到截流后第一年圍堰及后續項目施工強度較高，工期緊，結合截流專項咨詢意見，并按《水電工程施工組織設計規范》（DL/T 5397-2007）規定截流時段選擇在11月上旬，截流標準采用旬平均P=10%，相應的設計流量Q（11月上旬平均）=858m3/s。

2.2截流方式

黃登水電站上游戧堤處河床較窄，兩岸陡峭，呈不對稱“V”形分布，經綜合比較后，選擇立堵截流方案。單戧堤立堵截流施工準備相對簡單，根據小灣、金安橋、糯扎渡等電站截流的成功經驗，采用立堵截流可根據河道來流量情況，決定拋投材料及拋投方式，施工方法較為靈活。

由于戧堤處河岸陡峭，右岸河床已高于常年水位，可利用作為戧堤裹頭，基本無需預進占，根據工程實際狀況、備料場存放場地分布及河道兩岸交通條件，擬定本工程截流采用在右岸進行戧堤裹頭施工后，從右岸向左岸進占的單戧堤立堵截流方式。

2.3截流戧堤布置及斷面設計

截流戧堤布置在上游圍堰堰體范圍內，戧堤軸線布置在圍堰下游側72.2m處。根據水力學計算成果，截流閉氣后上游水位為1482.96m，考慮預留安全超高及施工需要，戧堤頂高程1485.00m，戧堤最大高度約為5m，戧堤頂寬設為25m。戧堤按梯形斷面設計，上、下游邊坡設計為1：1.5，龍口進占邊坡為1：1.5。

2.4龍口位置及寬度

本工程的截流備料場地主要在右岸，右岸因地形稍緩，主要施工場地和施工道路布置相對較易；同時考慮到截流戧堤處河床左岸陡峭、右岸稍緩特點也很明顯，有利于截流道路布置等因素，經綜合分析比較，將龍口布置于河床左岸，龍口段寬度52m，分為3個區，即Ⅰ區（12m，龍口寬度為52m～40m）為非困難區；Ⅱ區（25m，龍口寬度為40m～15m）為困難區，Ⅲ區（15m，龍口寬度為15m～0m）為合龍區，見圖1。

2.5截流水力學計算

2.5.1計算原則

1）截流水力學計算中，考慮截流過程為一個較小時間段，截流計算按恒定流進行計算；

2）考慮到戧堤進占過程中形成的庫容對截流影響較小，不考慮上游河槽的調蓄作用；

3）假定導流隧洞進口圍堰拆除不干凈留2m巖埂，巖埂高程1475.00m，導流隧洞分流按有底坎寬頂堰流計算；龍口分流按有坎寬頂堰流計算。

2.5.2計算模型

河床截流時，主要通過泄水建筑物1#導流隧洞、2#導流隧洞和龍口泄流。

式中：Qr-截流設計流量，Qs-泄水建筑物分流量， Qlk-龍口流量，Qst-戧堤滲透流量【2】。

根據上述模型，求解方程組即可得到戧堤不同龍口寬度時的各水力參數：龍口流量、落差、龍口流速、單寬功率等，由此確定截流材料的大小和工程量。

不同龍口寬度水力特性計算見圖2。

2.6龍口保護

由于河床填渣厚度較大，已形成護底效果，可不考慮專門的護底措施。考慮在左、右岸采用鋼筋石籠做裹頭保護。在龍口困難區段流速都大于3m/s，在流速大于3.0m/s時考慮拋投鋼筋石籠和鋼筋石籠串，以防止在截流困難區段發生堤頭坍塌，影響截流施工的進行。

2.7截流戧堤拋填材料

根據截流水力學計算，11月上旬截流龍口最大流速為3.08m/s，最大落差為2.77m，截流難度相對較小，截流拋投可只采用石渣料堤頭全面進占，原準備的特大石、大石、六面體等截流備料可作。由于截流難度小，可基本不考慮料物流失。龍口不同分區的拋投材料數量見表5。

2.8截流施工規劃

2.8.1場地布置

在左、右岸下游共設3個生產區作為備料場地及主要施工設施布置場地。

1）左岸下游生產區（場地A）布置在甸尾渣場平臺上，場平后高程1520m，A區主要堆放鋼筋石籠、大石及中石等，場地面積22000 m2。

2）右岸下游生產區（場地B）布置在羅松場河棄渣場高程1650m棄渣平臺上，B區主要堆放石渣料，場地面積30700 m2，并作為設備及機械停放場。

3）導流洞出口生產區（場地C）布置在導流洞出口高程1492 m平臺上，場地面積2500 m2，作為特種材料堆放區和機械臨時停放場。

3塊場地總面積約55200m2，滿足截流和圍堰填筑工程施工的主要生產設施布置的要求。

2.8.2交通布置

本工程截流采用單戧堤由右岸向左岸單向進占方式，由于壩址兩岸地形陡峭，主要截流備料場分別布置在截流戧堤下游約2.5km和4.5km處，截流臨時道路布置在右岸下游，路面寬度12m，最大縱坡不大于10%，泥結石路面。截流臨時道路的修建對河床的束窄度要求不大于30%。

2.8.3戧堤進占方向和拋投方法的選擇

截流戧堤進占填筑主要從羅松場渣場回采開挖料，反鏟挖掘機和裝載機裝渣，自卸汽車運輸至戧堤，端進法卸料，推土機推趕，堤頭全面拋投。

2.9料源規劃

截流戧堤全部采用石渣料進占，總量2500m3，由羅松場河棄渣場直接回采。

2.10施工機械配置

本工程截流難度小，截流戧堤較小，參考部分已建項目，經分析，上游圍堰龍口拋填高峰強度按300m3/h考慮，需配備的機械設備主要有自卸汽車10輛，挖掘機3臺，裝載機2臺，推土機2臺及灑水車2臺等設備。

3結論及建議

1）經分析，本工程截流采用11月上旬P=10%旬平均流量858 m3/s的標準，1#、2#導流洞雙洞過流，截流難度相對較小。

2）由于上游圍堰工程規模較大、基礎防滲墻較深，圍堰填筑施工難度大，施工工期較為緊張，鑒于截流河道現狀實際狀況及導流洞分流條件，建議截流可視來流情況盡早進行，可結合水情預報及上游來水情況，可在10月底至11月中旬之間擇機進行。

3）因上游左岸沖溝泥石流影響，堰基部位河床可能存在大量較大塊石，導致防滲墻施工及堰基開挖難度增大，應對此高度重視。建議截流前或施工平臺填筑時，對可清除部分予以清除，實施時應做好針對性的施工應對措施，以保證防滲墻施工質量及進度要求。

4）鑒于圍堰填筑料源復雜，應落實各料源的儲量，保證圍堰高強度快速施工的需要。

參考文獻：

[1].水電工程施工組織設計規范（DL/T5397—2007）.

[2].水利水電工程施工組織設計手冊（中國水利水電出版社）.

[3].黃登水電站截流規劃設計報告（中國電建集團 昆明勘測設計研究院有限公司）