嘉陵江某水電站河床截流設(shè)計(jì)

【摘要】文章對嘉陵江某水電站河床截流施工進(jìn)行了介紹，采用單戧立堵進(jìn)占方式進(jìn)行截流，圖解法計(jì)算截流龍口水力特性，根據(jù)龍口水力特性選取截流施工主要備料，可為類似工程提供借鑒。

【關(guān)鍵詞】河床截流；龍口水力特性；截流備料

1、工程概況

嘉陵江干流陜西段某水電站正常蓄水位599.0m，總庫容3265萬m3，是一座以發(fā)電為主的Ⅲ等中型水利水電樞紐工程。

主體工程建筑物左、右岸副壩、閘壩、電站廠房組成。電站廠房布置3臺貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)40MW；閘壩共5孔，靠右側(cè)河床布置，孔寬13.0m。

本工程導(dǎo)流方案為：采用全段圍堰法導(dǎo)流，泄水通道為隧洞，即隧洞導(dǎo)流法。導(dǎo)流洞布置于左岸，進(jìn)口底板高程576.0m，出口底板高程575.0m，隧洞長296m，城門洞型，凈斷面尺寸為6.5m×6.5m。

導(dǎo)流隧洞完工通水后根據(jù)本工程施工進(jìn)度安排，確定于同年11月進(jìn)行工程河床截流。

2、截流水力參數(shù)確定

本工程于導(dǎo)流隧洞通水后的同年11月截流，截流流量采用11月5年一遇月平均流量83m3/s，設(shè)計(jì)在上游圍堰處截流，截流戧堤設(shè)計(jì)頂高程582.5m，根據(jù)現(xiàn)場施工實(shí)際情況采用單戧立堵進(jìn)占方式進(jìn)行截流，龍口位置在河床右岸，從左岸向右岸預(yù)進(jìn)占。

2.1截流水力參數(shù)計(jì)算

依據(jù)以往國內(nèi)各水利工程成功的截流經(jīng)驗(yàn)，本工程采用圖解法計(jì)算截流龍口水力特性，可以滿足工程要求。

（1）由于本工程水庫庫容不大，截流設(shè)計(jì)流量不計(jì)攔蓄在水庫中的水量；單戧立堵進(jìn)占時(shí)，戧堤滲漏的水量作為安全素也不計(jì)入截流設(shè)計(jì)流量中，故截流設(shè)計(jì)流量在截流中分為兩部分：

Q d= Q分+Q龍

其中：Qd——截流設(shè)計(jì)的流量（m3/s）

Q分——分水建筑物的泄流量（m3/s）

Q龍——龍口的泄流量（m3/s）

（2）截流龍口的泄流量計(jì)算

龍口泄流量可按寬頂堰計(jì)算。龍口泄流量應(yīng)根據(jù)不同流態(tài)采用不同公式分別計(jì)算。分為淹沒出流與非淹沒流兩種工況。

1）淹沒出流時(shí)工況

龍口的泄流量用下式計(jì)算：

式中：m———流量系數(shù)，采用0.30～0.32；

———淹沒系數(shù)，龍口形狀呈梯形斷面時(shí)，hn/H≥0.7時(shí)為淹沒出流， 查巴浦洛夫斯基淹沒系數(shù)表；龍口形狀呈三角形斷面時(shí)，hn/H≥0.8時(shí)為淹沒出流，查別列津斯基淹沒系數(shù)表

Bcp———龍口的平均寬度（m）

0———包括行近流速水頭的龍口上游水頭（m）

2） 非淹沒出流時(shí)工況

龍口的泄流量用下式計(jì)算：

式中：m———流量系數(shù)，采用0.30～0.32；

———龍口斷面平均寬度，（m）

0———包括行近流速水頭的龍口上游水頭（m）

（3）龍口的平均流速計(jì)算

龍口平均流速按下式計(jì)算：

其中hp———臨界水位（m）；

（4）龍口拋投材料計(jì)算

龍口拋投材料塊徑按下式計(jì)算：

式中：d——拋投折算成球體的化引直徑（m）；

vmax——水流的最大流速，（m/s）

g——重力加速度，取9.81m/s2

ρm——拋投體的容重，2.7t/m3

ρ——水的容重，取1t/m3

k——穩(wěn)定系數(shù)，取k=0.70。

（5）水力特性計(jì)算成果

根據(jù)截流水力計(jì)算結(jié)果，龍口寬度12m時(shí)流速最大，為3.25m/s，拋投材料塊徑計(jì)算最大直徑為0.65m。

依據(jù)以往國內(nèi)水利工程截流經(jīng)驗(yàn)以及本工程實(shí)際情況，本工程截流水力參數(shù)計(jì)算比較符合實(shí)際。

2.2工程截流材料準(zhǔn)備情況

根據(jù)截流設(shè)計(jì)情況，截流施工主要準(zhǔn)備了以下材料：

（1）混凝土四面體：預(yù)制塊40個(gè)，單個(gè)3t，共計(jì)50m3；

（2）鋼筋石籠：鋼筋石籠在龍口附近加工平臺上加工，反鏟配合人工裝塊石。所用塊石提前在河岸灘地人工配合3m3裝載機(jī)撿存堆放至下游截流備料場，加工鋼筋籠160個(gè)（尺寸2.0m×2.0m×1.0m的10個(gè)，尺寸1.0m×1.0m×2.0m的10個(gè)，尺寸1.0m×1.0m×1.5m的140個(gè)）；

（3）塊石料：主要從開挖料及附近河灘收集符合拋投材料塊徑的塊石，自卸汽車運(yùn)至左岸截流存料場，備料800m3；

（4）砂礫料和石渣料：直接將料場可利用料采用反鏟裝車，20t自卸汽車運(yùn)至戧堤進(jìn)占工作面，經(jīng)計(jì)算戧堤預(yù)進(jìn)占用量為1.4萬m3，截流戧堤合龍需用3500m3。

3、截流戧堤進(jìn)占施工

截流戧堤的頂高程為582.5m，戧堤在上游圍堰下游處，最大填筑高度約7.5m。為滿足截流拋投強(qiáng)度的施工交通要求和堤頭穩(wěn)定性要求，戧堤頂寬度采用12m，滿足2輛20t自卸汽車卸料及其它輔助作業(yè)機(jī)械運(yùn)行。

龍口位置在河床右岸，從左岸向右岸預(yù)進(jìn)占。依據(jù)水力計(jì)算的龍口流速，將龍口分為3區(qū)：龍口Ⅰ區(qū)10m、龍口Ⅱ區(qū)10m、龍口Ⅲ區(qū)10m。塊石料及砂礫石料采用2.0m3液壓反鏟/3.0m3裝載機(jī)裝車，20t自卸汽車運(yùn)輸，220HP推土機(jī)趕料拋投。

水上部分至582.5m高程按照土石壩填筑工藝進(jìn)行施工，薄層攤鋪碾壓，層厚60～80cm，20t自行式振動碾壓密實(shí)，碾壓遍數(shù)為6～8遍。

I區(qū)、Ⅱ區(qū)、Ⅲ區(qū)龍口最大平均流速分別為3.25m/s、2.22m/s、1.99m/s，其中Ⅲ區(qū)為截流最后關(guān)鍵時(shí)期，龍口端頭采用拋投混凝土四面體、鋼筋石籠、塊石等，同時(shí)上、下流面也應(yīng)同時(shí)拋頭大塊體，至全斷面填筑至合龍。

4、結(jié)語

本工程截流前各參建方都做了充分的準(zhǔn)備，截流材料及設(shè)備等均準(zhǔn)備充足，在各方的共同努力下于導(dǎo)流隧洞通后的同年11月中旬成功截流，有力的保證了主體工程按時(shí)開工建設(shè)。

同時(shí)本工程的成功截流經(jīng)驗(yàn)可在其它類似工程中應(yīng)用，尤其是采用單戧立堵進(jìn)占方式進(jìn)行截流的中小型水利工程有很好的借鑒作用。

作者簡介：楊絮（1997-）女，湖南長沙人，大學(xué)本科在讀，學(xué)習(xí)專業(yè)為水利水電工程。