岷江虎渡溪航電樞紐工程施工導流方案的優化

四川省水利電力工程局有限公司 四川 資陽 641399

1 工程概況

虎渡溪航電樞紐工程是岷江干流航電梯級規劃開發中的第六級,上接規劃的季時壩梯級,下銜已經投產發電的漢陽梯級。壩址位于青神縣縣城下游約3.5km處,下游距樂山市約35km。

虎渡溪航電工程開發任務以發電、航運為主,兼顧城市水環境建設、防洪、供水,并促進區域經濟的發展。本電站采用河床式開發方式,水庫正常蓄水位391.00m,相應庫容3152萬m3,電站裝機容量3×21MW,設計引用流量996.6m3/s。多年平均發電量為24739萬kW·h,年利用小時數3927h。

本工程為三等工程,樞紐主要建筑物從左到右依次為左岸防洪堤連接段、魚道、河床式電站、1孔排漂閘、5孔沖沙閘、12孔泄洪閘、船閘和右岸防洪堤。主要建筑物按3級建筑物設計;次要建筑物攔砂坎、上下游導墻等按4級建筑物設計,臨時建筑物按5級設計。庫區堤防級別定為4級,設防標準為20年一遇洪水。船閘按Ⅳ級航道設計,該工程為綜合利用水電樞紐,船閘閘首、閘室按3級水工建筑筑物設計。

電站廠房位于左岸,裝3臺共63MW的燈泡貫流式發電機組。17孔布置于中部,為開敞式平底寬頂堰型,單孔凈寬14.0m,最大閘高19.00m,閘頂高程為396.00m。船閘按Ⅳ級航道設計,代表船型為500t級單船并兼顧1000t船舶通行,船閘有效尺度為:120.0×16.0×3.5m(長×寬×門檻水深)。

2 水文資料

工程河段緊臨青神縣城,根據青神縣氣象站歷年觀測資料統計,多年平均氣溫16.9℃,極端最高氣溫37.7℃,極端最低氣溫-3.6℃;多年平均降水量1093.5mm,最大一日降水量208.9mm;多年平均相對濕度86%;多年平均蒸發量927.7mm;多年平均風速0.9m/s,最大風速19.3m/s,相應風向WNW,霜日數3d,日照小時數1158小時,多年平均無霜期324天。

岷江為長江上游左岸一級支流,發源于四川與甘肅兩省交界的岷山南麓。岷江干流流向基本為自北向南,上有東西二源,東源漳臘河發源于松潘縣弓杠嶺斗雞臺,西源潘州河發源于松潘縣郎架嶺。兩源在松潘縣元壩鄉川主寺匯合后始稱岷江。岷江流域洪水主要由暴雨形成,洪水發生時間與暴雨同步,洪水量級的大小受鹿頭山暴雨和青衣江暴雨的影響。

岷江流域暴雨多出現在各年的5～9月,大暴雨出現時間,上游多在6～7月,中下游多在7～8月。一次暴雨歷時,汶川以上約3日,汶川以下3～5日,主雨峰歷時約1～2日。與工程施工有關的主要水文成果見表1、表2、表3。

表1 虎渡溪電站分期洪水成果表(枯水期考慮紫坪鋪水庫最大發電下泄流量影響)

12月 981 975 969 960 949 940

分期洪水在使用時主汛期提前(汛前)或錯后(汛后)10天使用,非汛期提前錯后5天使用。

表2 虎渡溪電站上壩址壩下100m斷面水位流量關系曲線流率表(受漢陽回水影響)

3 原設計導流方案

樞紐建筑物原設計導流方案:分期導流,兩期兩段,廠房小基坑全年施工。導流程序如下:

一枯(第一年10月～第二年5月):圍左岸廠房及5孔沖沙閘,束窄河床過流,導流標準為十年一遇,導流流量1550m3/s;

一汛(第二年6～9月):圍左岸廠房,利用已建的5孔沖沙閘和右側河床過流;導流標準為十年一遇,導流流量10800m3/s;

二枯(第二年10月～第三年5月):分別圍左岸廠房及右岸12孔泄洪閘、船閘,利用已建的5孔沖沙閘過流,導流標準為十年一遇,導流流量1550m3/s;

二汛前右岸船閘及12孔沖沙泄洪閘應澆筑至392.2m以上(滿足汛期20年一遇度汛要求),汛期繼續施工。同時利用廠房上下游閘門封閉廠房基坑,繼續施工廠房壩段,導流標準為十年一遇,導流流量10800m3/s,本期利用已建的17孔泄洪閘過流。第三年10月1日第一臺機組具備發電能力,第四年4月底工程完建。

4 導流方案的優化

根據施工總進度計劃安排,本工程首臺機組發電時間為22個月,按照原施工導流方案,一枯需澆筑混凝土11萬m3,最大月澆筑高峰強度為2.6萬m3;二枯需澆筑混凝土25萬m3,最大月澆筑高峰強度為5.8萬m3。經過施工強度分析,二枯的混凝土澆筑強度太高,一枯的混凝土澆筑強度又相對偏低,造成施工資源投入不合理,而且二枯的施工壓力太大,一旦關鍵線路上的施工任務在二汛前不能達到預期目標,將會直接影響首臺機組的發電目標,損失難以彌補。為此,我們組織了專題會進行討論,經過仔細分析,決定對原施工導流方案進行優化。

優化后的施工導流方案初步擬定為:將原施工導流方案中一枯圍左岸廠房、1孔排漂閘和5孔沖沙閘調整為一枯圍左岸廠房、1孔排漂閘、5孔沖沙閘和2.5孔泄洪閘(泄洪閘閘室底板分縫在底板中部,因而考慮圍2.5孔)。調整后,二枯減少了2.5孔泄洪閘,減少混凝土澆筑約1.5萬m3,優化施工導流方案后一枯混凝土澆筑高峰強度為3.04萬m3/月,二枯混凝土澆筑高峰強度為5.39萬m3/月。同時,根據水文資料,對一枯多圍2.5孔泄洪閘后右岸束窄河床過流,按照寬頂堰流Qs=σsε1mB√2g*H03/2進行施工導流水力學計算,結果顯示多圍2.5孔泄洪閘后河床水位抬高并不明顯,約10cm左右,因而對一枯圍堰的高程影響也不大。

施工導流方案優化后,二枯減少了2.5孔泄洪閘,降低了二枯混凝土澆筑的強度,減輕了二枯的施工壓力,根據進度計劃測算,直接削減二枯高峰期混凝土澆筑強度約4000m3/月,達到了削峰的目的,同時使施工資源在一枯、二枯的投入相對均衡、相對合理,對施工成本的控制也起到了非常重要的作用,為首臺機組按期發電奠定了一定的基礎。

5 結束語

導流工程是本工程的關鍵線路之一,施工導流方案的合理與否直接關系到后續工程目標的實現。本工程對原導流方案進行優化,做到了合理分配一枯、二枯施工任務,達到削峰減壓的目標,同時使施工資源在一枯、二枯的投入相對均衡、相對合理,對施工成本的控制也起到了非常重要的作用。