龍頭山水電站導流與施工期通航研究

劉迎兵（湖南省水利水電勘測設計研究總院，湖南長沙410007）

龍頭山水電站導流與施工期通航研究

劉迎兵（湖南省水利水電勘測設計研究總院，湖南長沙410007）

在高等級通航河道修建樞紐工程，施工期臨時通航往往是樞紐總布置和施工導流的制約因素之一。贛江為國家內河航運主通道，是江西省黃金水道，龍頭山水電站為贛江最下游一個梯級，為滿足施工導流和施工期通航要求，經綜合分析比較和水工模型試驗驗證，推薦先圍電站廠房、后圍船閘的三期導流方案，通航效果好。本工程研究思路和成果可以為類似工程提供借鑒。

施工導流；施工期通航；龍頭山水電站

1 工程概況

龍頭山水電站位于江西省贛江下游豐城市杜家洲處，上距樟樹市28km，下距南昌市60km，是贛江最下游一個梯級。壩址控制流域面積72810km2，占贛江流域面積的89.2%，壩址處多年平均流量1890m3/s。該工程正常蓄水位24.2m，相應庫容2.44億m3，是一座以發電、航運為主的大（二）型水利樞紐工程。主要建筑物從左至右依次為魚道、電站廠房、閘壩、船閘和土壩等，兩岸分別與贛西大堤、贛東大堤相接，壩軸線長947m。電站廠房位于左側，安裝8臺共240MW貫流式水輪發電機組，多年平均發電量8.85億kW·h；閘壩位于河床中部，共24孔，單孔凈寬17m，堰頂高程13.2m，最大壩高26m；1000t級船閘位于河床右側，上閘首底檻高程17.0m，設計年貨運量100萬t。

2 施工導流及施工期通航特點

2.1 壩址處河床寬闊，洪峰流量大，適于分期導流方式

壩址處為基本對稱的寬淺式“U”型河谷，水位20m時，河面寬750m，河道較順直，主河道位于河道中部，河床最低處高程6.0m。兩岸均修建有堤防，堤頂有道路。10年一遇、20年一遇的全年洪水流量分別為17600m3/s和19900m3/s，流量大，施工導流適宜采用分期導流方式。

2.2 河段為高等級航道，施工期通航要求高

贛江是長江一級支流，是江西省最大的河流，也是江西省的黃金水道。龍頭山水電站位于樟樹～南昌之間，河段現已達到Ⅲ級航道標準，可常年通行1000t級船隊。主航道在河道中部，最小通航流量為358m3/s，通航保證率大于95%。壩址左岸下游約2km的曲江碼頭是豐城市最大港口，也是贛江主要港口之一，設計年吞吐能力為1000萬t。隨著上游石虎塘航電樞紐、峽江水利樞紐1000t船閘的相繼投入運行，壩址河段通航量將逐年提高。龍頭山水電站施工期間必須妥善解決壩區河段通航問題。

2.3 閘壩結構簡單，具備一個枯期內完成土建工程的條件

贛江枯水時段一般有7～8個月，本工程閘壩最大壩高不到30m，結構較簡單，地基處理工作量亦不大，閘壩具備一個枯期內基本完成土建工程的條件，閘壩施工導流時段可采用枯水期時段。

2.4 庫區臨時淹沒問題較敏感

庫區內洲、灘地帶有耕地、草地和林地以及專項設施，施工期庫區臨時淹沒問題較敏感。

2.5 業主對電站投入運行工期要求高

龍頭山水電站裝機規模為240MW，多年平均發電量8.85億kW·h，為民營投資項目，業主要求盡可能提前發電。

3 施工導流及施工期通航方案比選

龍頭山水電站導流建筑物級別為4級，圍堰主要采用土石類圍堰，導流標準選擇10年一遇。

針對樞紐布置特點、自然條件和發電工期等，本工程重點比選了以下三個導流方案。

3.1 方案一：一期圍左岸廠房

本方案分三期導流，導流程序見圖1。

圖1 方案一施工導流程序示意圖

一期圍左岸廠房和12.5孔閘壩，分兩個階段，一階段即一枯（第一年8月～第二年3月），在廠壩枯期圍堰保護下完成廠房全年圍堰和10m高程以下閘壩，并進行廠房施工，由右岸河床過流和通航；二階段即一汛（第二年4～7月）在廠房全年圍堰保護下繼續施工廠房，由右岸河床和一期未完建閘壩過流和通航。

二期圍右岸船閘和11.5孔閘壩，分兩個階段，一階段即二枯（第二年8月～第三年3月）在閘壩、船閘枯期圍堰保護下進行閘壩和船閘施工，廠房繼續施工，由一期未完建閘壩過流和通航；二階段（第三年4月～第四年1月），船閘、廠房繼續施工，由二期已建9孔閘壩和一期未完建閘壩過流，一期未完建閘壩通航。

三期（第四年 2～11月）圍一期未完建閘壩，由右側已建11孔閘壩和過水圍堰過流，船閘通航，電站利用圍堰擋水發電。

3.2 方案二：一期圍右岸船閘

本方案分三期導流，導流程序見圖2。

一期圍右岸船閘和10.5孔閘壩，分兩個階段，一階段即一枯（第一年8月～第二年3月）在船閘和閘壩枯期圍堰保護下進行船閘和10.5孔閘壩施工，由左岸河床過流和通航；二階段即一汛（第二年4～7月）在船閘全年圍堰保護下繼續施工船閘，由左岸河床和一期已建5孔閘壩過流，左岸河床通航。

二期圍廠房，在全年圍堰保護下施工廠房，并繼續施工船閘，分兩個階段，一階段即二枯（第二年8月～第三年3月）由中部河床和一期已建5孔閘壩過流，二階段即二汛 （第三年4～7月）由中部河床和右側已建10孔閘壩過流；二枯、二汛均由中部河床通航。

三期（第三年8月～第四年7月）圍左側剩余的13.5孔閘壩，由已建10孔閘壩和過水圍堰過流，船閘通航。電站首臺機組在閘壩全部建成后發電。

3.3 方案三、一期同時圍船閘和廠房

本方案分三期導流，導流程序見圖3。

圖3 方案三施工導流程序示意圖

一期同時圍左岸廠房和右岸船閘，在一期全年圍堰保護下進行廠房和船閘施工，由中部主河床過流和通航；汛末在一期廠房基坑中形成廠房二期全年圍堰后，拆除廠房一期土石縱向圍堰。

二期圍右側10.5孔閘壩，分兩個階段，一階段即二枯（第二年8月～第三年3月）在閘壩枯期圍堰保護下進行閘壩施工，并繼續施工廠房和船閘，由中部河床過流和通航；二階段即二汛由主河床和右側已建10孔閘壩過流，由中部河床通航。

三期（第三年8月～第四年7月）圍左側剩余的13.5孔閘壩，由10孔閘壩和過水圍堰過流，船閘通航，電站利用過水圍堰擋水發電。

3.4 方案分析與比較

本工程從施工期上游水位、施工條件、工期、施工期通航和導流工程投資等方面對三個導流方案進行了綜合分析和比較，主要成果見表1。

表1 施工導流方案綜合比較表

據表1可得知，三個方案都能解決施工期通航問題，其中方案二的二期一階段、方案三的一期和二期一階段通航保證率較低。方案二不存在孤島施工問題，施工條件最優，施工期通航條件居中，但首臺機組發電工期及總工期劣勢明顯，因此排除方案二。方案一與方案三相比，庫區影響相對較小，施工期通航條件較好，施工條件稍差，首批機組發電工期要晚4個月，發電收入比方案三要少約1000萬元，導流工程投資節約1600萬元，效益較好；另方案三在一期要同時進行船閘和廠房施工，前期資金投入較大。經綜合比較，施工導流推薦方案一，即一期圍左岸廠房的三期導流方案。

4 施工導流與臨時通航模型試驗研究

為了驗證龍頭山水電站施工導流與臨時通航條件等，本工程進行了施工導流和施工期通航模型試驗。模型采用整體正態定床水工模型，幾何比尺為1：100，對各時段進行了多個特征流量的試驗，觀測水位、水面比降、流速、流態及船模航行情況等，主要試驗結果如下：

（1）各期各階段試驗上游水位均略低于設計水位，導流泄水建筑物行洪能力滿足設計要求。

（2）各期導流期間，縱向圍堰堰首附近存在斜向流等不利流態，且流速較大，應加強防護。

（3）各期臨時通航建筑物內無回流等異常流態，水流較平穩，流速分布較均勻。

（4）各期通航流量及通航保證率與設計相近，各期通航保證率較高。

5 結語

龍頭山水電站位于黃金水道贛江最末一個梯段，針對該工程自然條件和樞紐總布置等特點，對施工導流方案進行分析論證和水工模型試驗，推薦一期圍廠房的三期導流方案，能滿足施工導流和施工期臨時通航要求，并能爭取盡早發電。

在通航河道修建樞紐工程，多次分段修建水工建筑物，每次圍建筑物少占河道，并先期修建通航建筑物，能有效解決施工期臨時通航問題。

TV551

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2095-2066（2016）05-0080-02

2016-1-5

劉迎兵（1970-），女，高級工程師，本科，主要從事水利水電工程施工組織設計工作。