航电枢纽工程施工期导流方案比选分析

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摘 要：从江航电枢纽工程河床较宽，采取分期导流方案更为科学合理。一期围左岸，采用不过水土石围堰，厂房全年施工。二期围右岸，采用过水土石围堰、闸坝及船闸两个枯水期施工完成。因本工程二期工程工程量较大，需要的施工时间比较长，在二期工程施工过程中利用二期围堰挡水发电，可以使水电站提前发挥发电效益。

关键词：从江航电枢纽工程 施工导流 导流方案比选 电站发电

1.工程概述

都柳江从江航电枢纽工程位于贵州省黔东南州从江县境内，处于柳江干流中上游都柳江河段，为都柳江干流梯级规划中的第10级。从江坝址距从江县城约1.2km，工程设计通航船舶吨级为500t，航道等级为Ⅴ级，电站装机容量45MW，库区正常蓄水位193m，死水位192m，总库容5476×104m3，工程等级为Ⅲ等，工程规模为中型，通航船闸等级为四级，航道等级为五级。

2.施工导流标准选择

从江航电枢纽工程装机为2台22.5MW的机组，总库容为5476万m3，正常蓄水位以下库容为2331万m3。根据相关规范，本工程属于三等工程，永久性水工主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级，相应临时性水工建筑物级别5级。依据《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》（DL5180-2003）及《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004）的规定，5级临时性水工建筑物采用的洪水设计标准为：当建筑物类型为混凝土时，洪水重现期为3～5年；当建筑物类型为土石时，洪水重现期为5～10年。

根据水文资料，河流洪枯流量相差较大，结合枢纽地形特点、施工难易程度及施工总进度要求等因素，综合分析后确定：当采用不过水围堰设计时，挡水标准采用全年5年一遇洪水，相应流量6630m3/s，当采用过水围堰设计时，以确保枯水时段内不过水为原则，挡水标准选择枯水期5年一遇洪水，时段为11月1日至次年4月30日及11月1日至次年3月31日，相应流量1030m3/s及690m3/s。

3.导流方式比选

根据水文、地形、地质条件及水工建筑物布置，施工导流可采用分期围堰导流方式和一次拦断河床围堰导流方式，与之配合的有明渠导流及隧洞导流。

对于一次拦断河床围堰导流方式，如采用明渠导流，由于坝址两岸山高坡陡，且水工建筑物已嵌入两岸较深，开挖会形成高边坡，开挖量很大。

如采用隧洞导流，根据坝址地形，只能布置于右岸，右岸布置有船闸，由于船闸上、下游引航道导航墙较长，隧洞布置仅能施工上、下闸首，则上、下游导航墙需进行水下施工，两部位混凝土量约有7万m3，水下混凝土施工单价较高，且只能在导流隧洞封堵后才能进行施工，此时工程已基本完工，如下闸蓄水发电，上游水位抬高对水下混凝土施工不利，如不蓄水，厂房不能及时发电产生效益。由于导流流量较大，所需导流洞尺寸较大，石方洞挖工程量大，根据地质资料，右岸覆盖层较厚，地质条件差，导流隧洞成洞及支护困难，并且造价较高。由于洪枯流量及水位相差较大，只能采取枯水期导流，加上隧洞导流的施工工期，发电工期要比分期围堰导流方式发电工期长，且一次拦断河床的导流方式只能在工程基本完建后才能发电，而不能利用围堰挡水发电，将比分期围堰导流方式少了施工期的发电经济效益，因此本工程选定分期围堰导流方式。

4.施工导流方案比选

综合分析并结合主体工程布置，从减少导流工程量、尽量减少坝区两岸边坡冲刷、缩短工期、降低建设投资、尽可能提前发电等原则出发，提出两个导流方案进行比较。

4.1施工导流方案一

一期左岸不过水土石围堰，厂房全年施工。二期右岸过水土石围堰、闸坝及船闸两个枯水期施工完成。

4.1.1一期导流

在开工第一年枯水期先进行左岸一期不过水土石子围堰填筑，由束窄后的右侧河床导流，在其围护下施工纵向混凝土导墙、左岸重力坝、1#～3#泄水闸和厂房，第二年汛期前完成纵向导墙和全年土石围堰施工；第二年厂房全年施工。

4.1.2二期导流

在第三年的枯水期进行右岸二期过水土石围堰填筑，由1#～3#坝段3孔泄水闸导流，在二期围堰保护下施工剩余的3孔半泄水闸坝及船闸、右岸重力坝，分两个枯水期完成，在第二个枯水期填筑不过水土石围堰用于施工船闸上、下游隔水墙。利用二期围堰及一期已建成的3孔闸坝挡水，已建好的机组发电。在洪水期最高发电水位为188.50m，在枯水期最高发电水位为190.5m。第一台机组发电时间为第3年10月底，至工程完建还有18个月；第二台机组发电时间为第3年12月底，至工程完建还有16个月。

4.2施工导流方案二

一期左岸过水围堰，厂房两个枯水期完成；二期右岸过水土石围堰、闸坝两个枯水期完成。利用二期围堰挡水发电，在洪水期及枯水期最高发电水位均为183.0m。第一台机组发电时间为第4年4月底，至工程完建还有12个月；第二台机组发电时间为第4年8月底，至工程完建还有8个月。

4.3导流方案一与方案二的经济比较

导流方案一的导流工程量比方案二大，方案一的投资为6012.99万元，方案二的投资为3821.5万元，方案一比方案二多出约2191.49万元，但方案一比方案二提前6个月发电，根据水能电量计算，方案一施工期发电量比方案二多约1.215亿kW.h，上网电价按照目前贵州省中小型水电站标杆上网销售电价0.2594元/kW.h计，由于此产生的效益约为3151.71万元，扣除增加的导流投资约2191.49万元，还有约960.22万元的盈利。由从江航电枢纽工程发电经济指标比较差，主要是国家公益性项目，也是改善贵州省基础设施建设，航电枢纽参照周边省份上网电价（广西上网电价为：0.33元/kW·h，重庆上网电价为：0.35元/kW·h）均高于0.3元/kW·h，因此，从江航电枢纽工程电价有希望上调至0.3元/kW·h，如果按照0.3元/kW·h计算，则盈利为1273.51万元。因此，本工程施工导流采用方案一更为经济合理。

5.导流建筑物形式与布置

导流建筑物主要有一、二期土石围堰、混凝土纵向导墙等。围堰的布置主要根据枢纽结构布置，保证基坑施工有足够的工作面，有利于机械化施工，加快施工进度等因素进行。纵向导墙的布置与水工厂房、大坝的布置相结合，以减少工程量、过流顺畅、后期下闸简单方便为原则进行布置。

一期子围堰围左岸，采用土石围堰型式。导流标准为11～4月P=20%洪水，相应流量为1030m3/s。一期子土石围堰轴线全长为427.0m，其中上游围堰轴线长约101.7m，下游围堰轴线长39.0m，纵向围堰轴线长为295.0m；围堰顶宽7.0m，上游围堰挡水高程182.30m，顶高程184.00m，下游围堰挡水高程180.33m，顶高程182.50m，迎背水面坡比均为1∶1.5。堰体及基础均采用高压摆喷灌浆形成防渗板墙防渗，防渗墙孔距1.4m，为封闭式，灌至砂砾卵石层底部并伸入强风化岩石内1.0m。纵向围堰迎水面部分用3m3的钢筋石笼保护，防止水流淘刷围堰，以保证围堰堰脚及坡面的稳定。

一期围堰在一期子围堰围护下填筑，采用土石围堰型式，为不过水围堰，导流标准为全年P=20%洪水，相应流量为6630m3/s。上游土石围堰挡水高程190.42m，顶高程为192.00m，顶宽为7.0m，长69.0m；下游土石围堰挡水高程189.68m，顶高程为191.00m，顶宽7.0m，长41.0m。一期上、下游土石围堰迎水边坡坡比均为1∶2.0，背水边坡坡比均为1∶1.5，堰体采用粘土心墙防渗，堰基采用置换粘土填筑防渗。纵向围堰利用一期已完成的混凝土纵向导墙挡水，顶宽5.0m，上游导墙长107.0m，顶高程192.0m，两侧坡面垂直；下游导墙顶宽5.0m，长150.0m，顶高程191.0m，两侧坡面垂直。纵向混凝土围堰的基础要求坐落在弱风化岩石层。

二期上、下游围堰均采用土石围堰型式，与混凝土纵向导墙共同挡水。导流标准为11～4月P=20%洪水，相应流量为1030m3/s。上游围堰挡水高程按计算为181.82m，为充分利用纵向围堰以增发更多电量，将堰顶高程加高至188.50m，轴线长136.0m，顶宽9.0m，迎水面边坡坡度为1∶3.0，背水面坡度为1∶2.0，粘土斜墙防渗，堰基用高压摆喷灌浆形成防渗板墙防渗，防渗墙孔距1.4m，为封闭式，灌至砂砾卵石层底部并伸入强风化岩石内1.0m。下游围堰挡水高程180.33m，顶高程181.5m，轴线长193.0m，顶宽7.0m，迎、背水面坡度均为1∶2.0，堰体及基础均采用高压摆喷灌浆防渗，要求同二期上游围堰。二期上、下游围堰使用两个枯水期，为过水围堰，堰顶均采用1000mm浆砌石护顶，溢流面和围堰坡面、坡脚分别采用浆砌石、块石及钢筋笼等结构进行保护。在枯水期，可填筑麻袋粘土围堰将二期上游围堰加高至191.5m高程，上游最高发电水位加高至190.50m。麻袋粘土围堰顶宽4.0m，迎、背水面坡比均为1∶0.5，高3.0m。

二期船闸隔水墙上、下游围堰采用土石围堰型式，导流标准为11～3月P=20%洪水，相应流量为690 m3/s。上游围堰挡水高程按计算为180.91m，为充分利用纵向围堰以增发更多电量，将堰顶高程加高至188.50m，轴线长300.1m，顶宽9.0m，迎、背水面边坡坡度均为1∶1.5；下游围堰挡水高程179.35m，顶高程181.00m，轴线长344.5m，顶宽7.0m，迎、背水面坡度均为1∶1.5，上、下游围堰堰体及堰基均用高压摆喷灌浆形成防渗板墙防渗，防渗墙孔距1.4m，为封闭式，灌至砂砾卵石层底部并伸入强风化岩石内1.0m。本工程施工导流建筑物特性见表5-1。

6.结语

从江航电枢纽工程由于河床较宽，且坝址距离从江县城较近，受到地形、地貌及周边环境限制，本工程采用分期导流方式比较科学合理。因二期工程工程量较大，需要施工周期长，利用二期围堰与一期已建设完成的挡水建筑物挡水，使电站在二期工程施工期内发电产生发电效益，对工程投资可以提前获得收益。因此，本工程的施工导流比选结果为一期围左岸，采用不过水土石围堰，厂房全年施工。二期围右岸，采用过水土石围堰、闸坝及船闸两个枯水期施工完成。

参考文献：

[1]渠化工程枢纽总体设计规范[S]（JTS 182-1-2009）.

[2]水电枢纽工程等级划分及设计安全标准[S]（DL5180-2003）.

[3]水电枢纽工程等级划分及设计安全标准[S]（DL5180-2003）.

[4]水利水电工程施工组织设计规范[S]（SL303-2004）.

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