针对双沟水电站大坝施工截流设计

针对双沟水电站大坝施工截流设计

2013年第11期东北水利水电规划设计【文章编号】1002-0624(2013)11一O009一O3双沟水电站大坝施工截流设计王鹤，，史光宇t，吉士道t，刘群辉z，黄远泽(1．中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春130021；2．中水北勘测设计研究有限公司监理公司。吉林长春130021)【摘要】根据双沟水电站工程坝址处的地形地质条件、工程布置特点、坝型及第二松花江水文特性，进行导截流设计。说明了在高寒山区有上游水库帮忙条件下。面板堆石坝施工截流设计实施过程中，为减小截流施工的难度，除按理论计算结果进行充分准备外，还应改善截流条件，提高抛投强度，并充分考虑一切不利因素，以保证截流顺利成功。【关键词】双沟水电站；截流流量；单戗堤；堆石【中图分类号】TV551．2【文献标识码]B1工程概况西伯利亚高气压影响，西风及西北风带来了干燥而寒冷的气流，使冬季漫长而严寒，积雪较深，最双沟水电站位于吉林省东南部山区抚松县大积雪深度为52cm，冻土深度1．26m。河流封境内，最大坝高为110m，水库总库容为3．95x10s冻期长达5个月之久。夏季受太平洋季风影响，，调节库容1．45xl08m3，水电站装机容量280使气候炎热多雨，春季仍属于干燥而较冷的天MW。双沟电站混凝土面板堆石坝为I级建筑物。气，且多风。秋季短，天气晴朗凉爽。流域内有抚2基本资料松气象站，抚松气象站多年平均气温4．3℃，绝对2．1水文气象条件最高气温为34．9oC，绝对最低气温为一37．7℃。2．1．1水文流域内冬季多西风，夏季多西南和东南风，年内该工程施工期洪水按水文特性划分，春汛期3—4月份风速较大，抚松站最大风速为18m／s，为4月1日至4月30日，汛前期为5月1日至7月相应风向为南风。14日，大汛期为7月5日至9月30日，汛后期为1O2．1．3冰情月1日至11月30日，枯水期为12月1日至翌年3头道江冬季水量一般比较稳定，封冻期最早月31日。各时段不同重现期洪峰流量见表1。为11月1O日左右，开江最早为3月17日左右，表1小山一双沟区间分期洪峰流量春季开江一般是文开，但由于气温和降雨影响也容易形成半文半武的开江形式。2．2地形地质坝址处河谷呈基本对称的“v”型，谷底宽约80~85m。基岩主要为安山岩，仅右岸高程578m以上分布有玄武岩，两者之间不整合面处有厚约12．1．2气象ITI砂砾石壤土，以约3Oo倾角向山里倾伏。头道江流域地处吉林省东南部山区，直接受季风影响，属于寒温带气候。冬季有5-6个月受3围堰结构型式·9·n规划设计东北水利水电2013年第11期3．1设计标准小山电站一双沟区间11月份5年重现期流量(p=双沟水电站为大(2)型二等工程，大坝为Ⅱ级36．0m3／s)，即9=246m3／s；龙口合龙设计流量考建筑物。根据(sDl338—89)(水利水电工程施工虑上游小山电站调节，按小山电站一双沟区间，11组织设计规范>规定，导流建筑物的级别为Ⅳ级。根月份5年重现期流量为36．0rn3／s。据施工进度安排，截流土石围堰技施阶段设计标准4．3截流方式的选择为挡汛后5年重现期洪水，洪峰流量为282mVs，根据截流水力学计算成果，参考其它工程经相应的水位为496．42m；上下游土石围堰的作用验和有关资料，截流方式初步选用单戗堤立堵截为：在其围护下进行大坝的施工。坝区上下游土石流方式，采用左右岸两侧同时进占。根据截流水力学计算，龙口宽度确定为2Om，相应龙口最大流围堰设计洪水标准，采用大汛1O年重现期洪水，洪速为4．65m／s，抛投料最大粒径为124cm。峰流量为1607m3／s，相应上游水位为513．29nl，下4．4截流水力学计算游水位为492．70m；上下游堰顶高程分别为519．10截流水力学计算采用(水利水电工程施工组m、493．70ITI。当遇20年一遇超标洪水(洪峰流量为织设计手册>中的计算方法，其主要计算公式为：2062mVs)时，在上游围堰堰顶抢筑1．5m高草袋Q=Qg+Qd+Qr+Qs土，使上游围堰堰顶高程达到520．60m，即可满足式中：截流流量，m3／s；Qg一龙口泄流量，挡20年一遇超标洪水要求。mVs；Q,／——分流建筑物(导流明渠)泄流量，m3／s；3．2围堰剖面型式Q广上游河槽调蓄流量，mVs；——戗堤渗流围堰型式为土石围堰。上游围堰堰体为粘量，m3／so土心墙堆石围堰，上游围堰顶宽8m，迎水侧边坡根据上述联合泄流关系，求出不同龙口宽度1：1．4，背水侧边坡1：1．4。由迎水面到背水面依次时的上游水位、龙口泄量，进而求出龙口落差、龙为块石、反滤料、粘土、反滤料、堆石，顶宽依次为口流速和抛投料粒径。2m，1m，2m，1m，2m。上游截流围堰为粘土斜截流水力学计算主要成果见表2，3，4。墙堆石围堰，堰顶宽12m，迎水侧边坡1：2．5，背水表2Q=246m’／s时截流水力学计算主要成果表侧边坡1：1．3o由迎水面到背水面依次为块石、反滤料、粘土、反滤料、堆石，顶宽依次为1ITI，1m，2ITI，1m，7irl。下游围堰采用粘土斜墙堆石围堰，顶宽12m，迎水侧边坡1：2．5，背水侧边坡1：1．3。由迎水面到背水面依次为块石、反滤料、粘土、反滤表3Q=141m3／s时截流水力学计算主要成果表料、堆石，顶宽依次为1Irl，1rll，2m，1rll，711。4截流设计4．1截流时间的选择根据施工进度安排，截流时间选定为2004年11月初戗堤进占，2004年11月下旬截流。表4Q=36m3／s时截流水力学计算主要成果表4．2截流流量的确定根据规范规定，截流标准应采用截流时段5年重现期洪水。该工程施工洪水受上游水库调节，截流流量主要受上游的小山电站发电流量控制【共2台机，满发时流量210m3／s)，且截流时段上游小山电站一双沟区间流量较小。根据上述施工洪水特点，经综合分析，确定戗堤设计洪水标准，按小山电站2台机满发流量(9=2101-13．3／s)，加上n2013年第11期东北水利水电规划设计经计算，龙口最大流速5．25m／s，龙口最大抛利因素，以保证截流顺利成功。投料粒径(当量直径，下同)158cm，截流戗堤顶高1)提高分流能力，截流前导流明渠和相关建程为496．40m，最大落差1．40m。根据以上结果可筑物必须达到设计要求的尺寸和面貌，确保导流以看出，确定采用在上游单戗堤立堵截流方式，采明渠内水流顺畅。用堆石截流即可，不必选用特殊截流抛填料。2)充分备料(可按抛投料总量的150％备料)，4．5截流工程量以免因供料不及时而产生停工待料现象；为以防截流设计工程量见表5。万一，确保截流顺利实现，所需石料均应满足如下表5截流工程量表要求：石料完整、新鲜、坚硬，有较高的抗压强度、良好的抗水性能及抵抗风化和冻融破坏的能力。3)保证截流施工道路畅通，各种截流设备应提前检修，保证设备完好。4)增加前沿工作面，必要时可局部加宽戗堤5结语顶宽，设临时停车场，以保证和加大抛投强度。5)因截流流量的选择与上游小山电站的发电工程已于2004年11月下旬截流成功，为主体流量密切相关，故截流时应加强与小山电站的协工程的按期完工打下了良好的基础，为类似工程调和联系，让其短时停机，这对减小截流难度、确积累了宝贵的经验。实施过程中，为减小截流施工保截流成功是非常必要的。的难度，除按理论计算结果进行充分准备外，还应改善截流条件，提高抛投强度，并充分考虑一切不【收稿日期】2O13一D5—15’，，''，’'''l’'’''，●’''''，’'，''’，'，ll''，'’'，''，’’'''，-，’'’'，，，，l’’●’''，'，''''''●l''''(上接第2页)表2辽宁电网2020年抽水蓄能容量配置方案比较表Mw的抽水蓄能容量。届时，辽宁电网抽水蓄能电站装机容量占系统总装机容量的比例为8％左右，占最大负荷的比例为11％左右，与国内外以火电为主电网中抽水蓄能容量所占比例相接近，说明辽宁电网2020年配置6000Mw的抽水蓄能容量是比较经济合理的。6结论通过对辽宁电网电源优化配置分析，辽宁电网建设抽水蓄能电站的需求空间较大，且省内可从表2可以看出，在辽宁电网2020水平年各供开发的抽水蓄能电站站点较多。今后电网在建调峰电源配置方案中，从方案1～方案5的系统费设高温高压大容量燃煤火电机组、积极发展新能用现值，随着抽水蓄能容量的增加而减少。而方案源的同时，还应加强对省内抽水蓄能电站等调峰6则有所回升，其中以方案5的费用现值为最小，电源的开发建设，形成以供热机组和大容量燃煤表明辽宁电网在现行的分电比例情况下，到2020火电机组承担系统基荷和腰荷，以抽水蓄能电站年需要6600MW抽水蓄能容量，才能达到系统和水电为主的调峰电源，承担系统峰荷的较为合电源的优化配置。但考虑到方案4到方案6，系统理的电源结构。随着辽宁核电站的投入运行，电网费用现值变化不大，以及远景负荷发展水平和负更需要抽水蓄能电站来配合。所以，从改善辽宁省荷特性变化的不确定性等综合因素，推荐辽宁电电网的调峰状况、优化系统电源结构、加快推进抽网2020年抽水蓄能电站最小配置规模为6000水蓄能电站的开发建设意义重大。Mw，即使在考虑蒲石河1200MW和桓仁蓄能800Mw均投产的情况下，到2020年仍需投入4000【收稿日期12013—04—22·11·