西藏金河瓦托水电站施工截流设计

　　[摘要]西藏金河瓦托水电站位于澜沧江一级支流金河上，工程导流采用一次拦断河床配合隧洞导流方案。根据工程的实际条件，文中从截流标准和时段、戗堤布置、水力学计算、龙口分区等方面，对截流设计过程进行了介绍，并提出了截流前的准备措施，保证了工程截流的顺利成功。

　　[关键词]瓦托水电站;导流方案;戗堤;截流设计

　　1工程概况

　　瓦托水电站位于西藏自治区昌都市卡若镇乃帕村下游约2.5km处，下游距离昌都市察雅县吉塘镇12.2km，为金河水能开发的次末级。水电站工程为Ⅲ等中型工程，开发任务为发电。坝址控制集水面积6771.0km2，正常蓄水位3315.0m，死水位3313.0m，总库容1383.0×104m3。枢纽建筑物主要由左岸砂砾石坝连接坝段、左岸混凝土重力坝段、发电厂房的坝式进水口坝段、门库坝段、溢流坝段、右岸混凝土重力坝段等组成。坝顶高程3318.5m，最大坝高70.0m。厂房为坝后式厂房，厂房内安装3台机组，总装机容量50MW。

　　2基本资料

　　2.1水文气象条件

　　瓦托水电站位于金河流域下游河段末端，多年平均降水量603.0mm，每年11月至次年4月，干旱多风，降水量仅占全年降水量的10.8%;5月至10月气候温和，空气湿润，降水量占全年的89.2%，其中6月至9月降水量占全年的74.1%。其中6至9月为汛期，10月至次年5月为非汛期。

　　2.2工程地质条件

　　瓦托坝址区为高山峡谷地貌，河谷呈“U”字型，正常蓄水位3315.0m时，河谷宽约167.0m。金河流向由W向E，河水面宽35～45m，水深1～3m，河床局部基岩裸露，部分为混合土漂石覆盖。工程区所处为高海拔、高寒山区，最大季节性冻土深度0.8～1.0m。

　　3围堰结构形式

　　3.1设计标准

　　瓦托水电站工程等别为Ⅲ等，主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别4级。根据(DL/T5397-2007)《水电工程施工组织设计规范》规定，3级永久建筑物相应的施工导流建筑物为5级，土石导流建筑物设计洪水重现期为5～10年。考虑该工程导流建筑物使用年限较短，同时为节省导流工程投资，导流标准选为重现期5年一遇洪水，相应流量为587m3/s。经比选，施工导流方式为一次截断河床配合隧洞导流的方式。

　　3.2围堰剖面型式

　　大坝上游围堰顶高程3283.92m，顶宽均为8m，堰高18.92m，上、下游边坡均为1∶1.5，围堰上游坡面采用50cm厚块石护面。下游围堰堰顶高程3271.82m，顶宽8m，堰高6.82m，上、下游边坡均为1∶1.5，围堰下游坡面采用50cm厚块石护面。围堰采用导流洞开挖石渣填筑，堰体中部设置4m厚砂砾石层。由于河床覆盖层较薄，围堰堰体及基础采用高喷灌浆进行防渗，灌浆底线深入弱风化岩面以下1.0m。

　　4截流设计

　　4.1截流标准和截流时段选择

　　根据DL/T5397-2007《水电工程施工组织设计规范》规定，瓦托水电站截流标准采用截流时段5年重现期月平均流量。根据施工进度安排，截流选择汛后进行。汛后10月、11月，5年一遇月平均流量分别为101m3/s、51.8m3/s。由于截流设计流量很小，且导流洞的分流能力相对较大，因此10月或11月进行截流难度都很小。综合考虑，截流后基坑开挖、坝体浇筑进度，截流时段选择在第一年汛后10月份。戗堤进占时间为第一年10月，相应月平均流量为101m3/s。

　　4.2龙口位置的选择

　　截流龙口位置的选择主要考虑截流水力条件及施工条件。龙口位置若选择在河床较高位置，导流洞分流较多，龙口流量会相应减小，能够在一定程度上减小截流难度。但本工程导流洞进口底板高程为3267.0m，截流戗堤处河床高程在3265.0m左右，低水位时导流洞分流能力相对较弱。因此，从截流水力条件方面看，龙口位置对截流的难度影响较弱。从施工条件方面看，导流洞位于金河右岸临山侧，地势陡峭，施工道路布置困难，且截流时导流洞分流，右岸上下游交通中断，若要保证截流施工，需在导流洞进口或出口架桥，施工难度较大，而左岸阶地地势平坦、开阔，便于布置施工道路。综合截流水力条件及施工条件分析，截流宜从左岸进占，龙口位置选择在靠近右岸的位置为宜。

　　4.3戗堤布置及型式

　　截流戗堤布置于上游围堰上游侧，轴线与上游围堰平行。堰体采用开挖渣料填筑，顶宽5.0m，上、下游边坡均为1∶1.5。根据计算截流时上游水位为3271.83m，戗堤安全超高取1.0m，确定截流戗堤顶高程定为3272.83m，堤高7.83m。4.4截流水力计算截流水力学计算采用《水利水电工程施工组织设计手册》中的图解法计算。截流时，河道来流量由以下四部分组成：Q=Qg+Qd+Qr+Qs式中：Q——截流流量，m3/s;Qg——龙口泄流量，m3/s;Qd——分流建筑物泄流量，m3/s;Qr——上游河槽调蓄流量，m3/s;Qs——戗堤渗流量，m3/s。该工程截流戗堤高度小，相应抛投强度较小，采用立堵截流方式，上游槽蓄流量及戗堤渗透流量一般较小，通常在计算中可以忽略。因此，图解法计算时，河道来流量只考虑龙口泄流量与导流洞分流量两部分。

　　1)龙口泄流量。龙口泄流量按堰流公式计算：Qg=mB2gH1.50式中：B——龙口平均过水宽度，m;H0——龙口上游水头，m;m——流量系数，一般采用0.30～0.32，计算中取0.30。2)导流洞分流量。导流洞布置在右岸，为6.5m×8.5m(宽×高)的城门洞型隧洞，洞顶拱中心角120°，全长388.72m，进口底板高程3267.00m，出口底板高程3265.00m，底坡5.15‰。根据计算，导流洞泄流量与上游水位关系见表3。根据上述泄流关系，分别绘制分流曲线Qd～H与龙口泄流曲线Qg～H，虚线(Qd～H向右平移101m3/s流量)与龙口泄流曲线族交点的H、Qg即为不同龙口宽度时的上游水位及龙口泄流量。截流水力学图解法见图1。3)龙口平均流速。龙口流速以戗堤轴线断面为计算断面。龙口水深确定原则：当龙口为淹没流时，取下游水深;非淹没流时，取临界水深。按下式计算：v=QgBh式中：h——龙口水深，m。4)抛石块径。抛石块径按下式计算：d=12gγs-γγæèöøvK2式中：d——石块化引为球体的当量直径，m;γs，γ——分别为块石容重和水的容重，t/m3;v——龙口最大流速，取平均流速的1.2倍，m/s;K——稳定系数，取1.2。

　　4.5截流方式的选择

　　根据水力计算成果，截流时龙口最大落差为2.74m，小于4m，确定采用单戗堤立堵截流方式。根据施工现场实测，用于截流的开挖料粒径大都小于0.30m。龙口预留底宽为20m时，龙口最大流速为3.80m/s，需采用当量直径大于0.32m的块石料进行进占填筑，此时戗堤预进占石渣大都不能满足抗冲要求。据此，龙口预留宽度确定为20m。根据水力计算成果，截流时所需抛投料块径最大为0.54m。开挖料中的大块石较多，且满足截流用量及要求，无需制备混凝土体及钢筋石笼等特殊截流抛填料。

　　4.6龙口分区设计及截流备料

　　根据合龙过程中不同龙口宽度的水力指标，将截流龙口分为4个区段：第Ⅰ区段，龙口底宽20～10m段;第Ⅱ区段，龙口底宽10～0m段;第Ⅲ区段，龙口底宽0～0m(龙口底高程3268.36);第Ⅳ区段，龙口底宽0m(龙口底高程3268.36)～合龙。4.7截流准备为减小截流难度，截流前，还应从交通、备料、预防护等方面做好充分准备，具体措施如下：1)为保证截流抛投强度，使截流一次成功，应保证截流交通畅通，截流道路的宽度、回车场地的设置应满足截流施工的需要。2)充分备料，避免因供料不及时而产生停工待料现象，抛填石料可利用工程开挖渣料，但应满足要求，建议就近分区暂存。3)截流前，采用块石抛填或石笼加固等措施预先对戗堤裹头及河床进行防护处理，以改善截流条件。4)提高分流能力，截流前导流洞进、出口的淤积物要清除，确保导流洞内水流顺畅。5)配备足够的施工机械并提前检修，确保截流顺利进行。

　　5结语

　　截流是水利工程施工过程中的一项关键工作，将影响到后续工程的顺利开展。此次截流设计从截流标准、戗堤布置、备料及施工准备等方面对瓦托水电站的截流过程提供了指导和数据支撑，为瓦托水电站的成功截流奠定了基础。为确保截流顺利成功，还需充分考虑截流过程中的风险因素，如气象变化、超标洪水等，做好截流过程中的各项观测，制定有效的应急措施。

　　[参考文献][1]涂小兵，王玉忻.水电站施工期超标洪水应对措施研究[J].水利规划与设计，2017(06)：45-47.

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