龙开口水电站截流设计与实施

【摘 要】根据坝址处的地形地质条件、工程布置特点、金沙江水文特性，对工程截流进行了设计，采用单戗单向立堵截流的方式，戗堤预进占以右岸为主，左岸戗堤在最终合拢时适当辅助。

【关键词】截流；单戗立堵；预进占；龙口；龙开口水电站

1 概述

龙开口水电站位于金沙江中游，枢纽工程主要由碾压混凝土重力式挡水坝、河床泄洪建筑物、右岸坝后厂房、冲沙底孔、厂坝间升压开关站、两岸灌溉取水口等建筑物组成。电站总装机容量1800MW。坝址区控制流域面积约24×104km2，多年平均年径流量533×108m3，多年平均流量1690m3/s。

大坝导流采用全年挡水围堰、左岸明渠的方案，主围堰采用土石结构。工程建设分四期，一期先在左岸施工导流明渠，同时在右岸台地布置厂房临时围堰，进行厂房及右岸大坝的开挖及混凝土浇筑，施工期原河床过流。二期在全年围堰挡护下，全面施工大坝和右岸厂房，施工期利用导流明渠内2个导流底孔及顶部缺口联合泄流。三期继续施工大坝和右岸坝后厂房，包括加高明渠坝段缺口，施工期由导流底孔、泄洪中孔、冲沙底孔和溢流表孔联合泄流。四期封堵导流底孔，水流由已建的泄洪中孔、冲沙底孔和溢流表孔联合下泄。

2 截流设计

2.1 设计标准

根据《水电工程施工组织设计规范》（DL/T5397-2007）规定，主要导流建筑物为4级临时建筑物，次要导流建筑物为5级临时建筑物。

一期导流标准采用全年10年一遇洪水，相应流量9640m3/s。二期导流标准采用全年20年一遇洪水，相应流量10800m3/s。三期导流大标度汛标准采用全年100年一遇洪水，相应流量13400m3/s。

河床截流标准采用10年一遇洪水，截流流量选择旬平均流量。

2.2 截流时机选择

根据金沙江的水文特性，对不同的截流时段进行了比较。根据计算结果，各时段截流指标随截流流量的减小从11月中旬至次年1月中旬依次减小，考虑金沙江在1月份已进入稳定枯水期，截流风险较小，截流时段选择1月中旬。

2.3 截流龙口水力计算

（1）单宽流量q： （B为龙口平均过水宽度， 为龙口泄流量）

（2）绝对落差Z： （Z上、Z下分别为上、下游水位）

（3）单宽功率N：

（4）龙口平均流速： （H-ZB为戗堤轴线处收缩水深）

工程截流流量707m3/s，龙口起始宽度按70m进行水力计算分析，上游戗堤龙口计算结果见表1。

1223.02m，龙口最大平均流速为6.7m/s，最大单宽流量为33.82m3/（s・m），最大单宽功率为110.14t・m/（s・m），相应落差为4.31m。在龙口进占过程中，在龙口宽度在40～25m时，龙口流速相对较大，达5.33～6.70m/s。

2.4 截流戗堤设计

为避免截流施工块石滚入防渗轴线，影响防渗墙的施工，上游围堰截流戗堤（轴线）布置在围堰轴线下游52.25m处，戗堤上游坡脚距防渗轴线最小距离约为15m，下游围堰截流戗堤（轴线）布置在围堰轴线下游34.29m处。

截流计算成果表明：截流戗堤龙口合龙后，上游水位约为1223.02m，考虑到安全因素，截流戗堤顶高程设为1224.5m。考虑满足三辆汽车（32t自卸汽车）同时卸料，截流戗堤龙口段顶宽25m，戗堤上游边坡为1：1.3，堤端边坡为1：1.25，下游边坡为1：1.4。

由于截流备料场主要位于右岸上游5#渣场，场地及道路布置右岸优先于左岸，并且左岸覆盖层较浅，故龙口位置在左岸利于截流合龙。根据截流水力学计算成果、戗堤堤头使用材料的抗冲能力、合龙抛投强度及道路交通布置，并结合模型试验成果，经综合比较，确定本工程预留龙口宽50m。

3 截流实施

3.1 截流备料及主要施工机械设备

截流备料所需石料料源主要为前期基坑开挖石料，大石和特大石不足部分采用3m3钢筋石笼补充。实际备料情况如下：石渣38000m3，中石18500m3，大石和特大石约9800m3（包括设置吊环的特大石400个，约1000m3），混凝土四面体12个（10t、15t各6个），钢筋石笼1380个（4140m3）。截流戗堤堤头抛投材料主要采用6～12个钢筋石笼串，Φ16钢绳长3000m，绳扣1000个。

实际参加截流的机械设备如下：挖掘机23台（斗容1.2m3～4.3m3），推土机5台，装载机6台，汽车吊6台，20t自卸汽车50辆，32t自卸汽车13辆，洒水车2辆。

3.2 截流实施

大江截流采用单戗单向立堵截流的方式，戗堤预进占以右岸为主，左岸戗堤在最终合拢时适当辅助，龙口位置靠近左岸的明渠导墙。截流于2009年1月16日6时正式开始，龙口宽度变化为38～9m。截流合龙抛投材料用量如下：大石及特大石400车次，石渣914车次，钢筋石笼385车（约800个，3m3/个）。合龙最大抛投强度98车次/小时。

实际截流流量为592m3，龙口平均流速约5.5m/s，龙口最大流速约7.0m/s，截流最大落差4.88m。

4 结语

通过对截流的设计及实施情况分析，可以得到以下初步认识：

（1）保证分流建筑物的分流能力，截流前导流明渠等相关建筑物必须达到分流的面貌要求，特别是导流明渠进、出口部位的岩坎必须清除到设计底高程，确保导流明渠内的过流能力。

（2）在实际截流过程中，为减小截流施工难度，除按理论计算结果进行充分准备外，还应改善截流条件，包括充分备料、提高抛投强度、保证截流施工道路畅通、各种截流设备检修完好等，以保证截流顺利成功。

（3）为保证和加大抛投强度的可行性，必要时可增加截流戗堤的宽度。

参考文献：

[1]陈义军，钟伟斌.云南金沙江龙开口水电站截流规划设计报告[R].中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，2009.1.

[2]董宝顺，陈义军.龙开口水电站施工导流规划设计与实施[J].水力发电，2013（2）.

作者简介：

陈义军（1974-），男，内蒙古人，高级工程师，从事水电工程施工组织设计。