苏丹麦洛维大坝工程一期导截流设计与施工优化

曹 辉

(中国水利水电第七工程局有限公司,四川 成都 610081)

1 概 述

苏丹麦洛维大坝工程位于苏丹喀土穆白尼罗河(White Nile River)与青尼罗河(Blue Nile River)汇合处下游大约 800 km的尼罗河上。工程从左至右分别为左岸土堤、左岸面板堆石坝(含左岸灌溉取水口)、左河道粘土心墙坝、发电厂房坝段(取水口和发电厂房)、非溢流坝段、溢流坝段、右岸面板堆石坝(含右岸灌溉取水口)、右岸土堤。发电厂房装机 120万 kW,最大坝高 67 m。该工程于 2003年 6月 15日开工,目前已基本完建。工程枢纽总平面布置见图 1。

图1 枢纽总平面布置图

麦洛维电站所在地域气候条件为热带大陆气候,年均气温 29.1℃～29.2℃,最大日降雨量约76mm,11月～次年 4月一般无降雨量记录。年平均湿度 23%～24%,12月份平均湿度最高为33%,5～6月份最小至 15%～16%。日平均蒸发量从 23.9 mm/d(Ⅸ)至 13.9 mm/d(Ⅻ)。尼罗河汛期为 7～12月,枯期为 1～6月,最大洪峰流量主要集中在 8月末至 9月初之间,为 13580 m3/s。青尼罗河(Blue Nile River)洪峰大约为尼罗河主流流量的 68%,年径流量大约为尼罗河主流的 57%,青尼罗河(Blue Nile River)和阿达布拉河(Atbara River)雨季(VII～X)径流量大约为尼罗河主流的 30%,在少雨季节(XI～VI),81%的径流量来自白尼罗河。

2 工程导流规划及布置设计优化

本工程合同文件中业主推荐的导截流工程分为二期。

一期利用上游围堰截断右河道,河水经左岸原始河道过流。在上下游及纵向围堰保护下施工溢流坝和非溢流坝,并在导流明渠围堰的保护下施工位于上游围堰上游的导流明渠。在合同文件中,一期导流围堰的具体布置情况见图 2。

图2 合同文件中一期导流围堰布置示意图

根据合同文件,一期上游围堰截流流量为枯期 11月多年平均流量 2000 m3/s。

在实施进场后的施工组织设计阶段,根据进一步对现场地形、地势、地貌以及河道水流分布的分析:在枯期,右河道上游无名岛左、右侧岔河水流量分别约为右河道总流量的 1/3和 2/3以及在截流时段的日期里现场可能仅有合同预期的 2/3设备,为减小截流难度、确保截流尽早实现,为一期上下游围堰创造尽早施工的条件,以避免高额的延期罚款(合同中规定,一期围堰完成的里程碑拖期罚款为 55万欧元/d),决定将原合同文件规定的利用一期上游围堰截流的方式做以下优化:

(1)利用导流明渠施工围堰 1截断无名岛右侧河岔;

(2)在原导流明渠施工围堰 2以及上游围堰之间增设一道辅助围堰以截断无名岛左侧河岔,从而整个截断右河道;

(3)在导流明渠施工围堰 1截断无名岛右侧河岔后,在施工辅助围堰的同时,施工下游围堰预围堰(下游围堰的下游部分详见图 7)以减小截流落差和难度,优化后的布置情况见图 3。这样的布置具有以下优点:

图3 实际施工一期导流围堰布置示意图

(1)减小截流难度,保证截流成功;

(2)使得导流明渠在干地进行施工,避免了合同中的导流明渠水下开挖,从而减少工程成本;并且能够保证导流明渠的开挖质量,从而保证过流能力,为二期左河道截流创造好的条件。

(3)能保证在干地进行施工围堰施工,从而保证一期导流期间的防渗效果。

(4)上游围堰占压段的导流明渠在围堰填筑前即可开挖到设计高程,便于今后的围堰基础拆除到二期左河道截流时需要的高程,为二期左河道截流创造出更好的分流条件。

3 围堰结构设计优化

合同文件中,业主推荐的上、下游围堰结构分别见图 4、5,优化后的上游围堰结构见图 6和图 7。

图4 合同文件中业主推荐的上游围堰结构图

图5 合同文件中业主推荐的下游围堰结构图

图6 优化后的上游围堰结构图

图7 优化后的下游围堰结构图

从上游围堰结构断面图可知,施工期间优化设计后的围堰更方便施工,缩短了工期,更能保证里程碑的实现。

4 实施结果

以上优化设计于 2003年 9月底在经过项目咨询工程师(德国拉美尔国际)评审批准后开始实施,并在现场仅有原合同文件预期的约三分之二设备资源的情况下,于 2003年 10月 18日完成了无名岛右侧河岔截流,于 2003年 10月 22日完成了无名岛左侧河岔截流,从而成功地完成了右河道截流,为后续的基坑排水、上游围堰占压段导流明渠的开挖以及上下游围堰的填筑争取了时间,创造了有利条件。

一期导流期间,上下游围堰经受了尼罗河汛期洪水的考验,并取得了比预期更好的防渗效果,节约了基坑排水费用。

另外,在一期导流的 2年时间里,由于尼罗河河水含泥量非常大,在上游围堰上游的导流明渠以及下游围堰迎水侧发出现了近 3 m厚的淤积,给实现二期河道截流里程碑带来了很大的困难。今后,对于在类似尼罗河这样含泥量高的河流上施工时,应引起足够的重视。