西藏尼洋河多布水电站工程截流设计

范 巍

(中国水电基础局有限公司，天津 301700)

文章编号：1006—2610(2015)03—0065—02

西藏尼洋河多布水电站工程截流设计

范 巍

(中国水电基础局有限公司，天津 301700)

针对多布水电站深厚覆盖层、地层抗冲流速小、截流戗堤与砂砾石坝结合的特点，通过适当扩大龙口宽度、左右岸龙口裹头和河床底部采用抛投钢筋石笼防护、预留冲距等措施，取得了良好效果。

截流;分区抛填料;预留冲距;多布水电站

1 工程概况

多布水电站工程位于西藏自治区林芝县八一镇多布村尼洋河干流上，距拉萨市公路里程383 km，距林芝地区行署所在地八一镇28 km，川藏公路从库坝区左岸通过，交通便利。

本工程规模属Ⅲ等中型工程，主要建筑物为3级，枢纽建筑物从右至左依次为拦河砂砾石坝、泄洪闸、生态放水孔、引水发电系统、左岸混凝土副坝、鱼道。装机容量120 MW，多年平均发电量5.06亿kWh。本工程采用分期导流方式，一期左岸边围堰挡水，河床过流，基坑全年施工；二期主河床一次断流，泄洪闸、生态放水孔过流[1]。

2 截流设计标准及流量

根据工程施工进展情况和施工总进度安排，主河床截流时间选择在11月下旬，11月初开始预进占。根据DL/T5397-2007《水电工程施工组织设计规范》，截流标准可采用截流时段重现期5～10年一遇的月或旬平均流量。因5年一遇与10年一遇戗堤高程仅增加0.11 m，故截流设计流量选取10年一遇11月月平均流量Q=199 m3/s。

3 龙口宽度

二期上游围堰位于左岸堆积台地上，岸坡坡度为30°，覆盖层厚200～300 m，上部为碎石土，中、下部为含块石砂砾卵石和冲积含砾中细砂层，右岸地面坡度30°～40°，覆盖层厚38～42 m，主要为冲积含砾砂层，主河床截流龙口位于左岸河床，河床部位为含块石砂砾卵石，抗冲流速为1.5～2.5 m/s，椐龙口水力学特性指标见表1，确定龙口宽度为60 m。截流前为确保龙口的稳定，在左、右岸预进占龙口裹头和河床底部采用抛投钢筋石笼防护。

表1 龙口水力学特性指标表

4 截流方案设计

4.1 截流戗堤位置及截流方式

截流戗堤作为砂砾石坝一部分，砂砾石坝要求在干地施工，为此，将戗堤布置在围堰防渗轴线上游，为防止钢筋笼(或大粒径石碴)落于混凝土防渗墙施工区内，戗堤轴线和混凝土防渗墙轴线要相隔一定的距离，确定相距为26.65 m。本工程截流合龙流量199 m3/s(较小)，截流落差不超过5 m(不大)，采用单戗立堵方式更适合[2]。

4.2 龙口水力计算

4.2.1 龙口泄流量计算

截流设计流量在截流过程中可分为3个部分：

Qr=Q龙+Q泄+Qs

(1)

式中：Qr为截流设计流量，m3/s；Q龙为龙口泄流量，m3/s；Q泄为泄洪闸泄流量，m3/s；Qs为截流戗堤渗流量，m3/s。

本工程截流水力学计算中不考虑截流戗堤渗流量，作为设计的安全裕度。

单戗堤立堵截流水力学计算的基本假定：不计戗堤渗透流量及水库调蓄对上游水位的影响，视龙口为梯形或三角形过水断面的宽顶堰。

龙口泄流量按式(2)进行计算：

(2)

根据式(2)，立堵进占过程中龙口水位～流量关系，见龙口水力参数成果表(表1)所示。

4.2.2 进占抛投物料粒径估算

截流戗堤龙口段进占抛投料粒径和抛投料重量采用经验公式估算，见式(3)、(4)。

抛投料粒径：

(3)

抛投料重量：

(4)

式中：d为折算成圆球体的直径，cm；vmax为最大流速，计算时取龙口平均流速，m/s；r为水容重，取1.0 t/m3；rm为抛投料容重，块石取2.6 t/m3；k为综合稳定系数，k=1.0。

4.2.3 抛投物料预留冲距估算

在流水中抛石，石块在河底的稳定点和入水点间的距离，称为抛石冲距，冲距与水流参数和河床粗糙度有关，由于因素复杂，河床表面地形千差万别，计算时利用式(5)经验公式估算[3]：

(5)

式中:L为抛石冲距，m;H为水深，m;v为垂线平均速度，m/s;d为块石折算直径，cm。

截流时抛投料块石粒径及冲距计算成果见表2。

表2 抛投料块石粒径及冲距计算成果表

4.2.4 截流材料选择及其进占分区

根据龙口水力学指标，将龙口从右至左分为4区,编号分别为Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区及Ⅳ区,Ⅰ区宽度为20 m，Ⅱ区和Ⅲ区宽度均为15 m，Ⅳ区宽度为10 m。

(1) 龙Ⅰ区流速1.89～2.27 m/s，最大流速2.27 m/s，抛投粒径15～20 cm石碴，可满足要求。

(2) 龙Ⅱ区流速2.27～4.34 m/s，最大达到4.34 m/s,抛填块石粒径50～70 cm中石，同时辅助抛投少量块石串或钢筋石笼，可满足施工要求。

(3) 龙Ⅲ区流速4.34～5.32 m/s，最大达到5.32 m/s,抛填块石粒径70～100 cm大石和块石串或钢筋石笼，一般重3.0～5.0 t，块石串采用200 kg以上的块石由手风钻钻孔(直径50 mm),用5～6股旧钢缆串联成一个整体。钢筋石笼则利用Ø16钢筋加工成1.0 m×1.0 m×1.50 m，方格尺寸为20 cm×20 cm的钢筋笼，内装块石形成钢筋石笼。抛投时利用重型堆土机将它们推入龙口并相互连接形成一个抗冲整体。它们具有稳定性好、阻水小及透水性能良好等优点。抛投时向上游挑出，同时下游侧利用大块石料跟进填筑。

(4) 经过以上阶段后，龙Ⅳ区流速降为3.74 m/s以下,龙口泄流量及流速均有明显的回落，而落差却有较大增长。此时为避免抛投料的大量流失，在龙口上游侧抛投粒径70～100 cm大石，使之在合龙段河床上形成多级落差，并增大抛投强度,使龙口尽快合龙。

按龙口水下断面及戗堤尺寸计算，并考虑一定的抛投物冲失，龙Ⅰ区计划抛投7 256 m3，龙Ⅱ区抛投1 954 m3，龙Ⅲ区抛投1 935 m3，龙Ⅳ区抛投438 m3。

4.3 经验总结

通过多布水电站2014年12月11日二期截流的实际检验，充分验证了以上截流方案设计的可行性及可靠性，说明方案中对戗堤位置以及截流方式的选择是正确的。龙口区各种截流材料的准备，满足了现场的实际所需，既达到了顺利截流的目的又避免了材料的浪费，节约了建设投资。

5 结 语

针对多布水电站深厚覆盖层、地层抗冲流速小、截流戗堤与砂砾石坝结合的特点，本文主要通过适当扩大龙口宽度、左右岸龙口裹头和河床底部采用抛投钢筋石笼防护、预留冲距等措施，取得了良好效果，为类似工程提供借鉴和考参。

[1] 中电建西北勘测设计研究院.西藏尼洋河多布水电站工程主河床截流设计专题报告[R].西安：西北勘测设计研究院，2014.

[2] 水利电力部水利水电建设总局.水利水电工程施工组织设计手册[M].北京：中国水利水电出版社,1990.

[3] 吕兴祖,刘发权.施工截流与基坑排水[M].北京：水利电力出版社,1987.

[4] 杨兴堂.糯扎渡水电站截流施工技术[J].西北水电,2012,(3):43-45.

[5] 罗永红.蜀河水电站一期围堰施工准备与截流[J].西北水电,2012,(6): 59-61.

Design of River Closure of Duobu Hydropower Project in Tibet

FAN Wei

(Sinohydro Foundation Engineering Co., Ltd, Tianjin 301700,China)

In accordance with features of deep and thick overburden, stratum requiring low flow velocity against washing away, and combination of river closure dike and sandy gravel dam, such proper measures as properly enlarging closure gap width, closure gaps on both banks wrapped and providing reinforcement cages on riverbed, and providing certain washing distance are taken to achieve expected river closure result.

river closure; fill embankment material in zone; provide washing distance; Duobu Hydropower Project

2015-03-25

范巍(1980- )，男，河南省固始县人，工程师，从事水电工程施工管理工作.

TV512

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2015.03.018