岷江虎渡溪航电枢纽工程施工导流方案的优化

四川省水利电力工程局有限公司 四川 资阳 641399

1 工程概况

虎渡溪航电枢纽工程是岷江干流航电梯级规划开发中的第六级,上接规划的季时坝梯级,下衔已经投产发电的汉阳梯级。坝址位于青神县县城下游约3.5km处,下游距乐山市约35km。

虎渡溪航电工程开发任务以发电、航运为主,兼顾城市水环境建设、防洪、供水,并促进区域经济的发展。本电站采用河床式开发方式,水库正常蓄水位391.00m,相应库容3152万m3,电站装机容量3×21MW,设计引用流量996.6m3/s。多年平均发电量为24739万kW·h,年利用小时数3927h。

本工程为三等工程,枢纽主要建筑物从左到右依次为左岸防洪堤连接段、鱼道、河床式电站、1孔排漂闸、5孔冲沙闸、12孔泄洪闸、船闸和右岸防洪堤。主要建筑物按3级建筑物设计;次要建筑物拦砂坎、上下游导墙等按4级建筑物设计,临时建筑物按5级设计。库区堤防级别定为4级,设防标准为20年一遇洪水。船闸按Ⅳ级航道设计,该工程为综合利用水电枢纽,船闸闸首、闸室按3级水工建筑筑物设计。

电站厂房位于左岸,装3台共63MW的灯泡贯流式发电机组。17孔布置于中部,为开敞式平底宽顶堰型,单孔净宽14.0m,最大闸高19.00m,闸顶高程为396.00m。船闸按Ⅳ级航道设计,代表船型为500t级单船并兼顾1000t船舶通行,船闸有效尺度为:120.0×16.0×3.5m(长×宽×门槛水深)。

2 水文资料

工程河段紧临青神县城,根据青神县气象站历年观测资料统计,多年平均气温16.9℃,极端最高气温37.7℃,极端最低气温-3.6℃;多年平均降水量1093.5mm,最大一日降水量208.9mm;多年平均相对湿度86%;多年平均蒸发量927.7mm;多年平均风速0.9m/s,最大风速19.3m/s,相应风向WNW,霜日数3d,日照小时数1158小时,多年平均无霜期324天。

岷江为长江上游左岸一级支流,发源于四川与甘肃两省交界的岷山南麓。岷江干流流向基本为自北向南,上有东西二源,东源漳腊河发源于松潘县弓杠岭斗鸡台,西源潘州河发源于松潘县郎架岭。两源在松潘县元坝乡川主寺汇合后始称岷江。岷江流域洪水主要由暴雨形成,洪水发生时间与暴雨同步,洪水量级的大小受鹿头山暴雨和青衣江暴雨的影响。

岷江流域暴雨多出现在各年的5～9月,大暴雨出现时间,上游多在6～7月,中下游多在7～8月。一次暴雨历时,汶川以上约3日,汶川以下3～5日,主雨峰历时约1～2日。与工程施工有关的主要水文成果见表1、表2、表3。

表1 虎渡溪电站分期洪水成果表(枯水期考虑紫坪铺水库最大发电下泄流量影响)

12月 981 975 969 960 949 940

分期洪水在使用时主汛期提前(汛前)或错后(汛后)10天使用,非汛期提前错后5天使用。

表2 虎渡溪电站上坝址坝下100m断面水位流量关系曲线流率表(受汉阳回水影响)

3 原设计导流方案

枢纽建筑物原设计导流方案:分期导流,两期两段,厂房小基坑全年施工。导流程序如下:

一枯(第一年10月～第二年5月):围左岸厂房及5孔冲沙闸,束窄河床过流,导流标准为十年一遇,导流流量1550m3/s;

一汛(第二年6～9月):围左岸厂房,利用已建的5孔冲沙闸和右侧河床过流;导流标准为十年一遇,导流流量10800m3/s;

二枯(第二年10月～第三年5月):分别围左岸厂房及右岸12孔泄洪闸、船闸,利用已建的5孔冲沙闸过流,导流标准为十年一遇,导流流量1550m3/s;

二汛前右岸船闸及12孔冲沙泄洪闸应浇筑至392.2m以上(满足汛期20年一遇度汛要求),汛期继续施工。同时利用厂房上下游闸门封闭厂房基坑,继续施工厂房坝段,导流标准为十年一遇,导流流量10800m3/s,本期利用已建的17孔泄洪闸过流。第三年10月1日第一台机组具备发电能力,第四年4月底工程完建。

4 导流方案的优化

根据施工总进度计划安排,本工程首台机组发电时间为22个月,按照原施工导流方案,一枯需浇筑混凝土11万m3,最大月浇筑高峰强度为2.6万m3;二枯需浇筑混凝土25万m3,最大月浇筑高峰强度为5.8万m3。经过施工强度分析,二枯的混凝土浇筑强度太高,一枯的混凝土浇筑强度又相对偏低,造成施工资源投入不合理,而且二枯的施工压力太大,一旦关键线路上的施工任务在二汛前不能达到预期目标,将会直接影响首台机组的发电目标,损失难以弥补。为此,我们组织了专题会进行讨论,经过仔细分析,决定对原施工导流方案进行优化。

优化后的施工导流方案初步拟定为:将原施工导流方案中一枯围左岸厂房、1孔排漂闸和5孔冲沙闸调整为一枯围左岸厂房、1孔排漂闸、5孔冲沙闸和2.5孔泄洪闸(泄洪闸闸室底板分缝在底板中部,因而考虑围2.5孔)。调整后,二枯减少了2.5孔泄洪闸,减少混凝土浇筑约1.5万m3,优化施工导流方案后一枯混凝土浇筑高峰强度为3.04万m3/月,二枯混凝土浇筑高峰强度为5.39万m3/月。同时,根据水文资料,对一枯多围2.5孔泄洪闸后右岸束窄河床过流,按照宽顶堰流Qs=σsε1mB√2g*H03/2进行施工导流水力学计算,结果显示多围2.5孔泄洪闸后河床水位抬高并不明显,约10cm左右,因而对一枯围堰的高程影响也不大。

施工导流方案优化后,二枯减少了2.5孔泄洪闸,降低了二枯混凝土浇筑的强度,减轻了二枯的施工压力,根据进度计划测算,直接削减二枯高峰期混凝土浇筑强度约4000m3/月,达到了削峰的目的,同时使施工资源在一枯、二枯的投入相对均衡、相对合理,对施工成本的控制也起到了非常重要的作用,为首台机组按期发电奠定了一定的基础。

5 结束语

导流工程是本工程的关键线路之一,施工导流方案的合理与否直接关系到后续工程目标的实现。本工程对原导流方案进行优化,做到了合理分配一枯、二枯施工任务,达到削峰减压的目标,同时使施工资源在一枯、二枯的投入相对均衡、相对合理,对施工成本的控制也起到了非常重要的作用。