3 导流方式及二期截流特点
3.1 施工期导流控制标准
DG水电站工程主要导流建筑物(包括导流隧洞、大坝上下游主围堰)级别为4级。施工导流采用断流围堰、隧洞导流的方式,导流程序如下:
(1)初期导流。从河床截流开始,至大坝浇筑高程超出上游围堰堰顶高程并具备临时挡水条件止,为初期导流阶段。本阶段由上、下游围堰挡水,导流隧洞泄流。其中2016年12月底至2017年3月底,由两条导流隧洞泄流,导流设计标准为12月至次年3月10年一遇洪水,流量601m3/s,相应上游水位3375.51m;2017年4月至5月底,由两条导流隧洞泄流,导流设计标准为4月至5月10年一遇洪水,流量907m3/s,相应上游水位3377.31m;2017年6月至大坝浇筑高程超出上游围堰堰顶高程期间,导流设计标准为全年20年一遇洪水,流量8840m3/s,相应上游水位3416.79m。
(2)中后期导流。从大坝浇筑高程超出上游围堰堰顶高程并具备临时挡水条件开始,至导流隧洞下闸封堵止,为中后期导流阶段。本阶段由坝体临时度汛断面挡水,导流隧洞结合泄洪冲沙底孔泄流,坝体临时度汛标准为全年50年一遇洪水,流量10300m3/s,相应上游水位为3422.97m。中后期导流阶段大坝防洪度汛要求如下:
1)汛前,大坝全线浇筑至高程3424.00m以上。
2)汛前,冲沙底孔、排沙廊道等具备运行条件。
3)汛前,引水进水口临时闸门安装完成,并具备挡水条件;尾水出口闸门安装完成,并具备挡水条件。
施工导流程序见表1。
表1 施工导流程序表
续表
3.2 二期截流水力学模型试验
为保证本工程顺利截流,特委托福州大学进行了截流模型专项试验,针对不同戗堤宽度、不同进占方式、不同龙口宽度的多种截流方式进行对比试验,测试与分析截流水力学指标与截流难度的关系,针对截流过程中可预见和不可预见的情况进行了可靠的试验,并根据试验结果提出了宝贵的意见和建议,并及时将相关试验结果提供于项目部,以指导截流施工方案的编制以及截流施工。
截流模型试验结论如下:
(1)结合截流试验结果和工程实际情况,大古水电站河床截流方案拟定为单戗立堵截流,考虑到左岸备料条件及交通条件均相对较好,采用左岸为主、右岸为辅的双向进占方式。龙口布置在河床中部偏右;截流戗堤按梯形断面设计,上游设计坡比为1∶1.4,下游设计坡比为1∶1.4,端头设计坡比为1∶1.3,截流戗堤顶宽为40.0m;戗堤进占的抛投强度为1238m3/h。截流施工所需材料主要为就地石渣料、中石、大石;考虑截流困难阶段防冲和减少流失量,需要备用一定数量的钢筋石笼串、四面体串等作为截流关键阶段应急备料和安全储备。
(2)2016年11月上旬截流流量(Q=801.0m3/s)和12月下旬截流流量(Q=801.0m3/s)对于2#单洞导流和双洞导流两种导流状况,截流试验过程中,获得的龙口水力特征指标见表2。
表2 不同试验工况时的龙口水力特征表
(3)截流过程中,龙口流速、单宽流量逐渐增大,当龙口束窄至三角形断面、龙口水流形成水舌时,龙口水流流速、单宽流量达到最大。试验发现,龙口水流流速和单宽流量两指标均在截流进入困难段(45~35m)后的某一龙口宽度下达到最大,但不一定在同一时刻。双向进占截流龙口流速比单向进占稍大。随着戗堤进占,增大趋势较为明显,但截流困难段最大流速比单向进占稍小。
(4)试验过程中发现,在截流过程中,抛投材料如果流失在戗堤下游一定范围内,会有利于抛投材料的稳定。随着戗堤进占,截流材料的流失将下游河床垫起抬高,减小龙口的局部水头,从而降低了截流的难度。同时在某种程度上起到部分护底作用,对截流戗堤及堤头稳定是有利的。
(5)11月上旬截流(Q=801m3/s)、12月下旬截流(Q=416m3/s)流量条件与2#单洞导流、双洞导流两种导流条件之间组合的四种截流工况截流抛投量指标见表3。
(6)试验表明:导流洞进口有2m岩埂时,截流闭气后戗堤上游水位、终落差均比无残埂工况有所增加。岩埂的存在对截流难度有一定程度的增加,尤其在龙口预进占和第Ⅰ期截流初期,因底部高程增加,影响导流洞分流;龙口落差增大,对截流难度的影响更甚。
表3 不同试验工况时的截流抛投量表
注 表中备料(含钢筋石笼串和四面体串)系数取1.5。
3.3 截流特点
根据工程水文地质资料、截流料源及截流水力学模型试验成果,本工程大江截流存在以下特点和难点:
(1)计算截流戗堤上下游最大落差3.13m,截流龙口最大平均流速4.86m/s,是本河段流域最大截流流速。
(2)工程坝址区河床地质、水文条件复杂,河床为深厚砂卵石覆盖层,抗冲刷能力弱,不利于截流戗堤稳定。从模型试验来看,冲刷明显,冲刷深度3~4m。
(3)截流戗堤预进占段位于河床深槽位置,水深、流速较大、流态复杂,不利于截流戗堤稳定。从模型试验情况看,小粒径抛投料难以稳定,戗堤堤头坍塌频发且规模较大,给截流人员和设备带来很大的安全隐患。
(4)本工程截流预进占段抛投的料物来自2#渣场,截流道路狭窄,对截流运输影响较大。
(5)截流块石量有限,仅3000m3,块石料严重缺乏,备料任务艰巨。