乌江沙沱水电站二期截流设计与施工

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　　摘 要：沙沱水电站二期截流通过分析上游来水量合理选择截流标准及截流流量，结合实际地形地质条件确定截流方式、戗堤布置及龙口位置，通过截流水力学计算合理对龙口进行分区和备料，截流施工方案、准备工作、技术措施和安全措施科学合理，确保了工程二期截流的顺利实施，为相关工程提供了借鉴。
　　关键词：沙沱水电站；二期截流；戗堤；设计；施工
　　1 工程概况
　　沙沱水电站位于贵州省沿河县城上游约7km处，距乌江口250.5km，是乌江干流规划的第九个梯级，坝址以上控制流域面积为54508km2，下游有彭水水电站，上游为思林水电站，具有以发电为主，其次为航运、兼顾防洪等综合开发任务。
　　电站为二等大（2）型工程，装机容量1120MW（4×280MW），正常蓄水位365.00m，总库容9.21亿立方米，枢纽由碾压混凝土重力坝、左岸引水发电系统、坝身溢流表孔及右岸通航建筑物组成，坝顶高程371.00m，最大坝高101m，坝顶全长631m。
　　由于坝址处河床宽阔、枯期河床中有礁滩出露，碾压混凝土坝型也便于实施坝身过流，通过分析比较，确定本工程采用分期导流方式，利用礁滩修筑纵向混凝土围堰，前期由左岸河床泄流，中、后期洪水由坝体导流底孔及缺口联合下泄。
　　2 自然条件
　　2.1 水文气象
　　本流域内雨量丰沛，沙沱坝址以上流域多年平均降水量为1091mm，5～10月为汛期，大暴雨多发生在6～7月份，洪水过程线以复峰和双峰居多。本流域属亚热带季风气候区，昼夜温差大，常形成夜雨。多年平均气温17.5℃，实测极端最高气温42.0℃，实测极端最低气温-5.4℃。
　　表1 乌江沙沱水电站不同频率分期洪水成果
　　2.2 地形地质
　　坝址河段地形较宽阔，河谷呈不对称的“V”型谷，枯期河水面宽90～150m。河谷两岸高程320～335m均发育Ⅰ级侵蚀阶地，坝址区连续出露奥陶系桐梓组至志留系龙马溪群地层，河水面至320m高程为灰岩河谷陡岸，Ⅰ级阶地以外为湄潭组碎屑岩形成的侵蚀低山，第四系覆盖层分布于两岸Ⅰ级阶地和河床深槽。
　　3 二期截流设计
　　3.1 截流时间及截流标准
　　由于受到2008年初凝冻天气及2008年11月份汛末洪水影响，工程施工进度严重滞后，未能达到2008年11月左岸二期截流面貌要求，根据工程实际施工面貌，拟定二期截流时间为2009年4月。沙沱坝址上游思林水电站首台机组将于2009年4月初发电，因此沙沱水电站二期截流时只需考虑思林水电站单台机组发电流量加思林～沙沱坝址区间相应重现期流量作为截流设计流量。
　　二期横向围堰型式为碾压混凝土围堰，按重力式设计，堰体材料为C15三级配混凝土。上游围堰堰顶高程308.00m，下游围堰堰顶高程301.00m。
　　由于4月份已经进入汛前涨水期，截流后戗堤肩负碾压混凝土围堰施工的挡水任务，且若截流失败将对工程施工总进度造成较大影响，故本工程采用4月10年一遇月平均流量作为二期截流设计流量，相应流量为670m3/s（思林水电站单台机组发电流量468m3/s，加思林～沙沱坝址区间4月10年一遇月平均流量202m3/s）。
　　3.2 截流方式
　　立堵是传统的截流方式，已积累了丰富的工程经验，且截流不需架设浮桥或栈桥，截流准备工作较简单，造价较低。截流戗堤布置在上游，合龙抛投的大块体不需拆除，截流戗堤还可兼作混凝土围堰施工时的挡水围堰；若截流戗堤布置在下游，因电站运行要求戗堤须全部拆除，而水下拆除困难，且增加了基坑初期的排水量。故本工程二期采用上游单戗立堵法截流。
　　3.3 截流戗堤设计
　　龙口设在纵向混凝土围堰左侧，由左岸向右岸进占。戗堤设计断面为梯形，戗堤顶宽15m，戗堤总长70m，预留龙口顶宽度35m，截流戗堤闭气后挡水水位为296.65m，考虑戗堤在合龙后立即加宽加高，为减少截流抛投量，戗堤顶高程定为297.00m，上下游边坡均为1：1.5，戗堤堤头设计边坡为1：1.25。
　　3.4 截流水力学计算
　　二期截流控制条件最大落差为4.81m，最大平均流速为5.82m/s，最大单宽流量为20.05m3/s.m，最大单宽功率为91.81t.m/s.m。龙口水力学指标成果见表2。
　　3.5 截流龙口分区及抛投材料
　　针对各进占抛投材料的特性，把截流戗堤分成预进占区、龙口Ⅰ区、龙口Ⅱ区和龙口Ⅲ区，各区的布置、控制水力指标及抛投材料如下：
　　预进占区：戗堤进占长度35m，龙口顶部宽度35m，龙口最大落差3.16m，平均流速3.06m/s，单宽流量13.21m3/s.m，单宽功率41.74t.m/s.m。抛投材料采用中石和普通石渣，裹头采用大石进行保护，该区抛投量为1.11万立方米。
　　龙口Ⅰ区：戗堤进占长度10m，龙口顶部宽度25m，龙口最大落差3.65m，平均流速3.72m/s，单宽流量15.46m3/s.m，单宽功率56.43t.m/s.m。抛投材料采用大石、中石和石渣，局部需用特大块石，该区抛投量为0.36万立方米。
　　龙口Ⅱ区：戗堤进占长度10m，龙口顶部宽度15m，龙口最大落差4.22m，最大平均流速4.59m/s，单宽流量18.22m3/s.m，单宽功率76.90t.m/s.m。抛投材料采用大石、特大石、局部用块石钢筋笼或钢筋笼串，该区抛投量为0.29万立方米。
　　龙口Ⅲ区：戗堤进占长度15m，龙口顶部宽度15～0m，龙口最大落差4.81m，平均流速5.82m/s，单宽流量20.05m3/s.m，单宽功率91.81t.m/s.m。抛投材料采用大石、特大石、块石钢筋笼和钢筋笼串，该区抛投量为0.19万立方米。
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