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溪洛渡水电站大坝施工期防洪度汛措施

2015-04-06阎士勤曹喜华

四川水力发电 2015年2期
关键词:底孔度汛导流洞

阎士勤,曹喜华

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司,四川成都 610072)

1 概述

溪洛渡水电站位于金沙江下游溪洛渡峡谷段,左岸距四川省雷波县城约15km,右岸距云南省永善县城约8km,总装机容量为13860MW。

溪洛渡水电站枢纽由拦河大坝、泄洪建筑物、引水发电建筑物等组成。拦河大坝为混凝土双曲拱坝,最大坝高285.5m,坝顶高程610m,顶拱中心线弧长681.51m,坝身布设7个表孔、8个深孔,坝体下部布置10个临时导流底孔,坝后布设水垫塘消能;发电厂房分设在左、右两岸山体内,各安装9台单机容量为770MW的水轮发电机组;左右两岸各布置2条泄洪洞;施工期左右岸各布置3条导流洞,其中左右岸各2条导流洞与尾水洞结合。

溪洛渡水电站筹建工程于2003年8月开工,2007年11月上旬截流,2013年5月下闸蓄水,7月首批机组发电,2014年7月18台机组全部投产发电。

2 施工期度汛存在的问题及采取的措施

2.1 施工期防洪度汛总体规划

根据审批的溪洛渡水电站主体工程施工规划报告,电站于2007年11月截流,截流后至2011年汛前(6月21日至10月31日为汛期),大坝基础开挖、基础处理及坝体下部混凝土浇筑在围堰保护下进行,采用50a一 遇 洪 水 标 准,Qp=2%=32000m3/s,6条导流洞过流,上游最高水位高程434.61m,对应库容约 4.9 ×108m3。在此期间,坝体上升高度低于上游围堰顶高程436m。

(1)2011年汛期。2011年汛前坝体混凝土上升高度应高于上游围堰顶高程。根据规范中的相关规定,2011年汛期坝体临时挡水度汛标准为100a一遇,Qp=1%=34800m3/s,由6条导流洞过流,上游最高水位高程441.17m,库容约6.3×108m3。

(2)2012年汛期。由于2011年汛后1号、6号导流洞已经封堵,故2012年汛期由坝体1号~6号导流底孔和2号~5号导流洞过流,度汛标准为100a一遇洪水,上游水位高程454.76m。汛前坝体上升高度应高于度汛水位。

(3)2013年汛期。由于2012年汛后2号至5号导流洞及1号至6号导流底孔已经封堵,2013年汛期由4条泄洪洞(14m×12m)、坝体8个泄洪深孔(6m×6.7m)和4个高位导流底孔过流,度汛标准为200a一遇洪水,洪水流量Qp=0.5%=37600m3/s时对应的上游水位高程为587.47m,坝体上升高度应高于度汛水位。

(4)2014年汛前大坝完建,汛期具备投入使用条件。

2.2 2011年大坝防洪度汛

(1)存在问题。

2011年汛前,大坝最低浇筑高程为458m,大坝上升顶高程超过了围堰堰顶高程436m。但坝体接缝灌浆高程为404m,不能满足100a一遇度汛水位441.17m高程的要求;同时,坝体410m高程6个导流底孔闸门汛前不能全部安装到位,若按100a一遇洪水标准考虑,大坝挡水存在以下主要问题:

坝体410m高程导流底孔闸门不具备挡水条件;如按410m高程导流底孔过流考虑,坝后的水垫塘尚未完工。

若大坝挡水,使得坝体未灌浆部分的大坝横缝(404~441.17m高程)压紧,将影响以后的灌浆质量,对坝体整体性有一定影响。

(2)措施分析。

若按围堰拦挡100a一遇洪水考虑,经分析,堰体需加高6m。从堰体结构分析看,上游围堰与坝体之间410m高程以下基坑内冲水平压并采取一定的结构措施后,堰体加高6m是稳定的。

若按围堰不加高,利用坝体悬臂拦挡100a一遇洪水的情况,对该工况采用拱梁分载法进行应力复核计算分析,其结果表明:在混凝土自重与水荷载作用下,拱坝悬臂梁最不利部位的拉应力小于0.5MPa,大坝结构安全可以满足要求,最大悬臂挡水对大坝结构的影响在可控范围内。2011年汛期若遭遇100a一遇洪水时,坝体已具备挡水条件,不会发生溃堰、溃坝等重大灾害,对工程下游城镇无影响。

(3)采用的解决措施。

综合考虑大坝实际的挡水能力、河道水文特性和下游城镇防洪标准等因素,并经原审批单位复核和流域防洪部门认可,2011年汛期度汛标准采用50a一遇洪水标准,汛期仍由围堰挡水、6条导流洞过流。

(4)超标洪水预案。

2011年大坝度汛按50a一遇洪水标准作为基本方案;当遭遇100a一遇超标洪水时,大坝具备临时挡水条件,同时采取以下措施:结合水情预测预报,做好入库洪水监测,做好围堰的安全监控,定期检查围堰是否渗水;预期可能超过50a一遇洪水时组织大坝、水垫塘及二道坝现场人员、设备迅速撤离。

2.3 2012年大坝防洪度汛

(1)度汛分析。

1号、6号导流洞于2011年11月下闸后,2012年汛期只有2号~5号导流洞和1号~6号导流底孔过流。针对100a一遇洪水进行调洪演算,洪峰流量Q=34800m3/s对应坝前最高洪水位高程454.76m,对应水库库容约9.5亿m3。

根据施工进度的实际情况,2012年大坝汛前的接缝灌浆已经达到467m高程,大坝施工进度满足度汛要求,具备挡水条件。水垫塘、二道坝2012年6月中旬具备过流条件,满足度汛需要。

(2)大坝度汛各工况应力复核。

根据溪洛渡工程进展,汛前大坝上升高程为521~550m,接缝灌浆467m高程,分别对大坝汛期拦挡100a一遇洪水(下游水垫塘有水)、汛前大坝上下游均无水及水垫塘充满水而大坝上游无水等3种工况进行了坝体应力状态计算分析,坝体应力满足要求,坝体结构稳定。

2.4 2013年大坝防洪度汛

根据《水电工程施工组织设计规范》DL/T 5397-2007中的相关要求:“导流泄水建筑物封堵后,若永久泄水建筑物尚未具备设计泄洪能力,应分析坝体施工和运行要求。汛前坝体上升高度应满足拦洪要求,帷幕及接缝灌浆高程应满足蓄水要求。

(1)存在问题。

根据招标文件要求,至2013年汛前,6条导流洞及低位6个导流底孔均已下闸封堵,2013年的度汛由坝身8个泄洪深孔、7号~10号导流底孔及4条泄洪洞泄流。经分析,200a一遇洪水水位高程为593.74m,比招标阶段计算分析的高出约6.2m,主要原因是7号~10号导流底孔过流断面因结构安全需要较招标阶段缩小引起的。

鉴于表孔底高程为586.5m,需在表孔上做子堰挡水,子堰高度约7.5m,子堰拦蓄约10亿m3库容,进而对下游沿江村镇形成威胁。

(2)度汛启用的过流设施分析。

针对2013年汛期200a一遇洪水,分别考虑不同过流设施的多种方案进行分析。

方案一:招标文件要求的过流设施:坝身8个泄洪深孔、7号~10号导流底孔、4条泄洪洞,200 a一遇洪水水位高程593.74m。

方案二:在方案一的基础上,增加坝体7个表孔临时过流,200a一遇洪水水位高程591.91m,与表孔不过流相比水位降低了1.83m。

方案三:在方案一的基础上,增加了坝体7个表孔临时过流,同时关闭7号~10号导流底孔闸门,即7号~10号导流底孔不过流(主要考虑导流底孔过流流速接近40m/s,可能破坏门槽等部位而增加后期下闸难度),200a一遇洪水水位高程为598.14m。

方案四:在方案一的基础上,7号~10号导流底孔不过流,200a一遇水位高程为610.3m。

根据施工进展情况,2013年汛前大坝最低坝段浇筑至596m高程,坝体接缝灌浆至高程575 m。综合分析研究并经原审批单位复核以及流域防洪部门认可,确定采用方案二的过流设施,即在招标方案的基础上考虑大坝表孔过流。如此实施,汛前坝体上升高度可满足拦洪要求,坝体接缝灌浆高程575m可满足高程540m蓄水位的要求。同时,加强水情预报,表孔过水前,及时撤离表孔相关部位施工人员和设备。

(3)超标洪水预案。

根据水情预报,在可能发生超出200a一遇洪水时,及时上报上级相关部门,同时做好以下工作:金沙江石鼓水文站、雅砻江雅江水文站的洪水抵达溪洛渡约需3d时间,必须及时将汛情报告上级相关部门;做好入库洪水监测;根据上游水文预报,迅速撤离相关人员及设备,同时尽可能做好大坝工程的保护工作,确保大坝安全;组织相关部位人员,在保证安全的前提下,巡查工程各部位变化。

3 结语

鉴于溪洛渡水电站大坝施工导流流量大,施工周期长,加之坝体上升高度不能满足度汛要求是水电工程施工过程中常出现的问题。因此,在积极加快施工进度的同时,结合工程实际情况和洪水特点进行动态分析调整,在确保工程永久结构安全的前提下确定度汛措施并经相关部门确认后实施,取得了良好的效果,保证了大坝按期完工。所取得的经验可为位于窄深河床、大流量河流的高混凝土坝施工建设提供参考。

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