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双沟水电站大坝施工截流设计

日期:2016-5-11 14:33:02 来源:转载 浏览数:
 
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    1 ·工程概况
    双沟水电站位于吉林省东南部山区抚松县境内,最大坝高为110 m,水库总库容为3.95×108m3,调节库容1.45×108 m3,水电站装机容量280MW。双沟电站混凝土面板堆石坝为Ⅰ级建筑物。
    2· 基本资料
    2.1 水文气象条件
    2.1.1 水文
    该工程施工期洪水按水文特性划分,春汛期为4 月1 日至4 月30 日,汛前期为5 月1 日至7 月14 日,大汛期为7 月5 日至9 月30 日,汛后期为10月1 日至11 月30 日,枯水期为12 月1 日至翌年3月31 日。各时段不同重现期洪峰流量见表1。
               
    2.1.2 气象
    头道江流域地处吉林省东南部山区,直接受季风影响,属于寒温带气候。冬季有5~6 个月受西伯利亚高气压影响,西风及西北风带来了干燥而寒冷的气流,使冬季漫长而严寒,积雪较深,最大积雪深度为52 cm,冻土深度1.26 m。河流封冻期长达5 个月之久。夏季受太平洋季风影响,使气候炎热多雨,春季仍属于干燥而较冷的天气,且多风。秋季短,天气晴朗凉爽。流域内有抚松气象站,抚松气象站多年平均气温4.3 ℃,绝对最高气温为34.9 ℃,绝对最低气温为-37.7 ℃。流域内冬季多西风,夏季多西南和东南风,年内3-4 月份风速较大,抚松站最大风速为18 m/s,相应风向为南风。
    2.1.3 冰情
    头道江冬季水量一般比较稳定,封冻期最早为11 月10 日左右,开江最早为3 月17 日左右,春季开江一般是文开,但由于气温和降雨影响也容易形成半文半武的开江形式。
    2.2 地形地质
    坝址处河谷呈基本对称的“V”型,谷底宽约80~85 m。基岩主要为安山岩,仅右岸高程578 m以上分布有玄武岩,两者之间不整合面处有厚约1m 砂砾石壤土,以约30°倾角向山里倾伏。
    3· 围堰结构型式
    3.1 设计标准
    双沟水电站为大(2)型二等工程,大坝为Ⅱ级建筑物。根据(SDJ 338—89)《水利水电工程施工组织设计规范》规定,导流建筑物的级别为Ⅳ级。根据施工进度安排,截流土石围堰技施阶段设计标准为挡汛后5 年重现期洪水,洪峰流量为282 m3/s,相应的水位为496.42 m;上下游土石围堰的作用为:在其围护下进行大坝的施工。坝区上下游土石围堰设计洪水标准,采用大汛10 年重现期洪水,洪峰流量为1 607 m3/s,相应上游水位为513.29 m,下游水位为492.70 m;上下游堰顶高程分别为519.10m、493.70 m。当遇20 年一遇超标洪水(洪峰流量为2 062 m3/s)时,在上游围堰堰顶抢筑1.5 m 高草袋土,使上游围堰堰顶高程达到520.60 m,即可满足挡20 年一遇超标洪水要求。
    3.2 围堰剖面型式
    围堰型式为土石围堰。上游围堰堰体为粘土心墙堆石围堰,上游围堰顶宽8 m,迎水侧边坡1∶1.4,背水侧边坡1∶1.4。由迎水面到背水面依次为块石、反滤料、粘土、反滤料、堆石,顶宽依次为2 m,1 m,2 m,1 m,2 m。上游截流围堰为粘土斜墙堆石围堰,堰顶宽12 m,迎水侧边坡1∶2.5,背水侧边坡1∶1.3。由迎水面到背水面依次为块石、反滤料、粘土、反滤料、堆石,顶宽依次为1 m,1 m,2m,1 m,7 m。下游围堰采用粘土斜墙堆石围堰,顶宽12 m,迎水侧边坡1∶2.5,背水侧边坡1∶1.3。由迎水面到背水面依次为块石、反滤料、粘土、反滤料、堆石,顶宽依次为1 m,1 m,2 m,1 m,7 m。
    4· 截流设计
    4.1 截流时间的选择
    根据施工进度安排,截流时间选定为2004 年11 月初戗堤进占,2004 年11 月下旬截流。
    4.2 截流流量的确定
    根据规范规定,截流标准应采用截流时段5年重现期洪水。该工程施工洪水受上游水库调节,截流流量主要受上游的小山电站发电流量控制(共2 台机,满发时流量210 m3/s),且截流时段上游小山电站—双沟区间流量较小。根据上述施工洪水特点,经综合分析,确定戗堤设计洪水标准,按小山电站2 台机满发流量(Q=210 m3/s),加上小山电站—双沟区间11 月份5 年重现期流量(Q=36.0 m3/s),即Q=246 m3/s;龙口合龙设计流量考虑上游小山电站调节,按小山电站—双沟区间,11月份5 年重现期流量为36.0 m3/s。
    4.3 截流方式的选择
    根据截流水力学计算成果,参考其它工程经验和有关资料,截流方式初步选用单戗堤立堵截流方式,采用左右岸两侧同时进占。根据截流水力学计算,龙口宽度确定为20 m,相应龙口最大流速为4.65 m/s,抛投料最大粒径为124 cm。
    4.4 截流水力学计算
    截流水力学计算采用《水利水电工程施工组织设计手册》中的计算方法,其主要计算公式为:
    Q=Qg+Qd+Qr+Qs
    式中:Q———截流流量,m3/s;Qg———龙口泄流量,m3/s;Qd———分流建筑物(导流明渠)泄流量,m3/s;Qr———上游河槽调蓄流量,m3/s;Qs———戗堤渗流量,m3/s。
    根据上述联合泄流关系,求出不同龙口宽度时的上游水位、龙口泄量,进而求出龙口落差、龙口流速和抛投料粒径。
    截流水力学计算主要成果见表2,3,4。
              
    经计算,龙口最大流速5.25 m/s,龙口最大抛投料粒径(当量直径,下同)158 cm,截流戗堤顶高程为496.40 m,最大落差1.40 m。根据以上结果可以看出,确定采用在上游单戗堤立堵截流方式,采用堆石截流即可,不必选用特殊截流抛填料。
    4.5 截流工程量
    截流设计工程量见表5。
               
    5· 结语
    工程已于2004 年11 月下旬截流成功,为主体工程的按期完工打下了良好的基础,为类似工程积累了宝贵的经验。实施过程中,为减小截流施工的难度,除按理论计算结果进行充分准备外,还应改善截流条件,提高抛投强度,并充分考虑一切不利因素,以保证截流顺利成功。

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