２０１３年第１１期 东北水利水电 规划设计 【文章编号】１００２－－０６２４（２０１３）１１一Ｏ００９一Ｏ３ 双沟水电站大坝施工截流设计 王鹤，，史光宇ｔ，吉士道ｔ，刘群辉ｚ，黄远泽 （１．中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林长春１３００２１； ２．中水北勘测设计研究有限公司监理公司。吉林长春１３００２１） 【摘要】根据双沟水电站工程坝址处的地形地质条件、工程布置特点、坝型及第二松花江水文 特性，进行导截流设计。说明了在高寒山区有上游水库帮忙条件下。面板堆石坝施工截流设计 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。 【关键词】双沟水电站；截流流量；单戗堤；堆石 【中图分类号】ＴＶ５５１．２ 【文献标识码］Ｂ １工程概况 西伯利亚高气压影响，西风及西北风带来了干燥 双沟水电站位于吉林省东南部山区抚松县 而寒冷的气流，使冬季漫长而严寒，积雪较深，最 境内，最大坝高为１１０ ｍ，水库总库容为３．９５ｘ１０ｓ 大积雪深度为５２ ｃｍ，冻土深度１．２６ ｍ。河流封 ，调节库容１．４５ｘｌ０８ ｍ３，水电站装机容量２８０ 冻期长达５个月之久。夏季受太平洋季风影响， ＭＷ。双沟电站混凝土面板堆石坝为Ｉ级建筑物。 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 ２基本资料 松气象站，抚松气象站多年平均气温４．３℃，绝对 ２．１水文气象条件 最高气温为３４．９ ｏＣ，绝对最低气温为一３７．７℃。 ２．１．１水文 流域内冬季多西风，夏季多西南和东南风，年内 该工程施工期洪水按水文特性划分，春汛期 ３—４月份风速较大，抚松站最大风速为１８ ｍ／ｓ， 为４月１日至４月３０日，汛前期为５月１日至７月 相应风向为南风。 １４日，大汛期为７月５日至９月３０日，汛后期为１Ｏ ２．１．３冰情 月１日至１１月３０日，枯水期为１２月１日至翌年３ 头道江冬季水量一般比较稳定，封冻期最早 月３１日。各时段不同重现期洪峰流量见表１。 为１１月１Ｏ日左右，开江最早为３月１７日左右， 表１小山一双沟区间分期洪峰流量 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 ２．１．２气象 以上分布有玄武岩，两者之间不整合面处有厚约１ 头道江流域地处吉林省东南部山区，直接受 ＩＴＩ砂砾石壤土，以约３Ｏｏ倾角向山里倾伏。 季风影响，属于寒温带气候。冬季有５－６个月受 ３围堰结构型式 ・９・ 规划设计 东北水利水电 ２０１３年第１１期 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（ｓＤｌ 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 ｍＶｓ， 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１Ｏ年重现期洪水，洪 峰流量为１ ６０７ ｍ３／ｓ，相应上游水位为５１３．２９ ｎｌ，下 游水位为４９２．７０ ｍ；上下游堰顶高程分别为５１９．１０ ｍ、４９３．７０ ＩＴＩ。当遇２０年一遇超标洪水（洪峰流量为 ２ ０６２ ｍＶｓ）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１：１．３ｏ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 ＩＴＩ，１ ｍ，２ ＩＴＩ，１ ｍ，７ ｉｒｌ。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 Ｉｒｌ，１ ｒｌｌ，２ ｍ，１ ｒｌｌ，７ １１１。 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 游小山电站一双沟区间流量较小。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（９＝２１０ １－１３．３／ｓ），加上 小山电站一双沟区间１１月份５年重现期流量（ｐ＝ ３６．０ ｍ３／ｓ），即９＝２４６ ｍ３／ｓ；龙口合龙设计流量考 虑上游小山电站调节，按小山电站一双沟区间，１１ 月份５年重现期流量为３６．０ ｒｎ３／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２Ｏ 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： 截流流量，ｍ３／ｓ；Ｑｇ一龙口泄流量， ｍＶｓ；Ｑ，／——分流建筑物（导流明渠）泄流量，ｍ３／ｓ； Ｑ广上游河槽调蓄流量，ｍＶｓ； ——戗堤渗流 量，ｍ３／ｓｏ 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。 表２ Ｑ＝２４６ ｍ’／ｓ时截流水力学计算主要成果表 表３ Ｑ＝１４１ ｍ３／ｓ时截流水力学计算主要成果表 表４ Ｑ＝３６ ｍ３／ｓ时截流水力学计算主要成果表 ２０１３年第１１期 东北水利水电 规划设计 经计算，龙口最大流速５．２５ ｍ／ｓ，龙口最大抛 利因素，以保证截流顺利成功。 投料粒径（当量直径，下同）１５８ ｃｍ，截流戗堤顶高 １）提高分流能力，截流前导流明渠和相关建 程为４９６．４０ ｍ，最大落差１．４０ ｍ。根据以上结果可 筑物必须达到设计要求的尺寸和面貌，确保导流 以看出，确定采用在上游单戗堤立堵截流方式，采 明渠内水流顺畅。 用堆石截流即可，不必选用特殊截流抛填料。 ２）充分备料（可按抛投料总量的１５０％备料）， ４．５截流工程量 以免因供料不及时而产生停工待料现象；为以防 截流设计工程量见表５。 万一，确保截流顺利实现，所需石料均应满足如下 表５截流工程量表 要求：石料完整、新鲜、坚硬，有较高的抗压强度、 良好的抗水性能及抵抗风化和冻融破坏的能力。 ３）保证截流施工道路畅通，各种截流设备应 提前检修，保证设备完好。 ４）增加前沿工作面，必要时可局部加宽戗堤 ５结语 顶宽，设临时停车场，以保证和加大抛投强度。 工程已于２００４年１１月下旬截流成功，为主体 ５）因截流流量的选择与上游小山电站的发电 工程的按期完工打下了良好的基础，为类似工程 流量密切相关，故截流时应加强与小山电站的协 积累了宝贵的经验。实施过程中，为减小截流施工 调和联系，让其短时停机，这对减小截流难度、确 的难度，除按理论计算结果进行充分准备外，还应 保截流成功是非常必要的。 改善截流条件，提高抛投强度，并充分考虑一切不 【收稿日期】２Ｏ１３一Ｄ５—１５ ’，，＇＇ ，’ ＇＇＇ｌ ’＇’＇＇，● ’＇＇＇＇，’＇，＇＇’，＇，ｌｌ＇＇，＇’＇，＇＇，’’＇＇＇ ，－，’＇’＇，，，，ｌ’ ’●’＇＇，＇，＇ ＇＇＇＇＇●ｌ＇＇＇＇ （上接第２页） 表２ 辽宁电网２０２０年抽水蓄能容量配置方案比较表 Ｍｗ的抽水蓄能容量。届时，辽宁电网抽水蓄能电 站装机容量占系统总装机容量的比例为８％左右， 占最大负荷的比例为１１％左右，与国内外以火电 为主电网中抽水蓄能容量所占比例相接近，说明 辽宁电网２０２０年配置６ ０００ Ｍｗ的抽水蓄能容 量是比较经济合理的。 ６结论 通过对辽宁电网电源优化配置分析，辽宁电 从表２可以看出，在辽宁电网２０２０水平年各 网建设抽水蓄能电站的需求空间较大，且省内可 调峰电源配置方案中，从方案１～方案５的系统费 供开发的抽水蓄能电站站点较多。今后电网在建 用现值，随着抽水蓄能容量的增加而减少。而方案 设高温高压大容量燃煤火电机组、积极发展新能 ６则有所回升，其中以方案５的费用现值为最小， 源的同时，还应加强对省内抽水蓄能电站等调峰 表明辽宁电网在现行的分电比例情况下，到２０２０ 电源的开发建设，形成以供热机组和大容量燃煤 年需要６ ６００ ＭＷ抽水蓄能容量，才能达到系统 火电机组承担系统基荷和腰荷，以抽水蓄能电站 电源的优化配置。但考虑到方案４到方案６，系统 和水电为主的调峰电源，承担系统峰荷的较为合 费用现值变化不大，以及远景负荷发展水平和负 理的电源结构。随着辽宁核电站的投入运行，电网 荷特性变化的不确定性等综合因素，推荐辽宁电 更需要抽水蓄能电站来配合。所以，从改善辽宁省 网２０２０年抽水蓄能电站最小配置规模为６ ０００ 电网的调峰状况、优化系统电源结构、加快推进抽 Ｍｗ，即使在考虑蒲石河１ ２００ ＭＷ和桓仁蓄能８００ 水蓄能电站的开发建设意义重大。 Ｍｗ均投产的情况下，到２０２０年仍需投入４ ０００ 【收稿日期１ ２０１３—０４—２２ ・ １１ ・
