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1、阿海水电站施工详图设计阶段截流规划设计报告金沙江 中游河段中国水电顾问集团昆明勘测设计研究院二八年十月主要内容1 工程概况2 截流标准、时段及流量选择3 截流方案比选4 截流方案设计5 截流施工规划6 截流前工程形象面貌要求7 2009年安全度汛要求8 结论及建议1 工程概况阿海水 电站丽 江大理火车站格里坪火车 站昆 明宁蒗1.1 地理位置及对外交通阿海水电站位于云南省玉龙县与宁蒗县交 界的金沙江中游河段上 ，为金沙江中游河段的 第四个梯级电站。电站 距昆明市、攀枝花市和 丽江市距离分别为 636km、299km和 130km。东线铁路已通至格里坪，南线铁路现已通 至大理，大丽铁路正在 施工
2、，计划2009年6月完工。 1.2 枢纽布置概况 右岸进厂交通坝顶高程坝顶高程1510m1510m，最大坝高，最大坝高138m138m，坝顶长度，坝顶长度482m482m，电站进水口为立式坝面进，电站进水口为立式坝面进 水口，采用单机单管引水，进厂交通布置在厂房右岸。水口，采用单机单管引水，进厂交通布置在厂房右岸。装机容量装机容量5400MW5400MW，枢纽建筑物主要由混凝土重力坝、左岸溢流表孔，枢纽建筑物主要由混凝土重力坝、左岸溢流表孔 及消力池、左岸泄洪底孔、右岸泄洪冲沙底孔、坝后厂房等组成。及消力池、左岸泄洪底孔、右岸泄洪冲沙底孔、坝后厂房等组成。 2007年4月导流洞工程开工建设；
3、2008年12月上旬大江截流； 2012年5月中旬，1#导流洞下闸蓄水； 2012年6月底，第一台机组投产发电； 2013年10月底，最后一台机组投产发电。 1.3 施工总进度计划 阿海水电站工程施工总工期为79个月，其中工程准备期 21个月，主体工程施工期42个月，第一台机组发电工期为63个 月，工程完建期16个月。新源沟人工砂 石加工系统炸药库油库机电设备库施工总降压站1.4 施工总布置及场内交通项目等级路面宽（m） 路基宽（m）路面 主干线水电二级1012混凝土 次干线水电三级9.010.5砼或泥结石 支线水电四级8.09.5泥结石左岸上游混凝土系统左岸下游混凝土系统本工程共布置一个座砂
4、石加工系统和两座混凝土拌和系统，三 个弃渣场。1.5围堰工程地形、地质条件 坝址区两岸地形坡度一般为3045，基岩大多裸露 ，从上游至下游依次出露有泥盆系、志留系和奥陶系层 状地层、华力西晚期顺层侵入的辉绿岩以及零星分布的第四系松散堆积物。围堰两岸地形对称，堰体范围两岸基岩裸露，除辉绿岩外，其它岩层岩性为状砂岩与板岩互层或砂岩夹板岩， 部分为厚层的砂砾岩。河床部位冲积层厚1.7m6.0m，物质组成为砂卵砾石夹漂石、孤石等。 戗堤轴线位置金沙江径流年内分配不均，金沙江洪水由暴雨形成， 6月至10月为汛期，11月至5月为枯水期，洪水以复峰型 为多 ，坝址多年平均流量1620m3/s。坝址多年月平均
5、流量统计表 单位m3/s1.6 水文条件 1.6 水文条件 2 截流标准、时段及流量选择2 截流标准、时段及流量选择本工程由于导流洞工期较紧，2#导流洞难以在截流前具 备过水条件。同时由于2#导流洞进口高程较高，经过截 流计算表明，1#导流洞单洞截流和双洞截流难度相差不 大。因此，本工程确定采用1#导流洞截流，1#、2#导流 洞度汛的方式。 根据可研设计成果及历次的有关审查咨询意见，同时 考虑现场实施进度情况。本阶段主要对11月下旬，12 月上旬、 12月中旬3个时段，以宽戗堤立堵截流为代 表方案，进行截流水力学计算及围堰施工进度比较。 三个方案截流水力指标对比 根据计算结果，截流时段越靠后，
6、龙口水力指标越低。11月下旬的1080m3/s 工况，各水力指标最高:最大平均流速为5.9m/s,最大落差8.7m，截流难度非 常大，12月上旬次之，最大平均流速为5.73m/s,最大落差8m ，12月中旬相 对较低，最大平均流速为5.59m/s,最大落差7.48m 。截流参数单位宽戗堤立堵截流截流时段11月下旬12月上旬12月中旬设计流量（P=10%）m3/s1080951863上游合龙水位m1420.811419.771419.00龙口最大水深m12.4612.0611.71龙口最大单宽流量m3/s50.3546.2743.39龙口最大单宽功率t.m/s.m213.63182.15160.
7、83龙口最大平均流速m/s5.905.735.59龙口最大落差（未 闭气）m8.708.007.48三个方案截流水力指标对比因此，截流时段不宜太前，但也不宜太靠后。经综合技术经济比较，截流时 段选择在12月上旬，截流标准采用12月上旬P=10%，Q（12月上旬旬平均） =951m3/s。另外，从截流模型试验结果看：（1）12月上旬的951m3/s工况，各水力指标较高、截流难度较大， 截流过程中流失料较多，大石流失量达到5.3%，钢筋石笼及四面体流 失均达到33.3；（2）12月中旬的863m3/s工况，各水力指标较951m3/s工况有所下 降，且在截流过程中大中块石需求量相对较少；从围堰施工进
8、度考虑，因本工程上游围堰较高（约69m），填筑工 程量大，截流时间越早，2009年度汛风险就越小。但截流时间越早， 截流流量越大，截流难度就越高。同时，导流洞进、出口临时围堰拆 除的时间也要提前，最后一次爆破拆除难度将增加，围堰基础防渗施 工平台高程将增高，工程量增加。3 截流方案比选3 截流方案比选 根据两岸及河床的地形地质条件，结合截流的流量 、落差、流速等参数分析，同时考虑施工道路、抛 投方式等因素，截流前对河床底部进行平抛护底和 平抛施工较困难，因此不宜选用平抛护底及平堵截 流。经综合比较后，选择立堵截流方案。3 截流方案比选u 单戗堤和双戗堤方案比选：双戗堤截流可以有效降低龙口落差及
9、流速，但上游围堰平面长度 大，目前上游围堰处可供布置的场地有限，难以满足其要求；上 、下游戗堤间距过大。另外，双戗截流施工组织较复杂，进占过程中的控制操作困难， 施工场地及交通布置也十分困难。而单戗堤立堵截流施工准备相 对简单，根据小湾、金安桥、糯扎渡等电站截流的成功经验，采 用立堵截流可根据河道来流量情况，决定抛投材料及抛投方式， 施工方法灵活。根据阿海水电站工程实际状况、备料场分布情况及河道两岸交通条件 。 本工程截流采用单戗堤立堵截流方式。 4 截流方案设计4.1 截流戗堤布置 （1）为防止截流时抛投的大块体料物流落在防渗墙轴线部位， 影响堰基防渗墙的施工质量，截流戗堤宜布置在围堰防渗墙
10、 下游侧；（2）同时为保证围堰下游坡面的稳定，截流戗堤坡脚离坝基开 口线要有一定的安全距离。u综合考虑以上条件 和因素，将截流戗堤 轴线选择在上游围堰 轴线的下游侧80.5m 处。戗堤轴线上游围堰轴线下游围堰轴线4.2 截流戗堤断面设计对于单戗堤立堵截流方式，初步拟定了单戗堤（顶宽20m）、 宽戗堤（顶宽60m）、宽戗堤（顶宽70m）三个方案进行了比较研 究。 单戗堤立堵截流水力学指标较高，截流难度大；截流模型试验表明 ，截流水力参数指标较大，截流戗堤堤头及上下游堰脚坍塌现象非 常严重，所以不予推荐。宽戗堤立堵截流水力学指标、合龙难度等相对单戗堤截流方案低， 施工组织难易程度和单戗堤截流差别不
11、大。试验结果表明，戗堤增 宽，可以降低龙口水流流速，增大龙口前壅水高度，从整体上降低 截流难度，并有利于抑制抛投料的流失。戗堤顶宽60m与戗堤顶宽70m方案，截流水力学指标相差不大。从截 流模型试验成果看，两者截流难度没有大的区别。采用70m宽戗堤围 堰工程量增大，且戗堤堰脚距基坑开挖线过近。60m宽戗堤截流，各 项截流指标虽然稍大，但各项主要指标的高峰值不重叠，同时参考 下游梯级金安桥水电站成功的截流经验。因此，推荐采用60m宽戗堤立堵截流方案。 4.2 截流戗堤断面设计根据水力学计算成果，截流闭气后上游水位约1420.10m，考虑预 留安全超高及施工需要，戗堤顶高程定为1422m，戗堤最大
12、高度约 32m，上、下游边坡为1：1.5，龙口进占边坡为1：1.45。 4.3 龙口位置及宽度u龙口位置：（1）考虑到阿海水电站的截流备料场地大部分在右岸，右岸施工 场地和施工道路布置相对较易；（2）同时考虑到左岸坝基开挖至1420m高程后，左岸上游中线难 以到达左岸截流戗堤。因此，将龙口布置于河床左岸。u龙口宽度：本工程计划于12月上旬截流，为了尽量减少龙口区抛投工程 量，降低截流施工强度，缩短合龙时间，龙口宽度应尽量减小。 根据截流水力学计算成果及戗堤裹头抛投料物允许的抗冲流速， 同时考虑预进占段的防洪要求和导流洞进口的防洪要求，经试算 并综合研究，确定龙口宽度为65m，龙口平均流速为3.
13、29m/s。4.4 截流水力计算4.4.1计算基本原则 （1）龙口进占过程中，河道来流量随时间变化，但考虑截 流过程为一个较短时间段，截流计算按恒定流进行计算；（2）由于电站工程区所在河段为山区河流，河道为狭窄， 且坡降较大，所以戗堤进占形成的库容对截流影响较小， 所以不考虑上游河槽的调蓄作用；（3）参与截流的1#导流洞进口明渠最小宽度约30.5m，明 渠不会控制隧洞泄流能力；导流洞分流按无底坎宽顶堰流 计算；龙口分流按有坎宽顶堰流计算。4.4 截流水力计算 4.4.2计算模型计算方法：（1）由于河道来流量已知，通过河道水位流量关系插值得到下游 水位Hd；（2）在某一龙口宽度，假定上游水位Hu
14、，计算导流建筑物分流量 、龙口泄流量及戗堤渗透流量，如果三者总和与河道来流量相 等，则假定的上游水位正确，否则重新假定，直到相等为止；（3）计算龙口水力参数及截流抛投材料粒径、数量。4.4 截流水力计算 4.4.3截流龙口水力参数计算成果由计算结果看：截流最困难区段为55m25m之间，流速范围：4.39m/s5.73m/s，落 差：3.10m7.14m，单宽流量： 18.25m2/s46.27 m2/s，单宽功率 ：139.24 t.m/s.m182.10 t.m/s.m。计算龙口最大平均流速为 5.73m/s，最大落差为8.00m，最大 单宽功率182.10 t.m/s.m ，且计算 最大龙
15、口流速为断面平均流速，考 虑不均匀系数后，龙口表面最大流 速将接近9m/s，龙口进占难度较大 。 4.5 龙口分区预进占段：平均流速1.0073.29m/s，最大平均流速为3.29m/s。 区：龙口宽65m55m，龙口平均流速3.295.08m/s，最大平均流速为5.08m/s。 区：龙口宽55m25m，龙口平均流速4.395.73m/s，最大平均流速为5.73m/s。 区：龙口宽25m0m，龙口平均流速4.390m/s，最大平均流速为4.39m/s。 4.6 龙口护底 4.6.1龙口护底河床的主河道靠右岸，在戗堤预进占时主河道的的冲积层 范围已基本被覆盖，而龙口段的河底基本没有冲积层，为微风
16、 化及新鲜岩体，抗冲流速大。戗堤下游由于截流流失堆渣料堆 积和坝基部分开挖料下江，也可以起到部分护底作用。同时考 虑到金沙江河床比较窄，流速较大，平抛护底施工难度大。因 此，建议龙口可不护底。4.6.2戗堤的保护初步考虑在左岸采用钢筋石笼做裹头保护。当截流戗堤龙口平均流速为45m/s时，在堤头抛投大块石 ；当龙口平均流速为56m/s时，在堤头抛投混凝土四面体、 钢筋石笼或钢筋石笼串；当龙口平均流速大于6m/s时，采用钢 筋石笼串或混凝土四面体串对堤头进行保护，以防止发生堤头 坍塌。4.7 截流抛投材料（1）截流抛投材料粒径计算对截流抛投材料最大粒径选择，根据不同分区的最大流速、最 大落差、止动流速等方法，并辅以工程类比确定。根据上述三种计算方法可知，截流抛石粒径选择范围为0.68 2.4m，即在合龙最困难阶段，采用当量粒径2.5m左右的大块石方可 满足要求，因此，在高流速区需要将钢筋石笼串和混凝土四面体两 至三个串起来使用。（2）截流抛投料物截流抛投料物有：石渣料、中块
