2018水利水电施工导流方案风险分析

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　　【摘要】水利水电是国家的世纪工程，关乎着国民的日常生活最基本的方面，其重要性不言而喻。而其中的导流这一步骤又是水利水电工程的关键，施工情况复杂，影响因素较多，有时甚至直接会关系到整个工程的施工难度和进度，水工建筑物的形式选择和布置。本文针对水利水电施工导流方案风险进行探讨。
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　　【关键词】 水利水电 导流方案
　　【 Abstract 】 Water conservancy and hydropower is national century engineering, for the national daily life the most fundamental ways, its importance is self-evident. And one of the diversion this step is the key of water resources and hydropower engineering, construction of complex, influence factor is more, sometimes even directly to the whole of the relationship between the difficulty and progress of construction of the project, the form of hydraulic structures and decorating choice. This article in view of the water conservancy and hydropower construction diversion scheme risk is discussed in this paper.
　　【 Key words 】 water conservancy and hydropower, diversion scheme
　　
　　
　　中图分类号：TV212 文献标识码：A文章编号
　　前言
　　 近年来我国的大型水利水电工程越来越多，像三峡工程和南水北调等，因此对于导流的技术等要求也越来越高。针对导流风险的因素，以及水电施工导流方案来进行分析。其中抽取锦屏一级水电站施工导流方案研究。
　　一、施工导流风险因素
　　1.1施工洪水流量、洪量的随机性。
　　 在施工导流系统中，围堰挡水，水流通过泄水建筑物下泄到下游河道中，由于众多不确定性因素的影响而蕴涵风险。围堰的堰顶高程一旦确定，即为一定值，而泄水建筑物的规模及布置虽已确定，但其泄流能力与建筑物的水力参数、上 ( 下)游水位等因素有关。施工洪水进人围堰形成的水库，其设计洪水过程是工程设计依据的基本资料。由于洪水形成是受自然环境不确定性的影响，人库施工洪水过程本身具有随机性。同时，由于水文资料的收集、整理和设计洪水过程线推求方法，导致实际洪水过程与设计洪水过程之间的偏差。综合这些因素，表现出施工设计洪水是一个连续的随机过程。根据坝址的实测水文资料，以典型过程进行调洪设计过程线，按放大典型洪水过程线方法计算洪水过程线。最大洪峰流量采用 P一111典型随机抽样均值，其密度函数为
　　
　　1.2导流建筑物泄洪能力的随机性。
　　 对于水电工程初期导流，由于泄洪能力不确定性参数很难确定，一般假定为三角分布。其分布函数为：
　　1.3其他随机因素
　　 洪水过程线确定与水文资料的收集、整理和选择密切相关，隐含着水文的不确定性。
　　 由于自然因素引起闻堰上游库存与水位之间关系的不确定性。
　　 上游围堰起调水位以及洪水入库特诊等。
　　二、施工导流系统动态综合风险
　　2.1 导流系统风险率
　　在导流过程中，最容易观测到的是上游水位是否超过围堰堰顶。对于土石围堰来说，在导流时段内水位超过堰顶时，围堰就失事了，导流系统就不能发挥作用。因此，导流系统风险也就是围堰施工及使用期内堰前水位超过堰顶高程的可能性，即导流系统风险率 R为:
　　
　　2.2 导流系统的动态综合风险
　　 根据工程导流设计资料，考虑水文、水力不确定性因素的影响，采用Monte - Carl。方法模拟施工洪水过程和导流建筑物泄流，统计分析确定围堰上游水位分布，计算确定围堰施工设计规模条件下的导流风险率R。因此，在围堰运行年限内，第n年内遭遇超标洪水的动态风险率R( n )为:
　　三、一般水电施工导流方案
　　（1） 涵洞导流
　　 此法则是在水利工程施工基坑上下游修筑围堰挡水，使原来的河水通过涵洞后导向下游的一种施工导流方式。此法一般用于中小型土石坝，水闸等的工程，分期导流的后期导流也有部分采用涵洞导流方式的。通常来讲，涵洞导流比隧洞导流具有施工工作面大，施工灵活方便，速度快，造价也低的特点。涵洞导流可以依山布置也可以布置在摊岩的表层等。另外，需要注意的是，涵洞宜采用布置成直线，这样进出口都有良好的形式，也可以使水顺畅，不会产生冲淤泥，防止渗漏等。
　　（2） 分段围堰法
　　 此法需要用围堰将全部河床的水工建筑物的分为若干段，分期分段完成整个工程的施工。可以先围住河床的左岸或两岸，使河水从束窄的河床通过；然后可以再完全截断河流，使全部河水从已经建成的建筑物通过。这种方法通常适用于河床较宽，流量又很大，施工期较长的工程。当前，我国的丹江口，葛洲坝等水电站都是采用的这种方法进行导流。
　　（3） 明渠导流
　　 此法则是在水利工程施工基坑的上下游修建围堰挡水，使原来河水通过明渠导向下游的施工导流方式。详细如图 1所示：
　　
　　
　　传统来讲，此法多用于两岸较缓，有较宽的滩地或是两岸有溪沟、 老河道等，施工时导流流量较大，地形和地质条件利用于布置明渠的工程等。另外，此法比一般的涵洞导流少，过流能力还大，施工也是较为方便，如果具备了导流的基本条件，宜采用明渠导流。当前，世界上最大的河床明渠导流是印度大比河乌凯土石坝导流明渠，全长有 1372m，梯形断面，渠底最大宽度235m等。
　　（4） 隧洞导流
　　 隧洞是在水利工程施工基坑的上下游修筑围堰挡水，使原河水通过隧洞导向下游的施工导流方式。图 2-某水电站的隧洞导流。
　　
　　它通常用于河床外导流，山区河流，山高谷窄而且两岸险峻，地形不利于开挖明渠则采用涵洞导流。此种方法的导流方式造价较高，另外通常将导流涵洞与永久性建筑物相结合，达到高利用的特点。
　　（5） 全段围堰法
　　 主河道为围堰一次性拦断，同时水流被导向旁侧的泄水建筑物而下泄的导流方式。通常要根据泄水建筑物的不同，一次拦断导流再进
　　一步划分为隧洞导流、 明渠导流、 涵洞导流的方式。通常对于流量很大， 河槽较深窄的情况， 而且河槽的一侧还有较宽台地，垭口甚至是古河道的坝址，可以采用一次拦断，明渠导流的方式。导流流量小的，通常指不超过 20-30 立方米 /秒的小型工程的枯水启动导流通常是用渡槽。当前，通常要综合考虑河流的水文特征、地形、地质和水文条件等各种因素的影响，进行技术和经济等各个面的比较论证，并结合风险分析进行决策以确定水利工程的施工的导流方式。
　　四、 实例分析
　　 下面介绍锦屏一级水电站施工导流方案：
　　4.1初期导流方案
　　 经过对单条、双条导流洞布置进行经济技术比较，选定双洞布置方案。比较了14 m×18 m、15 m×18 m、15 m×19 m、16 m×19 m、16 m×20m(宽×高)五种洞径在导流标准为30年一遇情况下，各洞径相应的上游围堰高度分别为65．5m、61 m、57．5 m、54 m和51．5 m。参考与本工程特点极为相似的已建和在建的二滩、小湾电站(上游围堰高度分别为56 m、57 m)，经过对不同方案进行技术经济比较并结合导流标准风险分析成果，推荐的初期导流洞尺寸为15 m×19 m(宽×高)，在初期导流标准为30年一遇时，上游围堰高度为57．5 m。
   　　4.2中期导流方案
　　 导流底孔布置考虑的主要原则有：导流底孔的泄流能力应满足中期坝体挡水度汛要求；在导流洞下闸封堵期间，导流底孔泄流能力应尽量满足封堵闸门设计挡水水位要求；应避免坝上导流底孔中的两侧边孔水流冲砸水垫塘岸坡；初期蓄
　　水期间，由于利用导流底孔工作闸门调节上游水位，闸门挡水水头宜在100 m左右；由于导流底孔运行期短，可采用不骑缝布置与高标号抗冲耐磨混凝土，简化高速水流下过水表面的抗冲蚀结构，加快坝体的施工进度；导流底孔出口水流应纵向拉开、分散水舌，入射水流对水垫塘底板的动水冲击压力不宜超过永久泄水建筑物运行时的设计值。据此，在模型试验的基础上，考虑高速水流下门叶水封宜破坏、闸门震动较大等因素，导流洞封堵闸门设计挡水水头、导流底孔封堵闸门设计挡水水头和出口弧门工作水头均按100 m左右考虑。为满足导流洞的下闸封堵、中期度汛、下游供水和提前发电等要求，确定导流底孔底高程按l 700 m布置。根据2012年汛前坝体接缝灌浆高程将达l 782 m，在中期导流设计流量为1l 700m3／s时，拟定了中期导流底孔孔口尺寸5-5 m×7 m、5―5 m×8 m、5―5 m×9 m、5―5 m×10 m、7一5 m x6 m、7―5 m×7 m共六个方案进行调洪演算和比较。为避免已完建坝体悬臂挡水压缝带来后期接缝灌浆的困难，并考虑到导流底孔不骑缝布置、最大工作水头、出口工作闸门尺寸和最大挡水水头以及水垫塘宽度有限、拱坝坝身开设的孔口数量不宜过多等因素，推荐采用布置5孔5m×9 m的中期导流底孔。
　　4.3后期导流方案据此
　　 在模型试验的基础上，考虑高速水流下 2012年11月，1700m高程导流底孔下闸门叶水封宜破坏、闸门震动较大等因素，导流洞封 封堵后，由放空底孔、深孔、泄洪洞和提前发电机堵闸门设计挡水水头、导流底孔封堵闸门设计挡 组等永久泄水建筑物单独或联合泄流。2013年水水头和出口弧门工作水头均按100 m左右，汛前坝体接缝灌浆高程仅为l 845 m，库水位经水虑。为满足导流洞的下闸封堵、中期度汛、下游供 库调蓄后，坝体施工面貌可以满足安全度汛要求，水和提前发电等要求，确定导流底孔底高程按 7月底，待坝体接缝灌浆高程达到1 860 m后，可l 700 m布置。根据2012年汛前坝体接缝灌浆高 利用汛期洪水抬高坝前水位至1 845 m高程，200年一遇洪水经水库调蓄后，坝体施工面貌可以满足安全度汛要求。在后期导流设计流量为11700m3／s时，根据投入运行的机组数量，对不同时段开展调洪演算，满足安全度汛要求。根据机组安装进度要求，2012年8月底第一台机组安装完毕，随后每4个月安装一台机组。2013年6―9月期间，有3～4台机组投入运行。2013年11月坝体完建后，库水位按拟定的方式运行、控制。
　　结语
　　 本文针对水利水电导流的方案进行了理论性概述，加上对实例的分析。研究了导流方案的风险及选择的方法，从而更好的为水利水电工程施工服务。当具体到单个实例问题时要结合现实情况与理论知识，也就是施工导流风险因素，找到最佳的解决方案。
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