1、蜀河水電站廠房施工導流與度汛徐更曉 金風清 彭傳波摘 要 蜀河水電站采用分期導流施工，二期安排廠房施工、采用一期已經形成的右岸泄洪閘泄流，原規劃采用全年圍堰，10年一遇洪水標準，實際施工中因情況變化實施全年圍堰有較大困難，對導流方案進行調整，經過方案比較，2008年采用過水圍堰加子堰擋水、采用枯期10年一遇洪水標準，而施工中2008年全年并未遇到超過該標準的洪水，基坑全年施工；2009年汛前仍采用枯期10年一遇標準，汛期采用右岸泄洪閘和已經形成的廠房表孔聯合泄流將度汛標準提高至20年一遇，2008年、2009年均保證工程按期安全度汛及庫區和下游的安全，保證工程順利實施，本文對度汛方案調整的原因

2、、方案的確定、實際度汛情況等進行了介紹。關鍵詞 水電站廠房 二期導流 過水圍堰 度汛1 工程概況蜀河水電站工程位于陜西省旬陽縣境內的漢江上游干流上，壩址在旬陽縣蜀河鎮上游約1km處，距旬陽縣城51km，距上游已建的安康水電站約120km，距下游已建的丹江口水電站約200km，是漢江上游梯級開發規劃中的第六個梯級電站；樞紐建筑物布置型式為左岸溢流式廠房方案，樞紐建筑物從右至左由右副壩、垂直升船機壩段、泄洪閘、電站廠房壩段（泄洪表孔）、安裝間及左副壩等組成。工程的主要任務是發電，并兼顧航運等。工程規模為二等大（2）型，正常蓄水位217.30m，相應水庫庫容1.76億m3，總裝機容量276MW，安裝

3、6臺46MW貫流式機組。工程分兩期施工，一期先施工右岸升船機及泄洪閘壩段，二期進行左岸廠房壩段的施工。施工總工期52個月，第一臺機組發電工期42個月。廠房工程包括廠房壩段、安裝間壩段、尾水副廠房（含戶內開關站）及二期導流、截流工程、閘門及啟閉機安裝、以及金屬結構機電設備安裝等項目，主要工程量：砂礫石開挖24.23萬m3，石方明挖27.30萬m3，混凝土澆筑37.67萬m3，安裝6臺貫流式機組。2 水文氣象條件漢江流域面積159000km2，蜀河壩址以上集水面積49400km2，占漢江流域面積31.1。2.1 氣象條件漢江上游流域處于北亞熱帶邊緣大陸性季風氣候區，局地氣候受秦嶺和巴山制約，具有溫

4、暖濕潤的山地氣候特征。全年氣候溫和、四季分明、降水適中、無霜期長。本流域暴雨主要發生在510月，全年降水量的80都集中在此期間；一次暴雨過程一般歷時五天左右，雨量主要集中在三天之內，實測最大暴雨一日雨量達370.7mm，三日達644.1mm，五日雨量為784.4mm，年平均降雨量776.3mm（白河）、752.5mm（旬陽）。2.2 徑流壩址多年平均徑流量732 m3/s，各月平均流量見表1。表1 壩址各月份平均流量月份123456789101112平均流量1591472705577757001580111116601050503237 對于10年一遇洪峰流量，考慮安康控泄后為17000m3/

5、s。2.3 洪水蜀河壩址以上洪水主要由暴雨形成，年內分布不均，7月至10月上旬為主汛期，年最大洪水在310月均有出現，但以夏季的7月份洪水和秋季的9月份出現最多。由于流域內山高坡陡，巖層透水性差，河槽調蓄作用小，以致洪水匯流速度較快，具有猛漲猛落，峰型尖瘦的特點，一次洪水過程一般57天。考慮安康水庫調蓄影響的蜀河壩址設計洪峰成果見表2。表2 蜀河壩址設計洪峰成果表P(%)0.1%1%2%5%10%20%50%Qm,p(m3/s)381003000027800231001970016900116002.4 分期洪水蜀河壩址分期設計洪水由安康站與蜀河壩址洪峰流量相關關系推算。壩址分期設計洪水成果見

6、表3。表3 蜀河壩址分期設計洪水成果表時 段各 種 頻 率 設 計 值（%）5102012月3月2530170015804月5020385027305月9680705046206月159001210083107月9月23100197001690010月1870013300836011月2290238017702.5 壩址水位流量關系根據實測的壩址處河道深泓線、同時水面線和歷史洪水調查線及壩址大斷面資料，推算壩址水位流量關系曲線。表4 蜀河水電站壩址水位流量關系表流量（m3/s）0.013054012202200346060808200105001310015900水位（m）189.519119

7、3195197199202204206208210流量（m3/s）18700215002440027400305003380037100405004420048300水位（m）212214216218220222224226228230表5 右岸泄洪閘特征泄量與水位泄量（m3/s）36056084011201400158027301500017000上游水位（m）197.75196.6197.9198.7199.6201.6208219.8222.6下游水位（m）192.1193.1193.9194.7195.4197.9199209210.83 樞紐工程總體導流方案施工導流為河床兩期導流，一

8、期工程圍護右側河床，施工泄洪閘、升船機、右副壩及縱向混凝土導墻等建筑物，由左側束窄后的原河床導流。根據一期基坑內的工程量分析，其全部完工的施工周期約需兩年，具備施工期過流條件的施工周期約需一年。二期工程圍護左側河床，施工廠房、安裝間、副廠房和左副壩等建筑物，由已完建的泄洪閘及升船機壩段導流。本工程于2005年12月21日通過國家發改委的核準，同年12月26日正式開工建設，2007年利用枯水圍堰進行導墻水下部分混凝土澆筑，汛期利用縱向導墻與右岸上下游土石圍堰擋水，施工泄洪閘壩段。2007年12月29日一期泄洪閘工程具備過流條件，同年12月30日二期基坑主河床截流，2008年轉入二期基坑，2008

9、年2月1日完成二期工程上、下游圍堰戧堤以下防滲工程。4 原規劃的廠房導流方案、節點工期4.1 原規劃的廠房導流方案 原規劃廠房施工采用右岸已形成的泄洪閘及垂直升船機壩段泄流，廠房基坑上下游圍堰擋水及泄洪閘縱向導墻擋水，圍堰級別為級,采用汛期十年一遇設計標準，對應洪水流量19700m3/s，安康控泄后壩址區洪水流量為17000 m3/s，廠房全年施工，廠房（二期）導流工程的施工時段為2008年2月2009年12月。原規劃的二期導流工程主要技術特性見表6，導流平面布置見圖1。4.2 原導流工程節點控制工期（1） 2008年1月前完成二期河床截流，戧堤高程203.06m；2008年3月底（Q20%=

10、1580m3/s）完成戧堤防滲工程；并于2008年5月底完成上下圍堰填筑，達到224.0m高程；（2）2009年11月底上下游圍堰拆除完成；（3）自2008年8月至2009年8月完成一期混凝土的澆筑；表6 原規劃的廠房（二期）導流主要技術特性表序號項目名稱單位圍堰名稱上游圍堰下游圍堰1圍堰級別級2導流時段2008年2月2009年11月3導流標準%104導流流量（控泄后）m3/S170005導流泄水右岸4孔泄水閘，升船機6上游水位m222.6m7下游水位m210.778上游圍堰頂高程/最大堰高m/m224.1/34.19圍堰坡度-1：1.751：1.510圍堰結構-土石圍巖、迎水坡采用鋼筋籠石防

11、護，堰體下部采用高噴墻防滲、上部采用復合土工膜防滲（4）2009年12月30日實現1#、2#兩臺機組投產發電，2010年6月30日前實現6臺機組全部投產發電的目標； （5）2011年6月30日工程完工。4.3 廠房施工導流的主要特點工期緊,廠房工程總體工期緊,首臺機組發電工期為24個月,圍堰施工工期緊,2008年5月以前要完成圍堰加高、防滲處理、防沖保護施工。圍堰防沖刷穩定形勢嚴峻,漢江汛期洪量大、流速高,加之縱向導墻縮短,造成圍堰的坡度較陡、坡腳部分伸出導墻以外,因此對圍堰的抗沖刷穩定十分不利,要采取對應措施。二期圍堰為全年擋水圍堰,要經過兩個主汛期,漢江水情特點是洪水陡漲陡落、峰值大,一旦

12、出現超標準洪水將影響到庫區及下游的安全，安全度汛任務重、風險大。5 廠房導流方案調整的原因廠房導流方案調整主要基于三個方面的原因：（1）移民拆遷問題，由于庫區移民征地滯后，原方案上游圍堰攔洪水位回水水面線以下拆遷很難在汛前完成，2008年汛期按原導流方案實施難度很大，（2）圍堰布置問題，縱向導墻上游端縮短49m、自壩上0199m縮短至壩上0150m, 若采用全年224m高程圍堰，即便采用圍堰斜向布置及放陡邊坡的措施，圍堰布置仍很困難，或占壓基坑或超出導墻范圍；（3）采用全年圍堰一旦出現超標準洪水危及到上游縣城、潰堰風險大進而影響到下游村鎮，進而改變度汛方案則意味著原工期要隨之調整，不同的度汛方

13、案不僅事關工程建設更關聯庫區和下游的安全，因此必需認真研究以確定切實可靠的方案。圖1 廠房施工導流平面布置圖6 廠房實施導流方案6.1 2008年實施度汛方案6.1.1 2008年度汛方案的比較選擇主要針對全年圍堰（原規劃方案）、全年圍堰頂部拆除方案、枯期過水圍堰結合加高子堰等方案進行了比較：（1）全年圍堰（原規劃方案）仍采用全年10年一遇的洪水標準，度汛流量17000m3/s，上游圍堰頂高224.1m，下游圍堰頂高213.7m，采用全年圍堰的優點是正常渡汛標準較高，在不發生超標準洪水的情況下施工工期較長，在正常度汛情況下不會影響上游縣城及下游蜀河鎮，其缺點是庫區實物淹沒指標大、汛前搬遷安置難

14、度大，出現超標準洪水時影響到縣城，出現超標準洪水時潰堰風險大、造成下游損失大，恢復施工難度大、對工期影響大，由于該方案風險較大并且短期內完成庫區及下游蜀河鎮的臨時搬遷無法實現、且易引起群體事件，因此全年圍堰方案不能采用。（2）全年圍堰頂部拆除方案該方案在正常渡汛情況下同全年圍堰，其不同在于當預報出現超標準洪水時提前將圍堰拆除至213.7m高程，讓基坑過流，一旦發生潰堰對下游造成的損失要小于全年圍堰，該方案的優點是采用全年圍堰的優點是正常度汛標準較高，在不發生超標準洪水的情況下施工工期較長，在正常度汛情況下不會影響上游縣城及下游蜀河鎮，并且在出現超標準洪水時的損失要小于全年圍堰，其缺點時對洪水預

15、報周期要求長、精度要求高，圍堰臨時拆除工程量大、操作復雜、實施難度大，同時該方案也存在汛期移民安置無法完成的困局。（3）枯期過水圍堰結合加高子堰采用枯水期（11月次年6月）10年一遇標準，流量為12100m3/s，采用過水圍堰頂部加子堰的型式，對應上游圍堰高程217.7m（過水圍堰頂高203.0m）、下游圍堰頂高程208.2m（過水圍堰頂高202.0m），該方案在出現超標準洪水時拆除頂部子堰基坑過流，其優點是施工期回水水面線、上游淹沒實物指標不超過水庫運行期20年一遇指標，移民問題易于解決，.泄洪閘施工不受限制,有利于該標段工程進度的完成.，過水堰面高程低,滿足過水圍堰斷面布置要求，出現超標準

16、洪水時不致影響到上游縣城，一旦出現超標準洪水一旦潰堰對下游的影響遠小于全年圍堰，其缺點時度汛標準較低，施工工期比全年圍堰少4個月，遭遇超標準洪水的幾率大。綜合以上三種方案，前兩種方案均存在較大的風險，且移民問題在汛前無法解決到滿足度汛要求，因此無法實施，方案3比較穩妥，最終確定按方案3實施。6.1.2 枯期過水圍堰設計(1) 過水圍堰設計原則發生標準洪水時，庫區淹沒不影響或少影響上游棕溪鎮、關口鎮、旬陽縣城等未搬遷范圍為依據，確定堰前水位，進而確定上下游圍堰高程；發生超標準洪水時，不增加下游及蜀河鎮天然洪水淹沒范圍。枯水圍堰確定過水堰面高程時，除了要考慮庫區淹沒等因素，在布置時要結合上下游導墻

17、長度，堰面保護難度等因素。(2) 過水圍堰設計采用過水圍堰加子堰的綜合圍堰型式。堰頂高程和過流堰面高程確定當洪水流量為12100m3/s時，上游水位216.1m，下游水位207.2m，確定上游圍堰堰頂為高程217.7m，下游圍堰堰頂高程為208.2m，堰頂寬度均為10m。當壩址流量為17000m3/s，過流堰面為203m時，堰前水位為214.6m；當壩址流量為20年一遇23100m3/s時，堰前水位217.3m，與水庫永久運行堰前水位（217.3m）一致。因此，上游圍堰過水堰面頂高程確定為203m，下游圍堰過水堰面高程為202m。防護設計上游圍堰子堰迎水坡面和背水坡坡比均為1：1.75，堰體不

18、做防護，子堰填筑工程量為11.2萬m3。EL.203m以下斷面按照過水圍堰加固，堰面采用厚度1.0m混凝土防護，EL190m以下基坑坡面采用1.0m厚鋼筋籠石，上部噴20cm混凝土防護，上游迎水坡面采用1.0m厚鋼筋籠石防護。上游圍堰剖面示意圖見附圖2。下游圍堰過流堰面202m高程以上子堰堰體迎水面及背水坡坡面坡比均為1：1.75，坡面不做防護，填筑工程量為4.20萬m3。EL.202m以下斷面按照過水圍堰加固，過水堰面采用厚度1.0m混凝土防護，上、下游坡面采用1.0m厚鋼筋籠，上部噴20cm混凝土防護。為便于交通，上游圍堰子堰左側加高至316國道226.5高程，下游圍堰右側加高至214.8

19、m，連通右岸貝雷橋。 圖2 上游過水圍堰結合加高子堰結構圖6.1.3 2008年度汛施工安排及度汛情況由于度汛方案發生變化，汛期基坑預備過流，因此施工安排特別是基坑內大型設備的布置要進行調整，原規劃布置在基坑內的C7050塔機、K80塔機、MQ600門機在2008年汛期不再布置于基坑內，而改為基坑內布置兩臺履帶式布料機，安排左非壩段先升高、在其位置布置Q900門機、Q600門機各一臺，2008年汛后再在基坑內廠房的上、下游布置大型門塔機。工程實施中，2008年5月底完成上下游圍堰施工、2008年6月底前完成廠房基坑混凝土封底,具備應主汛期的條件，而2008年全年未遇到12100m3/s以上的洪

20、水，2008年7月5日7月14日出現一次洪峰，洪峰流量35007200m3/s，采用泄洪閘過流，基坑未過流，廠房全年施工，工程進度按原計劃實施。6.2 2009年實施度汛方案6.2.1 2009年度汛標準按照原規劃2009年汛期二期基坑汛期度汛標準應為全年10年一遇標準，相應洪水流量為17000m3/s（安康調控后），對此需將現有圍堰加高至224m高程，由于本工程移民安置工作的難度很大，鑒于全年高圍堰存在擴大淹沒范圍及布置方面的問題而難以實施，仍然采用目前的過水圍堰，并按照工程情況和規范確定度汛標準：上游土石過水圍堰的擋水時段為2008年汛后2009年6月底前，擋水標準為10年一遇。按照DL/

21、T5397-2007水電工程施工組織設計規范，土石過水圍堰級別為4級。根據工程在2009年6月底前表孔具備過流條件及7月份開始機組安裝、年底首臺機組發電的進度情況，按照DL/T5397-2007水電工程施工組織設計規范的要求，本工程2009年施工度汛標準為20年一遇洪水標準，相應洪峰流量為23100m3/s。6.2.2 2009年度汛方案2009年底是蜀河水電站工程的首臺機組投產發電之年，安全度汛至關重要，工程在枯水期和汛期將采用不同的標準和導流方式。在2009年上半年枯水期廠房壩段施工仍采用2008年的導流方法和防洪標準，即采用上、下圍堰擋水，廠房不過水，泄洪閘導流方式。圍堰擋水按枯水期6月

22、份10年一遇洪水標準設計施工，泄洪閘導流能力滿足枯水期6月份10年一遇洪水標準，相應洪峰流量為12100m3/s，上游最高水位不超過運行期蓄水水位217.3m；當預報壩址流量大于12100m3/s洪水時，采用預先挖除到213.7m高程（9680m3/s洪水水位以上部分），對應的堰前水位較低，水庫庫容較小。人員和主要設備提前撤離基坑。并挖開下游圍堰缺口，基坑充水，基坑過水。汛后清淤、抽水，恢復基坑施工。在廠房主體施工形象具備過流條件后，開始拆除上游圍堰至203.0m高程、下游圍堰至202.0m高程，保留圍堰下部過水圍堰堰體。圍堰上部子堰拆除后過水圍堰堰體可擋水流量約為3100 m3/s。2009

23、年汛期蜀河水電站工程度汛標準為汛期20年一遇洪水標準，當遭遇到20年一遇洪水23100 m3/s時，安排1#、3#兩臺機組正常進行機組安裝施工，即1#、3#機組工作門與下游檢修門擋水，2#、4#、#5、6#廠房表孔及泄洪閘過水。廠房這時上游水位為217.2m，廠房壩段分流10100m3/s，泄洪閘壩段泄量13000 m3/s，上游水位不超過運行期蓄水水位217.3m。當壩址遭遇20年一遇（23100 m3/s）以上流量時，廠房表孔1#、3#機組工作門與下游檢修門提起，廠房16#機組段表孔流道全部泄流。不同泄流組合下的上游水位泄量關系如表7。表7 不同泄流組合下的上游水位泄量關系曲線表 泄量上游水位泄量分配總泄量(m3/s)備注泄洪閘壩段(m3/s)廠房壩段(m3/s)204.63850汛前圍堰擋水，廠房不過流情況3850206.75020502021070507050213.796809680216.71210012100枯水期10年一遇流量215.6m114008300197002、4、5、6廠房表孔參與度汛217.2m13