西藏直孔水电站工程一期围堰导截流设计.doc

1西藏直孔水电站工程一期围堰导截流设计1. 工程概况直孔水电站位于西藏自治区墨竹工卡县境内拉萨河中下游交界处，距上游墨竹工卡县直孔区 3 公里，距下游墨竹工卡县 22 公里，再下行 78 公里至拉萨市直孔水电站站工程属二等工程，永久性主要水工建筑物为二级，永久性次要水工建筑物为三级，拦河闸坝设计洪水重现期为 500 年，相应流量为 3200 m3/s，校核洪水采用10000 年一遇洪水加 10%，相应流量为 4430 m3/s，坝体临时挡水渡汛设计洪水标准为 50年一遇，相应流量为 2530 m3/s直孔水电站正常蓄水位 3888.00m，设计水头 30m，水库库容 1.75 亿 m3，总装机容量 4×25MW直孔水电站由混凝土坝、堆石坝、引水系统及岸边式厂房系统组成建筑物布置从左至右依次为：碎石土心墙堆石坝、混凝土连接挡墙、三孔溢流坝段（坝段长度 18×3m，最大坝高 57.6m） 、冲沙底孔坝段（坝段长度 16m，孔口尺寸 5×4m，最大坝高 57.6m） 、右岸混凝土接头坝段及取水口组成右岸平行布置 2 条引水隧洞，分别各向两台机组供水发电厂房位于右岸山体后坡，为岸边式地面厂房，厂房尾水与溢流坝和底孔坝段下游消力池汇合后入河床。

2. 水文、地质条件 2.1 气象特征距坝址 21km 的墨竹工卡县气象站有较长的气象观测资料，经分析，其气象特征值可以代表坝址气象要素据墨竹工卡站实测资料统计，多年平均气温为 5.6℃，极端最高气温为 26.7℃（1979 年 6 月 17 日） ，极端最低气温为-23.1℃（1981 年 12 月 26 日） ；均相对湿度为 44.7%；冬季多大风，但在夏季的某些月份也会出现年最大风力，本地区最大风速为 19m/s，相当于八级大风在坝址附近的河道内，每年十一月至翌年 2 月末、3 月初有岸冰，在最冷的 1～2 月坝址下游水流较平缓的地方有时会出现全河封冻，据观测，年最高气温发生在 6～8 月，年最低水温出现在 1～2 月，多年平均水温 5.5℃2.2 地质条件直孔水电站施工导流采取利用河心岛及滩地，作为纵向围堰，采取先右岸后左岸的分期导流方式CI 标涉及的右岸一期围堰包括上游围堰、纵向围堰、下游围堰上游围堰：堰基为第四系全新统冲积漂卵砾石层（alQ4） ，厚 0～8m，下伏基岩为中厚2层状弱风化石英砂岩夹粉砂岩，以及砂质板岩、云母片岩基础承载力可满足要求，唯冲积漂卵砾石层具强透水性。

纵向围堰：围堰基础,部分为基岩，具微透水性；其它多为漂卵砾石层，该层厚6～23m其中，上部 3～5m 为冲积漂卵石层（alQ4） ，结构松散，具强透水性；中下部为冰水积卵砾石层（fglQ2） ，结构相对密实，具中等～强透水性下游围堰：堰基由漂卵砾石层组成，厚 25～80m，其中：上部 5m 为冲积漂卵砾石层（alQ4） ，该层结构松散，具强透水性；中下部为结构相对密实，具中等～强透水性的冰水积水积卵砾石层（fglQ2）组成，地基承载力可满足要求，唯漂卵砾石层渗透性强2.2 径流特征拉萨河的径流来源主要是降水，其次是融雪和地下水根据由拉萨站插补延长后的唐加站 31 年（1956.6～1987.5）径流系列统计，多年平均流量 237m3/s，径流模数为11.6dm3/（s.km2） ，多年平均年径流深 367mm，折合年水量为 74.7 亿 m3径流的年内分配不均匀，丰水期（6～9 月）径流量占年径流量的 76.6%；春汛期（4～5 月）径流量占年径流量的 5.9%；平水期（11～12 月）径流量占年径流量的 12.9%；枯水期（1～3 月）径流量仅占年径流量的 4.6%，枯期径流平稳，一般在 40 m3/s 左右，流域内天然最枯量出现在 1～3 月份。

2.3 洪水2.3.1 峰量频率计算根据唐加站实测及插补的 1954～2000 年最大流量、24h、三日、五日、七日洪量系列，加上调查的 1917、1927 年历史洪水（其中 1917 年有位无量） ，共同组成不连序系列，采用钱穆公式计算实测系列经验频率，用 P-Ⅲ型频率曲线适线调整矩法计算的计参数直孔电站设计洪水直接采用唐加站成果如表 1 所示表 1 单位：流量 m3/s 洪量亿m3项目洪峰流量（ m3/s）24h 洪量（亿 m3）三日洪量（亿 m3）五日洪量（亿 m3）七日洪量（亿 m3）均值 1430 1.2 3.38 5.31 7.06Cv 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3Cs/Cs 3.5 3.5 3.5 3.5 3.5P=0.01% 4030 3.38 9.53 15.0 19.9P=0.2% 3200 2.69 7.57 11.9 15.83P=2% 2530 2.13 5.98 9.39 12.5P=5% 2240 1.88 5.29 8.32 11.12.3.2 分期设计洪水根据唐加站洪水年内分布特性结合施工要求，将全年分为 1～3 月枯水期、4 月、5 月（9 汛前过渡期） 、6～9 月（主汛期） 、10 月、11 月、12 月（汛后退水期）等 7 个时段。

通过唐加与拉萨站各分期洪峰流量相关，由拉萨站插补出唐加站缺测期的洪峰流量，按年最大值法独立取样进行频率计算由于 4、5 月汛前过渡期的洪水有可能提前发生，将4、5 月的分期洪水分别提前 5 天和 10 天使用，即使用期分别为 3 月 26 日至 4 月 20 日、4月 21 日至 5 月 31 日分期设计洪水成果见表 2表 2 流量单位： m3/s设计频率分期 使用期P=3.33% P=5% P=10% P=20%1～3 月 1.1～3.25 83.8 81.1 76.1 70.44 月 3.26～4.20 410 348 249 1605 月 4.21～5.31 629 569 466 3606～9 月 6～9 月 2370 2240 2010 175010 月 10 月 654 607 525 43811 月 11 月 201 192 177 16112 月 12 月 109 106 99.9 92.7施工阶段补充的唐加水文站 10～11 分旬的径流资料如表 3：表 3 流量单位： m3/s10 月 11 月时间上旬 中旬 下旬 上旬 中旬 下旬旬平均流量 298 214 160 125 103 84.5P=2% 567 349 248 185 150 121P=5% 522 317 228 171 139 113P=10% 441 291 211 160 130 106P=20% 376 260 191 146 120 97.6 43.导流设计要求3.1 导流设计标准、导流时段本工程装机容量为 100MW，正常蓄水位以下库容 1.75 亿 m3，属二等工程，其主要建筑物为Ⅱ级，临时建筑物为Ⅳ级。

拦河建筑物由混凝土溢流坝、底孔坝段、连接坝段和碎石土心墙土石坝段组成；导流建筑物的使用年限为 2 年，围堰最大高度为 12m，围堰的拦洪库容 0.0774 亿 m3根据《水利水电工程施工组织设计规范》 （SDJ338-89） ，导流建筑物的级别为Ⅳ级对于Ⅳ级导流建筑物、土石类围堰，相应的设计洪水标准为重现期 2010年，结合施工合同要求，导流设计洪水标准选用 20 年一遇，根据施工进度安排，一期基坑采用全年挡水施工，相应的导流设计流量为 2240m3/s一期围堰河道截流安排在 10 月中旬进行，如果水情允许可以提前进行截流，一期围堰截流标准按 10 月上旬 5 年平均流量选定，相应的设计流量为 376m3/s；3.2 导流方式拉萨河在坝址处由河心岛分为左右两支，水工枢纽布置将厂房设置于右岸山脊下游的缓坡阶地上，河心岛右缘设一纵向混凝土导墙，其右依次为溢流坝、永久底孔和联结坝段等混凝土建筑物；河心岛坐侧河床和左岸台地为土石挡水坝段根据坝址区地形地貌特征、地址条件、河道水文特性、枢纽布置特点、施工总进度安排等因素，施工导流采用全年断流围堰、分期导流方式3.3 导流方案根据合同文件要求，直孔电站采用断流围堰、河床分期导流、基坑全年施工的导流方式。

一期导流：围右侧河床2003 年 9 月先进行左岸河床扩挖，并在河心岛上形成一期纵向围堰，2003 年 11 月上旬进行右侧河道截流，堆筑一期围堰上下游段，形成一期基坑，河水由左侧河道宣泄一期围堰按 20 年一遇频率洪水（Q 5%=2240m3/s）设计，全年进行右岸引渠扩挖、底孔坝段、溢流坝段、右岸挡水坝段、进水口和岸边厂房的施工由于二期导流的要求，在溢流坝段 3852.0m 高程处，分别设置三个导流底孔(3-7×8m)2005 年 10月，在一期工程完建的混凝土坝体具备挡水条件后，拆除一期围堰上下游段，河水由导流底孔和永久底孔过流二期导流：(不属于本标范围)围左侧河床2005 年 10 月下旬进行左侧河道截流利用一期工程完建的底孔坝段过流和顺河混凝土导墙作为二期纵向围堰，堆筑二期上下游枯水围堰，形成二期基坑，进行左岸堆石坝段的施工，河水全部由导流底孔和永久底孔宣泄54.导流工程挡水建筑物设计4.1 导流建筑物类型选择西藏直孔水电站处于高寒地区，冬季气温较低，混凝土施工将受到低温气候的影响，施工工期不能保证，故不能选择混凝土围堰；坝轴线上游河床狭窄，覆盖层深厚，基础处理、施工布置较困难，以土石围堰为宜。

根据坝址附近料场勘测情况，坝址上游右岸侧有能满足围堰防渗要求的碎石土，而且距离较近，容易开采堰体采用碎石土心墙防渗，基础以高喷混凝土防渗墙防渗4.2 围堰设计4.2.1 围堰平面布置一期围堰轴线总长度为 610m，堰顶高程 3862.0m～3858.0m，最大堰高 11.6m，顶宽度9m，堰体采用碎石土心墙防渗、堰基采用振孔摆喷混凝土防渗墙，最深约 20m围堰共分为三段，由上游围堰、纵向围堰和下游围堰组成上游围堰 w1-w2 段长度为 50m，堰顶高程 3862m，方向为 S59059′59.4″E；纵向围堰段沿河心岛布置 w2-w4 段，长度 374.6m，与上游围堰夹角为 149000′59″，坝轴线以上堰顶高程 3862.0m，坝轴线以下按 3.33%坡降均匀降至 3858.0m 高程，其中 w2-w3 段走向为 S29000′0.41″E 长度为 240m,w3-w4 段走向为 S19050′18.9″E，长度为 134.6m下游围堰 w4-w5 段，位于下游，横跨右侧河床布置，堰顶高程 3858.0m，堰高 6m；设计长度为 185.4m，走向为 S30000′0.4″W，与纵向围堰夹角为 130009′40.62″。

4.2.2 围堰断面设计围堰断面形式采用碎石土心墙堆石围堰碎石土心墙直接建造于经过表面清理的砂卵石地基上对上游围堰转角处和纵向围堰及纵向围堰下游转角处均采用铅丝块石笼护底、钢筋石笼护坡以满足抗冲要求，并对左岸河床进行部分扩挖，以满足汛期过流要求按 Q5%=2240 上游围堰相应洪水位为 3858.4m，考虑安全超高因素等，由此确定上游围堰顶高程为 3862m（偏于安全） ，最大堰高 11.6m；迎水面 0+000~0+050m、0+300~ 0+609.5m范围坡比为 1：2.0，0+050~0+300m 范围 3855m 高程以上部分坡比取 1：1.8，3855m 高程以下部分坡比取 1：2.0；背水面坡比取 1：1.75；堰体填筑料为坝基开挖砂砾石和进水口开挖的石碴料，心墙料取自上游土料场的碎石土料，心墙和堰体上下游均布置 50cm 的级配过渡料和反滤料；心墙下部厚度为 。