马堵山水电站施工导流方案设计

马堵山水电站施工导流方案设计

宋书卿曲艳聪

中水珠江规划勘测设计有限公司510610

摘要：马堵山水电站位于云南南部地区河流，河流洪水具有暴涨暴落特点，给施工导流带来了一定的难度。本文根据地质地质及大坝建筑物布置的特点，论述了导流建筑物的布置与设计、施工导流方案与标准的选择、施工导流程序等。其施工导流设计对其他一些工程，特别是位于典型山区河流的工程具有一定的参考价值。

关键词：马堵山水电站；导流；过水围堰；截流；导流洞

1工程概况

马堵山水电站位于我国云南境内某国际河流下游段，坝址以上集水面积31356km2，占我国境内集水面积的41.1%。枢纽主要任务以发电为主，水库总库容5.51亿m3。主体建筑物由碾压混凝土重力坝、左岸引水隧洞、左岸岸边厂房等组成。河床高程140.5m，正常蓄水位217m，坝顶高程222.5m，最大坝高107.5m。电站总装机容量288MW。

2施工导流设计条件

（1）地形。坝段区属低山剥蚀构造地貌，山陡水急，河谷狭窄，为“V”型峡谷。两岸山体浑厚，地形坡角25°～45°，枯水期水面宽70~90m。

（2）地质。坝址区以中厚～厚层的白云质大理岩为主，岩层产状相对稳定，风化卸荷浅。河床覆盖层厚度15m～20m，主要为含泥砂砾卵石层。

（3）水文。坝区属热带季风雨林区，年平均气温在21℃以上，该区年平均降水量为1500mm～2000mm，径流年内分配极不均匀，每年6月～11月为汛期，径流量占年径流量的80%以上，12月～翌年5月为枯水期，径流量不足年径流量的20%。

3导流方式

经过对河流水文特性、坝址地形地质条件及水工枢纽布置特点等综合分析后，河谷形状系数为2.3，确定本工程导流方式为一次拦断河床、隧洞导流方式。本导流方式根据围堰是否过水又可分为全年围堰方案及过水围堰方案。

全年围堰方案虽然可以缩短工期，但是由于需要采用两条12×15的大断面导流隧洞导流，上游围堰高度40m。导流工程投资大，作为国际河流围堰失事后果严重，因此施工导流方案选择过水围堰方案。

4导流建筑物等级及标准

马堵山水电站工程为二等大（2）型工程，枢纽主要建筑物如挡水及泄水建筑物、引水系统及发电厂房均为2级建筑物，次要建筑物为3级，临时建筑物为4级。导流建筑物导流标准根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SDJ338-89）确定。

（1）枯期。枯期围堰导流标准选枯期10年一遇流量Q10%=1412m3/s（上游电站调蓄后）。

（2）一汛。一汛通过围堰堰顶和导流隧洞联合泄流度汛，采用全年10年一遇重现期洪水作为围堰过水时的设计洪水标准，相应流量Q10%=4300m3/s。

（3）二汛。二汛采用大坝临时挡水，导流隧洞、泄洪排沙底孔及溢流表孔（或缺口）联合泄洪度汛，此时库容大于1亿m3，导流标准选择全年50年一遇洪水标准，相应流量Q2%=7700m3/s。

（4）封堵期。三枯导流隧洞下闸封堵，按规范要求，可采用封堵期5～20年一遇封堵期洪水标准。导流标准采用封堵期12月～翌年4月、10年一遇洪峰流量，相应流量Q10%=807m3/s。

5枯期导流时段比选

确定枯期导流方案后，针对不同导流时段进行了比选。主要结合进度及不同时段导流技术经济指标，比选了枯期6个月、枯期7个月、枯期8个月三个导流方案。综合经济技术指标，选取7个月（11.15~翌年6.15）作为枯期时段。

6导流及度汛程序

（1）第一年8月～第二年10月底，进行导流隧洞施工及两岸坝肩开挖，原河床过流。

（2）一枯（第二年11月15日～第三年6月15日）导流隧洞导流，上下游围堰挡水。汛前坝体上升至130m高程。

（3）一汛（第三年6月15日～第三年11月15日）导流隧洞及围堰过流联合泄流度汛。一汛期间，基坑内停止施工。

（4）二枯（第三年11月15日～第四年6月15日）继续进行大坝及厂房施工，二汛前9#~11#坝段高程填筑至185m（作为二汛度汛缺口），其余坝段填筑至195m。

（5）二汛（第四年6月15日～第四年11月15日），大坝预留缺口、导流隧洞及冲沙孔联合泄流度汛。为保障进度，利用汛中抢枯，晚间施工等措施，使缺口坝段与两岸挡水坝段交错上升。缺口坝段上升到溢流面高程200m后，溢流坝段闸墩随两岸坝段一起上升至215m。

（6）三枯（第四年11.15～第五年4月），大坝竣工，水库蓄水，第五年1月初下导流隧洞进水口闸门，进行导流隧洞封堵，封堵期为第五年1月～同年4月。

7主要导流建筑物设计

7.1上、下游过水围堰

上、下游围堰相距约700m，上游围堰最高挡水水位为164.0m，下游围堰最高挡水位为148.1m，上下游围堰水头差15.9m。为降低上下游围堰的高差、减小围堰过水时的流速，在上游围堰上设计自溃子堰，并且抬高下游围堰高程来分担总水位落差。经水力学计算比选，上游围堰主堰高程161.0m，子堰高度设置为3.6m，挑流平台高程150.0m；下游围堰高程153.0m。

上游围堰堰顶长度135m，最大高度为25m，堰顶宽17m。背水面在150m高程留10米宽挑流平台，平台以上坡度为1：6，以混凝土护面楔形块护坡；平台以下坡度为1：2，以钢筋笼块石护坡。为满足度汛过水、抗冲稳定等要求，围堰表面根据所处高程和受洪水冲刷程度不同采用多种防护型式，主要以混凝土顶盖结合钢筋笼护坡的型式防护，迎水面堰脚抛块石护坡，背水面坡脚以下设20m长钢筋石笼铺盖，以防堰脚冲刷。

下游围堰轴线在厂房下游约50m处，堰顶高度153.0m，最大堰高13.0m，堰顶长度165m，堰顶宽10m。迎水面坡度1：3，采用混凝土护面楔形块护坡，在144.0m高程设一护脚防冲平台，以钢筋石笼保护；背水面坡度1：2.5，以钢筋石笼保护。

图二上游围堰结构图

7.2导流洞设计

在左岸布置一条导流隧洞。导流隧洞洞长为773.0m，底坡为1.94‰。进、出口围岩厚度均大于0.6倍内水压力，洞身埋深大于2.5倍洞宽。导流隧洞为10m×14m（宽´高）城门洞型，过流面积130m2。考虑各运行工况内外水压力及围岩条件，导流洞全断面采用钢筋混凝土衬砌，衬砌厚度100cm~200cm。

8结语

（1）对于采用一次拦断河床，隧洞导流的导流方式，应结合水文特性、水工建筑物布置特点，从工期、技术、经济上对全年围堰与枯期围堰导流方案进行综合比较。

（2）对于采用枯水期围堰挡水方案，应结合施工工期、施工强度、导流建筑物规模对施工期挡水时段进行比选。

（3）位于洪水暴涨暴落、年内分配极不均匀的峡谷型山区河流的中小型水电枢纽工程，为了减小导流建筑物规模，采用枯期围堰挡水，汛期围堰过水的导流方案具有一定的经济性。但是需要结合水力模型试验，确定好上、下游过水围堰的高度差，优化上下游围堰的水力条件，确保上、下游围堰过水期间的安全稳定。同时过水围堰的防护及施工质量也需要引起足够的重视。

参考文献：

[1]苏启凤红河南沙电站施工导流方案优化.中国西部科技，2006.

[2]陈荣华过水围堰在巴江口水电站中的应用，广西水利水电，2007（5）.