水利水电施工导流方案风险分析

水利水电施工导流方案风险分析

全晓峰

淅川县鼎力建设工程有限公司 河南南阳 473000

摘 要：水利水电是国家的世纪工程，关系到人民日常生活的最基本方面，其重要性不言而喻。引水工序是水利水电工程的关键环节。施工情况复杂，影响因素多。有时甚至直接关系到整个工程施工的难度和进度，以及水利建筑形式的选择和布置。本文论述了水利水电工程引水方案的危险性。

关键词：水利水电；导流方案；风险分析

前言

近年来，中国大型水利水电工程越来越多，如三峡工程、南水北调工程等，对引水工程的技术要求也越来越高。针对引水的风险因素，以及水电建设引水方案进行分析。对锦屏水电站建设引水方案进行了研究。

1 施工导流风险因素

1.1建设洪水流量和洪量的随机性

在施工引水系统中，围堰堵水，水流通过排水建筑物流向下游河道，由于受到许多不确定因素的影响，存在风险。围堰堰顶的高度一旦确定，就是一个一定的值，而排水结构的规模和布置已经确定，但其泄洪能力与建筑物的水力参数、上(下)水位等因素有关。建筑洪水进入围堰形成的水库的设计洪水过程是工程设计的基础资料。由于洪水的形成受自然环境的不确定性影响，人类建库的洪水过程本身就具有随机性。同时，水文资料的收集整理和设计洪水过程线的计算方法造成了实际洪水过程与设计洪水过程的偏差。综合这些因素，表明建筑设计洪水是一个连续的随机过程。根据坝址实测水文资料，采用典型过程进行防洪设计过程线，将典型洪水过程线放大计算洪水过程线。

1.2引水建筑物泄洪能力的随机性

对于水电工程的初始引水，由于泄洪能力的不确定性，参数难以确定，一般假定为三角形分布。

1.3其他随机因素

洪水过程线的确定与水文资料的收集、整理和选择密切相关，隐含着水文不确定性。

由于自然因素的影响，文彦上游蓄水量与水位的关系不确定。上游围堰水位与库特洪水诊断。

2 施工导流系统动态综合风险

2.1分流系统风险率

在导流过程中，最容易观察的就是上游水位是否超过围堰顶部。对于土石围堰而言，在导流期，当水位超过堰顶时，围堰发生破坏，导流系统无法发挥作用。因此，导流系统的风险为围堰施工和使用期间堰前水位超过堰顶高度的可能性，即导流系统的风险率R为:

2.2导流系统动态综合风险

根据工程引水设计资料，考虑水文、水力不确定性的影响，采用蒙特卡罗模型。方法模拟洪水过程和导流建筑物泄洪情况，通过统计分析确定围堰上游水位分布，计算确定在围堰施工设计规模条件下的导流风险率R。

3 一般水电施工导流方案

3.1 涵洞导流

这一原理是在水利工程施工的基坑的上下游修建围堰堵水，使原河水经过涵洞后引水顺流的一种施工导流方法。这种方法一般用于中小型土石坝、水闸等工程，后期引水部分采用涵洞引水。一般来说，涵洞引水比隧道引水具有施工面大、施工灵活方便、速度快、造价低等特点。涵洞导流可沿山体或平摊岩面布置。另外要注意的是涵洞要布置成直线，这样进出口才有良好的形式，还能使水流畅通，不会产生泥沙，防止漏水等。

3.2 分段围堰法

这种方法需要利用围堰将河床上的所有水工构筑物分成若干段，分阶段完成整个工程的施工。可先将左岸或河床两侧包围起来，使河流能穿过狭窄的河床;这样河流就可以完全切断，让所有的水穿过现有的建筑。这种方法通常适用于河床宽、流量大、施工周期长的河流。目前，中国的丹江口、葛洲坝水电站都在采用这种方法进行引水。

3.3 明渠导流

这种方法需要利用围堰将河床上的所有水工构筑物分成若干段，分阶段完成整个工程的施工。可先将左岸或河床两侧包围起来，使河流能穿过狭窄的河床;这样河流就可以完全切断，让所有的水穿过现有的建筑。这种方法通常适用于河床宽、流量大、施工周期长的河流。目前，中国的丹江口、葛洲坝水电站都在采用这种方法进行引水。

3.4 隧洞导流

隧道是在水利工程施工中，在基坑的上下游筑围堰堵水，使原河道通过隧道引水顺流的施工方式。它通常用于河道引水，山区河流，山区高峡谷窄而陡，地形不适宜开挖明渠涵洞引水。此外，导流涵洞通常与永久性建筑物结合使用，以达到较高的利用率。

3.5 全段围堰法

干流采用一次堵塞围堰，将水流引至两侧排水建筑物的引水方式。通常根据建筑物排水的不同，分块引水再进一步分为隧道引水、明渠引水、涵洞引水。通常对于流量非常大，河道又深又窄，而河道的一侧有宽阔的平台，垭口甚至是古河道的坝址，都可以采用拦阻、明渠分流的方式。渡槽一般用于小流量工程启动干引水，流量一般不超过20-30 m3 / s，目前需综合考虑水文特征、地形、地质、水文条件等多种因素的影响，应开展技术经济比较论证，结合风险分析确定水利工程建设的引水模式。

4 实例分析

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

导流底孔布置的主要原则是:导流底孔泄洪能力应满足中坝蓄水和防洪的要求;引水隧洞截流期间，引水底孔泄流能力应尽可能满足截流门设计水位的要求。底孔两侧的孔应避免撞到垫塘岸坡;蓄水初期，上游水位由引水底孔工作闸门调节，闸门水头应在100米左右。由于导流底孔运行周期短，可采用无槽布置，采用高档抗冲击耐磨混凝土，简化高速水流下水面的抗冲结构，加快坝体施工进度。水流的出口导流底孔应该纵向驱散了水舌,和动水冲击压力事件的水流在水的底部缓冲池的设计值不应超过永久排水系统建设过程中操作。在模型试验的基础上，考虑高速水流作用下闸门叶片水封破坏、闸门大振动等因素，对导流洞水封闸门设计水头，导流底孔密封闸门的设计水头和出口弧形闸门的工作水头应考虑在100m左右。为满足截水、中期防洪、下游供水和提前发电的要求，确定引水底孔底高程按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

模型试验的基础上,考虑到因素如下游闸门水封的叶片的导流底孔的高度1700米应该被摧毁和闸门振动大大2012年11月在高速水流下,导流孔密封后,永久排水构筑物如排出井底,深孔、溢洪道孔和先进发电机挡水门设计挡水头、导流底孔挡水门设计挡水组可单独或联合排水。2013年出水口弧形闸门水头和工作水头均在100 m左右，洪水前坝体接缝注浆标高仅1845 m，水库水位已被水过滤。

为了满足安全防洪的要求,水和提前发电,坝体的建设可以满足安全需求的防洪,供水和发电提前关闭后的导流隧洞的水闸,中期防洪和下游供应存储。导流底孔标高于7月底确定，待坝体接缝注浆标高达到1860 m后，可布置700m。根据2012年汛前坝体接缝灌浆，将坝前洪水水位提高至1845 m，水库调蓄后坝体施工外观能满足安全防洪要求。在后期设计引水流量为11700 m3 / s时，根据投入运行机组数，分阶段进行调洪计算，以满足安全防洪要求。根据安装进度计划，第一个机组将在2012年8月底安装完毕，然后每4个月安装一个机组。2013年6月至9月，3 ~ 4台机组投产。2013年11月大坝建成后，水库水位按建议方式运行控制。

结语

本文对水利水电引水方案进行了理论总结，并结合实例进行了分析。研究了引水方案的风险和选择方法，以便更好地服务于水利水电工程的建设。当涉及到单个实例时，要结合实际情况和理论知识找出最佳的解决方案，即施工导流的风险因素。

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