某水电站扩建工程尾水围堰设计

      1 项目简介 

　　某水电站位于广西壮族自治区大化县境内红水河上，坝址上游166km接龙滩水电站，下游83km有大化水电站，坝址以上控制流域面积106580km2，占全流域面积81.4%，电站总装机容量1810MW，其中包括一期工程装机容量1210MW，扩建工程装机容量600MW。 

　　2 围堰设计 

　　2.1 围堰设计标准 

　　某水电站一、二期总装机容量1810MW，校核水位以下总库容33.55亿m3，根据国家电力行业标准《水电枢纽工程等级划分及设计安全标准》DL5180-2003的规定，本电站枢纽工程为一等工程，相应临时性建筑物级别为4级，临时性水工建筑物洪水标准为：土石结构为20～10年一遇；混凝土、浆砌石结构为10～5年一遇。由于本项目为地下厂房，一旦失事将危及地下厂房及一期工程的正常运行，从围堰的重要性考虑，围堰的挡水设计标准按规范规定的洪水重现期的最高年限考虑，所以选择围堰挡水的设计洪水重现期为20年一遇。 

　　2.2 围堰使用时段确定 

　　由于全年5年一遇洪水流量为15100 m3/s，对应下游水位为177.0m，水位较高，如果修建全年围堰需在子围堰的保护下施工，而子围堰束窄河床较大，水位雍高较大，束窄后河床平均流速较大，子围堰很难形成，并且尾水部位工程量并不大，两个枯水期能施工完成，故尾水围堰设计标准选用枯水期围堰。尾水围堰设计洪水标准选用枯水时段12月1日至次年4月15日20年一遇洪水，相应流量2220m3/s，并能满足一期工程四台机组最大引用流量（4×580=2320 m3/s）。 

　　2.3尾水围堰布置方案 

　　由于某水电站扩建工程5年一遇全年洪水流量较大，尾水围堰仅考虑枯水期围堰，且要满足一期四台机满负荷发电的要求，拟定以下三个方案： 

　　方案一：过水土石围堰，围堰挡水标准为一期工程四台机组满发时最大引用流量2320m3/s，约相当于枯水期12月1日至次年4月15日20年一遇洪水流量2220m3/s，河床束窄度39%，水位雍高1.87m，河床束窄后平均流速为5.7m/s，考虑安全超高，围堰顶高程为162.10m。 

　　围堰迎水面和背水面坡度均为1：1.5，迎水面采用钢筋笼护坡，围堰顶及背坡采用1m厚的混凝土面板护坡，围堰防渗采用高压旋喷灌浆防渗。 

　　方案二：混凝土围堰，围堰挡水标准为一期工程四台机组满发时最大引用流量2320m3/s，约相当于枯水期12月1日至次年4月15日20年一遇洪水流量2220m3/s，河床束窄度22%，水位雍高0.95m，河床束窄后平均流速为4.52m/s，考虑安全超高，围堰顶高程为161.2m。 

　　子围堰采用土石围堰，子围堰挡水标准一期工程四台机组满发时最大引用流量2320 m3/s，河床束窄度62%，水位雍高5.53m，河床束窄后平均流速为9.24m/s，考虑安全超高，子围堰顶高程为165.30m。 

　　方案三：混凝土围堰，混凝土围堰挡水标准和围堰顶高程同方案二。 

　　子围堰采用土石围堰，子围堰挡水标准一期工程两台机组满发时最大引用流量1160 m3/s，河床束窄度52%，水位雍高2.96m，河床束窄后平均流速为7.0m/s，考虑安全超高，子围堰顶高程为160.60m。 

　　三个方案围堰特性见表1： 

　　虽然过水土石围堰水位雍高比混凝土围堰稍大，损失电量稍多，但方案二和方案三子围堰束窄河床后平均流速分别达7m/s和9.24m/s，为保证抛投块石料的稳定，7m/s流速需块石当量直径为1.2m以上，子围堰很难形成。 

　　三个方案围堰的主要工程量见表2： 

　　方案二和方案三中工程量均较方案一大，且方案二和方案三增加子围堰，施工难度增大，施工工期增长。 

　　经过对上述三个方案从施工难度、工程量、工期进行综合比较论证，推荐方案一过水土石围堰作为尾水围堰方案。 

　　3 尾水部位施工进度分析 

　　尾水围堰施工从2011年11月至2011年12月底施工完成，工期2个月。尾水道路改造可与尾水围堰施工同步进行，从2011年10月中旬至2012年3月底，工期为5.5个月。尾水出口段土石方开挖工期2.5个月，从2012年1月至2012年3月中旬。尾水出口段混凝土浇筑在2012年洪水来临前完成底板混凝土的浇筑，2012年枯水期恢复混凝土的浇筑，2013年2月底完成混凝土的浇筑。尾水出口闸门、起闭机及预埋件安装与混凝土浇筑平行作业，2013年4月中旬尾水闸门下闸。2013年4月底完成尾水围堰的拆除。 

　　由于尾水围堰挡水标准为满足一期工程四台机组最大引用流量（4×580=2320 m3/s），所以在2012年汛期如果一期溢流坝不泄洪，可以继续尾水出口混凝土的浇筑。 

　　通过以上分析，尾水出口段在2011年和2012年两个枯水期内施工完成，尾水闸门在2013年4月中旬下闸是可以达到的，故尾水围堰选用枯水期12月1日至次年4月15日是合适的。 

　　4 结语 

　　扩建项目是水利水电工程中一项重要的工作。目前很多项目分二期进行施工，在二期项目中如何进行导流和围堰施工对整个项目具有至关重要的影响。本文根据扩建项目的特点，通过对某水电站扩建工程尾水围堰的布置方案进行比较，同时对尾水部位施工进度进行详细分析，论证了尾水围堰选用枯水期围堰是合适的。