江西龍頭山水電站樞紐工程施工導(dǎo)流方案選擇與探討

胡錦

（湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院 長沙市 410007）

1 工程概況

江西龍頭山水電站樞紐工程位于贛江下游豐城市杜家洲，水庫正常蓄水位24.20m，相應(yīng)庫容2.44億m3。樞紐主要建筑物從左至右依次為魚道、河床式廠房、排漂閘、24孔閘壩、1000t級(jí)船閘和右岸土壩。電站廠房布置于左岸，裝8臺(tái)共240MW的貫流式水輪發(fā)電機(jī)組；24孔閘壩布置于中部，堰頂高程13.2m，孔口凈寬17m；船閘布置于于右岸，設(shè)計(jì)噸位1000t。

2 自然條件

壩址位于贛江下游河段，地形開闊，河床寬（840～1180）m。兩岸均為Ⅰ級(jí)階地，階面高程（19.3～25.4）m，寬度大于1000m。壩址地層覆蓋層厚度一般為（8～19.7）m，基巖為砂巖、粉砂質(zhì)泥巖。

龍頭山水電站樞紐壩址處控制流域面積72810 km2，多年平均流量1890m3/s。多年平均降雨量為1678.4mm，4～9月多暴雨。

3 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)、方式的選擇

龍頭山水電站樞紐工程屬二等大（II）型工程，主要建筑物為2級(jí)，次要建筑物為3級(jí)。按照《水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（DL/T5397-2007）規(guī)定，導(dǎo)流建筑物屬4級(jí)建筑物，其土石類圍堰設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20～10年一遇，混凝土類圍堰設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10～5年一遇。本工程主要采用土石類圍堰，設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)選擇10年一遇洪水重現(xiàn)期。

根據(jù)水工樞紐布置、壩址地形地質(zhì)及水文條件等特點(diǎn)，本工程適宜采用分期導(dǎo)流方式。

4 施工導(dǎo)流特點(diǎn)

（1）洪峰流量大。贛江流量大，壩址處10年一遇全年洪水流量17600m3/s，20年一遇全年洪水流量19900m3/s。

（2）施工期有通航要求。本工程為贛江最后一個(gè)梯級(jí)，下游為平原型河道，贛州以下河段可通航1000 t級(jí)船舶。樞紐建設(shè)施工期間，贛江有通航要求。

（3）施工期庫區(qū)臨時(shí)淹沒問題不很突出。本工程兩岸均有堤防，庫水基本局限于河槽內(nèi)，洲、灘地帶有部分草地或林地，施工期庫區(qū)臨時(shí)淹沒問題不很突出。

（4）船閘和廠房分兩岸布置。本工程主要建筑物船閘和廠房分兩岸布置，中部布置24孔WES堰式閘壩。

5 導(dǎo)流方案的選擇

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，低水頭水電站一般采用束窄河床的分期導(dǎo)流模式，本工程位于贛江下游，施工期不允許斷航，一般有兩種備選方案。第一種方案：一期同時(shí)圍廠房、船閘以及靠近船閘部分的泄洪閘，使用束窄后的河床導(dǎo)流、通航。二期圍其它泄洪閘，利用一期建成的泄洪閘和船閘進(jìn)行導(dǎo)流和通航。第二種方案：一期圍廠房和靠近廠房部分的泄洪閘，使用束窄后的河床導(dǎo)流、通航。二期圍船閘及其它泄洪閘，利用一期建成的泄洪閘導(dǎo)流和通航。

比較兩種方案可見，第一種方案一期工程強(qiáng)度比較大，二期存在孤島施工問題，但通航問題能妥善解決；第二種方案導(dǎo)流程序比較簡單，但是通航問題限制，一般只適用于平底堰型的閘。本工程溢流壩堰型為“WES”開敞式溢流堰，第二種方案可優(yōu)化為壩體預(yù)留缺口導(dǎo)流和通航。

根據(jù)以上初步分析，同時(shí)考慮到通航的具體要求，初擬了以下五個(gè)方案進(jìn)行比較：

方案一：分二期導(dǎo)流，一期第一個(gè)枯期同時(shí)分別圍船閘和廠房，一期第二個(gè)枯期圍船閘側(cè)10.5孔閘壩；二期第三個(gè)枯期圍廠房側(cè)13.5孔閘壩。見圖1。

圖1 方案一

方案二：分三期導(dǎo)流，一期圍廠房和12.5孔閘壩，二期圍船閘和11.5孔閘壩，三期圍一期未完建的11.5孔閘壩。見圖2。

圖2 方案二

方案三：分三期導(dǎo)流，一期圍廠房和10.5孔閘壩，二期圍船閘，三期圍中間剩余的13.5孔閘壩。見圖3。

圖3 方案三

方案四：分三期導(dǎo)流，一期圍廠房，二期圍船閘和10.5孔閘壩，三期圍剩余的13.5孔閘壩。見圖4。

圖4 方案四

方案五：分三期導(dǎo)流，一期圍右岸船閘和10.5孔閘壩，二期圍廠房和左側(cè)0.5孔閘壩，三期圍中間剩余13孔閘壩。見圖5。

圖5 方案五

五個(gè)方案過流條件和通航條件都較好，在技術(shù)上都是可行的。方案一總工期51個(gè)月，首臺(tái)機(jī)發(fā)電工期34個(gè)月，圍堰總造價(jià)為1.89億元,該方案施工程序緊湊，發(fā)電工期最短，無孤島施工問題，但需要兩岸同時(shí)開工，施工強(qiáng)度大，前期投入大；方案二總工期51個(gè)月，首批3臺(tái)機(jī)組發(fā)電工期40個(gè)月，圍堰總造價(jià)1.43億元,該方案發(fā)電工期較短，三期為孤島施工，需利用三期圍堰擋水發(fā)電；方案三、方案四類似，總工期51個(gè)月，首批3臺(tái)機(jī)組發(fā)電工期40個(gè)月，圍堰總造價(jià)分別為1.40億元、1.78億元,發(fā)電工期較短，三期為孤島施工，交通較困難，需要利用三期圍堰擋水發(fā)電，方案三與方案二比，需要在第二個(gè)汛期前進(jìn)行廠房臨時(shí)下閘，靈活性不如方案二；方案五總工期63個(gè)月，首臺(tái)機(jī)組發(fā)電工期46個(gè)月，圍堰總造價(jià)1.70億元,該方案總工期和發(fā)電工期最長，無孤島施工問題。

考慮施工強(qiáng)度、前期投入及壩區(qū)兩岸同時(shí)進(jìn)行征地的難度，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)綜合比較，本階段選定方案二，即一期圍左岸廠房和12.5孔閘壩（建成二道縱向圍堰和11.5孔10m高程以下堰體），二期圍右岸船閘和11.5孔閘壩，三期圍一期未完建的11.5孔閘壩。施工導(dǎo)流水力特性見附表。推薦方案施工導(dǎo)流布置圖見圖6。

6 施工期臨時(shí)通航

壩址處贛江河段通航現(xiàn)狀為五級(jí)航道，最小通航流量為358m3/s（保證率95%），最大通航流量為17600m3/s（10年一遇全年洪水）。選定的施工導(dǎo)流及相應(yīng)的施工期通航方案為：一期圍廠房和12.5孔閘壩，枯期由右側(cè)疏挖河床航道通航；一期汛期圍廠房，由一期預(yù)留230m寬缺口通航；二期枯期圍船閘和11.5孔閘壩，由一期預(yù)留230m寬缺口通航；二期汛期圍船閘，由一期預(yù)留230m寬缺口通航；三期圍一期未建完的11.5孔閘壩，已建船閘通航。

7 結(jié) 語

龍頭山水電站樞紐工程是一座以發(fā)電、航運(yùn)為主，兼顧帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展、建成后對(duì)城市景觀、交通提供有利條件等綜合利用的樞紐工程。開發(fā)本項(xiàng)目是改善航道條件、促進(jìn)航運(yùn)發(fā)展的需要，是發(fā)展清潔能源的需要，是促進(jìn)地方社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、促進(jìn)和諧社會(huì)建設(shè)的需要，具有較大的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境效益。

附表 施工導(dǎo)流水力特性表

圖6 推薦方案（方案二）施工導(dǎo)流布置圖

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，本文在選定寬河床低水頭電站施工導(dǎo)流方案時(shí)，結(jié)合實(shí)際情況，綜合考慮分期導(dǎo)流的施工均衡性、施工安全性、施工工期、施工期通航、上游庫區(qū)臨時(shí)淹沒等各方面的因素，選擇科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)的導(dǎo)流方案，該方案將為主體工程的順利實(shí)施打下良好的基礎(chǔ)。