觀音巖水電站下閘蓄水關(guān)鍵措施研究

庾文武

(長(zhǎng)沙市軌道交通集團(tuán)有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410005)

觀音巖水電站下閘蓄水關(guān)鍵措施研究

庾文武

(長(zhǎng)沙市軌道交通集團(tuán)有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410005)

針對(duì)觀音巖水電站下閘蓄水難點(diǎn)，通過(guò)科學(xué)制定下閘程序、優(yōu)化下閘時(shí)機(jī)、細(xì)化方案、協(xié)調(diào)上游電站控泄、構(gòu)建組織保障、做好供水溝通等關(guān)鍵措施，確保了電站順利下閘蓄水，圓滿(mǎn)完成2014年12月首臺(tái)機(jī)組發(fā)電目標(biāo)。

水電站；下閘；蓄水；措施

1 工程概況

觀音巖水電站位于云南省麗江市華坪縣(左岸)與四川省攀枝花市(右岸)交界的金沙江中游河段，是金沙江中游河段規(guī)劃八個(gè)梯級(jí)電站的最末一個(gè)梯級(jí)，上游為魯?shù)乩娬尽Ｓ^音巖水電站主要由碾壓混凝土重力壩和心墻堆石壩、岸邊溢洪道、明渠溢洪道、雙泄中孔、沖沙底孔、電站引水系統(tǒng)及壩后廠(chǎng)房等建筑物組成，碾壓混凝土重力壩最大壩高158m，心墻堆石壩最大壩高75m。水庫(kù)正常蓄水位1134m，死水位1122m，正常蓄水位以下庫(kù)容20.72億m3，調(diào)節(jié)庫(kù)容5.55億m3，水庫(kù)總庫(kù)容22.50億m3，電站總裝機(jī)容量3000MW。觀音巖水電站是一座以發(fā)電為主，兼顧供水和防洪的一等大(1)型工程。

2008年12月，電站右岸一期導(dǎo)流明渠開(kāi)始施工，2011年1月，二期大江截流，2013年1月，三期明渠截流，2014年9月，大壩澆筑到壩頂高程，10月，電站下閘蓄水，12月20日，首臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，較可研工期提前5個(gè)月發(fā)電。項(xiàng)目業(yè)主為大唐觀音巖水電開(kāi)發(fā)有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)公司)。

2 泄流設(shè)施及能力分析

觀音巖水電站設(shè)有導(dǎo)流底孔、沖沙底孔、雙泄中孔、岸邊溢洪道、明渠溢洪道等泄水建筑物，除導(dǎo)流底孔為施工期臨時(shí)導(dǎo)流建筑物外，其余均為永久泄水建筑物。導(dǎo)流底孔(2孔)設(shè)在22號(hào)壩段，進(jìn)口高程1020m，1號(hào)孔進(jìn)、出口分別設(shè)1扇平板封堵門(mén)和1扇平板工作門(mén)，2號(hào)孔設(shè)1扇平板封堵門(mén)。沖沙底孔(1孔)布置于15號(hào)壩段，進(jìn)口高程為1040m；雙泄中孔(2孔)設(shè)在23號(hào)壩段，進(jìn)口高程1045m；岸邊溢洪道(4孔)設(shè)在28～30號(hào)壩段，堰頂高程1113m；明渠溢洪道(3孔)設(shè)在24～25號(hào)壩段，堰頂高程1116m。沖沙底孔、雙泄中孔、岸邊溢洪道、明渠溢洪道均采用工作弧門(mén)控泄。各泄水建筑物泄流曲線(xiàn)見(jiàn)圖1。

圖1 觀音巖水電站泄水建筑物泄流曲線(xiàn)

3 下閘蓄水難點(diǎn)分析

a.觀音巖水電站下游27km為攀枝花市，城市取用水對(duì)電站下閘時(shí)金沙江水位大幅度變化極為敏感，為確保城市供水安全，電站下閘必須平穩(wěn)，下泄生態(tài)流量不低于439m3/s，更不能出現(xiàn)河道斷流。

b. 1號(hào)、2號(hào)導(dǎo)流底孔封堵門(mén)與1號(hào)導(dǎo)流底孔工作門(mén)均采用平板閘門(mén)，動(dòng)水啟閉水頭較小，且不能任意局開(kāi)控泄，下閘受壩前水位、上游來(lái)水量限制極大，必須抓準(zhǔn)時(shí)機(jī)平穩(wěn)快速下閘，一旦錯(cuò)過(guò)時(shí)機(jī)，會(huì)導(dǎo)致無(wú)法按期蓄水。

c.為確保水庫(kù)蓄水安全，主管部門(mén)明確要求觀音巖水電站汛后下閘，枯水期來(lái)水量較少造成短期蓄至發(fā)電水位困難，且汛后下閘可能與上游梨園水電站蓄水時(shí)間重疊，若重疊將進(jìn)一步加大蓄水難度。

d.水庫(kù)初期蓄水，若水位上升過(guò)快，大壩及庫(kù)區(qū)兩岸均存在安全風(fēng)險(xiǎn)，特別是庫(kù)區(qū)鉛廠(chǎng)溝、秧田箐等古滑坡體可能有岸塌風(fēng)險(xiǎn)。若水位上升過(guò)慢，不能滿(mǎn)足蓄水進(jìn)度要求，將導(dǎo)致無(wú)法按期發(fā)電。

4 保障措施研究

4.1 科學(xué)研究制定下閘程序

觀音巖水電站1號(hào)、2號(hào)導(dǎo)流底孔封堵門(mén)均按正常蓄水位水頭設(shè)計(jì)，其中1號(hào)孔最大動(dòng)水下閘水頭40m，最大啟門(mén)水頭44.30m，2號(hào)孔最大動(dòng)水下閘水頭21.5m，最大啟門(mén)水頭23.6m。1號(hào)導(dǎo)流底孔工作門(mén)設(shè)計(jì)水頭50m，最大動(dòng)水啟閉水頭40m，可在1/2開(kāi)度固定局開(kāi)運(yùn)行，但局開(kāi)安全風(fēng)險(xiǎn)較大。沖沙底孔、雙泄中孔、岸邊溢洪道、明渠溢洪道工作弧門(mén)均按正常蓄水位水頭設(shè)計(jì)，可動(dòng)水啟閉控泄。根據(jù)導(dǎo)流底孔閘門(mén)設(shè)置情況，公司研究決定取消1號(hào)孔工作門(mén)局開(kāi)運(yùn)行，避免局開(kāi)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。先2號(hào)孔封堵門(mén)下閘，由1號(hào)孔敞泄向下游供水，待水庫(kù)水位滿(mǎn)足條件時(shí)再下1號(hào)孔封堵門(mén)，隨后由沖沙底孔、雙泄中孔等弧形門(mén)控泄開(kāi)始蓄水。

2號(hào)孔封堵門(mén)下閘時(shí)壩前最低水位1034m(2號(hào)孔下閘瞬間1號(hào)孔敞泄流量不低于439m3/s)、最高水位1041.50m，對(duì)應(yīng)的上游來(lái)水流量分別為878m3/s、1910m3/s。1號(hào)孔封堵門(mén)下閘時(shí)壩前最低水位1053m(1號(hào)孔下閘瞬間沖沙底孔+雙泄中孔聯(lián)合下泄流量不低于439m3/s)、最高水位1060m，對(duì)應(yīng)的上游來(lái)水流量分別為1853m3/s、2650m3/s。

4.2 認(rèn)真分析優(yōu)化下閘時(shí)機(jī)

根據(jù)1953—2009年金沙江水文資料(觀音巖水電站壩址多年平均月流量見(jiàn)下表)，汛期為6—10月，其中主汛期7—9月，主汛期發(fā)生年洪水的可能性在94%以上，上游龍開(kāi)口、魯?shù)乩纫淹懂a(chǎn)水電站水庫(kù)調(diào)節(jié)性能小，因此觀音巖水電站下閘蓄水采用壩址天然流量分析計(jì)算。

觀音巖水電站壩址多年平均月流量表

導(dǎo)流底孔2號(hào)孔下閘流量878～1910m3/s，1號(hào)孔下閘流量1853～2650m3/s，根據(jù)多年平均月流量分析，下閘可在10月或11月，10月平均流量較汛后11月偏大，流量保證率高，10月雖處于汛期，但并非主汛期，在充分做好各項(xiàng)措施后風(fēng)險(xiǎn)較小。若在11月下閘，由于來(lái)水流量小，1號(hào)孔工作門(mén)需固定局開(kāi)控泄，確保水位上升，閘門(mén)安全風(fēng)險(xiǎn)較大。按上游來(lái)水保證率85%考慮，導(dǎo)流底孔10月下旬下閘后約1個(gè)月能蓄水至1122m發(fā)電水位，機(jī)組調(diào)試時(shí)間充裕，滿(mǎn)足2014年12月20日首臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電目標(biāo)。因此觀音巖水電站汛后下閘優(yōu)化至汛末下閘可行，并得到了主管部門(mén)的認(rèn)可，較大提高了蓄水保證率，避免了梨園水電站同期下閘的影響。

4.3 細(xì)化方案做好技術(shù)保障

公司組織參建各方多次召開(kāi)專(zhuān)題會(huì)議，研究觀音巖水電站導(dǎo)流底孔下閘及封堵施工方案，組織編制完成《導(dǎo)流底孔下閘及封堵施工組織設(shè)計(jì)》《導(dǎo)流底孔下閘實(shí)施細(xì)則》《導(dǎo)流底孔下閘蓄水應(yīng)急預(yù)案》等技術(shù)文件，進(jìn)一步規(guī)范和細(xì)化了1號(hào)、2號(hào)導(dǎo)流底孔封堵門(mén)下閘方式方法、工序、監(jiān)測(cè)方案以及下閘后堵頭施工程序和進(jìn)度等，加強(qiáng)了人員設(shè)備資源投入，制定了突發(fā)問(wèn)題應(yīng)對(duì)措施，完善了應(yīng)急物資和裝備。在導(dǎo)流底孔下閘前，采用水下聲吶法技術(shù)對(duì)封堵門(mén)邊槽進(jìn)行了探測(cè)，檢查底部是否存在塊石、鋼筋等異物殘積，以便提前進(jìn)行處理，為閘門(mén)的順利下放做好保障。

4.4 上游控泄確保下閘流量

因1號(hào)、2號(hào)導(dǎo)流底孔下閘受壩前水位、上游來(lái)水量限制極大，為改變被動(dòng)局面確保電站10月下旬順利下閘，公司積極與云南電網(wǎng)公司、華電魯?shù)乩姽緟f(xié)調(diào)，懇請(qǐng)上游魯?shù)乩娬驹谟^音巖水電站下閘期間控制下泄流量，得到了對(duì)方的大力支持。為確保萬(wàn)無(wú)一失，公司委托中國(guó)電建集團(tuán)昆明院對(duì)觀音巖水庫(kù)庫(kù)容曲線(xiàn)、泄水建筑物泄流能力進(jìn)行了重新復(fù)核，精確計(jì)算了1號(hào)、2號(hào)導(dǎo)流底孔下閘時(shí)間及魯?shù)乩娬究匦沽髁亢蜁r(shí)間。按照2014年10月23—25日觀音巖水電站下閘，公司要求魯?shù)乩娬?3日0—8時(shí)控制下泄流量1000～1200m3/s，23日8時(shí)至24日15時(shí)控制下泄流量1900～2100m3/s，24日15—18時(shí)控制下泄流量不小于1400m3/s。魯?shù)乩娬镜目匦篂橛^音巖水電站順利下閘提供了有力的流量保障。

4.5 精心構(gòu)建組織保障措施

觀音巖水電站下閘蓄水，是一個(gè)較為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及單位多、專(zhuān)業(yè)多、范圍廣，協(xié)調(diào)工作量大，為確保電站下閘蓄水安全有序?qū)嵤?，公司組織成立了觀音巖水電站下閘蓄水現(xiàn)場(chǎng)指揮部，由公司分管領(lǐng)導(dǎo)擔(dān)任指揮長(zhǎng)，參建各方項(xiàng)目一把手為成員，指揮部下設(shè)閘門(mén)工作組、導(dǎo)流底孔封堵工作組、水情預(yù)報(bào)工作組、安全保障工作組、庫(kù)區(qū)穩(wěn)定工作組、后勤及對(duì)外協(xié)調(diào)工作組等6個(gè)專(zhuān)業(yè)組，各專(zhuān)業(yè)組在指揮部的統(tǒng)一指導(dǎo)下，各司其職、相互支持、相互配合、形成合力，為觀音巖水電站下閘蓄水提供了組織保障。

4.6 委托單位開(kāi)展水情測(cè)報(bào)

觀音巖水電站下閘對(duì)水情要求極高，為確保水情預(yù)報(bào)精確，公司委托攀枝花水文局開(kāi)展專(zhuān)業(yè)水情測(cè)報(bào)服務(wù)，專(zhuān)門(mén)制定了水情測(cè)報(bào)工作方案。攀枝花水文局采用走航式H-ADCP測(cè)流方式對(duì)觀音巖水電站下閘期間的入庫(kù)流量、出庫(kù)流量等進(jìn)行精確測(cè)量。該方案上游測(cè)點(diǎn)設(shè)在電站上游55km馬過(guò)河入口偏下游側(cè)的金沙江自然河段，避免了下閘時(shí)水位抬升的頂托影響；下游測(cè)點(diǎn)設(shè)在觀音巖大橋以下20m的河段。水情測(cè)報(bào)實(shí)行24小時(shí)值班制度，1號(hào)、2號(hào)導(dǎo)流底孔閘門(mén)下閘期間按1次/30min加密測(cè)量，專(zhuān)業(yè)的水情測(cè)報(bào)服務(wù)為電站下閘提供了準(zhǔn)確的水情信息。

4.7 認(rèn)真做好供水溝通協(xié)調(diào)

觀音巖水電站下閘期間下游河道水位變幅約2.5m，對(duì)下游攀枝花城市供水有一定影響，公司積極與攀枝花市各部門(mén)(企業(yè))溝通協(xié)調(diào)，多次召開(kāi)專(zhuān)題協(xié)調(diào)會(huì)，經(jīng)各方充分溝通達(dá)成一致意見(jiàn)。導(dǎo)流底孔下閘盡量安排在晝間，要平穩(wěn)下閘，減緩對(duì)下游取水影響，下游各取水廠(chǎng)要制定取水管道移動(dòng)及安全保障措施，在水位變化時(shí)及時(shí)移動(dòng)管道。各方建立了雙向溝通機(jī)制，公司按照1次/2h向攀枝花市主管部門(mén)及取水廠(chǎng)同時(shí)發(fā)布水情信息，并在下閘前8h、2h和0.5h電話(huà)通知各取水廠(chǎng)做好管道移動(dòng)及安全生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。通過(guò)充分溝通協(xié)調(diào)，保障了攀枝花市城區(qū)約60萬(wàn)人口的供水安全。

4.8 控制蓄水速度確保安全

為確保水庫(kù)初期蓄水期間庫(kù)岸及樞紐建筑物安全穩(wěn)定，在觀音巖水電站下閘蓄水至1070m高程后，嚴(yán)格控制水位上升速度，通過(guò)沖沙底孔+雙泄中孔工作弧門(mén)聯(lián)合控泄，確保蓄水水位上升速度不超過(guò)3m/日。 認(rèn)真開(kāi)展庫(kù)岸安全監(jiān)測(cè)、巡視檢查和樞紐建筑監(jiān)測(cè)工作，重點(diǎn)關(guān)注近壩岸坡、地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)及歷次巡視異常等部位。電站初期蓄水期間大壩及接頭部位、引水發(fā)電系統(tǒng)、庫(kù)岸等監(jiān)測(cè)無(wú)異常，壩基滲漏量約105L/s，滲漏量在設(shè)計(jì)允許范圍內(nèi)，各建筑物和庫(kù)岸總體正常穩(wěn)定，水庫(kù)運(yùn)行正常。

5 下閘蓄水結(jié)果分析

通過(guò)各種措施，2014年10月23日13時(shí)6分觀音巖水電站庫(kù)水位達(dá)1039.5m高程，2號(hào)導(dǎo)流底孔開(kāi)始下閘，由1號(hào)導(dǎo)流底孔下泄生態(tài)流量，經(jīng)過(guò)27min2號(hào)導(dǎo)流底孔完成下閘。10月25日8時(shí)50分庫(kù)水位達(dá)1053m高程，1號(hào)導(dǎo)流底孔開(kāi)始下閘，此時(shí)由沖沙底孔+雙泄中孔下泄生態(tài)流量，經(jīng)過(guò)32min1號(hào)導(dǎo)流底孔完成下閘。下閘完成后公司立即組織閘門(mén)堵漏和第1段混凝土堵頭施工，未完成前庫(kù)水位維持在1072m左右運(yùn)行，11月9日完成了第1段堵頭施工，11月10日正式開(kāi)始水庫(kù)蓄水。12月20日庫(kù)水位達(dá)到發(fā)電水位1122m，對(duì)應(yīng)庫(kù)容約15.42億m3，水位上升82.5m，平均每日上升約1.4m，水庫(kù)運(yùn)行正常，觀音巖水電站下閘及初期蓄水過(guò)程中下泄生態(tài)流量均不低于439m3/s，保障了下游城市供水。水庫(kù)蓄水過(guò)程見(jiàn)圖2。

圖2 2014年觀音巖水電站初期蓄水過(guò)程

6 結(jié) 語(yǔ)

由于觀音巖水電站距下游攀枝花市較近，地理位置特殊導(dǎo)致控制下泄生態(tài)流量極為重要，導(dǎo)流底孔封堵閘門(mén)下閘受水位限制大，同時(shí)，存在上游水電站同期蓄水、庫(kù)岸穩(wěn)定等風(fēng)險(xiǎn)因素。通過(guò)科學(xué)制定下閘程序、優(yōu)化下閘時(shí)機(jī)、細(xì)化方案、協(xié)調(diào)上游電站控泄、建立組織保障、做好供水溝通等，確保了電站2014年10月25日順利下閘、12月20日達(dá)到發(fā)電水位，滿(mǎn)足了2014年12月20日首臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電目標(biāo)要求。

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Research on Tail Lock Impoundment key Measures of Guanyinyan Hydropower Station

YU Wenwu

(ChangshaMetroGroupCo.,Ltd.,Changsha410005,China)

Smooth tail lock impoundment is ensured aiming at difficulties of tail lock water impoundment in Guanyinyan Hydropower Station through scientifically formulating tail lock procedures, opportunity, refining plan, coordinating flow discharge control of upstream power station, constructing organization guarantee, doing well in water supply communication and other key measures. The first unit power generation objective was smoothly completely in December 2014.

hydropower station; tail lock impoundment measures

10.16617/j.cnki.11-5543/TK.2017.07.006

TV737

A

1673-8241(2017)07- 0016- 04

水電站技術(shù)