吳 彬，江金章

（中國水電顧問集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院，浙江 杭州 310014）

1 概 述

1.1 工程概況

水口水電站壩下水位治理工程位于福建省閩清縣境內(nèi)的水口水電站下游約9.00 km的閩江河段上。工程主要任務(wù)一是抬高水口水電站下游口門區(qū)水位，改善通航條件；二是抬高水口水電站尾水水位，保證機(jī)組的正常穩(wěn)定運(yùn)行。

本工程樞紐建筑物從右至左由右岸擋水壩段、右岸船閘、溢流壩段、左岸護(hù)坡段組成。右岸擋水壩段為混凝土重力壩，壩頂高程27.00 m，最大壩高37.00 m；右岸船閘為雙線船閘，一期修建一線船閘；溢流壩為“WES”型低堰，堰頂高程6.94 m，最大壩高16.94 m，軸線長355.00 m；左岸護(hù)坡為50 cm厚的混凝土貼坡。樞紐布置詳見圖1。

1.2 水文條件

壩區(qū)地處東南沿海，屬于亞熱帶氣候，雨量十分充沛，地下水的補(bǔ)給來源主要是靠大氣降水，然后補(bǔ)給河水。河流特性屬山區(qū)性河流，河水暴漲暴落，流域內(nèi)受亞熱帶季風(fēng)氣候影響，全年氣候溫暖，雨量充沛，洪水期一般發(fā)生在4～7月，尤以5月、6月梅雨季為大。在秋末冬初受臺風(fēng)的影響，亦可能產(chǎn)生較小的洪水。

天然情況下，全年重現(xiàn)期20年洪水流量為29 000 m3/s，全年重現(xiàn)期10年洪水流量為25 900 m3/s，枯水期9月～次年3月重現(xiàn)期10年洪水流量為12 400 m3/s。

1.3 地形地質(zhì)條件

圖1 樞紐平面布置圖Fig.1 Plane of junction layout

壩址處閩江由北向南流，河谷開闊，呈“U”字形，河道順直，枯水季節(jié)水面寬約410.00 m，水深0.50～8.00 m，河水面高程約2.20 m，兩岸地形對稱。左岸為外福鐵路，距離岸邊約65 m，鐵路高程約為25.20 m，岸坡坡度25°～45°。鐵路外側(cè)岸坡覆蓋層較薄，主要由棄渣及殘坡積碎石土組成，厚約0.50～8.10 m，覆蓋層下為強(qiáng)～弱風(fēng)化基巖。右岸為G316國道，距離岸邊約30.00～57.00 m，路面高程為27.00 m，岸坡坡度35°～40°，覆蓋層主要由棄渣及殘坡積碎石土組成，厚約1.40～8.90 m。中部偏右河床分布有基巖深槽，深槽覆蓋層厚18.50～36.00 m。

1.4 施工導(dǎo)流特點(diǎn)

本工程在大江大河上，樞紐建筑物規(guī)模不大，導(dǎo)流建筑物規(guī)模較大，與一般工程相比，本工程施工導(dǎo)流有以下特點(diǎn)：

（1）工程兩岸山體單薄，施工期需具有通航條件，因此不適合采用隧洞導(dǎo)流方案；工程兩岸沒有可供導(dǎo)流明渠布置的臺地或階地，不適合采用明渠方案；枯水期水面寬約410 m，適合采用分期導(dǎo)流，同時(shí)也可以解決施工期通航的問題。

（2）本工程上游建有水口水電站，水口水庫為不完全季調(diào)節(jié)水庫，具備一定的調(diào)蓄功能，在非主汛期可進(jìn)行預(yù)降水位達(dá)到攔洪削峰的作用，從而減小非主汛期下泄流量。

（3）本工程河床中部偏右分布有基巖深槽，覆蓋層厚度18.50～36.00 m，深槽分布位置制約著工程縱向混凝土圍堰的布置。

（4）本工程兩岸交通干線路面高程和水庫淹沒線高程均較低，施工導(dǎo)流方案設(shè)計(jì)流量的選擇不宜選取過大的流量，否則施工期水位超過兩岸交通線路高程及水庫淹沒線高程，增加施工期淹沒范圍，增加工程投資。

（5）本工程石方開挖均在圍堰的圍護(hù)下才具備開挖條件，前期圍堰填筑石渣需從石料場開采，施工導(dǎo)流方案設(shè)計(jì)需選擇前期石渣需用量較小的方案，以減小石料場的石方開采。

2 施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)

2.1 導(dǎo)流方案選擇

工程兩岸山體單薄，施工期需具有通航條件，因此不適合采用隧洞導(dǎo)流方案；兩岸沒有可供導(dǎo)流明渠布置的臺地或階地，并且左岸外福鐵路和右岸G316國道距離江邊較近，邊坡大開挖必然影響兩岸交通，明渠導(dǎo)流方式不適用于本工程；枯水期水面寬約410 m，適合采用分期導(dǎo)流，同時(shí)也可以解決施工期通航的問題。

從船閘早日投運(yùn)角度考慮，船閘安排在一期導(dǎo)流階段施工。為縮短船閘施工工期、早日投運(yùn)，船閘施工導(dǎo)流宜采用全年導(dǎo)流方案；但同時(shí)，本工程汛期流量大，洪枯流量相差懸殊，樞紐建筑物為混凝土結(jié)構(gòu)，具備采用枯水期圍堰擋水、汛期基坑過流的導(dǎo)流方案。因此，本工程圍繞著船閘早日投運(yùn)、施工期盡量減小對兩岸交通影響、減少征地移民為主要目的對施工導(dǎo)流進(jìn)行方案比較。

2.1.1 方案一：三期導(dǎo)流方案

該方案為三期導(dǎo)流方案，施工導(dǎo)流規(guī)劃為：一期導(dǎo)流圍右岸船閘部分，左岸束窄河床泄流和通航，圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)為全年重現(xiàn)期10年洪水，在全年土石圍堰的圍護(hù)下施工船閘土建部分及右岸擋水壩段（見圖2）；二期導(dǎo)流階段，全年圍堰拆除至擋枯水期水位高程，并且在一期圍堰的基礎(chǔ)上往外新建一枯水期圍堰，與一期圍堰橫向段相接形成二期圍堰，二期圍堰形成后拆除一期圍堰縱向段，左岸束窄河床泄流和通航，圍堰擋水時(shí)段為枯水期9月～次年3月，在枯水期土石圍堰的圍護(hù)下施工縱向混凝土圍堰和右岸6孔溢流壩段以及船閘金屬結(jié)構(gòu)安裝（見圖3）；三期導(dǎo)流圍左岸，右岸已建船閘通航，已建溢流壩泄流，圍堰擋水時(shí)段為9月～次年3月，在三期枯水期圍堰的圍護(hù)下施工左岸10孔溢流壩段和左岸護(hù)坡（見圖4）。選定的施工導(dǎo)流方案需盡量減小導(dǎo)流建筑物規(guī)模，減少石料開采量；（3）本工程左右岸均有交通干線，高程較低，上游水位壅高不宜影響兩岸交通；（4）本工程水庫淹沒線高程較低，上游壅高水位不宜高于水庫淹沒線，增加移民費(fèi)用。

圖2 方案一一期導(dǎo)流平面布置示意圖Fig.2 Plane of diversion layout in the first stage of scheme 1

圖3 方案一二期導(dǎo)流平面布置示意圖Fig.3 Plane of diversion layout in the second stage of scheme 1

圖4 方案一三期導(dǎo)流平面布置示意圖Fig.4 Plane of diversion layout in the third stage of scheme 1

圖5 方案二一期導(dǎo)流平面布置示意圖Fig.5 Plane of diversion layout in the first stage of scheme 2

本方案船閘施工在全年圍堰圍護(hù)下進(jìn)行，工期短。但由于一期導(dǎo)流采用全年導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)，洪水流量大，上游水位高達(dá)22.50 m，高于水庫淹沒線高程，增加了施工期移民賠償費(fèi)用；其次，全年圍堰長約800 m，石方填筑量大，需從石料場開采大量的石渣，增加了石料場的占地面積；再次，全年圍堰坐落于基巖深槽，圍堰混凝土防滲墻成墻面積達(dá)3萬m2（墻體最深約50 m），防滲工程造價(jià)高。本方案由于船閘施工采用全年導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)，因此縮短了船閘通航工期和總工期，其船閘通航工期和總工期分別為2年10個(gè)月和3年11個(gè)月。

2.1.2 方案二：二期導(dǎo)流方案

該方案為二期導(dǎo)流方案，施工導(dǎo)流規(guī)劃為：一期導(dǎo)流圍右岸，左岸束窄河床泄流和通航，9月～次年3月圍堰擋水，4～8月基坑過流，在枯水期土石圍堰和縱向混凝土圍堰的圍護(hù)下進(jìn)行船閘、右岸擋水壩段和右岸6孔溢流壩段施工（見圖5，為了施工縱向混凝土圍堰，需修建子圍堰）；二期導(dǎo)流圍左岸，右岸已建船閘通航，已建溢流壩泄流，圍堰擋水時(shí)段為9月～次年3月，在二期枯水期圍堰的圍護(hù)下施工左岸10孔溢流壩段和左岸護(hù)坡（見圖6）。

本方案充分利用了閩江水文特點(diǎn)、上游水口水庫具備攔洪削峰的特點(diǎn)以及樞紐建筑物允許過水的特點(diǎn)。一期導(dǎo)流采用枯水期圍堰擋水，在一期導(dǎo)流階段汛期采用基坑和束窄的左岸河床聯(lián)合過流的導(dǎo)流方式，減小了一期圍堰的規(guī)模，減少了石料開采量，節(jié)省投資；一期導(dǎo)流階段汛期基坑過流時(shí)上游壅高水位為22.04 m，低于兩岸交通干線高程和水庫淹沒線。本方案船閘采用枯水期施工、汛期基坑過流，船閘通航工期和總工期分別為3年10個(gè)月和4年11個(gè)月。

2.1.3 推薦施工導(dǎo)流方案

根據(jù)本工程特點(diǎn)分析，施工導(dǎo)流方案的選定主要考慮以下因素：（1）船閘盡早具備通航條件；（2）

圖6 方案二二期導(dǎo)流平面布置示意圖Fig.6 Plane of diversion layout in the second stage of scheme 2

方案一，船閘施工采用全年導(dǎo)流方案，雖然可以加快工期，但是該方案需增加石料開采量、導(dǎo)流工程規(guī)模大、費(fèi)用高，上游壅高水位較高，對左右岸交通干線存在一定安全隱患，且高于水庫淹沒線，移民費(fèi)用增加；方案二船閘施工采用枯水期導(dǎo)流方案，工期較方案一增加一年，但是可以減少石料開采量，且上游壅高水位較低，對兩岸交通干線沒有影響，同時(shí)也不增加施工期移民費(fèi)用。綜合利弊，目前推薦方案二。

2.2 推薦方案各期設(shè)計(jì)流量的選擇

本工程導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)采用9月～次年3月重現(xiàn)期10年，若采用天然流量12 400 m3/s，各期導(dǎo)流建筑物規(guī)模均較大，上游壅高水位淹沒或影響兩岸交通干道，同時(shí)上游水位超過水庫淹沒線，增加移民費(fèi)用。本工程上游為水口水電站，水口水庫為不完全季調(diào)節(jié)水庫，經(jīng)調(diào)洪計(jì)算，9月～次年3月水口水庫預(yù)降水位至62 m的情況下重現(xiàn)期10年流量為8 631 m3/s（包括區(qū)間流量）；而水口水電站7臺機(jī)滿發(fā)流量為4 015 m3/s（包括區(qū)間流量），各期施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量可以依據(jù)保護(hù)對象、失事后果、使用年限等因素在以上兩個(gè)流量中進(jìn)行選取。

（1）一期導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量選擇

一期導(dǎo)流階段施工船閘和右岸溢流壩段，船閘施工為本工程關(guān)鍵線路項(xiàng)目。根據(jù)選定的導(dǎo)流方案，船閘施工三個(gè)枯水期，施工歷時(shí)長，為保證船閘施工工期，一期導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量不宜太小。根據(jù)水口水電站16年實(shí)測逐月最大下泄流量統(tǒng)計(jì)，9月～次年3月下泄流量大于8 631 m3/s的次數(shù)為2次，施工保證率高，而下泄流量大于4 015 m3/s的次數(shù)為11次，施工保證率較低。因此，一期導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量宜選擇8 631 m3/s。

（2）二期導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量選擇

二期導(dǎo)流階段主要施工左岸溢流壩段和左岸護(hù)坡，利用一個(gè)枯水期完成，圍堰利用時(shí)間短、施工歷時(shí)短，一期導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量宜選擇較小流量；同時(shí)考慮到壩址處枯水期流量主要由水口水電站發(fā)電流量控制，在短時(shí)段（一個(gè)枯水期）內(nèi)采用水口水電站7臺機(jī)滿發(fā)流量作為二期導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量是可行的。因此，二期導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量選擇4 015 m3/s。

3 結(jié) 語

本工程施工導(dǎo)流規(guī)劃與一般工程相比，具有工程所在河流汛期流量大、洪枯流量相差懸殊、上游已建有電站，具備一定調(diào)蓄能力，但同時(shí)也加大枯水期流量、樞紐水頭低，水庫淹沒線高程較低、左右岸存在交通干線，且高程較低等特點(diǎn)。在設(shè)計(jì)階段，進(jìn)行了大量的資料搜集、工程調(diào)研工作，但類似工程實(shí)例較少，沒有完全符合以上特點(diǎn)的工程實(shí)例。本工程施工導(dǎo)流規(guī)劃設(shè)計(jì)為上游具有已建電站、低水頭樞紐或兩岸交通干線較低工程的施工導(dǎo)流規(guī)劃提供了一定的參考和借鑒。