楊 會(huì) 剛

(四川大唐國(guó)際甘孜水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 成都 610072)

大渡河長(zhǎng)河壩水電站下閘蓄水研究

楊 會(huì) 剛

(四川大唐國(guó)際甘孜水電開(kāi)發(fā)有限公司，四川 成都 610072)

下閘蓄水作為水電站基礎(chǔ)建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)行的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，對(duì)水電站的建設(shè)和運(yùn)行具有至關(guān)重要的意義。對(duì)長(zhǎng)河壩水電站的工程、水文以及地質(zhì)情況進(jìn)行了剖析，以25%、50%、75%和多年平均四個(gè)系列的來(lái)水資料和下游生態(tài)流量需求為計(jì)算基礎(chǔ)，結(jié)合工程進(jìn)度、移民安置、環(huán)保進(jìn)展對(duì)長(zhǎng)河壩水電站的下閘蓄水時(shí)機(jī)進(jìn)行了研究，具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

長(zhǎng)河壩水電站；下閘蓄水；工程進(jìn)度；移民安置；時(shí)間節(jié)點(diǎn)

1 概 述

1.1 工程概況

長(zhǎng)河壩水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定市境內(nèi)，地處大渡河上游金湯河口以下約4～7 km河段，距上游的丹巴縣約85 km，距下游的瀘定縣為50 km，距成都約360 km。工程為大渡河干流水電規(guī)劃“三庫(kù)22級(jí)”中的第十級(jí)，開(kāi)發(fā)方式為水庫(kù)大壩配合首部式地下引水發(fā)電系統(tǒng)，主要建筑物由礫石土心墻堆石壩、引水發(fā)電系統(tǒng)、兩條溢洪道、一條泄洪洞和一條放空洞等建筑物組成。水庫(kù)控制流域面積為56 648 km2，占全流域面積的73.2%，水庫(kù)正常蓄水位高程1 690 m，庫(kù)容10.75億m3，其中調(diào)節(jié)庫(kù)容4.15億m3，多年平均流量843 m3/s，具有季調(diào)節(jié)能力，工程以單一發(fā)電為主，無(wú)航運(yùn)、漂木、防洪、灌溉等綜合利用要求，電站裝機(jī)容量2 600 MW，設(shè)計(jì)年發(fā)電量108億kW·h。

1.2 徑流概況

大渡河流域的徑流主要來(lái)自降水，由于流域面積大，地表植被較好，山體巖層破碎、裂隙發(fā)育的特性，流域具備調(diào)蓄能力大、徑流年內(nèi)分配不均勻和年際變化小的特點(diǎn)。徑流集中在豐水期，5～10月約占全年徑流的81.3%，枯水期為11月～翌年4月，占年徑流的18.7%。

表1 長(zhǎng)河壩水電站蓄水設(shè)計(jì)代表時(shí)段及流量成果表

1.3 地質(zhì)概況

1.3.1 地質(zhì)構(gòu)造

長(zhǎng)河壩庫(kù)區(qū)無(wú)區(qū)域斷裂通過(guò)，水庫(kù)較近區(qū)域發(fā)育的斷裂有：東側(cè)的昌昌斷裂和西側(cè)的紅鋒斷裂等。其中：昌昌斷裂距離水庫(kù)約2～4.5 km，總體呈南北向展布，傾向東，傾角一般為60°～70°，斷帶寬十幾至數(shù)十米，由斷層泥、構(gòu)造透鏡體和擠壓劈理等組成，斷裂帶糜棱巖化、綠泥石化甚為普遍，顯示明顯的擠壓特征；紅鋒斷裂距離水庫(kù)約5 km，由北到南總長(zhǎng)度約65 km，在平面上線形特征比較明顯，總體上向西傾斜，傾角較緩。對(duì)斷裂地質(zhì)、地貌、地震和地球物理等方面進(jìn)行的調(diào)查和綜合研究結(jié)果表明：昌昌和紅鋒斷裂活動(dòng)性微弱，尤其是晚第四紀(jì)以來(lái)基本不具新活動(dòng)性。

1.3.2 庫(kù)岸邊坡情況

(1)長(zhǎng)河壩庫(kù)岸基巖邊坡總體基本穩(wěn)定，近壩庫(kù)岸存在2處危巖體，其中，右岸壩前卸荷拉裂巖體已清除并完成支護(hù)，邊坡基本穩(wěn)定；1#泄洪洞進(jìn)口下游山脊松動(dòng)，巖體需采取處理或監(jiān)測(cè)措施。庫(kù)段其它大部分基巖滑塌體規(guī)模較小或距壩址較遠(yuǎn)，不影響大壩蓄水。金湯河支庫(kù)內(nèi)巖體邊坡整體穩(wěn)定，局部受長(zhǎng)大順坡裂隙影響易產(chǎn)生滑塌破壞。野牛溝下游左岸卸荷拉裂體和茶瓶溝下游左岸卸荷拉裂體易產(chǎn)生滑塌破壞和傾倒拉裂破壞，方量為10～100萬(wàn)m3，均距大壩較遠(yuǎn)，不影響水庫(kù)蓄水。

(2)水庫(kù)蓄水后庫(kù)岸覆蓋層邊坡易產(chǎn)生塌滑，但大部分塌滑規(guī)模小或離壩較遠(yuǎn)，對(duì)大壩蓄水無(wú)影響。庫(kù)區(qū)兩岸礦產(chǎn)較多，礦洞和礦產(chǎn)便道以及礦產(chǎn)臨時(shí)設(shè)施在岸坡和階地上修建，蓄水后將對(duì)礦洞和礦產(chǎn)便道以及礦產(chǎn)臨時(shí)設(shè)施產(chǎn)生不利影響，蓄水前需進(jìn)行相應(yīng)的搬遷，對(duì)易失穩(wěn)的礦產(chǎn)臨時(shí)設(shè)施庫(kù)岸邊坡進(jìn)行加固或搬遷。

(3)總體看庫(kù)岸邊坡穩(wěn)定性不制約大壩蓄水，僅局部庫(kù)段塌滑對(duì)改線S211路基和居民建筑以及礦產(chǎn)設(shè)施等產(chǎn)生一定影響，需采取加固、避讓或監(jiān)測(cè)等措施。

1.3.3 壩基河床情況

壩基河床覆蓋層深厚，一般厚度為60～70 m，層次結(jié)構(gòu)復(fù)雜，自下至上可分為3層，總體為塊卵礫石層，骨架由粗顆粒構(gòu)成，結(jié)構(gòu)較密實(shí)，其抗變形能力和強(qiáng)度均較高，可滿足基礎(chǔ)承載變形和抗滑穩(wěn)定要求。

1.3.4 封堵段地質(zhì)情況

1#、2#初期導(dǎo)流洞封堵段上覆巖體厚度一般為240～300 m，巖性為花崗巖，斷層及擠壓破碎帶不發(fā)育，裂隙較發(fā)育。該段巖體新鮮，洞壁干燥，圍巖較完整，呈次塊狀～塊狀結(jié)構(gòu)，屬“Ⅱ”類圍巖，圍巖穩(wěn)定性好，局部與洞軸線小角度相交裂隙對(duì)堵頭抗滑穩(wěn)定不利，總體而言地質(zhì)條件較好，可作為永久封堵段。

中期導(dǎo)流洞封堵段圍巖為澄江～晉寧期石英閃長(zhǎng)巖，巖體為次塊狀～鑲嵌結(jié)構(gòu)，圍巖以Ⅲ類為主，可作為永久封堵段。

2 蓄水研究

2.1 蓄水要求

2.1.1 工程要求

(1)兩條初期導(dǎo)流洞閘門、啟閉機(jī)等金屬結(jié)構(gòu)及機(jī)電設(shè)備安裝完成并驗(yàn)收合格，具備下閘條件；中期導(dǎo)流洞具備過(guò)流條件，施工支洞封堵完成、進(jìn)口封堵閘門、工作閘門及其啟閉設(shè)備安裝完成并驗(yàn)收合格。

(2)完成大壩上游庫(kù)區(qū)內(nèi)1 600 m高程以下的施工臨時(shí)營(yíng)地、工廠設(shè)施等的搬遷或拆除工作和1#公路、2-3#隧道、12#公路、16#公路、1601#隧道施工道路交通洞的封堵工作。

(3)在初期導(dǎo)流洞下閘時(shí)，壩體具備攔擋200 a一遇洪水(Q=6 670 m3/s，H=1 542.4 m)的條件，并超出初期導(dǎo)流洞封堵洪水位(高程1 594.5 m)5 m以上；同時(shí)，1 600 m高程以下壩基防滲處理工程全部完成并通過(guò)驗(yàn)收。左、右岸高程1 460 m、1 520 m、1 580 m高程灌漿平洞靠岸坡一側(cè)堵頭封堵，各類灌漿施工完成并驗(yàn)收合格，且封堵灌漿施工完成后的待強(qiáng)時(shí)間達(dá)到混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求的14 d以上。

(4)完成金康隧洞封堵以及1 600 m高程以下影響帷幕施工支洞及勘探平硐的封堵，且混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

(5)完成放空洞土建施工和機(jī)電安裝。完成進(jìn)水口引渠、閘室及上部啟閉機(jī)排架結(jié)構(gòu)混凝土、基礎(chǔ)灌漿、邊坡支護(hù)；完成進(jìn)口施工現(xiàn)場(chǎng)的清理，清除遺留的草袋、木材、石渣、建渣等建筑垃圾和附近坡面可能落入的渣石、危石；完成進(jìn)口建筑物的驗(yàn)收，洞身具備過(guò)流條件；完成出口處自然邊坡危巖體的處理；完成檢修門、事故門，工作閘門的門葉、門槽及啟閉機(jī)安裝并驗(yàn)收合格。

2.1.2 大壩監(jiān)測(cè)要求

(1)完成大壩1 600 m高程以下外部變形觀測(cè)墩及水準(zhǔn)標(biāo)點(diǎn)的建造；完成應(yīng)變計(jì)組、無(wú)應(yīng)力計(jì)、位錯(cuò)計(jì)、滲壓計(jì)、土壓力計(jì)、溫度計(jì)、測(cè)斜管、固定測(cè)斜儀、土體位移計(jì)串、電位器式位移計(jì)、強(qiáng)震儀等大壩監(jiān)測(cè)儀器的安裝埋設(shè)；完成基礎(chǔ)廊道內(nèi)測(cè)縫計(jì)、鋼筋計(jì)、傾斜儀、水準(zhǔn)點(diǎn)等儀器的安裝埋設(shè)。

(2)完成進(jìn)水口邊坡、尾水出口環(huán)境邊坡、開(kāi)關(guān)站邊坡、左右岸壩肩邊坡、放空洞和泄洪洞進(jìn)出口邊坡、導(dǎo)流洞進(jìn)出口邊坡和小河壩不穩(wěn)定邊坡等內(nèi)部觀測(cè)設(shè)備及外部變形觀測(cè)墩的修建、安裝埋設(shè)并取得基準(zhǔn)值。

(3)完成壓力管道、廠房三大洞室、尾水洞、放空洞、導(dǎo)流洞內(nèi)部觀測(cè)設(shè)備安裝埋設(shè)并取得基準(zhǔn)值。

2.1.3 移民安置要求

(1)移民安置。初期蓄水水位1 600 m高程以下庫(kù)區(qū)征地影響范圍內(nèi)的農(nóng)村移民及其他人員已全部搬離；根據(jù)批準(zhǔn)的移民安置規(guī)劃或調(diào)整規(guī)劃實(shí)施過(guò)渡的其過(guò)渡點(diǎn)應(yīng)具備基本完善的生活條件；對(duì)于規(guī)劃為先期用作為施工場(chǎng)地的安置點(diǎn)，應(yīng)制定合理的建設(shè)進(jìn)度計(jì)劃和相應(yīng)的保障措施；其余集中安置點(diǎn)建設(shè)完畢，移民完成搬遷安置。

(2)專業(yè)項(xiàng)目處理。初期蓄水水位1 600 m高程以下庫(kù)區(qū)內(nèi)的工礦企業(yè)、小水電站補(bǔ)償完畢，礦山企業(yè)生產(chǎn)通道恢復(fù)完畢；省道S211公路、金湯四級(jí)公路復(fù)建完成，具備通車條件；庫(kù)區(qū)受淹沒(méi)影響需要遷建的電力、通信設(shè)施已遷改出庫(kù)區(qū)并恢復(fù)功能；庫(kù)周交通功能得到恢復(fù)，具備通行條件；庫(kù)區(qū)內(nèi)的墊高防護(hù)工程基本墊高至設(shè)計(jì)高程。

(3)庫(kù)底清理。初期蓄水水位1 600 m高程以下范圍內(nèi)的林木砍伐、建筑物拆除、衛(wèi)生消毒防疫等庫(kù)底清理工作已按庫(kù)底清理要求完成。

(4)補(bǔ)償補(bǔ)助資金兌付。初期蓄水水位1 600 m高程以下移民安置補(bǔ)償補(bǔ)助資金兌付到位。

2.1.4 環(huán)保、水保要求

按照國(guó)家發(fā)改委對(duì)長(zhǎng)河壩項(xiàng)目的批復(fù)意見(jiàn)，以及《長(zhǎng)河壩水電站環(huán)境保護(hù)“三同時(shí)”實(shí)施方案》，完成了各環(huán)保、水保專項(xiàng)工程招標(biāo)文件、野壩施工營(yíng)地生活污水處理系統(tǒng)、江咀砂石加工廠污水處理系統(tǒng)、魚(yú)類增殖站、長(zhǎng)河壩施工區(qū)植被恢復(fù)及景觀規(guī)劃總體設(shè)計(jì)等專項(xiàng)環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)，累計(jì)投入11 425.01萬(wàn)元，其中水土保持7 993.17萬(wàn)元，滿足下閘蓄水的環(huán)保、水保要求。

2.2 蓄水方案

根據(jù)大壩、庫(kù)岸、邊坡穩(wěn)定關(guān)系以及導(dǎo)流洞封堵施工要求，經(jīng)設(shè)計(jì)單位論證和相關(guān)部門批準(zhǔn)的分步蓄水方案如下：

(1)1 545 m高程以下，初期導(dǎo)流洞下閘蓄水；

(2)1 545～1 580 m高程，水位達(dá)到中期導(dǎo)流洞進(jìn)口底板高程后，敞泄；

(3)1 580 m高程，中期導(dǎo)流洞控泄，維持30 d，初期導(dǎo)流洞封堵施工；

(4)1 580～1 595 m高程，中期導(dǎo)流洞控泄，不少于7 d，日變幅不超3 m；

(5)1 595～1 625 m高程，放空洞控泄，不少于20 d，日變幅不超2 m，中期導(dǎo)流洞下閘；

(6)1 625 m高程，放空洞控泄，維持7 d；

(7)1 625～1 650 m高程，放空洞控泄，不少于20 d，日變幅不超1.5 m，機(jī)組調(diào)試發(fā)電；

(8)1 650 m高程，放空洞控泄，維持15 d；

(9)1 650～1 580 m高程，放空洞控泄，1#泄洪洞敞泄，日變幅不超1 m；

(10)1 658～1 680 m高程，1#泄洪洞，2#、3#溢洪道聯(lián)控，日變幅不超0.5 m；

(11)1 680 m高程，1#泄洪洞，2#、3#溢洪道聯(lián)控，維持20 d；

(12)1 680～1 690 m高程，1#泄洪洞，2#、3#溢洪道聯(lián)控，日變幅不超0.5 m。

2.3 下閘蓄水的影響因素

(1)猴子巖水電站蓄水的影響。

猴子巖水電站位于長(zhǎng)河壩上游，調(diào)節(jié)庫(kù)容為3.87億m3，根據(jù)規(guī)劃其將與長(zhǎng)河壩同期蓄水。2016年11月開(kāi)始初期蓄水，于12月底蓄至極限死水位(高程1 802 m)，水庫(kù)維持該水位運(yùn)行。初期蓄水期間，通過(guò)放空洞下泄生態(tài)流量78 m3/s；至2017年5月再次開(kāi)始蓄水，6月底蓄至死水位(高程1 835 m)后停止蓄水，7～10月維持死水位運(yùn)行；汛后11月初開(kāi)始蓄水蓄至正常水位。

(2)下游生態(tài)流量需求。

長(zhǎng)河壩下游為黃金坪水電站和瀘定水電站，其調(diào)節(jié)庫(kù)容分別為0.199億m3和0.21億m3，最小下泄生態(tài)流量分別為84 m3/s和184 m3/s。長(zhǎng)河壩初期導(dǎo)流洞下閘至水位蓄至中期導(dǎo)流洞進(jìn)口底板高程大約需要31 h，期間無(wú)下泄流量。調(diào)用黃金坪和瀘定水電站的調(diào)節(jié)庫(kù)容能夠保障62 h的下游最小用水需求，滿足下游工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活、生態(tài)和瀘定橋的景觀用水。

2.4 蓄水計(jì)算

長(zhǎng)河壩蓄水期間，水位上升速度過(guò)快會(huì)影響邊坡穩(wěn)定，水位上漲過(guò)高會(huì)造成導(dǎo)流洞封堵壓力過(guò)大而無(wú)法進(jìn)行永久封堵。因此，科學(xué)選擇下閘蓄水日期至關(guān)重要。筆者按照長(zhǎng)河壩水電站的蓄水原則，以各泄洪設(shè)施的泄流能力、猴子巖水電站蓄水計(jì)劃以及下游生態(tài)流量需求(166.5 m3/s)為邊界條件，對(duì)長(zhǎng)河壩控制流域25%、50%、75%和多年平均四個(gè)來(lái)水系列進(jìn)行了蓄水計(jì)算，得到長(zhǎng)河壩下閘蓄水各個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的日期(表2)。

表2 不同來(lái)水頻率下的蓄水關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)日期統(tǒng)計(jì)表

從安全角度考量，以長(zhǎng)河壩水電站25%的來(lái)水頻率為例，不同階段的蓄水計(jì)算結(jié)果如下：2016年10月15日下閘蓄水，當(dāng)日水位變幅為62.29 m；10月20日水位達(dá)到高程1 580 m，進(jìn)行初期導(dǎo)流洞封堵；11月27日水位超過(guò)高程1 595 m，利用放空洞控泄，進(jìn)行中期導(dǎo)流洞封堵；12月25日，進(jìn)行機(jī)組發(fā)電調(diào)試。筆者計(jì)算的蓄水過(guò)程見(jiàn)圖1。

圖1 長(zhǎng)河壩水電站下閘蓄水過(guò)程模擬示意圖(25%來(lái)水頻率)

3 結(jié) 語(yǔ)

大型水電站的下閘蓄水對(duì)工程安全和上下游人民群眾的生命、財(cái)產(chǎn)安全至關(guān)重要。因此，筆者建議：加強(qiáng)氣象預(yù)報(bào)和降雨、來(lái)水監(jiān)測(cè)，結(jié)合電網(wǎng)的流域發(fā)電安排，科學(xué)合理地選擇下閘蓄水日期。下閘蓄水后，長(zhǎng)河壩水電站即面臨投運(yùn)發(fā)電，由于長(zhǎng)河壩、黃金坪梯級(jí)電站裝機(jī)容量大，調(diào)節(jié)庫(kù)容較小，為提高水資源利用率，實(shí)現(xiàn)梯級(jí)水庫(kù)的優(yōu)化運(yùn)行，建議加強(qiáng)上、下游水電站單位的水情信息共享，從長(zhǎng)河壩、黃金坪的流域水文特性和梯級(jí)電站特點(diǎn)入手，探索梯級(jí)電站間的出力匹配聯(lián)動(dòng)機(jī)制，進(jìn)行長(zhǎng)河壩、黃金坪梯級(jí)水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度研究。

(責(zé)任編輯：李燕輝)

2016-09-09

TV7;TV697;TV72

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1001-2184(2017)02-0079-04

楊會(huì)剛(1985-)，男，河南南陽(yáng)人，工程師，碩士，從事泄流安全管理、水庫(kù)優(yōu)化調(diào)度等工作.