何文君

（安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究總院有限公司，合肥 230088）

1 工程概況

月潭水庫(kù)工程位于安徽省休寧縣境內(nèi)的率水河上，大壩壩址在下琳溪村下游約500 m處，距休寧縣城約18.5 km。壩址控制流域面積908 km2，總庫(kù)容1.57億m3，為大（2）型水庫(kù)。水庫(kù)以黃山市屯溪區(qū)的城市防洪為主，兼具城鎮(zhèn)供水、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、旅游、發(fā)電和灌溉供水等多項(xiàng)功能。水庫(kù)建成后，黃山市屯溪主城區(qū)防洪能力由25年一遇洪水提高到100年一遇，電站裝機(jī)容量2×10 MW，多年平均發(fā)電量為4 326萬(wàn)kW·h。水庫(kù)供水規(guī)模為18.3萬(wàn)m3/d，年均供水量為6 846萬(wàn)m3。水庫(kù)設(shè)計(jì)灌溉面積為1.45萬(wàn)畝。樞紐工程由攔河壩、泄洪表孔、泄洪底孔、生態(tài)放水管、發(fā)電引水管道、發(fā)電廠房及升壓開關(guān)站、魚道等建筑物組成。樞紐工程平面布置見(jiàn)圖1。

圖1 樞紐工程平面布置圖

攔河壩為混凝土重力壩，壩頂高程為173.6 m（1985黃海高程系，下同），最大壩高36.6 m，壩頂長(zhǎng)度為214 m，壩頂寬7.0 m，共分11個(gè)壩塊。其中，初步設(shè)計(jì)確定的泄洪建筑物布置為：泄洪建筑物布置在河床壩段2#～7#壩塊（右岸向左岸依次編號(hào)，下同），由5個(gè)表孔與4個(gè)底孔間隔布置。表孔單孔凈寬9.0 m，堰頂高程平正常蓄水位165.0 m，堰頂設(shè)置弧形閘門控制；進(jìn)口底板高程144.8 m，標(biāo)準(zhǔn)段尺寸6.0 m×6.0 m（寬×高），出口底板高程141.5 m，尺寸6.0 m×5.0 m（寬×高），進(jìn)口設(shè)事故檢修閘門，出口設(shè)弧形工作閘門。本工程采用底流消能，下游消力池底高程134.5 m，凈寬89.0 m，池長(zhǎng)115.0 m，兩側(cè)邊墻頂高程150.5 m，消力池內(nèi)底孔邊緣增設(shè)長(zhǎng)35.0 m導(dǎo)流墩，尾坎與下游河床平。

發(fā)電引水系統(tǒng)布置于左壩段的7#和8#壩塊，進(jìn)口高程147.0 m，正向進(jìn)水的深式進(jìn)水口。埋管引水型式，進(jìn)水道尺寸為2孔6.8 m×7.0 m（寬×高）矩形斷面，漸變?yōu)橹睆?.5 m的引水發(fā)電鋼管。地面式發(fā)電廠房布置在左壩段后河床，副廠房布置在主廠房與壩體之間。

2 水文、地質(zhì)條件

2.1 水文

月潭水庫(kù)流域多年平均降水量為2022 mm，汛期4～7月為1116 mm，占年總量的55.2%，降水的年內(nèi)分配極不均勻，最大年降水量3068 mm（1999年），最小年降雨量1284 mm（1978年）。汛期4～8月份徑流量占全年69.6%，其中6月份最大，占全年的20.8%；非汛期9月～次年3月僅占全年30.4%，其中12月份最小，只占全年的2%。

壩址處各施工時(shí)段設(shè)計(jì)洪水成果見(jiàn)表1。

表1 水庫(kù)壩址處各施工時(shí)段設(shè)計(jì)洪水成果表（m3/s）

2.2 地形、地質(zhì)條件

壩址附近河道寬約130.0～140.0 m，河道左側(cè)為寬20.0～25.0 m左右的一級(jí)階地，階面高程約149.0 m。順階地外側(cè)為首村至回溪的村村通公路。其下為高水河漫灘，寬約7.0 m，地面高程143.0～145.0 m。河床寬約110.0 m，河底高程141.0～142.5 m。

壩址出露的基巖為前震旦系木坑組千枚巖系，按巖性可細(xì)分為千枚狀粉砂巖及粉砂質(zhì)絹云母千枚巖，部分層間擠壓帶夾少量薄層絹云母綠泥千枚巖。壩址第四系覆蓋層可分為山坡坡積層以及第四系沖洪積層。

3 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)與導(dǎo)流方式

3.1 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

本工程屬大（2）型水庫(kù)，樞紐工程級(jí)別Ⅱ等，大壩為2級(jí)建筑物，根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL303-2017）的規(guī)定，導(dǎo)流建筑物級(jí)別為4級(jí)，導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)：土石結(jié)構(gòu)為重現(xiàn)期20～10年的洪水，混凝土結(jié)構(gòu)為10～5年的洪水。壩體施工期臨時(shí)度汛的洪水標(biāo)準(zhǔn)為重現(xiàn)期50～20年的洪水，導(dǎo)流泄水建筑物封堵后壩體度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)為重現(xiàn)期100～50年的洪水。根據(jù)本工程情況，導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)選用10年一遇。

3.2 導(dǎo)流方式

針對(duì)本工程特點(diǎn)，對(duì)隧洞導(dǎo)流和底孔分期導(dǎo)流3種方案做了詳細(xì)比較，具體導(dǎo)流方案簡(jiǎn)述如下：

（1）方案一：隧洞導(dǎo)流方案。右岸河床新開導(dǎo)流明渠+右岸（凸岸）新開隧洞導(dǎo)流。具體的導(dǎo)流程序及分期施工內(nèi)容為：一期（第一年9月至第二年3月）主要進(jìn)行左岸發(fā)電廠房及7#～8#壩塊施工以及7#壩塊上下游的砼縱向圍堰施工，同期進(jìn)行右岸新開導(dǎo)流隧洞（7.5 m寬×7.0 m高）的施工，利用右岸河床新開導(dǎo)流明渠進(jìn)行導(dǎo)流；二期（第二年9月至第三年3月）主要進(jìn)行1#～6#壩塊、9#～11#及一期未完（不受導(dǎo)流水位影響）主體工程施工，利用右岸導(dǎo)流隧洞導(dǎo)流；第三個(gè)枯水期，大壩及發(fā)電廠房主體土建工程基本結(jié)束，無(wú)須導(dǎo)流，導(dǎo)流隧洞下閘蓄水，為機(jī)組發(fā)電做準(zhǔn)備。

（2）方案二：2個(gè)底孔導(dǎo)流方案。右岸岸坡新開導(dǎo)流明渠+5#、6#壩塊2個(gè)泄洪底孔導(dǎo)流。具體的導(dǎo)流程序及分期施工內(nèi)容為：一期（第一年9月至第三年3月）主要進(jìn)行左岸發(fā)電廠房及4#～11#壩塊主體施工，利用右岸岸坡新開明渠導(dǎo)流；二期（第三年11月至第四年2月）進(jìn)行1#～3#壩塊以及一期未完（不受導(dǎo)流水位影響）主體工程施工，利用5#、6#壩塊2個(gè)泄洪底孔導(dǎo)流。

（3）方案三：4個(gè)底孔導(dǎo)流方案。左岸岸坡新開導(dǎo)流明渠+3#～6#壩塊4個(gè)泄洪底孔導(dǎo)流。具體的導(dǎo)流程序及分期施工內(nèi)容為：一期（第一年9月至第三年3月）主要進(jìn)行砼縱向圍堰及1#～7#壩塊（含下游消力池左側(cè)墻）主體施工，利用左岸岸坡新開明渠導(dǎo)流；二期（第三年11月至第四年2月）進(jìn)行8#～11#壩塊、電站廠房以及一期未完（不受導(dǎo)流水位影響）主體工程施工，利用3#～6#壩塊4個(gè)泄洪底孔導(dǎo)流。

各方案優(yōu)缺點(diǎn)、工程量及投資比較見(jiàn)表2。

經(jīng)綜合分析比較，壩址區(qū)基巖主要為千枚巖，修建隧洞條件不好，存在進(jìn)洞困難、襯砌工程量大等問(wèn)題，且壩區(qū)洪水峰高量大、歷時(shí)短，洪枯季節(jié)差別大，不建議采用；方案二在二期導(dǎo)流期間僅能利用2個(gè)泄洪底孔導(dǎo)流，相較于方案三的4個(gè)泄洪底孔導(dǎo)流泄洪能力低且上游水位更高；方案三技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、工期也能滿足設(shè)計(jì)要求，最終推薦采用方案三，即利用消力池左側(cè)擋墻及7#壩塊、上下游延伸縱向混凝土圍堰的分期導(dǎo)流方案。

表2 各方案優(yōu)缺點(diǎn)、主要導(dǎo)流工程量及投資比較表

4 導(dǎo)流程序

根據(jù)選定的導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)和導(dǎo)流方式，導(dǎo)流程序劃分為兩期3個(gè)階段。具體如下：

（1）一期導(dǎo)流。分前后兩個(gè)階段，前階段采用土石圍堰束窄河道，右岸老河床導(dǎo)流，進(jìn)行發(fā)電廠房基坑及導(dǎo)流明渠的開挖和縱向混凝土圍堰澆筑。后階段利用左岸明渠導(dǎo)流，右岸老河床上下游橫向土石圍堰及縱向混凝土圍堰形成一期基坑，進(jìn)行溢流壩段主體結(jié)構(gòu)工程施工，為后期泄洪底孔導(dǎo)流做準(zhǔn)備。

（2）二期導(dǎo)流。利用溢流壩段泄洪底孔導(dǎo)流，在導(dǎo)流明渠上下游填筑橫向土石圍堰，與縱向混凝土圍堰形成二期基坑，進(jìn)行發(fā)電廠房壩段及發(fā)電廠房主體結(jié)構(gòu)工程施工。

分期導(dǎo)流總體規(guī)劃見(jiàn)表3。

5 導(dǎo)流建筑物的設(shè)計(jì)

根據(jù)調(diào)洪演算成果，綜合確定各分期圍堰設(shè)計(jì)擋水位。一期前階段土石圍堰上游設(shè)計(jì)擋水位145.5 m，下游144.4 m，堰頂高程取146.5 m到146.0 m，從上游至下游漸低；一期后階段上游橫向圍堰設(shè)計(jì)擋水位為149.0 m，堰頂高程150.0 m，下游橫向圍堰根據(jù)導(dǎo)流明渠水深及底高程，設(shè)計(jì)擋水位為147.5 m，堰頂高程148.5 m；二期上游橫向圍堰設(shè)計(jì)擋水位150.5 m，堰頂高程151.5 m，下游橫向圍堰設(shè)計(jì)擋水位144.8 m，消力池內(nèi)水位147.0 m，但考慮與縱向混凝土堰頂銜接問(wèn)題及2.0 m消力坎的壅水等因素，堰頂高程取148.5 m。

表3 分期導(dǎo)流規(guī)劃表

縱向混凝土圍堰布置在消力池左側(cè)墻位置，共分4段，上游段54.0 m、大壩段41.2 m、消力池段119.05 m以及下游段37.5 m，總長(zhǎng)251.75 m，縱向混凝土圍堰一期和二期在不同方向擋水，上游側(cè)擋水位二期底孔導(dǎo)流時(shí)最高，為150.5 m，考慮波浪高度和安全加高因素，堰頂高程取151.5 m；下游側(cè)擋水位一期后階段時(shí)最高，為147.5 m，堰頂高程取148.5 m。消力池段利用消力池側(cè)墻段取150.5 m，大壩段取生態(tài)放水管頂面高程150.8 m?？紤]到縱向混凝土圍堰堰基與河床基巖間有收縮裂縫，對(duì)其采用接觸灌漿處理。

導(dǎo)流明渠布置在發(fā)電廠房位置，底寬20.0 m，兩側(cè)邊坡1∶1.5，設(shè)計(jì)過(guò)流583 m3/s，根據(jù)布置，導(dǎo)流明渠總長(zhǎng)405.2 m，進(jìn)口高程142.0 m，出口高程141.0 m，縱底坡i=0.247%，要求對(duì)渠底進(jìn)行修整，無(wú)凸出部分，糙率取0.028，最大流速達(dá)4.35 m/s。

一期前階段土石圍堰軸線長(zhǎng)390.0 m，兩側(cè)邊坡1∶2.0，堰頂高程從146.5 m到146.0 m，堰高5.0～5.5 m，堰頂寬3.0 m?？v向混凝土圍堰分上游段、7#壩塊段、消力池側(cè)墻段、下游段4段，其中上游段54.0 m，下游段37.5 m為新增段，中間兩段118.2 m利用永久結(jié)構(gòu)。堰頂寬度均為2.0 m，底板寬9.7～12.0 m。

一期后階段上下游橫向土石圍堰堰頂高分別為150.0 m和148.5 m，圍堰軸線長(zhǎng)分別為93.0 m和95.0 m，兩側(cè)邊坡均為1∶2.5，堰頂寬5.0 m和8.0 m（下游考慮施工道路）。

二期上下游橫向土石圍堰堰頂高分別為151.5 m和148.0 m，圍堰軸線長(zhǎng)分別為75.0 m和70.0 m，兩側(cè)邊坡均為1∶2.5，堰頂寬上游5.0 m，下游結(jié)合交通為8.0 m，考慮上游圍堰最大高度達(dá)11.0 m，在高程148.0 m位置留二級(jí)平臺(tái)，平臺(tái)寬2.0 m。

一期前階段圍堰及后階段上下游橫向圍堰、二期上下游橫向圍堰結(jié)構(gòu)均采用土石堰體，堰體及堰基均采用土工膜防滲。土工膜采用斜鋪法，在迎水側(cè)堰腳位置水下開挖截水槽，將土工膜壓入槽中，填水泥粘土，隨堰體上升在斜坡上采用砂袋壓土工膜。堰體填筑前，對(duì)堰基進(jìn)行清基、整平，工程量包括在大壩壩基開挖中。一、二期上下游橫向圍堰與混凝土縱向圍堰相接處采用錐坡包裹刺墻，適當(dāng)延長(zhǎng)堰體長(zhǎng)度，堰體出水面后加強(qiáng)壓實(shí)，確保土石堰體與混凝土堰體接觸處的防滲安全，對(duì)水流直沖位置采用干砌塊石或拋石護(hù)腳。

6 施工度汛

本工程第二年、第三年的6～7月均存在安全度汛問(wèn)題。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL303-2017）要求，汛期壩體擋水標(biāo)準(zhǔn)為50～20年重現(xiàn)期標(biāo)準(zhǔn)，本工程選擇20年擋水標(biāo)準(zhǔn)，汛期洪峰流量為2388 m3/s。

在第二年汛期，除左岸導(dǎo)明渠過(guò)流外，壩體導(dǎo)流底孔也參與過(guò)流，根據(jù)水力計(jì)算，此時(shí)根據(jù)天然河道水位～流量曲線推算，下游水位將達(dá)到150.0 m，根據(jù)導(dǎo)流明渠、底孔聯(lián)合過(guò)流調(diào)洪計(jì)算，上游水位將達(dá)到155.0 m。第二年3月底右岸壩段混凝土澆筑至154.0 m高程以上，4月份壩體開始擋水，汛前澆筑至155.0 m以上，拆除土石圍堰，對(duì)壩體及消力池表面進(jìn)行保護(hù)，汛期考慮壩面及消力池基坑過(guò)水。

在第三年汛期，汛前發(fā)電引水洞事故門、檢修門、攔污柵均安裝完畢，溢洪道澆筑至溢流面頂165.0 m高程，汛期來(lái)水通過(guò)底孔泄流及溢流面溢流。4月份以前通過(guò)導(dǎo)流（泄洪）底孔導(dǎo)流，4月后上游水位逐漸抬高，當(dāng)超過(guò)溢流堰頂，溢流堰開始分洪，汛前要做好新澆溢流面的保護(hù)及消力池的防沖工作。發(fā)電廠房關(guān)閉檢修門，不參與泄洪。

據(jù)此對(duì)兩個(gè)汛期作如下度汛安排及要求：第二年汛前要做好已澆壩段表面保護(hù)，消力池表面的保護(hù)，做好所有施工機(jī)械和人員的撤退方案。第三年汛期整個(gè)壩段擋水，做好溢流壩段新澆溢流面及泄洪底孔的過(guò)洪準(zhǔn)備，以防特大洪水。同時(shí)要在3月底以前完成發(fā)電洞進(jìn)水口、生態(tài)放水管的閘門安裝調(diào)試，具備下閘擋水條件。

7 結(jié)語(yǔ)

月潭水庫(kù)工程于2016年5月開工建設(shè)，根據(jù)設(shè)計(jì)的導(dǎo)流和度汛方案，經(jīng)歷了2017-2019年3個(gè)汛期，目前大壩及下游消力池工程已基本完工，發(fā)電廠房土建工程已完成約60%。

本工程充分利用壩址處地形條件和壩體平面布置，泄洪底孔與導(dǎo)流底孔永臨結(jié)合，消力池左側(cè)擋墻與縱向圍堰相結(jié)合，節(jié)省了導(dǎo)流工程的投資，提高了壩體安全度汛的保證率，有利于工程順利實(shí)施，取得了較好的實(shí)際效果，對(duì)同類水庫(kù)樞紐工程施工導(dǎo)流方案具有一定的借鑒意義。