◎ 管賢 余秋蘭 貴州省水利投資集團(tuán)有限責(zé)任公司

1.引言

夾巖工程2015年10月正式開工建設(shè)，通過參建各方精心組織施工，至2021年12月，夾巖工程涉及下閘蓄水驗(yàn)收的工程部位均已按設(shè)計要求施工完成，施工質(zhì)量合格，并按規(guī)定將分部工程質(zhì)量等級、重要隱蔽（關(guān)鍵部位）單元工程報質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)核定（備），夾巖工程擋水建筑物的形象面貌已滿足蓄水位的要求；蓄水淹沒范圍內(nèi)的移民搬遷安置和庫底清理已完成并通過驗(yàn)收，涉及下閘蓄水階段驗(yàn)收的各項(xiàng)工作均已完成，已具備下閘蓄水條件。2021年9月～11月，水利部水規(guī)總院編制完成《貴州省夾巖水利樞紐及黔西北供水工程蓄水安全鑒定報告》。蓄水安全鑒定結(jié)論認(rèn)為夾巖工程具備2021年12月下閘蓄水條件。

2014年9月，原環(huán)境保護(hù)部對《夾巖水利樞紐及黔西北供水工程環(huán)境影響報告書》進(jìn)行批復(fù)。2015年4月，水利部出具《關(guān)于貴州省夾巖水利樞紐及黔西北供水工程初步設(shè)計報告的批復(fù)》。環(huán)評批復(fù)要求：制定工程蓄水和運(yùn)行調(diào)度環(huán)保方案，提出滿足生態(tài)與環(huán)境要求的流量下泄過程線，確保下泄生態(tài)環(huán)境用水，水庫蓄水和運(yùn)行期間，通過生態(tài)泄水設(shè)施、泄洪設(shè)施和機(jī)組發(fā)電泄放不少于12.1立方米/秒生態(tài)流量，其中4月至7月為滿足魚類繁殖要求，每月制造一次持續(xù)80小時的洪水漲落過程，峰值流量不低于54.1立方米/秒。當(dāng)天然來流量小于最小下泄生態(tài)流量時，按壩址處天然實(shí)際來流量進(jìn)行下泄。建立生態(tài)流量在線監(jiān)測系統(tǒng)，進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。初設(shè)批復(fù)指出：夾巖水庫從蓄水期至水庫正常運(yùn)行期，均可通過導(dǎo)流洞兼生態(tài)放水洞等泄流設(shè)施和生態(tài)流量小機(jī)組、生態(tài)旁通管下泄12.1立方米/秒生態(tài)基流；水庫生態(tài)調(diào)度運(yùn)行方式滿足報告書提出的魚類產(chǎn)卵期人造洪峰下泄要求[2]。

由于初設(shè)階段對下放生態(tài)水重要性認(rèn)識不夠，原下閘蓄水設(shè)計方案在初期蓄水時會出現(xiàn)短時間不滿足12.1m3/s生態(tài)流量、影響下游生態(tài)的情況，在施工圖階段通過復(fù)核，為了滿足下放生態(tài)流量12.1m3/s的要求，需進(jìn)行下泄生態(tài)流量的生態(tài)管和蓄水方案的重新設(shè)計，2021年8月，設(shè)計單位提交了滿足生態(tài)流量下放的蓄水方案。

2.蓄水方案

2.1 蓄水方案比選[1]

根據(jù)各泄水建筑物進(jìn)水口高程、閘門擋水高度、生態(tài)水泄放要求，結(jié)合長江委專家提出放空洞參與下放生態(tài)水的可行性，以減輕導(dǎo)流洞二期堵頭在汛前施工的風(fēng)險，擬定如下三個下閘蓄水計劃方案：

方案一：水庫從蓄水開始至正常蓄水位1323m劃分為3個階段。

第1階段：從導(dǎo)流兼生態(tài)放水洞封堵蓄水至泄洪洞進(jìn)口高程1266.5m，下泄生態(tài)環(huán)境流量設(shè)施為：導(dǎo)流洞堵頭內(nèi)生態(tài)管。

第2階段：從泄洪洞進(jìn)口高程1266.5m～死水位1305.0m，下泄生態(tài)環(huán)境流量設(shè)施為：泄洪洞控泄。

第3階段：從死水位1305.0m蓄水至正常蓄水位1323.0m，下泄生態(tài)環(huán)境流量設(shè)施為：小機(jī)組旁通管。

方案二：水庫從蓄水開始至正常蓄水位1323m劃分為4個階段。

第1階段：從導(dǎo)流兼生態(tài)放水洞封堵蓄水至放空洞進(jìn)口高程1243.5m，下泄生態(tài)環(huán)境流量設(shè)施為：導(dǎo)流洞堵頭內(nèi)生態(tài)管。

第2階段：從放空洞進(jìn)口高程1243.5m蓄水至泄洪洞高程1266.5m，下泄生態(tài)環(huán)境流量設(shè)施為：放空洞全開敞泄（平板閘門不能局開）。

第3階段：從泄洪洞高程1266.5m～死水位1305.0m，下泄生態(tài)環(huán)境流量設(shè)施為：泄洪洞控泄。

第4階段：從死水位1305.0m蓄水至正常蓄水位1323.0m，下泄生態(tài)環(huán)境流量設(shè)施為：小機(jī)組旁通管。

以上兩個方案比較見表1。

表1 下閘蓄水過程方案比較表

綜上：由于方案二放空洞進(jìn)口平板閘門無法局部開啟，需要全開下放生態(tài)水，下放流量較大，導(dǎo)致水庫難以蓄水至泄洪洞底板高程，蓄水過程需要來一場10年一遇洪水，方能將庫水位沖高至泄洪洞底板高程，由于發(fā)生10年一20遇洪水幾率小，不建議推薦該方案。方案一：主要缺點(diǎn)是導(dǎo)流洞二期堵頭需要在汛期施工，以及導(dǎo)流洞內(nèi)生態(tài)閥需要經(jīng)歷汛期高水位考驗(yàn)。導(dǎo)流洞二期堵頭施工風(fēng)險可通過加高下游圍堰、加大基坑抽水量加強(qiáng)水情預(yù)報來降低導(dǎo)流洞二期堵頭汛期施工風(fēng)險；遇到超標(biāo)準(zhǔn)洪水時，可撤離人員設(shè)備，洪水過后重新組織施工。生態(tài)閥承受高水位考驗(yàn)問題可通過如下方式解決：導(dǎo)流洞內(nèi)生態(tài)閥設(shè)計壓力等級為1.0MPa，對應(yīng)最大水庫水位為1314.0m，大于起調(diào)水位為1305.0m時遭遇500年一遇度汛標(biāo)準(zhǔn)洪水位1311.99m（泄洪洞、溢洪道聯(lián)合泄洪），滿足生態(tài)閥閘門擋水要求。超標(biāo)準(zhǔn)洪水來臨時，可同時開啟放空洞、泄洪洞、溢洪道閘門，加大下泄流量，確保水位不超1314.0m。鑒于方案一兩個缺點(diǎn)均有補(bǔ)救措施，建議推薦方案一作為下閘蓄水過程控制方案，通過進(jìn)一步完善和細(xì)化施工措施和蓄水過程，并制定超標(biāo)準(zhǔn)洪水應(yīng)急預(yù)案，來減小汛期度汛風(fēng)險。

2.2 蓄水時間

根據(jù)設(shè)計單位提交的《初期下放生態(tài)流量方案設(shè)計變更及下閘時間論證分析報告》，結(jié)合工程施工進(jìn)度及驗(yàn)收情況、征地移民、庫區(qū)清理及地質(zhì)災(zāi)害隱患處理、流域洪水特性、結(jié)構(gòu)復(fù)核分析，導(dǎo)流洞已于2021年9月下閘，導(dǎo)流兼生態(tài)放水洞下閘、水庫蓄水時間定在2021年12月?lián)駮r進(jìn)行。

2.3 上下游用水要求

蓄水階段均勻下放環(huán)境水量12.1m3/s，滿足下游生態(tài)用水要求。水庫蒸發(fā)、漏損按照當(dāng)月凈來水的2.5%計算，本次蓄水考慮預(yù)留庫區(qū)內(nèi)集鎮(zhèn)、農(nóng)村人飲用及灌溉用水等年預(yù)留水量為6070萬m3。

2.4 蓄水期間泄水設(shè)施及相關(guān)設(shè)計水位

蓄水期間，泄水建筑物為：導(dǎo)流洞、導(dǎo)流兼生態(tài)放水洞、放空洞、泄洪洞、溢洪道。

施工期間，導(dǎo)流兼生態(tài)放水洞閘門最大擋水水位為1270m；導(dǎo)流兼生態(tài)放水洞堵頭前隧洞結(jié)構(gòu)襯砌最大擋水水位為1260m。導(dǎo)流洞閘門擋水最大水位為1286m；堵頭前隧洞結(jié)構(gòu)襯砌最大水位為1257.98m；導(dǎo)流洞內(nèi)生態(tài)閥擋水最大水位為1314.0m。

2.5 下閘蓄水程序

第一步：下閘前，修建導(dǎo)流洞至導(dǎo)流兼生態(tài)放水洞進(jìn)口的明渠（破除左側(cè)壁導(dǎo)流洞明洞段）；第二步：完成導(dǎo)流洞、初期生態(tài)放水兼導(dǎo)流洞閘門啟閉系統(tǒng)的安裝與調(diào)試；第三步：下閘導(dǎo)流洞閘門，進(jìn)行導(dǎo)流洞臨時堵頭施工及閥門、生態(tài)鋼管的安裝；第四步：提起導(dǎo)流洞閘門、拆除啟閉系統(tǒng)；第五步：導(dǎo)流兼生態(tài)放水洞下閘，進(jìn)行導(dǎo)流兼生態(tài)放水洞永久封堵體施工；第六步：水庫進(jìn)行首次蓄水，由兩根生態(tài)管下放生態(tài)流量；第七步：導(dǎo)流兼生態(tài)放水洞一期堵頭具備擋水條件，關(guān)閉放空洞閘門；第八步：水庫蓄水位至泄洪洞1266.5m高程后，關(guān)閉生態(tài)管閥門，由泄洪洞控泄下放生態(tài)流量，利用導(dǎo)流洞一期堵頭擋水，進(jìn)行導(dǎo)流洞二期堵頭施工；第九步：水庫蓄水至1305.0m高程后，關(guān)閉泄洪洞閘門，由壩后電站生態(tài)管或機(jī)組發(fā)電下放生態(tài)水；第十步：導(dǎo)流洞二期堵頭施工完成并具備擋水條件前，通過生態(tài)管或機(jī)組發(fā)電或其他泄水建筑物泄水，維持水庫蓄水位不高于1305.0m；第十一步：導(dǎo)流洞二期堵頭完成后，水庫逐步蓄水至正常蓄水位1323.0m，蓄水正式完成。

2.6 蓄水過程控制條件

（1）2022年3月底，完成導(dǎo)流兼生態(tài)放水洞堵頭施工，避免枯期洪水位超過導(dǎo)流兼生態(tài)放水洞臨時封堵閘門及堵頭前隧洞襯砌結(jié)構(gòu)擋水最大水位1260.0m。

（2）導(dǎo)流洞內(nèi)生態(tài)閥在水庫水位蓄水至1266.5m時關(guān)閉，開始導(dǎo)流洞二期堵頭施工，避免水庫生態(tài)環(huán)境水?dāng)嗔鳌?/p>

（3）導(dǎo)流洞二期堵頭施工完成前，應(yīng)控制水庫蓄水位不超過1305.0m，避免汛期洪水位超過導(dǎo)流洞內(nèi)生態(tài)閥擋水最大水位為1314.0m。

圖1 導(dǎo)流兼生態(tài)放水洞、泄洪洞、放空洞布置圖

圖2 電站發(fā)電尾水和小機(jī)組旁通生態(tài)管下放管布置圖

（4）蓄水過程中水位變幅控制水位上升速率不大于2.0m/天，下降速率不大于1.0m/天，確保建筑物及邊坡安全。由于1266.5m以下無可控制流量的泄水建筑物，蓄水水位上升和下降速率按天然入庫徑流自然變化，不做控制。

（5）蓄水過程中加強(qiáng)建筑物及邊坡安全監(jiān)測工作，出現(xiàn)觀測異常情況，應(yīng)分析及時原因，必要時暫緩蓄水或降低水庫水位運(yùn)行。

2.7 下閘蓄水歷時計算

根據(jù)《水利工程水利計算規(guī)范》，庫初期蓄水采用“典型年法”，分別按保證率75%、50%、25%入庫水量進(jìn)行不同方案水庫蓄水計算。根據(jù)水庫2021年12月下閘蓄水的施工進(jìn)度安排，考慮水庫徑流、上下游用耗水等因素，僅考慮下放環(huán)境水生態(tài)水量一次性蓄水，從蓄水時間分析，水庫偏豐水年、平水年、偏枯水年蓄水至正常蓄水位1323.0m時間分別為257天、305天、550天。

3.蓄水生態(tài)流量保障措施

根據(jù)《貴州省夾巖水利樞紐及黔西北供水工程環(huán)境影響報告書》及批復(fù)要求，生態(tài)環(huán)境流量按不小于12.1m3/s下放。下放生態(tài)流量設(shè)施從水庫蓄水開始至正常蓄水位1323m分為3個階段：

第1階段：從導(dǎo)流兼生態(tài)放水洞封堵蓄水至泄洪洞進(jìn)口高程1266.5m，下泄生態(tài)流量設(shè)施為：導(dǎo)流洞堵頭內(nèi)生態(tài)管。

導(dǎo)流洞2021年9月下閘后，利用安裝導(dǎo)流洞堵頭內(nèi)分別埋設(shè)一根1m和一根1.2m生態(tài)管，下泄不小于12.1m3/s生態(tài)流量，生態(tài)管安裝中心高程為1214.46m。

第2階段：從泄洪洞進(jìn)口高程1266.5m～死水位1305.0m，下泄生態(tài)流量設(shè)施為：泄洪洞。

泄洪洞布置在左岸，凈空斷面尺寸為6.2×8.59m城門洞，進(jìn)口底板高程1265m，洞身段為無壓隧洞。通過控制閘門開度值，能保證生態(tài)流量下泄不小于12.1m3/s。

第3階段：從死水位1305.0m蓄水至正常蓄水位1323.0m，通過設(shè)置的小機(jī)組旁通生態(tài)管或電站發(fā)電尾水下放生態(tài)流量。壩后電站最1臺小機(jī)組單機(jī)容量18MW，額定流量18.62m3/s，最小發(fā)電流量8.37m3/s。電站引水系統(tǒng)布置在大壩右岸，由進(jìn)水口、引水隧洞和壓力鋼管等組成。生態(tài)管采用壓力鋼管，直徑為1.0m，采用調(diào)流閥控制下泄流量。

4.結(jié)語

2021年12月28日，夾巖工程水庫根據(jù)下閘蓄水方案實(shí)現(xiàn)大壩下閘蓄水，順利實(shí)現(xiàn)導(dǎo)流洞封堵并通過導(dǎo)流洞生態(tài)放水管下放生態(tài)流量；2022年5月，水庫蓄水至1266.5m泄洪洞進(jìn)口高程，永久關(guān)閉導(dǎo)流洞生態(tài)放水管，順利實(shí)現(xiàn)導(dǎo)流洞完全封堵通過泄洪洞下放生態(tài)流量。2022年5月，夾巖工程水庫蓄水至1266.5m泄洪洞進(jìn)口高程，永久關(guān)閉導(dǎo)流洞生態(tài)放水管，順利實(shí)現(xiàn)導(dǎo)流洞完全封堵通過泄洪洞下放生態(tài)流量；2022年10月，水庫蓄水至1295m發(fā)電引水隧洞進(jìn)口高程，實(shí)現(xiàn)電站首臺機(jī)組發(fā)電試運(yùn)行，水庫同時通過泄洪洞和發(fā)電尾水下放生態(tài)流量，從而確保了水庫順利下閘蓄水同時確保下游生態(tài)流量的下放，保障了水庫下閘蓄水期間下游的生態(tài)環(huán)境保護(hù)[3]。