水利水电施工导流方案风险分析

水利水电施工导流方案风险分析

【摘要】水利水电是国家的世纪工程，关乎着国民的日常生活最基本的方面，其重要性不言而喻。而其中的导流这一步骤又是水利水电工程的关键，施工情况复杂，影响因素较多，有时甚至直接会关系到整个工程的施工难度和进度，水工建筑物的形式选择和布置。本文针对水利水电施工导流方案风险进行探讨。

【关键词】 水利水电 导流方案

【 Abstract 】 Water conservancy and hydropower is national century engineering, for the national daily life the most fundamental ways, its importance is self-evident. And one of the diversion this step is the key of water resources and hydropower engineering, construction of complex, influence factor is more, sometimes even directly to the whole of the relationship between the difficulty and progress of construction of the project, the form of hydraulic structures and decorating choice. This article in view of the water conservancy and hydropower construction diversion scheme risk is discussed in this paper.

【 Key words 】 water conservancy and hydropower, diversion scheme

前言

近年来我国的大型水利水电工程越来越多，像三峡工程和南水北调等，因此对于导流的技术等要求也越来越高。针对导流风险的因素，以及水电施工导流方案来进行分析。其中抽取锦屏一级水电站施工导流方案研究。

一、施工导流风险因素

1.1施工洪水流量、洪量的随机性。

在施工导流系统中，围堰挡水，水流通过泄水建筑物下泄到下游河道中，由于众多不确定性因素的影响而蕴涵风险。围堰的堰顶高程一旦确定，即为一定值，而泄水建筑物的规模及布置虽已确定，但其泄流能力与建筑物的水力参数、上 ( 下)游水位等因素有关。施工洪水进人围堰形成的水库，其设计洪水过程是工程设计依据的基本资料。由于洪水形成是受自然环境不确定性的影响，人库施工洪水过程本身具有随机性。同时，由于水文资料的收集、整理和设计洪水过程线推求方法，导致实际洪水过程与设计洪水过程之间的偏差。综合这些因素，表现出施工设计洪水是一个连续的随机过程。根据坝址的实测水文资料，以典型过程进行调洪设计过程线，按放大典型洪水过程线方法计算洪水过程线。最大洪峰流量采用 P一111典型随机抽样均值，其密度函数为

1.2导流建筑物泄洪能力的随机性。

对于水电工程初期导流，由于泄洪能力不确定性参数很难确定，一般假定为三角分布。其分布函数为：

1.3其他随机因素

洪水过程线确定与水文资料的收集、整理和选择密切相关，隐含着水文的不确定性。

由于自然因素引起闻堰上游库存与水位之间关系的不确定性。

上游围堰起调水位以及洪水入库特诊等。

二、施工导流系统动态综合风险

2.1 导流系统风险率

在导流过程中，最容易观测到的是上游水位是否超过围堰堰顶。对于土石围堰来说，在导流时段内水位超过堰顶时，围堰就失事了，导流系统就不能发挥作用。因此，导流系统风险也就是围堰施工及使用期内堰前水位超过堰顶高程的可能性，即导流系统风险率 R为:

2.2 导流系统的动态综合风险

根据工程导流设计资料，考虑水文、水力不确定性因素的影响，采用Monte - Carl。方法模拟施工洪水过程和导流建筑物泄流，统计分析确定围堰上游水位分布，计算确定围堰施工设计规模条件下的导流风险率R。因此，在围堰运行年限内，第n年内遭遇超标洪水的动态风险率R( n )为:

三、一般水电施工导流方案

（1） 涵洞导流

此法则是在水利工程施工基坑上下游修筑围堰挡水，使原来的河水通过涵洞后导向下游的一种施工导流方式。此法一般用于中小型土石坝，水闸等的工程，分期导流的后期导流也有部分采用涵洞导流方式的。通常来讲，涵洞导流比隧洞导流具有施工工作面大，施工灵活方便，速度快，造价也低的特点。涵洞导流可以依山布置也可以布置在摊岩的表层等。另外，需要注意的是，涵洞宜采用

布置成直线，这样进出口都有良好的形式，也可以使水顺畅，不会产生冲淤泥，防止渗漏等。

（2） 分段围堰法

此法需要用围堰将全部河床的水工建筑物的分为若干段，分期分段完成整个工程的施工。可以先围住河床的左岸或两岸，使河水从束窄的河床通过；然后可以再完全截断河流，使全部河水从已经建成的建筑物通过。这种方法通常适用于河床较宽，流量又很大，施工期较长的工程。当前，我国的丹江口，葛洲坝等水电站都是采用的这种方法进行导流。

（3） 明渠导流

此法则是在水利工程施工基坑的上下游修建围堰挡水，使原来河水通过明渠导向下游的施工导流方式。详细如图 1所示：

传统来讲，此法多用于两岸较缓，有较宽的滩地或是两岸有溪沟、 老河道等，施工时导流流量较大，地形和地质条件利用于布置明渠的工程等。另外，此法比一般的涵洞导流少，过流能力还大，施工也是较为方便，如果具备了导流的基本条件，宜采用明渠导流。当前，世界上最大的河床明渠导流是印度大比河乌凯土石坝导流明渠，全长有 1372m，梯形断面，渠底最大宽度235m等。

（4） 隧洞导流

隧洞是在水利工程施工基坑的上下游修筑围堰挡水，使原河水通过隧洞导向下游的施工导流方式。图 2-某水电站的隧洞导流。

它通常用于河床外导流，山区河流，山高谷窄而且两岸险峻，地形不利于开挖明渠则采用涵洞导流。此种方法的导流方式造价较高，另外通常将导流涵洞与永久性建筑物相结合，达到高利用的特点。

（5） 全段围堰法

主河道为围堰一次性拦断，同时水流被导向旁侧的泄水建筑物而下泄的导流方式。通常要根据泄水建筑物的不同，一次拦断导流再进

一步划分为隧洞导流、 明渠导流、 涵洞导流的方式。通常对于流量很大， 河槽较深窄的情况， 而且河槽的一侧还有较宽台地，垭口甚至是古河道的坝址，

可以采用一次拦断，明渠导流的方式。导流流量小的，通常指不超过 20-30 立方米 /秒的小型工程的枯水启动导流通常是用渡槽。当前，通常要综合考虑河流的水文特征、地形、地质和水文条件等各种因素的影响，进行技术和经济等各个面的比较论证，并结合风险分析进行决策以确定水利工程的施工的导流方式。

四、 实例分析

下面介绍锦屏一级水电站施工导流方案：

4.1初期导流方案

经过对单条、双条导流洞布置进行经济技术比较，选定双洞布置方案。比较了14 m×18 m、15 m×18 m、15 m×19 m、16 m×19 m、16 m×20m(宽×高)五种洞径在导流标准为30年一遇情况下，各洞径相应的上游围堰高度分别为65．5m、61 m、57．5 m、54 m和51．5 m。参考与本工程特点极为相似的已建和在建的二滩、小湾电站(上游围堰高度分别为56 m、57 m)，经过对不同方案进行技术经济比较并结合导流标准风险分析成果，推荐的初期导流洞尺寸为15 m×19 m(宽×高)，在初期导流标准为30年一遇时，上游围堰高度为57．5 m。