山西澤城西安水電站（二期）工程施工導流方案研究

李晉平

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西太原030024）

山西澤城西安水電站（二期）工程施工導流方案研究

李晉平

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西太原030024）

針對山西澤城西安水電站二期工程的特點，根據《水利水電工程施工組織設計規范》（SL303－2004）確定了該工程大壩施工的導流標準，提出了全年10年一遇洪水標準，非汛期10年一遇洪水標準、壩體過水，非汛期10年一遇洪水標準、壩體不過水3個導流方案，并對這3個導流方案進行了比選，最終確定采用枯水期壩體不過水的導流方案。

山西；澤城西安水電站二期；施工導流；方案比選；導流標準

1 工程概況［1］

1.1 樞紐概況

澤城西安水電站（二期）工程位于山西省晉中市左權縣境內的清漳河干流上，距左權縣城約35 km，控制流域面積為3 230 km2，是山西省開發邊界水規劃的大型水利工程之一。該工程是以發電為主，兼顧防洪、旅游等綜合利用的水利工程，其主要建筑物有電站廠房、擋水建筑物、泄水建筑物、引水建筑物等。擋水建筑物為混凝土面板堆石壩，壩址在清漳河東、西兩源匯合處以下約4.0 km的下交漳村附近，大壩壩頂高程為860.0m，最大壩高為61.6m，壩頂長為267.0m，壩頂寬為8m，上游壩坡為1∶1.5，下游壩坡布置“之”字形馬道，馬道寬為8.0 m，局部壩坡為1∶1.4，平均壩坡為1∶1.8。泄水建筑物由溢洪道和導流泄洪洞組成。導流泄洪洞布置于水庫右岸，由進口引渠段、進口段、進口閘室段、洞身段及出口閘室段及挑流消能段組成，洞身段為內徑8m的圓形有壓隧洞。溢洪道布置于導流泄洪洞與混凝土面板堆石壩之間，為開敞式正槽溢洪道，總長300 m，由引渠段、閘室控制段、泄槽段、挑流消能段等組成。引水建筑物為發電引水洞，位于大壩左岸，由引渠段、閘室段、壓力洞段及壓力鋼管段組成，內徑為3m。電站廠房為引水式地面廠房，總裝機容量為5 000 kW（4×1 250 kW）。

1.2 水文地質

壩址區地下水有石英沙巖裂隙水與松散巖類孔隙水兩種類型，為統一含水系統。二類地下水位基本一致，河水位高程為803.0m，兩岸地下水位略高于河水位。兩岸石英沙巖裂隙水補給河水。清漳河為補給型河谷。

2 導流標準的確定

2.1 導流標準確定依據

山西澤城西安水電站（二期）工程總庫容為9 941萬m3，屬中型工程，其主要建筑物為3級，次要建筑物為4級。根據《水利水電工程施工組織設計規范》（SL303－2004）的規定［2］，確定導流標準。

2.2 導流標準

根據規定，大壩建筑物為3級，導流建筑物應為5級，相應的洪水重現期為10～5年。

根據水文調洪演算結果，如果采用全年導流方案，當P＝10%（洪水重現期為10年）時，相應洪峰流量為1 412m3／s，上游水位為835.29m，圍堰最大高度為31.7m；當P＝20%（洪水重現期為5年）時，相應洪峰流量為659m3／s，上游水位為822.27m，圍堰最大高度為18.7m。由于兩種情況的圍堰高度均超過15m，按規定，導流建筑物級別提高一級，為4級，相應的洪水重現期為20～10年。因此，若采用全年導流方案，宜采用P＝10%的導流標準，相應洪峰流量為1 412m3／s，圍堰最大高度為31.7m。

如果采用非汛期導流方案，導流建筑物按5級設計，相應的洪水重現期為10～5年。采用10年一遇非汛期導流方式時，相應洪峰流量為34.7m3／s。

3 導流方式比選［3］

澤城西安水電站（二期）樞紐位于清漳河干流上，洪枯流量相差大，攔河壩為混凝土面板堆石壩。根據這些特定條件，選擇了3種導流方案進行比較。

3.1 采用全年10年一遇洪水標準（方案1）

上、下游圍堰為土石圍堰，全年擋水，導流泄洪洞泄流。隧洞斷面為圓形，直徑為8m。當洪水標準采用10年一遇洪水時，導流泄洪洞最大泄流量為714m3／s，上游最高洪水位為835.29m，堰頂高程為836.7m，堰高為31.7m；當洪水標準采用20年一遇洪水時，導流泄洪洞最大泄流量為862m3／s，上游最高洪水位為846.92m，堰頂高程為848.4m，堰高為43.4m；當洪水標準采用50年一遇洪水時（后期壩體臨時攔洪），只考慮導流泄洪洞泄洪，最大泄流量為994m3／s，上游最高洪水位為859.21m，接近大壩壩頂高程。此方案優點是，壩體施工不受汛期影響，壩體堆石填筑施工強度均衡；缺點是，施工導流工程量大，造價高，圍堰施工工期長。

3.2 采用非汛期10年一遇洪水標準，壩體過水（方案2）

非汛期由上、下游圍堰擋水，導流洞（城門洞型，底寬4m，總高4.45m）泄流。壩體填筑開始后的第一個汛期，壩體過水，汛后，恢復上、下游圍堰擋水；第二個汛期，利用壩體擋水（根據進度安排，已填筑至壩頂），導流洞及導流泄洪洞泄洪。此方案優點是：（1）圍堰低，上游最大圍堰高為5m；（2）造價相對較低。缺點是：（1）圍堰需恢復修建兩次，需要修導流洞；（2）第一個汛期壩體受洪水影響，不能連續施工；（3）需對壩體上、下游面采取防護措施，壩體過流后，需對過水面進行處理。

表1 山西澤城西安水電站二期大壩施工3種導流方案比較表Tab.1 Three diversion schemes com parison of Z echeng Xi’an h ydropower s tation（Phase II）in Shanxi Province

3.3 采用非汛期10年一遇洪水標準，壩體不過水（方案3）

非汛期，由上、下游圍堰擋水，導流洞泄流。汛期，利用導流洞、導流泄洪洞及溢洪道泄洪，壩體擋水。根據水文洪水調節計算，當洪水標準采用50年洪水重現期時（壩體攔洪），采用以上導流洞、導流泄洪洞及22m寬溢洪道泄洪時，最大泄流量為2072m3／s，壩前最高洪水位為853.40m，汛前壩體填筑至防浪墻底高程為856.2m，可以滿足度汛要求。此方案優點是：（1）圍堰低，上游最大圍堰高為5m，施工導流圍堰工程量相對較??；（2）壩體填筑完成時間早，避免了壩體過水，可以安全度汛，并且有利于提前蓄水，盡早發揮效益。缺點是：（1）需要修導流洞，臨建工程量增加；（2）大壩施工初期，填筑強度很大，且需要在冬季施工，需要采用防凍措施；（3）整個工程施工強度不均衡。但綜合比較，此方案造價低。

3.4 3種方案的綜合比較［4］

當洪水標準采用10年洪水重現期時，3種方案的綜合比較結果如表1所示。

4 結語

山西澤城西安水電站（二期）工程屬中型工程，其主要建筑物為3級，次要建筑物為4級。根據《水利水電工程施工組織設計規范》（SL303－2004）的規定，確定導流方案采用洪水重現期為10～5年的標準。通過對3種導流方案（P＝10%，全年圍堰高31.7m；P＝10%，非汛期圍堰高5.0m，壩體過水；P＝10%，非汛期圍堰高5.0m，壩體不過水）的對比分析，大壩導流方式采用方案3，即采用非汛期10年一遇洪水標準，非汛期由上、下游圍堰擋水，導流洞泄流；汛期利用壩體擋水，導流洞、導流泄洪洞及溢洪道泄洪。

［1］山西水利水電勘測設計研究院.澤城西安水電站（二期）工程初設報告［R］.太原：山西省水利水電勘測設計研究院，2009.

［2］SL 303－2004，水利水電工程施工組織設計規范［S］.

［3］水利水電建設總局.水利水電工程施工組織設計手冊：1卷［M］.北京：中國水利水電出版社，2009：363－774.

［4］SL 645－2013，水利水電工程圍堰設計規范［S］.

[責任編輯 楊明慶]

Study on Zecheng Xi’an Hydropower Station（Phase II）Engineering Construction Diversion Scheme in Shanxi Province

LI Jin－ping
（Shanxi Province Water Conservancy and Hydropower Survey and Design Institute，Taiyuan 030024，Shanxi，China）

Aimed at the characteristics of the second phase of Xi’an hydropower station，and on the basis of the Specifications for Construction Planning of Water Resources and Hydropower Engineering（SL303－2004），this paper determined the diversion standards of the dam construction project，and came up with three diversion schemes：once－in－a－decade flood standard for all year round，once－in－a－decade flood standard for non－flood season and the water flow through the dam body，once－in－a－decade flood standard for non－flood season and the water doesn’t flow through the dam body，and then makes comparison and selection of these three schemes and finally determined using the non－flood season and the water doesn’t flow through the dam body.

Shanxi；Zecheng Xi’an h ydropower s tation（Phase II）；construction diversion；scheme comparison；diversion standards

TV7

A

10.13681/j.cnki.cn41-1282/tv.2016.03.001

2016-04-13

李晉平（1980－），女，山西左權人，工程師，主要從事水利工程施工組織設計工作。