[摘 要] 吉布洛(Djiploho)水电站首部枢纽采用两期导流的施工方案,一期导流利用右岸扩挖后原河道过流,二期导流利用冲沙闸和③~⑨溢流坝段共同过流。一期导流右岸河道水面线采用HEC_RAS软件计算。
[关键词] 施工导流 HEC_RAS软件 水面线推求 吉布洛水电站
1 工程概况
吉布洛(Djiploho)水电站位于赤道几内亚大陆境内的维乐河(RIO WELE)吉布洛瀑布附近。坝址多年平均流量165m3/s,多年平均径流总量约52.03×108m3,校核洪水(P=0.1%)洪峰流量8 038m3/s,设计洪水(P=1%)洪峰流量5 709m3/s。
吉布洛水电站为低坝有压引水式电站,首部枢纽由挡水坝段、溢流坝段、冲沙闸、进水口等组成。其中挡水坝段坝顶高程为586.0m,坝顶宽度7.0m;溢流坝堰顶高程为577.0m;冲沙闸位于拦河坝左岸,与电站进水口紧邻,由两孔组成,每孔净尺寸:6.5m×8.0m(宽×高),冲沙闸底板高程568.5m,闸顶高程586m。
引水建筑物由进水口、引水隧洞、调压井、压力钢管及岔管组成。采用一洞四机布置方式,进水口高程为561.0m,进口设拦沙坎、消涡梁、拦污栅、检修门闸室。
引水隧洞的洞线沿左岸山脊布置,隧洞全长1 312.75m,隧洞埋深50~88m,引水隧洞进口段采用 “龙抬头”的形式与洞身段相接。
吉布洛水电站装机容量4×30MW,多年平均发电量7.511×108kW·h。
2 施工导流
2.1 水文特性
维乐河流域径流系降雨产生,径流与降雨量的年际变化及年内分配是相应的。但是由于本地区植被较好,森林茂密,涵养水源能力较强,所以年最大、最小径流量比最大、最小降雨量推迟一个月左右。
施工期各月不同频率设计洪水见表1。
2.2 导流标准
吉布洛水电站挡水建筑物为溢流坝,工程等别为Ⅲ等,工程规模为中型,主要建筑物为3级。根据《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303-2004)规定,导流临时建筑物级别为5级,相应土石类导流建筑物设计洪水标准为重现期10~5年。考虑工程所在地无实测水文资料,初期导流采用设计洪水标准上限值,即选择10年一遇设计洪水标准。
2.3 导流时段
根据坝址地形和水工建筑物布置条件,施工导流方式采用两期导流两期施工。
在10年一遇各月设计洪水中,10~12月份洪峰流量为全年最大,施工时段选择既能满足大坝施工进度要求,又能兼顾降低设计洪水流量的要求,由于1~9月份10年一遇设计洪水最大为2 319m3/s,在该时段施工,设计洪水相对较低,且可以保证施工的连续性,因此第一、二期大坝施工时段安排在每年的1~9月份进行。
第三年10月份以后,大坝可以正常运行,施工导流任务完成。
2.4 导流程序
根据坝址地形和水工建筑物布置条件,施工导流采用分期导流方式,大坝工程的施工导流分两期进行:
第一期:先围左岸,修建上横、纵向、下横围堰,利用疏浚后的右岸河床过流,进行左岸水工建筑物施工,进水口、冲沙闸、①、②挡水坝段和③~⑩河床坝段修建完毕。
第二期:修建右岸围堰,利用一期完成的③~⑨溢流坝段和冲沙闸过流,施工右岸水工建筑物,~河床坝段以及、挡水坝段修建完毕。
3 一期导流右岸河道水面线推求
一期导流工程,设计流量为2 319m3/s,需要利用右岸疏浚后的河床过流,河道扩挖与水工永久部分开挖相结合。河道底宽40m,左岸边坡1:2.0,右岸开挖边坡为1:0.5,进口底板高程为570.0m,底坡为2%。
吉布洛水电站一期导流右岸河道水面线推求采用HEC_RAS软件计算。
3.1 计算原理
HEC_RAS(River Analysis System)软件由美国陆军工程兵团水文工程中心开发,可以计算河道一维恒定流和一维非恒定流,计算原理基于一维能量方程,逐断面采用直接步进法推求水面线。
计算时根据河段的实际情况和需要,将需要进行水面曲线计算的河段划分为若干个计算断面,从下游向上游依次输入各个断面的几何参数,输入稳定流数据和边界条件,便可执行计算出结果。
3.2 计算参数
考虑到吉布洛水电站附近植被茂密,各计算断面河床糙率取0.05,局部缩小损失系数取0.1,局部扩大损失系数取0.3。
计算断面共16个,其断面参数见表2。
3.3 计算结果
根据以上计算参数,推求得右岸疏浚后河床水面线计算
成果见表3和下图。
4 结语
(1)对于热带雨林气候地区,施工导流程序划分应与水文特性、大坝施工进度紧密结合,合理选择导流时段,尽量避开年最大设计洪水,从而减少导流临建工程量;
(2)HEC_RAS软件用于一维恒定流水面线推求,能够反映河道拐弯、断面形状等真实条件,计算效率和精度能满足设计要求。
参考文献
[1] 《水利水电工程施工组织设计规范》(SL303-2004),水利水电出版社,2004
[2] 《水利水电工程施工组织设计手册(施工规划)》,水利水电出版社,1996
[3] 《水力计算手册(第二版)》,水利水电出版社,2006
[4] HEC-RAS River Analysis System Hydraulic Reference Manual Version 3.1,U.S.A:U.S.Army Corps of Engineers,Davis,CA 95616
[5] HEC_RAS 模型在洪水模拟中的应用,《东北水利水电》,2006年第11期(第24卷268期)
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