1、西溪水库 2005 年大坝度汛方案研究吴春鸣（华东勘测设计研究院，浙江 杭州 310014）摘 要：西溪水库工程大坝为碾压混凝土重力坝，由于前期人工骨料系统一直未能正常运行，导致 2005 年度汛面貌远未能达到计划要求。由此，参建各方针对年度度汛做了多方案探讨，本文即对度汛方案做了详细介绍。关键词：西溪水库；碾压混凝土坝；施工期；度汛方案Title: Study on the schecme of dam protection during flood in Xixi reservoir /by WU chun-ming /East China InvEstation Design Insti
2、tue.Abstract: The dam of Xixi reservoir project is RCC gravity dam, because the production system of artificial aggregates is not in good operation in the early construction time, the dam protection scheme during flood in 2005 did not reached the planned requirements, so the concerned parts studied
3、and discussed several alternatives of the dam production during flood. This paper made a detail introduction on the dam protection scheme during flood.Key words: Xixi reservoir, RCC dam, construction period, dam protection scheme.一、工程概况西溪水库工程位于浙江省宁海县境内的大溪支流上，水库控制流域面积为95.64km2。是一座以防洪、供水为主，兼顾灌溉、发电的综合利
4、用工程。工程水力枢纽由碾压混凝土重力坝、溢洪道、引水系统及发电厂房等组成。水库总库容 0.85 亿 m3，电站装机 6.0MW，工程为 等中型工程。拦河坝、泄洪建筑物及引水系统均为 3 级建筑物，发电厂房为 4 级建筑物。混凝土重力坝及其泄洪建筑物按 100 年一遇洪水设计，1000 年一遇洪水校核，电站厂房按 50年一遇洪水设计，100 年一遇洪水校核。重力坝坝顶高程 153m，建基面高程为 82.0m，最大坝高 71.0m。坝顶总长243.00m，共分 13 个坝段，其中溢流坝段总长 39. 0m，布置在河床中间的 8 号、9 号坝段上。溢流坝段共设 3 个溢流孔，每孔净宽 10m，堰顶高
5、程 142.00m，泄水消能方式采用 WES 堰+ 宽尾墩+ 消力池的综合消能；坝后式厂房的发电引水钢管布置在 6 号坝段，进水口底高程 93.5m，采用一管两机坝后分叉布置，在背管段 86.5m 高程处分岔有一条直径 1.2m 放空钢管；导流隧洞布置在大坝右岸山体内，断面呈城门洞形，进口底板高程 84m，断面尺寸为 3.54.5m。坝体平面布置如图 1 所示。工程于 2003 年 10 月 28 日正式开工， 2004 年 2 月 28 日按计划截流， 2005 年 7 月 26 日导流洞下闸蓄水，预计 2006 年初主体工程基本完工。图 1 坝体平面布置图二、工程 2005 年度大坝度汛标
6、准和存在的问题根据西溪水库大坝原施工计划要求，2004 年汛前临时断面按计划浇筑至91.0m，当年度的度汛为导流隧洞与坝体基坑联合泄流。大坝在 2005 年梅汛期由大坝临时断面挡水，来水由导流隧洞下泄，度汛标准为梅汛期 20 年一遇洪水，洪峰流量 Q=330m3/s；台汛前导流隧洞下闸封堵，台汛期来水由溢洪道泄流，度汛标准为全年 50 年一遇洪水设计，相应洪峰流量 Q=1390m3/s。由此要求2005 年大坝度汛面貌为：2005 年 4 月 15 日浇筑至 145m 高程，2005 年 5 月 31日完成溢流面及闸墩混凝土浇筑，2005 年 6 月 30 日大坝浇筑至 153m 高程，水库下
7、闸蓄水。然而，由于前期工地人工砂石料系统一直未能正常运行，生产能力远不能满足施工要求，截至 2005 年 4 月 10 日，碾压混凝土大坝仅施工至109m 高程；坝后厂房土建工程施工至尾水平台高程附近。 2005 年汛前大坝混凝土浇筑远达不到合同文件规定要求的度汛面貌，采用原度汛方案显然已不现实。因此必须根据当前实际施工状况，调整导流度汛方案。本工程原计划 2005 年四季度投产发电，但西溪水库坝址径流年内分配极不均匀，5-9 月径流占全年径流量的 68.7%，以 8 月份为最大，占全年径流量 18.5%，以 12 月最小，占全年径流量的 2.0%。流域洪水主要发生在 7-10 月，系台风暴雨
8、造成，约占 78%，洪水暴涨暴落，历时短，洪水峰型以单峰型为主，历时一般 1-2d。非台风雨造成的洪水量级都很小，一般发生在 5-7 月（梅雨） ，约占22%。如果汛前不下闸蓄水，在来年汛前，水库则基本无水可蓄，届时机组安装完毕将造成无水发电的局面，所以 2005 年度度汛方案在保证度汛安全的前提下，还应尽可能考虑使水库提前下闸，为工程发挥效益。这无疑给原来滞后的施工面貌提出了更高的要求，因此 2005 年度的施工度汛方案显得尤为重要。三、度汛方案的研究根据现场施工实际状况，2005 年的大坝施工度汛必须考虑利用大坝缺口参与泄洪，而后在水情预报许可的条件下，利用坝体放空管泄流，降低坝前水位，抢
9、浇缺口坝段。根据西溪水库年径流分配特点，西溪坝体在低高程设有直径 1.2m 的放水管，洪水过后，利用放水管回补缺口时机比较充裕。将缺口预留在溢流坝段，过流洪水通过已建好的消力池导向下游，是最安全的予留缺口度汛方案。但是由此带来的问题是：高洪峰流量带来的大缺口将整个坝体一分为二，缺口左岸由于没有施工入仓道路，后期的混凝土浇筑全靠左岸坝头的负压溜槽，加上施工运距又增加很多，对后期施工进展不利；缺口右岸虽仍可汽车入仓，但方量少，为此修一条施工进仓道路也不经济，而且缺口仓面小，回补要采用常态混凝土浇筑，不仅造价高，耗时也多。最后，考虑到坝后山坡均为新鲜的熔结凝灰岩，其饱和抗压强度均在 160mp 以上
10、，且岩性完整、具备一定的抗冲刷能力，决定采取将坝体预留缺口位置放在 8坝段以右的所有坝段上，这样汛后仍可全断面采用汽车入仓，碾压混凝土回补缺口，加快后期的施工进程。缺口底高程和孔口尺寸通过计算，再根据施工现场实际情况确定。设计院根据施工单位在详细研究自身浇筑能力的基础上安排的施工计划，再考虑生产过程中有可能出现的不确定因素，进行了不下闸（导流洞泄流）与下闸（选择三个不同缺口底高程方案）的水力学计算，计算成果如表 1表 1 各度汛方案水力学计算成果表 导流时段 度汛标准 流量(m 3/s) 泄流方式 缺口高程(m) 上游水位(m) 下游水位(m) 起调水位 （m）梅汛期 P5 330 101.2
11、 86.31 129.13 86.83 85P2 1390 导流隧洞泄流 /129.49 86.84 93.5121 123.83 88.97 93.5124 126.04 88.32 93.5全年（不考虑下闸蓄水）P2 1390 大坝缺口及导 流隧洞泄流127 128.11 87.57 93.5124.96 89.52 93.5125.84 90.38 117121125.86 90.4 121127.33 88.93 93.5128.72 90.39 117124128.76 90.43 121129.74 88.42 93.5131.3 90.1 117全年（考虑下闸蓄水）P2 1390
12、大坝缺口泄流127131.49 90.29 121注 ： （ 1） EL93.5为 放 空 管 中 心 线 高 程 ； （ 2） EL117为 发 电 最 低 水 位 ； （ 3） EL121 系 考 虑 了 后 期 蓄 水 一 定 高 程 后 的 水 位 ， 该 起 调 水 位 仅 供参 考 。由表 1 可知，如果不留缺口，即使汛前不下闸蓄水，坝体也必须全断面浇到 130m 以上才能满足年度度汛要求，但这一目标在当时情况下是肯定无法实现的，而坝体预留好缺口，即使下闸蓄水坝体也可安全度汛。且下闸与不下闸对施工面貌的要求差异不是很大。但预留缺口会带来以下一些问题：（1）本工程为坝后式厂房，汛期厂
13、房正进行机组安装等工作，预留缺口行洪，如何确保厂房施工的安全；（2）遭遇洪水，缺口过流时，若防汛预案准备不足，撤退不及时，会对基坑内的人员、设备安全带来风险；（3）缺口的存在对汛后的碾压混凝土坝继续施工上升形成一定制约，大坝的度汛安全与施工进度安排存在一定的矛盾；（4）过水坝面为新浇混凝土或混凝土龄期太短，混凝土易受过流的洪水冷冲击产生温度裂缝；（5）缺口过流时，对缺口坝段的止水构造、外露钢筋等易遭受冲刷破坏，当过流量较大、流速较高时，坝面可能产生负压、气蚀。另外，随着缺口的升高，将对下游坝基础面产生冲刷破坏。根据上述计算成果及针对上述存在的问题，设计及时提出了如下度汛要求：（1）施工单位在实
14、施过程中，事先应合理参表 1 安排过水缺口坝段的高程，保证汛前挡水坝段浇筑高程高于表 1 相应缺口度汛方案的上游水位 1.0m 以上；拟过水坝段的新浇混凝土在过水前应具备一定的龄期和强度，龄期不得小于10d。（2）混凝土浇筑后应加强进行初期冷却，尽量降低过水时的混凝土内外温差，尽量使过水前混凝土内外温差符合合同文件技术规范的规定。（3）防止坝体廊道进水；周密制订大坝过水的保护措施，对预留过水坝段的出露钢筋、止水、边角等进行必要的保护。（4）8 号溢流坝段左导墙必须施工完成，确保其以左坝段及厂房施工区域不受洪水泄流冲刷。（5）8 号坝段以右下游坝脚与岸坡接合部位易受水流冲刷，应注意该部位的防冲保
15、护工作。（6）8 号坝段以右段泄流面下游的石渣在台汛前清理完毕，减少洪水冲刷时致使河床堆积，影响河道的过水断面，减少河水水位的上升趋势。（7）放空管、进口闸门段设施应完成，确保坝体永久放空管在设计洪水条件下的安全泄流。（8）做好各工作面、施工临时设施、建筑物的度汛保护，以及弃渣场的排水和护坡工作。四、结语西溪水库工程经过参见各方的共同努力，台汛前完成了缺口底为 124m方案的形象面貌，工程于台汛前期顺利实现下闸蓄水。随后不久即遭遇了麦沙和卡努台风的袭击，大坝预留缺口两次安然过流（卡努台风影响时，洪水已接近 50 年一遇） ，汛后经检查，过流断面混凝土表面未出现裂缝、冲刷坡坏等现象；下游坡脚也未见淘刷、破坏。水库达到了汛前蓄水的预期目的，避免了汛后难有水蓄的担忧。目前坝体正在采用碾压混凝土回补缺口连续上升，今年年底机组安装完成，电站将实施并网发电。西溪工程的蓄水度汛实践，为中型工程如何汛前下闸蓄水度汛，使工程尽早发挥效益提供了有益的探索。
