實現高拱壩蓄水期下游不斷流的導流隧洞分序封堵方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實現高拱壩蓄水期下游不斷流的導流隧洞分序封堵方法，步驟如下：一、在導流隧洞下閘封堵前的枯水期，選定待改造導流隧洞及第一側孔，封堵第一側孔下半孔，抬高第一側孔孔底高程，縮小第一側孔孔口高度，保留第二側孔孔口原有尺寸；二、分別為第一側孔和第二側孔設平板閘門，水庫蓄水前，未改造的第二側孔下閘，利用第一側孔上半孔孔口向下游供水；三、待水庫水位蓄至可由壩身永久泄洪孔下泄生態(tài)流量后，第一側孔的上半孔孔口閘門下閘，下閘過程不斷流。本發(fā)明具有避免下閘過程中下游脫水斷流、簡化壩體結構、縮短工期、增加發(fā)電效益、減少工程投資的特點，可廣泛應用于水利水電施工導流【技術領域】。
【專利說明】實現高拱壩蓄水期下游不斷流的導流隧洞分序封堵方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及水利水電施工導流【技術領域】，特別是涉及一種實現高拱壩蓄水期下游不斷流的導流隧洞分序封堵方法。

【背景技術】
[0002]對于在高山峽谷地區(qū)修建高拱壩的水電工程，施工期間通常多采用圍堰攔斷河床、導流隧洞泄流等導流方式。施工導流后期，當導流隧洞下閘封堵后，水庫水位逐漸上升，在水位未達到高拱壩永久泄洪孔高程前，水流無下泄通道，導致下游河道脫水斷流，使蓄水期水生生態(tài)遭受破壞，對魚類資源、工農業(yè)生產和生活取水、航運、景觀等產生不利影響。隨著近年來我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的積極實施，環(huán)境保護的重要性日益凸顯。2006年I月原國家環(huán)保總局頒布的《水電水利建設項目河道生態(tài)用水、低溫水和過魚設施環(huán)境影響評價技術指南(試行)》明確表示，對于會造成下游河道減脫水的水利水電工程，必須下泄一定的生態(tài)流量及采取相應的生態(tài)流量泄放保障措施。解決導流隧洞下閘蓄水期的下游脫水斷流問題，已成為水電工程建設的關鍵技術問題之一。目前對于高度100米以上的高拱壩工程，為解決導流隧洞下閘蓄水期的下游脫水斷流問題，一般采用以下方案:(一)參見圖1至圖2，拱壩壩身4與山體3連成一體，隨著拱壩壩身4的不斷進展，將來在拱壩壩身4較高高程處施工中孔5和表孔6作為永久泄流通道，與拱壩壩身4施工相同步的是，在山體3較低高程部位設置導流隧洞1，2，在拱壩壩身4較低高程部位專門設置導流底孔7作為生態(tài)供水孔，參見圖3，現有的導流隧洞I包括第一側孔101、第二側孔102以及將第一側孔101和第二側孔102分開的中墩103，第一側孔101和第二側孔102的寬度分別為B，第一側孔101、第二側孔102和中墩103的高度均為H ; (二)在導流隧洞1，2進口閘門后設置斷面較小的旁通洞，接入導流隧洞1，2作為生態(tài)供水洞。但這兩種措施通常都存在一定的問題和缺點，且布置困難、投資大，具體原因如下:
[0003]對于方案(一)，在壩身4上開設導流底孔7方案，會帶來諸多不利的影響:在高拱壩壩身4較低部位開設孔洞對壩體結構及應力分布有較大影響，不利壩體安全；導流底孔7及其配套門槽的設置增加工程量和工程投資；影響壩體混凝土澆筑施工進度，對于將大壩施工時間進度作為關鍵線路的工程，將會推遲發(fā)電工期，減少發(fā)電效益；導流底孔7下閘時永久啟閉設備尚未形成，需增加設置閘門臨時啟閉設備8，由圖2可以看出，由于壩身4進口一側為弧面，閘門臨時啟閉設備8為平面，在弧面與平面之間存在巨大的空隙，需要消耗相當多的混凝土，增加了工程造價；由于導流底孔設置在壩身較低高程部位，需拆除部分上游圍堰以具備進流條件，相應增加工程量和工程投資；
[0004]對于方案(二)，采用旁通洞方案，存在以下不利因素:導流隧洞1，2下閘后水流經旁通洞仍回到導流隧洞1，2下泄，旁通洞開挖及支護施工工期緊張；當需下泄的生態(tài)流量較大時，通過旁通洞進入導流隧洞的水流條件復雜，對導流隧洞的沖擊、氣蝕等不利隧洞結構安全。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了克服上述【背景技術】的不足，提供一種實現高拱壩蓄水期下游不斷流的導流隧洞分序封堵方法，具有避免下閘過程中下游脫水斷流、簡化壩體結構、縮短工期、增加發(fā)電效益、減少工程投資的特點。
[0006]本發(fā)明提供的一種實現高拱壩蓄水期下游不斷流的導流隧洞分序封堵方法，包括如下步驟:一、在導流隧洞下閘封堵前的一個枯水期，從導流隧洞中選擇作為生態(tài)流量泄水通道的待改造導流隧洞，選定待改造導流隧洞的第一側孔，用混凝土封堵第一側孔下半孔，抬高第一側孔孔底高程，縮小第一側孔孔口高度，保留待改造導流隧洞的第二側孔孔口原有尺寸；二、在待改造導流隧洞進口端分別為第一側孔和第二側孔設平板閘門，水庫蓄水前，未改造的第二側孔首先下閘，利用第一側孔上半孔孔口向下游供水；三、待水庫水位蓄至可由壩身永久泄洪孔下泄生態(tài)流量后，第一側孔的上半孔孔口閘門下閘，下閘全過程向下游下泄較大流量，實現下閘過程不斷流。與現有技術方案相比，不需在壩身另設生態(tài)流量泄水通道，通過待改造導流隧洞第一側孔分期下閘分序封堵，在滿足下泄生態(tài)流量的同時，通過逐步縮小泄水通道過水面積，減小最后下閘的閘門尺寸，提高其動水操作的水頭范圍，將其所受水壓力荷載控制在現有制造水平所允許的范圍之內；同時，無需另建形狀為平面的閘門臨時啟閉設備，避免因填補巨大的空隙而增加工程量和工程造價。
[0007]在上述技術方案中，所述步驟一中，選擇生態(tài)流量泄水通道時，待改造導流隧洞孔底高程比其他導流隧洞的孔底高程高。如果待改造導流隧洞孔底高程比其他導流隧洞的孔底高程矮，會使通過待改造導流隧洞的水量大于通過其他導流隧洞的水量，從而增加了對待改造導流隧洞的改造難度。
[0008]在上述技術方案中，所述步驟一中，選擇生態(tài)流量泄水通道時，待改造導流隧洞孔口的寬度比其他導流隧洞孔口的寬度小，待改造導流隧洞孔口的高度比其他導流隧洞孔口的高度小。因為生態(tài)流量不需太大，同時考慮到較小的水量有利于提高待改造導流隧洞動水操作的水頭范圍，所以一般選擇孔口寬度和高度較小的導流隧洞作為待改造導流隧洞，而且待改造導流隧洞的孔口寬度和高度越小越好。
[0009]在上述技術方案中，所述步驟一中，封堵第一側孔下半孔后，第一側孔上半孔的高度h為第一側孔封堵前高度H的一半。將用混凝土封堵第一側孔下半孔和第一側孔上半孔的高度h設計為第一側孔封堵前高度H的一半1/2H，既能夠保證有足夠的生態(tài)流量下泄，又能將下閘的閘門寬度和高度保持在較小的尺度內，以提高其動水操作的水頭范圍。
[0010]在上述技術方案中，所述步驟一中，從導流隧洞中選擇一個作為待改造導流隧洞。只設置一個待改造導流隧洞可以保證下泄的生態(tài)流量不致太大。
[0011]本發(fā)明實現高拱壩蓄水期下游不斷流的導流隧洞分序封堵方法，具有以下有益效果:
[0012]I)避免了下游河道脫水斷流問題，消除了對下游河道魚類資源、工農業(yè)生產和生活取水、景觀等一系列不利影響，減少對水生生態(tài)系統(tǒng)的影響；
[0013]2)避免在在拱壩壩身低高程部位設置導流底孔作為生態(tài)供水孔，改善了壩體結構及應力分布，對壩體結構安全有利；
[0014]3)避免導流底孔及其配套門槽的設置影響壩體混凝土澆筑施工進度，無需布置閘門臨時啟閉設備，可縮短大壩施工期2?3個月，由此增加的發(fā)電效益十分明顯；
[0015]4)通過抬高待改造導流隧洞的第一側孔孔底高程，減小第一側孔孔口高度，封堵閘門高度及自重減小，使閘門在高水頭條件下動水操作成為可能；
[0016]5)本發(fā)明的實施有益于生態(tài)保護和環(huán)境保護，是對現有水利水電工程導流隧洞封堵技術進一步的創(chuàng)新成果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為現有的高拱壩及其施工結構的結構示意圖；
[0018]圖2為圖1中A-A剖面的結構示意圖；
[0019]圖3為圖1中導流隧洞的結構示意圖；
[0020]圖4為本發(fā)明實現高拱壩蓄水期下游不斷流的導流隧洞分序封堵方法所涉及的高拱壩及其施工結構的結構示意圖；
[0021]圖5為圖4中B-B剖面的結構示意圖；
[0022]圖6為本發(fā)明實現高拱壩蓄水期下游不斷流的導流隧洞分序封堵方法步驟一中所涉及的待改造導流隧洞的結構示意圖；
[0023]圖7為本發(fā)明實現高拱壩蓄水期下游不斷流的導流隧洞分序封堵方法步驟二中所涉及的待改造導流隧洞的結構示意圖；
[0024]圖8為本發(fā)明實現高拱壩蓄水期下游不斷流的導流隧洞分序封堵方法步驟三中所涉及的待改造導流隧洞的結構示意圖；
[0025]圖9為為本發(fā)明實現高拱壩蓄水期下游不斷流的導流隧洞分序封堵方法流程示意圖。

【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步的詳細描述，但該實施例不應理解為對本發(fā)明的限制。
[0027]參見圖4至圖5，本發(fā)明實現高拱壩蓄水期下游不斷流的導流隧洞分序封堵方法，涉及待改造導流隧洞1、其他導流隧洞2、山體3、壩身4、中孔5和表孔6。
[0028]拱壩壩身4與山體3連成一體，隨著拱壩壩身4的施工進展，將來在拱壩壩身4較高高程處施工中孔5和表孔6作為永久泄流通道，與拱壩壩身4施工相同步的是，在山體3較低高程部位設置待改造導流隧洞I和其他導流隧洞2。
[0029]參見圖6至圖9，本發(fā)明提供的一種實現高拱壩蓄水期下游不斷流的導流隧洞分序封堵方法，包括如下步驟:一、在導流隧洞下閘封堵前的一個枯水期，從導流隧洞中選擇作為生態(tài)流量泄水通道的待改造導流隧洞1，參見圖6，選定待改造導流隧洞I的第一側孔101，用混凝土封堵第一側孔101下半孔，抬高第一側孔101孔底高程，縮小第一側孔101孔口高度，減小閘門動水操作水頭，保留待改造導流隧洞I的第二側孔102孔口原有尺寸；二、在待改造導流隧洞I進口端分別為第一側孔101和第二側孔102設平板閘門，參見圖7，水庫蓄水前，未改造的第二側孔102首先下閘，利用第一側孔101上半孔孔口向下游供水；三、待水庫水位蓄至可由壩身4永久泄洪孔下泄生態(tài)流量后，參見圖8，第一側孔101的上半孔孔口閘門下閘，下閘全過程向下游下泄較大流量，實現下閘過程不斷流。與現有技術方案相t匕，不需在壩身4另設生態(tài)流量泄水通道，通過待改造導流隧洞I第一側孔101分期下閘分序封堵，在滿足下泄生態(tài)流量的同時，通過逐步縮小泄水通道過水面積，減小最后下閘的閘門尺寸，提高其動水操作的水頭范圍，將其所受水壓力荷載控制在現有制造水平所允許的范圍之內；同時，無需另建形狀為平面的閘門臨時啟閉設備8，避免因填補巨大的空隙而增加工程量和工程造價。
[0030]參見圖4，選擇生態(tài)流量泄水通道時，待改造導流隧洞I孔底高程比其他導流隧洞2的孔底高程高。如果待改造導流隧洞I孔底高程比其他導流隧洞2的孔底高程矮，會使通過待改造導流隧洞I的水量大于通過其他導流隧洞2的水量，從而增加了對待改造導流隧洞I的改造難度。
[0031]參見圖4，選擇生態(tài)流量泄水通道時，待改造導流隧洞I孔口的寬度比其他導流隧洞2孔口的寬度小，待改造導流隧洞I孔口的高度比其他導流隧洞2孔口的高度小。因為生態(tài)流量不需太大，同時考慮到較小的水量有利于提高待改造導流隧洞I動水操作的水頭范圍，所以一般選擇孔口寬度和高度較小的導流隧洞1，2作為待改造導流隧洞1，而且待改造導流隧洞I的孔口寬度和高度越小越好。
[0032]參見圖6至圖8，現有的待改造導流隧洞I包括第一側孔101、第二側孔102以及將第一側孔101和第二側孔102分開的中墩103，第一側孔101和第二側孔102的寬度分別為B，第一側孔101、第二側孔102和中墩103的高度均為H，封堵后第一側孔101上半孔和下半孔的寬度仍保持為B，而第二側孔102的寬度和高度均不變，封堵第一側孔101下半孔后，第一側孔101上半孔的高度h為第一側孔101封堵前高度H的一半。將用混凝土封堵第一側孔101下半孔和第一側孔101上半孔的高度h設計為第一側孔101封堵前高度H的一半1/2H，既能夠保證有足夠的生態(tài)流量下泄，又能將下閘的閘門寬度和高度保持在較小的尺度內，以提高其動水操作的水頭范圍。
[0033]參見圖4，從導流隧洞中選擇一個作為待改造導流隧洞I。只設置一個待改造導流隧洞I可以保證下泄的生態(tài)流量不致太大。
[0034]采用本發(fā)明技術方案，對金沙江烏東德水電站導流隧洞后期封堵方案進行了測試。該工程待改造導流隧洞I進口底高程與拱壩壩身4永久泄洪中孔5底高程高差達58m，在導流隧洞1，2封堵期間處理下游斷流問題上具有典型代表性。由于無需布置閘門臨時啟閉設備，大壩施工期縮短了 2?3個月，以測試期烏東德水電站第一批兩臺機組一個月平均發(fā)電量5.4億KWh計算，提前2個月發(fā)電可增加效益3.67億元，增加的發(fā)電效益十分明顯。
[0035]顯然，本領域的技術人員可以對本發(fā)明進行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內。
[0036]本說明書中未作詳細描述的內容屬于本領域專業(yè)技術人員公知的現有技術。
【權利要求】
1.一種實現高拱壩蓄水期下游不斷流的導流隧洞分序封堵方法，其特征在于:包括如下步驟: 一、在導流隧洞下閘封堵前的一個枯水期，從導流隧洞中選擇作為生態(tài)流量泄水通道的待改造導流隧洞(I)，選定待改造導流隧洞(I)的第一側孔(101)，用混凝土封堵第一側孔(101)下半孔，抬高第一側孔(101)孔底高程，縮小第一側孔(101)孔口高度，保留待改造導流隧洞(I)的第二側孔(102)孔口原有尺寸； 二、在待改造導流隧洞(I)進口端分別為第一側孔(101)和第二側孔(102)設平板閘門，水庫蓄水前，未改造的第二側孔(102)首先下閘，利用第一側孔(101)上半孔孔口向下游供水； 三、待水庫水位蓄至可由壩身(4)永久泄洪孔下泄生態(tài)流量后，第一側孔(101)的上半孔孔口閘門下閘，下閘全過程向下游下泄較大流量，實現下閘過程不斷流。
2.根據權利要求1所述的實現高拱壩蓄水期下游不斷流的導流隧洞分序封堵方法，其特征在于:所述步驟一中，選擇生態(tài)流量泄水通道時，待改造導流隧洞(I)孔底高程比其他導流隧洞(2)的孔底高程高。
3.根據權利要求1或2所述的實現高拱壩蓄水期下游不斷流的導流隧洞分序封堵方法，其特征在于:所述步驟一中，選擇生態(tài)流量泄水通道時，待改造導流隧洞(I)孔口的寬度比其他導流隧洞⑵孔口的寬度小，待改造導流隧洞⑴孔口的高度比其他導流隧洞(2)孔口的高度小。
4.根據權利要求1或2所述的實現高拱壩蓄水期下游不斷流的導流隧洞分序封堵方法，其特征在于:所述步驟一中，封堵第一側孔(101)下半孔后，第一側孔(101)上半孔的高度h為第一側孔(101)封堵前高度H的一半。
5.根據權利要求1或2所述的實現高拱壩蓄水期下游不斷流的導流隧洞分序封堵方法，其特征在于:所述步驟一中，從導流隧洞中選擇一個作為待改造導流隧洞(I)。
【文檔編號】E02B9/04GK104164858SQ201410370221
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權日:2014年7月30日
【發(fā)明者】翁永紅, 李勤軍, 石運深, 范五一, 徐唐錦, 胡清義, 馬永鋒, 彭作為, 牛運華, 錢軍祥, 漆祖芳, 李蘅, 李偉, 段寅, 饒志文 申請人:長江勘測規(guī)劃設計研究有限責任公司