截流风险

截流风险（精选7篇）

截流风险 篇1

0 引 言

位于我国西北部的新疆维吾尔自治区处于欧亚大陆腹地, 远离海岸, 是我国面积最大、陆地边境线最长、界邻国家最多的省区。气候属于典型的大陆性干旱及半干旱气候, 气候特点为:干燥、少雨、蒸发能力较大, 冬冷夏热、气温日较差大、日光照强足、冬夏冷暖差别极端, 春天多风、浮尘天气;冬夏长, 春秋短。

新疆共有570多条大小河流, 除了阿勒泰地区的额尔齐斯河属于北冰洋系河流以外, 其他绝大部分河流为属于内陆河流, 大部分流程短, 平均水量不大。另外水面面积大于1 km2的湖泊有139个, 湖面总面积为5 504.5 km2, 占全国湖泊总面积的7.3%, 仅次于西藏、青海和江苏等省区的湖泊总面积。

20世纪50年代初新疆水利建设十分落后, 基本上没有永久性的引水渠首, 水库仅有3座, 总库容约0.3亿m3。新疆和平解放截至2000年共建成大中小型水库489座, 以小型水库和平原水库为主, 总库容80.64亿m3;大中小型渠首工程746座, 供水能力408.62亿m3。2000年以后, 新疆水利建设由小型向大、中型发展, 由平原向山区发展。2000年以后的短暂10年内兴建许多大、中型水利水电工程, 并在这方面取得了很大的新成就和发展。目前新疆水利水电事业正处于高速发展时期, 随着国家对西北地区经济发展的重视和新疆水利水电工程项目的不断上马以及新疆周边 (中亚地区) 国家中、小性水电项目的不断中标, 新疆水利水电事业在今后几十年内多有很大地发展潜力。但就在新疆水利水电工程建设向大、中型化发展过程中也在出现一系列新的困难和问题。2000年以后随着新疆水利水电工程建设由平原地区向出山口或中高山地区发展过程中建设期河道截流的风险性问题显得逐渐突出。

1 河道截流及截流风险性

河道截流是水利水电工程施工过程中施工导流项目的主要部分之一, 也是每一项水利水电工程施工关键线路中的控制性项目。在施工导流项目中, 只有将原河道水流截断才能把河水导向导流、泄水建筑物下泄, 在原河床中某一目标范围内实现干地施工条件, 能全面开展和进行主体建筑物的施工。

河道截流本身由分流建筑物 (导流隧洞或导流明渠、导流涵管或导流底孔、截流缺口段等) 、戗堤 (预进展段、龙口段) 和施工组织体系 (人员、施工交通设施、机械设备、物料等) 三部分组成。截流在施工导流中占有很重要的地位, 如果截流不能按时完成, 就会延误河床部分的主体建筑物开工日期, 甚至影响整个工程的正常受益。如果截流失败, 失去了以水文年计算的良好截流时机, 则有可能拖延工期达一年或更多时间。所以在水利水电工程施工导流中把截流看作一个关键性问题和影响施工正常进度的一个控制性项目, 施工过程中的制约性环节。但是, 因在截流施工过程中存在多种不确定因素和随机因素, 截流施工过程本身存在着一种很强的风险性。此类不确定因素和随机因素主要有:该河道洪水的流量随机性、洪水历时随机性、水力不确定性、水力参数随机性和施工组织不确定性等。

2 新疆河流洪水及其截流特性

2.1 新疆河流洪水特性

新疆河流主要发源于 (天山、阿勒泰山、昆仑山和阿尔金山等) 山区高峰, 上游由不同程度的大、小支流河组成, 在出山口或出山口附近汇合, 由高山向下汇入各山间支流, 形成主流。一般在海拔1 000～3 000 m以上的高山区, 是新疆河流夏季冰川融雪洪水的主要形成区。主要洪水形成于山区, 按洪水形成的地带分类:低山带主要形成暴雨洪水, 中山带主要是在季节性积雪融水型洪水的基础上叠加暴雨洪水, 高山带则以其发育的冰川和永久性积雪形成冰雪融雪型洪水。新疆河流的洪水主要分为春洪和夏洪两大类。春洪多以季节性积雪融雪型洪水出现, 一般洪水量不大;夏洪多以高山冰雪融水出现, 此外, 还有与山区发生的暴雨洪水相叠加而产生的混合型洪水, 一般洪峰流量较大, 持续时间较短。新疆河流的洪水危害最大的洪水主要是以高山冰雪融水与山区发生的暴雨洪水相叠加而产生的混合型洪水。特点为以混合型洪水为主, 融雪型、暴雨洪水为辅, 春洪不明显, 以夏洪为主, 洪水受气温影响较大, 具有明显的日变化规律。

2.2 新疆河道截流特点

新疆河流的年最大洪水多出现在5-8月, 该区域5-8月天气属于副热带天气系统, 受副热带系统影响暴雨洪水和融雪型洪水之相叠加形成特大或大洪水;当9月至次年的4月份因高空气温变化作用下形成冰雪融水引发季节性融雪洪水。从而可知, 新疆河流在每年的5-8月属于汛期, 9月至次年的4月份属于枯水期。

根据新疆气温特性和河流上述洪水特点, 一般在新疆建设或设计中的水利水电工程有效施工时间主要集中考虑在春、夏、秋三个 (3月初-11月底) 季节, 而主体露天建筑物的有效施工时间集中考虑在晚春至中秋 (5月初-9月初) 之间, 剩余时间 (当年9月初-次年4月底) 可以进行部分的非露天主体建筑物和次要或临时非主体建筑物的施工。河道施工导流建筑物的具体实施均安排在相邻两年上述剩余时间即枯水期进行。这样不仅可以减少对主体建筑物施工的干扰又能降低天然河道水流对导、截流及基坑处理的不良影响。

在新疆水利水电工程中河道截流作为具体实施河道施工导流的主要前体条件, 安排在汛末进行会有充足的时间来进行主体基坑内的处理以及临时挡水建筑物 (上、下游围堰) 的施工。而因各种原因将河道截流时段安排在汛前进行, 会带来较多的困难和更大的风险, 导致很不合理结果。

3 新疆河道截流风险性

3.1 新疆河道截流风险性问题的来源

根据我国西部大开发及新疆经济技术发展的需要, 随着该地区新建或拟建的水利水电工程建设地理选址慢慢地由平原地区向出山口或中高山地区发展, 其周边的地形、地貌、地质、水文以及交通运输条件等变得越来越复杂, 生产生活环境逐渐变得更艰苦, 自然气候条件逐渐变得更恶劣, 工程管理单位和具体施工单位的技术水平不均等各类因素的影响下, 目前新疆水利水电工程建设中遇到的困难问题显得逐渐突出, 其中包括河道截流的风险性问题。

3.2 新疆河道截流的现状风险

3.2.1 风险的存在形式

截流风险的存在从设计阶段开始, 风险事件主要发生在具体施工阶段。根据近几年新疆水利水电工程河道截流施工的实际经验, 目前该地区河道截流的风险主要有6类存在形式:

(1) 河道水位雍高, 水流翻过堤顶。

(2) 分流起点偏高, 龙口下游过分掏刷。

(3) 物料不够, 截流备料消耗完毕的情况下仍然未完场河道截流。

(4) 进占缓慢, 长时间进占不见合龙效果, 动摇截留信心。

(5) 截流耗时超出进度要求, 影响后续工程施工。

(6) 安全事故, 机械损失, 人员伤亡。

3.2.2 风险的成因

上述6种风险的存在与龙口水力条件、施工组织条件及施工组织方案有密切的关系。

(1) 河道水位雍高, 水流翻过堤顶事件主要成因:施工现场实际总体布置与设计不相符, 施工交通道路、弃渣及存料场地等占进河道水流主道, 引起原始河床缩窄、降低河道过流能力等, 引起原河道水位雍高。在截流过程中导致河道来水翻过截流戗堤或该期间的其他临时性保护建筑物的堤顶。比如:2010年阿克苏库玛拉克河某水电站工程施工过程中因现场施工道路占用部分河道, 影响天然河道过洪能力, 改变原河道水位～流量关系, 最终导致小流量翻临时堰顶带来施工困难和干扰。

(2) 分流起点偏高, 龙口下游过分掏刷事件主要成因:设计将临时导流与永久泄洪完全相兼结合考虑的建筑物中, 过多考虑河道泥沙问题, 同时该河道上游没有任何可调蓄性条件, 导致导流建筑物的进水口偏高而引起截流分流起点高程比龙口底高程过高, 实施截流期间龙口上下游水位差及龙口流速过大, 则龙口下游产生掏刷。比如:昌吉某水库工程设计过程中因对洞进口泥沙淤积问题的考虑, 将导流兼泄洪洞进口高程认为太高后, 引起截流分流起点高程比龙口底高程高出7 m左右, 河道截流时龙口很可能会出现大流速, 产生掏刷。

(3) 物料不够, 截流备料消耗完毕的情况下仍然未完场河道截流事件主要成因:龙口流速过大, 导致大量的抛投料流失;龙口流速与设计情况不相符, 但备料体积本身不足, 导致无料可投。

(4) 进占缓慢, 长时间进占不见合龙效果事件主要成因:截流备用料的最大粒径及人工备料均不能达到足够抗冲刷流速, 导致单项材料不能稳定;备料过程疏忽;施工能力有限或因地质原因, 无法制作或无法收集足够粒径的截流抛投材料。

(5) 截流耗时超出进度要求, 影响后续工程施工事件主要成因:截流机械施工能力不足, 达不到设计要求的抛投能力;因地形原因施工交通道路布置狭窄、拥挤, 导致交通运输调度困难;龙口水流情况复杂, 抛投材料粒径不够, 难以稳定或随时间流失。

(6) 安全事故, 机械损失, 人员伤亡事件主要成因:截流戗堤发生严重坍塌, 导致机械设备落水, 人员失踪或伤亡;安全预防工作不到位等。

3.2.3 风险的因素

对于新疆水利水电工程河道截流风险的上述初步分析可知, 人为因素和非人为因素均可导致截流的风险, 并且两者不同时段和不同程度的控制着龙口流失、堤头坍塌、实施进度和施工安全等。

以上6类风险事件的成因为龙口水力学条件与施工组织条件的辩证关系。如分流高程偏高导致龙口上下游水位差、龙口流速、下游冲刷强度等过大, 抛投强度不足, 最终很可能会发生龙口截流戗堤发生严重坍塌, 甚至导致龙口坍塌、机械设备损失和人员伤亡等。因而, 导致上述风险事件的风险因素可划分为冲刷因素、坍塌因素和进度因素。传统上仅考虑冲刷对截流的风险率还是不够的, 所有的截流项目都是以上3种风险因素的综合体, 只是其发生的可能性不同而已。在截流过程中以上3种风险因素内至少有一种发生就可以认为截流风险发生, 然而这些风险因素与很多不确定性和随机性有关。此类不确定性可分为水文不确定性、水力不确定性和施工不确定性等。

(1) 水文不确定性。

包括该工程上游各梯级水电站机组的下泄流量或水库泄洪建筑物的调蓄泄洪流量、洪峰流量与洪水过程的不确定性, 其导致超标准洪水的发生。

(2) 水力不确定性。

包括分流建筑物和龙口段分流能力的不确定性。分流建筑的不确定性材料糙率、纵向坡度、进出口高程、结构尺寸、水头损失系数等组成;龙口不确定性由截流戗提结构尺寸及材料、该河道段地形特性等组成。

(3) 施工不确定性。

主要指施工组织能力、协调、调度、截流交通条件、机械设备条件等组成。相同的截流方案对于水平不同的施工单位来说, 风险大小也不同。

4 对策及展望

在水利水电工程中, 河道截流是一项非常重要的环节。根据新疆已建或在建的水利水电工程实际情况可知, 施工导流费用一般占工程总费用的5%～15%, 占主体建筑物总费用的10%～30%, 而截留项目占导流建筑物费用的10%左右。截流所用的施工机械设备包括2～4 m3挖掘机、2～3 m3装载机、132～306 kW推土机、15～32 t自卸汽车等。虽然目前新疆的施工能力, 绝大多数工程的截流已不成多大问题, 但随着新建或拟建的水利水电工程建设地理选址向山区发展其周边的地形、地貌、地质、水文、交通运输、生产生活环境、自然气候等条件的变化, 工程管理单位和具体施工单位的技术水平不均等原因, 日益突出的河道截流的风险性问题值得更加重视和跟深入的研究。

目前新疆多大部分水利水电工程中确定截流标准主要根据《水利水电工程施工组织设计规范》有关规定及由水文数据, 选取该河道枯水期5～10 a一遇的月平均或旬平均流量;还有一些工程中因其他各种原因, 将河道枯水期最大月平均流量作为截流设计流量来进行计算。这种确定方法来进行河道截流计算和分析, 从截流风险的角度来讲还是有一定的不足之处。单一的龙口水力学指标不足以描述新疆河道截流风险, 水文不确定性、水力不确定性和施工不确定性等多个指标来进行综合考虑比单一指标更加合理, 更加全面。

4.1 对 策

根据目前新疆已建或在建的水利水电工程实际情况和国内外水利水电工程河道截流项目风险性分析的现状、研究趋势等, 本文对新疆今后的河道截流工作提出以下几点对策。

(1) 首先应该正确地认识截流风险的重要性, 必要性和实际意义。要深入识别三大不确定性对新疆河道截流项目风险的实际影响, 综合考虑河道超标准洪水 (水文不确定性) 和下泄能力 (水力不确定性) , 进而选择河道的截流标准。

(2) 在设计过程中合理规划全场总体布置, 尽量避免场内施工交通、弃渣和堆料场地等占用天然河道过流通道;合理选择导流、泄流建筑物的进口分流高程的位置;施工过程中确保与设计相符, 从而某一程度上将截流的风险因素减少至最低。

(3) 对工程项目进行风险分析必须先界定目标的周期, 必须明确项目的界限。风险分析的第一步骤主要分为风险识别、风险估计、风险评价、风险处理和风险决策。新疆河道截流风险性问题也不例外, 是一个完整的循环过程。实际上风险辨识并无一定规律, 只要注意不遗漏其主要的同时删除与所研究的截流问题无关的次要因素即可。工程可行性研究报告、地质勘测设计资料、承包商资质资料及实际能力调查、已建类似工程成功经验、争取驰名专家关键性意见和实际指导作为截流风险人别的依据, 减少截流风险不良后果和不必要的投资浪费现象。

(4) 对于施工不确定性对截流风险的不利影响, 应采用截流决策机构、指挥机构及施工作业机构等三层次组织结构。明确每一层的各职能单位的职责、人员岗位, 设置有线和无线通讯联络系统, 使各层间信息很快落实到现场施工过程中, 得到认真贯彻。

4.2 展 望

随着截流技术和施工能力的发展, 国内外水利水电工程河道截流有立堵逐渐代替平堵、较高水头截流、加大抛投强度而不用或少用大料和降低设计标准的趋势。截至2000年共建成大中小型水库489座, 2000年以后的短暂10年内兴建许多大、中型水利水电工程。2000年以后随着向出山口或中高山地区发展过程中建设期河道截流的风险性问题显得日益突出。目前新疆水利水电工程土石方开挖及填筑施工已普遍使用中大容量装载、运输机械, 为截流戗堤高强度抛投进占和抛投重型块体创造了良好的条件, 使目前多采用的立堵截流具有施工方便、进占快速、经济和干扰较小的明显优势。

目前在新疆现代运输和吊装机械设备的发展, 使得更高的抛投强度来实现高落差截流成为可能。为实现高落差截流, 采用双戗堤或多戗堤截流方式, 则各戗堤分担一定程度的落差, 使得截流安全性提高、降低高落差带来的风险;由于施工机械设备容量和能力的不断增大, 应向尽量利用一般石料的趋势, 可以充分利用施工准备前期开挖石渣料, 这样不仅便于就地取材, 又有利于减少工作量和节省一部分投资;今后, 水文预报手段会更为先进, 进度更高, 流量的预报在短期之内将非常正确, 通过先进的预报系统可以错过不利于河道截流的洪峰进行截流, 为调整截流施工计划提供条件, 从而可以极大程度的降低河道截流的风险。

摘要：河道截流是水利水电工程施工导流项目的主要部分之一, 也是水利水电工程施工关键线路中的控制性项目。由于在截流施工过程中存在很多不确定因素和随机因素, 截流施工过程本身存在着一种很强的风险性。简述了新疆2000年以后水利水电工程选址随着地理位置的上移, 其周边的地形、地貌、地质、水文、交通运输、生产生活环境、自然气候等条件的逐渐变化, 工程管理单位和具体施工单位的技术水平不均等各类因素的影响下河道截流风险性问题的突出, 并初步分析了风险的存在形式和多种不确定因素对其风险的影响, 最后对新疆河道截流工作提出了初步对策和展望。

关键词：水利水电工程,河道截流,洪水特性,新疆河道截流风险性,不确定性因素

参考文献

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[6]周厚贵.深水截流堤头稳定性研究[M].北京:科学出版社, 2003.

[7]胡志根, 刘全, 陈志鼎, 等.施工导流风险分析[M].北京:科学出版社, 2010.

截流风险 篇2

现行排水体制主要是合流制和分流制两种类型。一般来讲, 合流制排水系统由于只需一套管沟系统, 施工较简单, 造价比分流制排水系统低20%~40%, 管沟维护管理简单、费用低;而分流制排水体制流入污水处理厂的水量、水质变化较小, 利于污水处理厂的运转管理, 降低运行费用。

从环保角度来看, 合流制排水系统采用截流的方式同时收集生活污水、工业废水和部分雨水送到污水处理厂, 这样就减轻了较脏的初期雨水对水体的冲击, 但暴雨时会通过截流井将部分生活污水、工业废水泄入水体, 给水体带来一定程度的污染。分流制排水系统将城市污水送到污水厂处理, 但初期雨水径流未经处理直接排入水体, 对环境保护也是不利的。目前, 成功做到分流制排水系统的地区很少, 大都为合流制排水系统或分流和合流同时存在的混流制系统, 目前污水处理厂的污水收集主要还是靠截流收集。

2 截流方式

污水的截流方式主要有大截流和分散截流这两种方式, 各有自己的优缺点, 主要根据现场的地形条件等来确定。

1) 大截流方式, 就是将一片区的雨污水一起用大管或渠道汇集在下游, 然后设闸利用污水泵站对污水进行截流, 平时关闸, 由泵来控制截流的污水量。这种方式优点是污水收集效果好, 容易实施, 特别是适合旧城区, 城中村等小片区的污水收集, 缺点是不经济, 管道投资大, 需覆盖渠道, 不适合大面积收集片区。2) 分散截流方式, 指污水截流管只收集污水和初期的雨水, 将剩余雨水通过截流井分散排入水体, 该方法截流管道小, 投资较省, 不受收集面积限制, 有利于保护水体。缺点是需系统设置复杂, 施工麻烦, 尤其是需设置截流井。

3 截流井

分散截流污水的关键节点是截流井, 其要保证初期雨水进入截流管, 污水不能溢出泄入水体;中后期雨水直接排入水体, 截流时不得妨碍雨水的排放, 以免引起内涝;同时河涌水位较高, 还需要防止水体倒灌。在中山这样的河网地区, 大部分为冲积平原, 地势低平, 河涌水位高, 这些不利因素更使得截流井的设计更加困难和重要, 笔者就结合2004年中山市两大污水处理厂 (珍家山一期10万m3/d, 中嘉二期10万m3/d) 的污水收集管网的设计对截流方式和截流井的设置进行探讨。

1) 当地势较高, 不受内涝威胁时, 可采用设堰截流井。堰高高过排入水体的设计最高水位, 旁侧设一条截流喉管, 起截流和限流作用, 管径满足该片区 (n0+1) Qh的截流污水量, 其中Qh为旱季流量, 平时污水和降雨初期雨水进入截流喉管再流入污水截流干管;当雨水流量较大时, 小管径的截流喉管受流量限制, 水位会上涨, 直至雨水翻越堰排入水体。亦可采用抬高出水管道办法来代替堰, 也就是将出水管抬高至排入水体的设计最高水位, 也可达到同样目的。该设置方式必须具备足够的水头, 不然容易引发内涝。此种条件下, 也有通过跳跃堰的设置方式来截流, 但跳跃堰的计算复杂, 而且平时管道内有其他杂物干扰, 水流流态不易控制, 很少采用。

2) 当地势较平, 内外水位差小, 有倒灌情况时, 可采用设拍门截流井。拍门的功能相当于一个逆止阀, 当内水位比外水位有一定高差时 (△H=0.1~0.2m) , 其会打开, 当外水位比内水位高时, 拍门紧闭, 防止外江水位灌入。截流井内同样设一条截流喉管, 起截流和限流作用, 管径满足该片区 (n0+1) Qh的截流污水量, 其中Qh为旱季流量, 平时污水和降雨初期雨水进入截流喉管再流入污水截流干管;当雨水流量较大时, 小管径的截流喉管受流量限制, 水位会上涨, 直至一定高差时 (△H=0.1~0.2m) , 则拍门打开, 雨水排入水体。有条件时拍门可安装在管道的出水口处, 有利于检修和维护, 也可以设置在井内, 井体设计时需考虑拍门的安装、运行和维护, 占地较大。

目前市场上也有一种叫鸭嘴阀的产品, 有拍门同样的功能, 但其价格较贵, 需要较大的水位差才能打开排水, 不适合水位差小的地区使用。控制截流喉管的截流流量可以采用一种旋流阀装置, 它是由德圉UFT公司为解决调流难题而创新设计的产品。至今已有数万个旋流阀应用在德国及欧洲北美各地。旋流阀内为一结构空架, 不含任何活动部件, 容易产生气流。水流通过切向的入水口进入阀腔。当流量较小时, 水流在阀腔内以重力流方式通过, 旋流阀不存在任何水流阻力。如果进气压力增大, 气流就会从旋流阀阀腔内释放出去, 阀腔内的水流就会形成一种轴对称式的旋流, 并在阀腔内形成告诉的切向速度。旋流阀利用中空的阀芯阻隔了大部分的出水, 成功地减少了出水量。水体阻力与阻流出口设计相关, 阻流出口的过水截面最小可缩小6倍。旋流阀是控制出水量的自动装置, 仅仅依靠水流就能达到控制流量的作用, 不存在磨损或老化的问题。国内最早应用这一产品的是深圳大沙河截污工程及福田河田面泵站工程, 安装使用已有一年, 通过运行实测, 旋流阀调流准确, 达到限流目的。由于旋流调流阀是进口产品, 价格较为昂贵, 产品型号多, 产品的选型必须有UFT公司利用专门开发的计算机程序从中计算并优选出最佳方案提供给用户, 设备成本较高, 不易普及。

4 结语

通过截流喉管和拍门的设置, 可有效的控制污水截流主干管的污水流量, 因此也可有效的控制主干管的管径, 节省投资, 减少进入污水泵站和污水处理厂的流量, 从而节省污水泵站和污水处理厂的投资及运行管理费用, 同时有效的保证污水和初期雨水优先流入截流主干管, 达到保护水体和满足污水处理厂的水质要求, 具有较好的经济效益和环境效益。初期雨水量收集的确定与当地城市地面环境的污染程度有关, 可按实地测试的初期雨水的污染程度确定, 也可按污水量的1.0~5.0倍确定。中山市两大污水处理厂的收集管网设计时, 同时采用上述两种截流方式, 根据现状的地形条件, 有机的结合和利用两者的优势, 达到有效高质收集污水的目的, 结合中山市自身条件, 初期截流雨水量取值为污水量1.0倍。

参考文献

[1]给水排水设计手册——城镇排水, 中国市政工程西南设计研究院主编, 第二版, 中国建筑工业出版社, 2000.

下福水电站二期截流施工 篇3

下福水电站位于广西桂江河段中游,是一座以发电为主,同时具有航运、灌溉、水产养殖和旅游等综合利用效益的水利工程。水库设计总库容0.99亿m3,电站装机3×16.5 MW。下福水电站主要建筑物包括船闸、拦河坝、厂房和开关站等,其中拦河坝由12孔砼重力式溢流坝和左、右岸接头非溢流坝段组成。

本工程分两期施工,一期施工左岸船闸、右岸厂房及9#至12#闸坝,二期施工河床中剩余的1#至8#闸坝。一期工程施工导流的河床过流,二期施工导流为利用9#至12#闸孔导流,并利用二期围堰挡水发电,船闸通航。

2 截流方案

2.1 导流标准

下福水电站工程地处山区河流。桂江的特点是汛期流量大、水位高,枯水期流量小、水位低。根据水文资料,二期工程枯水期施工时段确定为2005年9月至2006年3月,导流洪水流量2 970 m3/s (P=20%)。施工时段的导流标准及相应参数见表1。

2.2 截流时段和流量

根据施工总进度的安排,截流时间选在枯水期的初期,计划以2005年9月15日为截流合拢时间。

截流流量按5年一遇洪水标准,9月中下旬的流量为120m3/s (上游电站已发电,可适当控制下泄流量),相应截流月份的水位约为42.42 m。

2.3 截流进占方式与龙口

上下游围堰均为土石结构,龙口部位采用先抛投块石让围堰合拢后才进行加高培厚,其结构与其他部位的结构不同,上下游围堰和龙口部位的结构型式和断面见图1、图2、图3。结合现场条件,截流施工采用从左边单向进占的方式,立堵法截流。龙口只能布置在纵向砼围堰左侧,戗堤预进占后先地砖留龙口段宽50 m,河床底高程约为35.7 m,最大水深约6.72 m。由于二期导流主要由一期的9#至12#闸孔导流,上游水位蓄高,水流大且上游围堰龙口段河床高程较下游龙口河床高程低,为减少截流难度和截流抛投量,经研究采用下游戗堤立堵法截流,而上游围堰龙口在下游合拢后在静水中进行填筑的施工方案。

2.4 截流龙口水力计算

截流龙口水力计算不考虑上游昭平电站调节作用,不考虑围堰渗漏量。截流初的水位按42.42 m,截流量按120 m3/s进行考虑。计算参数及结果见表2。

从计算结果看,龙口处最快流速约为4.86 m/s;龙口最大单宽流量约为21 m3/s,上、下游最大水位落差为1.63 m。

3 截流施工

3.1 截流施工程序

截流施工顺序为:施工准备→下游戗堤左端填筑→左岸预进占→下游戗堤单向进占合拢→戗堤闭气、加高培厚。

3.2 二期围堰工程量及材料使用情况(见表3)

3.3 截流材料准备

截流时抛投料的备料量按龙口工程量乘以1.3系数进行备料。

3.3.1 黏土料

二期围堰所需防渗土料约40 000 m3,枢纽附近的右岸土山储量基本满足要求。考虑左岸坝头处土料场风化石含量较大,另外在左岸下游再开辟一土料场,黏土料场储量达到20 000 m3以上为备用料。

3.3.2 截流料

龙口所需粒径为0.11以上块石料约5 000×1.3=6 500 m3,截流前在块石堆料场(上引航道47.5 m平台)预先准备好。截流施工时用反铲挖掘机和15 t自卸汽车装运直接抛投龙口处。截流用4.7 t钢筋笼约312 m3。采用2.7 m3 (长×宽×高=1.5 m×1.5 m×1.2 m)的钢筋笼,在现场装满块石后再加盖,笼盖与笼柜要焊接或用铁丝绑扎。施工时采用16 t汽车起重机吊装至自卸汽车,运至龙口抛投。

3.3.3 围堰料

在左岸上游引航道开挖平台上和左岸下游弃渣场备有约2.0万m3石渣存放料,以及在左岸山体备料场开采的黏土或风化石料首先满足上游围堰的填筑加高培厚,下游围堰46.00 m高程以上不足部分的填筑用料可以从二期基坑开挖的石渣料中筛选。

3.4 下游戗堤预进占施工

根据水情确定,下游截流戗堤预进占时间选择在2005年8月下旬,从左岸用石渣料按围堰断面形式填筑,河床束窄水流速变大后,改由较大粒径的石渣填筑,最后预留龙口约50 m,左端戗堤高程为46.00m,顶宽16×16 m,左岸预进占长度约为98.72 m。即:2005年9月5日前形成50 m龙口,2005年9月10日前完成50～15 m进占,2005年9月15日完成15 m龙口段大块石和钢筋笼的抛投截流工作。

3.5 龙口立堵截流施工

设计龙口宽度为50 m,按流速变化,投放相应的粒径,分2段进行抛填,总投料为9 842 m3。其中:第一段25 m抛填4 765 m3石渣料,1天内完成抛投任务;第二段25 m抛填粒径约为0.11～0.80 m的块石4 765 m3以及4.3 t钢筋笼270m3,当龙口缩窄到15 m之后开始高强度抛投,戗堤顶部周边预堆放约500 m3的大块石由推土机直接水平推进进占,其余大约3 500 m3的大块石和钢筋石笼抛投料,在16 h内完成最后15 m的龙口抛投任务,截流成功。

3.6 围堰闭气防渗及护面施工

围堰采用黏土填筑进行闭气防渗,按设计要求先在龙口段下游围堰闭气,随后进行加高培厚;对水上加高培厚部分填筑黏土心墙,心墙黏土与石渣同步上升,在水上1.0m以上部位用推土机或反铲挖掘机进行分层(层厚不大于50 cm)碾压,压实度为93%～95%。黏土渗透系数小于1×10-4cm/s。

对基础砂卵石覆盖层不进行防渗处理;上游围堰右端接头处还需利用纵向混凝土围堰的刺墙及预埋钢板焊接钢板加强防渗。

为了保护堰体边坡防冲,在堰体迎水面还填筑了0.5 m厚的钢筋石笼护面。在围堰填筑至顶高程后进行,采用15～20 t自卸汽车运输石块,在堰顶安装石笼并封口后,沉放至坡面堆砌并绑扎成片。到此围堰形成,经现场施工观测,围堰施工效果良好,满足基坑施工要求。

4 结语

本工程采用下游围堰截流,有利于上游围堰在静水中填筑密实和闭气,可以保证上游围堰的防渗要求。经实践证明,围堰只有少量的渗漏水,有效地解决了闭气问题且闭气效果良好。由此可见,利用下游围堰截流后才进行上游围堰填筑的施工方法是可行的。

另外,在截流时配备截流所需的各种抛投物料和组织足够的施工设备,并按计划进行截流且获得成功,为二期主体施工提供了良好条件,实现二期施工目标。

摘要：文章论述了下福水电站截流时间、方式和截流施工方法的实施,说明了选择合理的截流时间和进行充分的施工准备及高效快速施工是成功截流的关键。

关键词：二期,截流,技术,下福水电站

参考文献

浅析水库截流坝施工技术 篇4

关键词：截流坝工程,混凝土,模板,施工

1 工程概况

某水库工程在初期坝下游设截渗坝一座。坝基须至不透水层或新鲜基岩, 坝顶标高66m, 长35m, 截渗坝为混凝土坝, 截渗坝外侧设渗水回收泵站一座。

2 施工技术

2.1 施工流程

截渗坝是砼工程作业的心脏环节, 如果遇到靠近的两个地方的基面有深有浅, 那么为了避免砼沉降、位置移动和裂痕, 施工人员应该选择先浇筑比较深的部分, 然后再对较浅的部分加以浇筑;面对轻重不均匀的施工, 要先对重部分进行施工, 以使其有足够的沉降时间, 这样做能够保证基础稳定的同时, 还能减少对相邻部分施工的影响。为了使施工设备、人员得到充分利用, 在保质保量的基础上加快工程作业施工的进度, 节约预算开支, 安全施工, 我们还要采取相应的措施, 先对主体和较高部位进行作业, 然后再对次要部位进行施工。总结起来无外乎几个词“先深重高主, 后浅轻矮次”。

2.2 分层处理

为了保证砼浇筑施工质量以及整体的结构完整, 减少或者避免砼裂缝的出现, 同时减少温度应力带来的影响, 合理的分层分块处理是必要的施工手段, 由于砼浇筑高程不尽相同, 不同的水库可以根据自身要求的特点, 按照截渗坝施工设计图纸预定的横断面进行逐一浇筑, 每一层要控制在两米范围以内 (含两米) , 重要的是要从下到上有序浇筑, 按照工序有序安排施工作业。

2.3 施工分块

按照设计要求对砼进行分块施工, 合理安排施工顺序, 按设计要求 (或伸缩缝) 分块后可进行调块施工, 不同工序交叉作业, 减少于扰, 增加工作面, 提高工作效率。

2.4 模板实施

2.4.1 模板材料质量要求

强度高、刚度好、性质稳定并不一定是模板的最好材质, 好的模板应该是跟施工的结构特点以及施工作业的技术方法吻合的;高质量模板应该确保浇筑作业完成以后建筑结构的外形、位置以及各种误差跟设计图形相吻合, 在规定的可忽略误差范围内;目前施工单位主要使用的是制作过程容易, 拆装便捷、经济实用、表面光滑、接缝严密的胶合板模板。

2.4.2 模板制作

目前有专业的胶合板模板加工工厂, 标准模板成型之后, 需要有肋板作为模板辅助工具, 如果需要外结构支撑结构部件, 可以用与之相符合的方木担当外支撑的作用, 模板制作完成以后可以安排堆放在施工现场。

2.4.3 模板安装

模板的安装工作主要分为三个步骤, 模板安装以前, 技术人员要根据施工图纸进行定位, 用墨线弹出工程作业的中心和轮廓线, 这样可以更便于模板校正;根据标准高度测量并且确定模板实际安装施工位置, 只有保证模板位置正确, 浇筑施工才能依据要求按部就班的进行。为了让模板底部渗漏混凝土浆液问题能够顺利解决, 我们还必须对即将使用的胶合板以及相应配件进行清点, 不合乎规格的零部件不能够应用在施工作业中。安装模板的时候要保证模板在运输过程中不发生剐蹭和撞击, 更不可以无序无垫放物的堆放, 在施工过程中要放置模板倾斜或者滑倒, 底面安装的时使需要注意的是要在放好垫木的基础上将模板放平, 为了再后续的拆模工作中不损坏模板, 没有涂刷脱模剂的模板不得使用。在整个安装过程中, 主要以人工安装为主, 技术施工人员按照模板安装施工设计进行有序稳定安装, 并且要准确无误的留出预留孔或者预埋件的安装位置, 这样就要求模板的支撑要牢靠, 不能发生形变。在每个安装过程都要认真的做好监测工作, 确保万无一失, 模板安装以后, 在其自身的固定系统以外, 待底板砼凝固后, 沿挡墙周边搭投满堂脚手架, 侧模采用胶合板横向拼装, 每块横向胶合板采用5根5cm×10cm方木做竖档, 两侧胶合板拼装处的方木要预留一半空位以便下块拼装。方木背后采用双根钢管做横肋 (间距为50cm) , 以便设中12钢筋做拉条对拉时加固。

2.4.4 模板拆除

模板拆除应在砼达到规范规定强度3.5MPa后方可进行, 在拆模时要保证砼表面及棱角不受损坏, 模板拆除应按模板设计的原则遵循先支后拆, 先非承重部位、后承重部位, 以及自上而下的顺序进行, 且模板拆除应使用专门工具, 小心仔细的进行, 严禁用撬棍硬撬, 避免对模板及砼面的损伤。同时在拆模时, 应注意安全, 并在该片 (段) 模板全部拆除后才将模板、配件、支架运出堆放, 以利检查, 拆下的模板、配件等应分类堆放, 标识清楚, 并及时清理、维修和涂刷好隔离剂, 以备周转使用。

2.4.5 模板的运输、维修和保管

模板在运输过程中不能混装规格迥异的模板, 相同规格模板运输时要轻拿轻放, 切忌扔掷操作!拆模以后要在第一时间把模板上的残留灰浆清理干净, 已经变形和损坏的要送到相应地点进行修理;模板的存放要搭设防护棚, 防护棚内在放置模板之前要在地面上垫置防潮防水的底。如果没有条件设置防护棚, 要将模板整齐摆放, 在摆放位置周围设置相应的排水系统。

2.5 伸缩缝、橡皮止水施工

2.5.1 伸缩缝施工

沥青杉板制作:配制一定稠度的沥青浆液并加热至160℃~200℃, 放入杉木浸煮, 杉板基本被沥青渗透即可用于施工。沥青杉板安装:利用人工安装, 施工前先将伸缩缝混凝土缝面清理干净, 割除施工拉筋, 清除止水设施杂物, 按设计要求尺寸安装伸缩缝填充物, 沥青杉板密缝钉牢, 做到牢固、准确, 并且布满伸缩缝, 达到均匀、饱满、密实, 使结构有伸缩变形时不致损伤混凝土。

2.5.2 橡皮止水施工

粘接法是橡皮止水链接的主要方法, 此种搭接要注意不能有漏水现象发生, 在砼浇筑以后, 振捣过程中不能触碰。

2.5.3 砼浇筑

砼铺料处理技术, 截渗坝坝体砼由于浇筑高度厚度较大, 采用分层分块进行浇捣, 铺料采用平铺法铺料, 铺料厚度采用30~40cm, 分层进行平仓振捣。平仓主要采用人工平仓, 砼应随浇随平仓。有粗骨料堆叠时, 应将其均匀地分布于砂浆较多处, 严禁用砂浆覆盖, 以免造成内部蜂窝。止水和预埋件周围用人工送料填满, 严禁直接下料, 以免止水橡皮侧压卷曲, 预埋件位移或损坏, 并造成其底部砼架空。对于混凝土浇筑过程中, 应控制砼的均匀性和密实性。如发现砼均匀性和稠度发生较大变化, 应及时处理。浇筑砼时, 应注意防止砼分层离析。浇筑前, 底部先填以2~3cm厚与砼成分相同的水泥砂浆。浇筑时应注意观察模板、支架、钢筋、预埋件的情况。如发现有变形、移位时应立即调整或处理。

3 结束语

防洪蓄水、调节水流量, 充分利用大自然厚赐的水资源, 我们有责任去保质保量的完成水利水库工程项目, 保证截流坝的工程作业质量问题更是我们施工人员以及质量检测人义不容辞的义务, 这不仅可以预防和疏通自然灾害, 还关系到水库周围人民的切身生活利益, 而且还可以造福后代子孙, 如果一旦出现问题, 对人民生命财产安全造成极大的威胁, 后果不堪设想。总而言之, 做好水库截流坝的施工质量这一重要环节势在必得。

参考文献

[1]张建文, 林晓平.东西关电站闸坝二期大江截流设计与施工[J].四川水利, 2004.

[2]谭建军.大袱潭水电站一期工程截流施工[J].湖南水利水电, 2009.

水利工程中导截流施工工艺 篇5

当前国内水利工程施工技术在不断进步, 无论是技术管理方面还是工程设计方面都取得了阶段性进步, 在沿用了固有的有效施工方式的同时提高了水利工程施工质量。通过长期的发展, 水利工程施工进步尤为突出, 其中提高工程施工效率, 合理分配各项工程项目, 做到分工明确, 内容细化。在当前我国水利工程施工过程中涉及到的导截流的内容主要包括施工导流和施工截流。主要是由于整个水利工程施工的质量及工期受施工导流和施工截流的影响较大, 因此必须全方位掌控施工过程, 并且结合各种资源。

2水利工程施工导流与截流施工工艺

在我国以往的防洪、治洪方面的实战经验来看, 我国水利施工工程中的导流施工及截流施工都得到很好的发展, 同时累积的丰富的实战经验, 为日后提高技术支持提供的便利, 例如解决险工、堵口截流与导流施工等方面。接下来文章将详细讨论导流技术和截流技术的区别。

2.1首先, 先介绍导流技术, 在水域里实施建筑工程或者水利工程, 首先需要作业人员修筑能够挡水的基坑, 然后修建工程的主体工程, 通过这样的方式可以促进水流朝既定方向流动, 从而为旱地提供有利条件。在多数水利施工中普遍重视的工程施工是施工导流工程, 在施工过程中, 工程作业人员综合施工特殊性及河流四周特点来分析实际情况, 进而指导导流工程的进行, 通常将导流分为一次导流及分期导流, 导流施工具体方法包括分段围堰及全段围堰等方法, 导流工程施工前期需要对工程质量、施工工期、修建费用和安全度汛展开全方面的调查研究, 然后根据实际情况进行方案的确定, 同时保证方案可行, 将一切可能出现的因素问题考虑在内, 以防万一。下面介绍一般施工内容的安排。

2.1.1施工过程中首先要择优选择导流时段、导流流量及导流方式和建筑物类型等, 并且以上述内容为依据合理设计施工方案, 其中包括修建标准规划、修建顺序排列和拆除围堰与封堵导流建筑物等, 与此同时不能忽略拦洪和排水方案。

2.1.2通常为了保证工程顺利完成, 仍需制定过木、通航和供水措施。这些外界因素极容易影响到施工过程的导流工程, 因此设计施工方案人员务必将施工方案尽可能完善, 同时还要考虑到经济因素和技术因素等, 将其结合分析得出结论。另外当有特殊情况出现时, 最好的方式是展开实战模拟, 通过实际操作得出结论进而将方案不断完善, 直至最终定案。工程设计中导流工程应该考虑的是导流时段问题, 这也指确定挡水时间点的问题, 其中包括全年挡水或者枯水期挡水。对于如何选择导流方式, 一般有四个因素是需要考虑的, 即:第一, 水文因素。在指定施工方案时, 很容易受到河流流量的大小、过程线特征、洪水和枯水情况、流病和水位变幅的影响。一旦遇到河流的水位变幅很大时, 最佳处理方案是采取过水围堰, 枯水期河水流量制约着围堰挡水高度和导流泄水建筑物。第二, 地下因素。当遇到宽阔点的河床时, 工程对通航有所要求, 此时可以采取分期导流方案;当遇到狭窄河道时, 可以依据当地地形特点来确定施工方案, 或明渠或隧道导流方案。第三, 当条件成熟时, 通常选择永久水工建筑物的泄水建筑物, 综合展开导流施工工程。然而如果导流洞能够结合泄洪洞, 那么可以将围堰和土石坝坝体相结合起来。第四, 施工过程中尽量实现通航、过木、给水及灌溉综合功能。

2.1.3关于施工中的上下游围堰工程。当导流通过过流条件后, 很多临时公路会出现在工程施工左岸周围, 一直延伸到上游的围堰位置, 然后就可以展开填筑工程, 同时结合实际情况分析防渗体上游的情况, 展开进一步施工作业分配, 例如, 完成第一期堰体填筑后, C15的混凝土心墙就需要准备施工;当第二期混凝土工程竣工时, 需要保证同时展开高程堰体填筑和混凝土防渗体工程。在施工过程中还要注意围堰施工道路必须有保障, 保证截流区域交通畅通, 才能够再进行围堰填筑的施工。

2.2截流技术

2.2.1接下来介绍爆破截流工程。水利施工一旦处于峡谷位置, 由于岩石坚硬、不便的交通环境、沿途险峻、缺乏有效的运输能力, 在这样的条件下, 就可以实施爆破截流的方式实现截流。保证合拢时期可以在短期内将大量的材料堆在龙口内部, 既可以利用定向爆破岩石, 同时还可以将大块的混凝土块体浇筑在河床上, 直到合拢时炸断这个支撑体, 然后整个块体就可以落到水中, 实现封堵龙口的目的。此时还需要注意的是, 即使在实施爆破截流可以利用抛投强度极大的方式来截断水流, 然后由于抛投的瞬间强度及其大, 材料下水的瞬间所形成的挤压波及容易损坏修筑的堤坝, 进而导致断流现象出现在下游河道中。在其他因素都考虑过的情况下, 还要注意一下定向爆破岩石时会影响到个别的飞石及空气冲击波等, 尤其是地震因素, 值得高度重视。

2.2.2下闸截流具体施工方法。人工泄水道截流时, 需要先在泄水道里面修建一些闸墩, 随后开始进行下闸截流。天然河道里, 如果条件允许, 施工人员也可设置截流闸, 随后下闸截流。例如三门峡的鬼门河泄流道曾经采用的便是这种方式, 下闸期间最大落差可能高达7.08米, 历时长达30多个小时。

2.2.3投抛块料施工法。采用投抛块料施工法截流是当前国内水利工程施工中最为常用的一种截留方法, 它适用于各种情况的处理, 尤其是一些流量大并且落差较大的河道截流施工上。这种方法具体操作步骤如下:在投抛石块或者人工块体堵截水流时, 被迫促使河水经过导流使得建筑物下泄;采取投抛块料截流时, 还要根据不同投抛合龙方法进行截流, 该截流主要有平堵、立堵与混合堵三种。

3结束语

总之, 水利工程施工过程中会受到很多因素影响, 加之我国较为复杂的水利工程施工现状与条件, 就目前来说, 很多工程施工时都会面临很大的挑战, 所以能否有效控制导截流技术直接关系到工程建设质量和进度。从上述可以看出, 导截流工程属于整个水利枢纽工程非常重要的一环, 而截流工程难易程度受河道流量与泄水条件、龙口落差与流速、材料供应和施工方法以及地形地质条件以及施工设备等多种因素的影响, 所以施工前一定要认真分析研究施工图纸, 采取合适措施, 确保截流工程能够顺利竣工。

摘要：随着科技的不断发展, 我国经济发展突飞猛进, 尤其我国支柱性产业--建设工程类项目更是有了进一步发展, 与此同时, 提高了建筑施工技术和质量的要求。在众多的建筑工程项目中, 水利工程仅是其中一种, 文章将介绍水利工程如何应用导截流施工技术, 同时进一步研究在水利施工中关于导截流技术方面的难题, 结合工程实践为例, 总结经验以期解决各种难题, 进而为工程顺利完成提供保障。

关键词：导截流,水利工程,闸坝

参考文献

[1]吴阿淳, 谢小平.水利水电工程施工中导截流技术分析[J].科技与企业, 2013 (19)

[2]王佳俊, 李博.导流明渠在青山水库工程施工中的应用[J].东北水利水电, 2013 (10)

[3]王春雷, 王聪.施工导流、度汛及后期水流控制[J].黑龙江科技信息, 2012 (20)

水电工程中截流方式浅谈 篇6

截流方式可归纳为戗堤法截流和无戗堤法截流两种。戗堤法主要有立堵法和平堵法, 还有衍生出来的平立堵混合截流法等其他方法。无戗堤法截流主要有建闸截流、定向爆破、浮运结构截流等。

截流方式的选择往往取决于截流难度水力指标或截流施工机械设备, 该文主要论述截流难度及立堵截流法。

1 截流难度水力指标

截流水力学计算包括截流过程中各阶段上游水位, 口门流量、落差、流速等水力参数及抛投材料稳定计算等。截流水力学试验性很强, 截流水力学计算公式中计算系数值甚至计算表达式大多是通过模型试验得出的, 有些还通过原型观测验证。由于截流过程中复杂的动态变化的水力条件, 理论和计算皆难以准确表达和定量, 截流水力学计算具有相当程度的局限性和近似性。所以大、中型截流工程一般应通过水工模型试验验证并对复杂技术问题进行试验研究。大型截流工程在截流实施过程中尚应进行原型观测, 其目的主要是对动态变化和水流边界条件和水力要素进行实时监测, 根据变化了的水情和水流边界条件, 拟定对策措施, 指导施工顺利开展。

截流水力学计算包括截流施工过程中各阶段上游水位, 口门泄流量、落差、流速、水深、最大单宽流量等水力参数。

1.1 截流难度的定义

迄今为止, 国内外鲜有资料精确定义截流难度, 一般文献资料中多有对“截流困难段”的提及, 其判别方式往往是通过考量龙口最大落差、最大流速或最大单宽等进行综合判定, 由于这种多参数的综合判定难以找到临界值 (或者难以确定哪个参数是控制因素) , 从而导致在截流设计或者截流施工中对困难段的选取随意性较大, 继而造成困难段抛投材料浪费, 且实际截流施工过程中以上参数并不能直观表现, 不利指导现场施工。

截流难度的实质是截流抛投材料的稳定性问题。即假定将同一标准特性块体抛入A龙口, 其迅速稳定 (或流失量较少) , 而将其抛入B龙口, 其不能稳定 (或大量流失) , 那么A龙口的截流难度显然小于B龙口。

截流抛投材料的稳定主要涉及如下两个问题。

(1) 标准特性截流块体及其抛投时刻如何选取?

(2) 该块体的稳定性具体判别数值是多少, 其对应的难易程度是什么?

1.2 截流难度判别指标

为便于统一判别标准, 并利于实际截流施工操作, 应对判别指标相关的边界条件进行统一。

1.2.1 标准块体及抛投时刻

(1) 抛投标准块体时刻。

统计资料表明, 立堵截流最困难阶段是即将出现三角形断面的时刻。如果将抛投条件定义为形成三角形龙口的时刻, 虽然比较容易判断并便于操作, 但是可能错过最困难的截流时刻, 理应在最困难时刻出现之前获知截流难度。

初步设想将抛投时刻选择为:龙口宽度为4H的时刻 (H为戗堤高度) , 具体取值有待进一步研究探讨。抛投标准块体时刻如图1所示。

(2) 标准块体。

标准块体的选用应具有通用性和利于操作, 并便于稳定计算分析以便获得判断指标。

为方便计算暂定标准块体为边长为1m的混凝土立方体。

1.2.2 稳定性判别指标

将抛投材料沉入河底 (或截流堆石体) 后, 经过移动某一距离 (这个距离不长, 在截流抛石体设计断面以内, 有时这个距离甚至趋近于零) 而后稳定下来, 并且不再起动, 则称这个抛投材料是稳定的。

根据以上定义, 则判别稳定与否的最终标准为抛石冲距。

根据一些试验及理论分析, 抛石冲距可按以下公式计算:

式中:

L—抛石冲距, m;

w—所抛块石的水力粗度, m/s;

v—沿水深方向的垂线平均流速, m/s;

h—龙口水深, m。

根据上式可知, 冲距L是w、v及h的函数, 而水力粗度w为常量 (当块径确定后, 即采用标准抛投块体) , 而v、h在流量及龙口宽度确定后亦可求得, 则最终可求解抛石冲距L。

抛石冲距L可按下式求解:

式中:w=4.253m/s (按边长1m混凝土立方体计算)

由上两式可得:

取m=0.32, 则有:

由上式可见, 抛石冲距L是龙口水深h的函数。

根据对抛投块体稳定性的定义可知, 当L≤1.5H时 (假定戗堤坡比为1:1.5) 则抛投块体将留置于截流戗堤内, 那么认为该抛投材料稳定, 反之该抛投材料不稳定, 即:

综上可得:

(1) 若采用抛投材料稳定性对截流难度进行定义, 则龙口水深是衡量截流难度的标准。

(2) 在抛投标准时刻 (龙口顶宽4H时) 对龙口水深h进行计算, 若h≤2.726H2/3, 则认为标准抛投材料 (边长为1m的混凝土立方体) 是稳定的, 反之不稳定。

2 立堵截流类型及其适用条件

立堵截流是指利用自卸汽车配合推土机等机械设备, 由河床一岸向另一岸, 或由两岸向河床中间抛投各种物料形成戗堤, 逐步进占束窄过水口门, 直至合龙截断水流。由于抛投进占系在戗堤顶面的干地上进行, 有利于采取适宜的抛投技术。但龙口单宽流量随龙口缩窄而增大, 流速也相应增高, 直至最后接近合龙时方急剧下降, 故水力学条件较之平堵截流为差。另外, 由于端部进占工作面积相对较小, 故抛投施工强度受到限制。

立堵截流是我国水利水电工程截流的传统方法, 鉴于目前大容量装载、运输机械在国内大型水利水电工地的普遍使用, 抛投施工强度及块体粒径大小已不是制约因素, 立堵截流应予优先采用。20世纪80年代以来, 国内外水利水电工程截流已趋向于采用立堵法或立堵法为主的截流方法。

根据进占方向、戗堤数量及戗堤顶宽等分类方法, 立堵截流又可细分为数类, 具体分类见图2。

2.1 单向进占立堵截流

顾名思义, 单向进占立堵截流是指利用截流机械设备, 由河床一岸向另一岸抛投各种物料形成戗堤, 逐步进占束窄过水口门, 直至合龙截断水流, 见图3。

2.2 双向进占立堵截流

双向进占立堵截流是指利用截流机械设备, 由河床两岸向河中抛投各种物料形成戗堤, 逐步进占束窄过水口门, 直至合龙截断水流, 见图4。

2.3 单戗堤立堵截流

单戗堤立堵截流是立堵截流方式的一种, 截流时只布置一个戗堤, 该戗堤一般布置在上游围堰内, 见图5。

2.4 双戗堤立堵截流

在立堵截流中, 当截流流量、落差都很大的条件下, 可选择双戗堤甚至多戗堤立堵。截流时布置两个戗堤, 两个戗堤一般分别布置在上、下游围堰内, 个别工程也有将戗堤布置在基坑范围内, 见图6。

2.5 多戗堤立堵截流

由于截流难度太大, 从而布置多个截流戗堤, 以期每个戗堤分的那一定落差, 从而降低截流难度, 见图7。

2.6 普通戗堤立堵截流

本段所述普通戗堤指戗堤顶宽, 并且相对宽戗堤而言。

戗堤顶宽主要根据截流进占施工强度的需要及施工车辆等要求, 经分析确定。参照国内外立堵截流经验, 堤头有2个卸料点同时供10t级自卸汽车抛投, 顶宽一般为10~15m;堤头有3个卸料点同时供自卸汽车 (配合使用推土机) 抛投, 顶宽一般为15~20m;当用30t级以上自卸汽车时, 为20~25m。依此类推, 抛投强度越大, 堤顶宽度越大。

2.7 宽戗堤立堵截流

常规立堵截流的戗堤顶宽一般不超过20~25m, 因此从传统习惯上看, 戗堤顶宽达30m以上者, 可以称为宽戗堤。从水力学观点看, 戗堤加宽后, 增加了龙口的水流沿程磨阻损失, 可以降低龙口水流流速;从施工上看, 戗堤顶宽加大后可以提高截流抛投强度, 并有利于抑制抛投截流材料的流失。

宽戗堤的宽度效应也并非愈大越好, 而是在a/H (戗堤顶宽/龙口水头) 略大于2~3后, 宽度效应反映已趋明显, 继续增宽, 宽度效应并未成比例增大。一般当a/H小于2~3到a/H略大于2~3范围内, 宽度效应反映最明显。这时龙口内一般都能形成淹没流, 可以充分发挥宽戗堤截流的优越性。

3 结语

目前国际工程项目越来越多, 而相应的水文等设计基础资料匮乏, 如老挝南欧江梯级工程, 河水陡涨陡落, 2013年枯期遭遇100年一遇洪水, 汛期遭遇10年一遇洪水, 截流时需引起足够的重视和警惕, 避免发生施工事故。

该文浅谈了各种截流方式, 对国内外水电站工程具有一定的借鉴作用。

摘要：目前国内进入水电工程建设高峰, 相关施工、设计、监理等单位正逐步进入国际市场, 开展相关水电工程导流、截流、施工组织等分析研究, 采取合理与科学的截流施工方法, 为国际工程截流的工期进度、质量等提供经验及技术支撑。

关键词：截流方式,水力指标,立堵法

参考文献

[1]SL623-2013, 水利水电工程施工导流设计规范[S].

崇明生态城截留系统截流效果分析 篇7

关键词：生态城,截留系统,截流效果

1崇明生态城截留系统

崇明东滩生态城占地1 250 hm2, 位于崇明岛东端。本文研究区为东滩生态城一期工程, 面积为393.8 hm2, 主要有5条主干路 (Z1路、Z2路、S1路、S2路、S3路) , 总长11 984 m, 在5条主干路上安装23个旋流限流阀, 形成由截留井堰前的管道和旋流限流阀两部分构成的截留系统。生态城排水系统为“雨污分流制, 雨水就近排放”。图1为研究区域截留井位置图。

2截留系统截流效果分析

研究区截留系统对初期雨水的截流量主要包括两部分:一是截留井堰前的管道贮水容积;二是旋流限流阀在降雨径流过程中直接截流量。统计、计算整个系统截留堰前贮水容积的结果见表1。截留堰前贮水容积是指降雨时贮存在雨水管网系统中, 随后通过旋流限流阀截流到污水井的初期雨水体积。

截留系统主要体现在对初期雨水径流的SS、COD的截流。对SS、COD的截流效果分析是以初期雨水径流的截流量为基础。通过对年、月及日降雨量进行统计分析, 将单日降雨量输入到已设定的SWMM模型中得出其径流曲线, 依据各个截留子系统特性得出对应的截留量。

本文以2013年全年降雨事件为依托, 并以某具有代表性的单个截留井为例, 对每日降雨进行逐次分析, 得出单个截留井对每日降雨的截留量。根据研究区域初期雨水SS、COD实测浓度, 推求出研究区域截留系统对面源污染负荷截流效果。

2.1年降雨量分析

通过对2013年全年降雨事件统计, 全年共有107 d降雨, 其中小雨82 d、中雨11 d、大雨10 d、暴雨及以上4 d。将每日降雨情况输入SWMM模型中, 输出每日降雨每个子汇水区的径流过程线, 得出产生径流的降雨天数为50 d, 产生径流的降雨量共有1 015.3 mm, 占全年降雨量1 057.7 mm的96%。

2.2初期雨水截流量分析

从表1可以看出, Z1北路上Y55截留井的截留堰前贮水容积比平均贮水容积略高, 具有较好的代表性。因此, 以该截留井为例, 对其单日降雨的截流量进行分析。

2.2.1单次降雨截流量分析

对2013年全年单次降雨Z1北路Y55截留井的截流量分析, 从全年50次产生径流的降雨事件中, 分别选取具有代表性的1月13日 (单峰型) 、4月23日 (双峰型) 和7月30日 (短历时强降雨) 3 d降雨为例详细分析其截流过程。

1) 1月13日降雨Y55截留井截流量分析。1月13日降雨从5:00到13:00, 降雨历时为9 h, 降雨量为9.5 mm, 降雨过程见图2。

将降雨数据输入到SWMM模型系统中, 可得到各个子汇水区域的径流过程, 在此基础上对各个旋流限流阀的截流量进行分析。

图3为Z1北路Y55截留井 (子汇水面积2) 截流图, 从图3可以看出, A表示Z1北路Y55截留井所对应的子汇水区2 (面积为25 hm2) 径流量为1 000 m3;旋流限流阀截流量线和径流量曲线交叉的下方区域表示旋流限流阀在适宜工作范围内的截流量:V1=252 m3;斜线区域表示截留堰前贮水容积:V2=392.70 m3。Z1北路Y55截留井的旋流限流阀总截流量为V=V1+V2=644.7 m3, 截流率为

2) 4月23日降雨Y55截留井截流量分析。4月23日降雨从0:00到23:00, 降雨历时24 h, 降雨量为15.2 mm, 降雨过程见图4。

将4月23日降雨数据输入到SWMM模型系统中, 得到各个子汇水区域的径流过程。图5为Z1北路Y55截留井 (子汇水面积2) 内的旋流限流阀截流量分析图。

如上图所示, A表示Z1北路Y55截留井所对应的子汇水区2径流量:A=A1+A2=1 760 m3;旋流限流阀截流量线和径流量曲线交叉的下方区域表示旋流限流阀在适宜工作范围内的截流量:V1=V1'+V1''=352.8 m3;斜线区域表示截留堰前贮水容积:V2=V2'+V2''=392.70+302.40=695.10 m3。

4月23日共发生2个降雨事件, 中间间隔时间较长。第一个降雨事件, 贮存在堰前管道里的初期雨水在间隔时间内通过旋流限流阀流入到污水管道中, 完成一次容积的替换, 管道替换容积为302.40 m3。

Z1北路Y55截留井的旋流限流阀总截流量V=V1+V2=1 047.90 m3, 截流率为

3) 7月30日降雨Y55截留井截流量分析。7月30日降雨从19:00到22:00, 降雨历时为4 h, 降雨量为29.2 mm, 降雨过程见图6。

如图7所示, A表示Z1北路Y55截留井所对应的子汇水区2径流量为3 310 m3;旋流限流阀在适宜工作范围内的截流量:V1=50.4 m3;斜线区域表示截留堰前贮水容积:V2=v=392.70 m3。

Z1北路Y55截留井的旋流限流阀总截流量:V=V1+V2=443.10 m3, 截流率为

4) 其他日降雨量分析。通过统计2013年全年50 d降雨日, Z1北路Y55截留井的截流情况:2013年全年降雨产生径流量约为136 890 m3, Z1北路Y55截留井年截流量约为29 290.86 m3, 截流率约为21.40%。

2.2.2 SS、COD截流量

本文选取在研究区雨天多次测定的SS、COD浓度的平均值为日平均浓度分别为158 mg/L、42.15 mg/L。通过统计, 计算出Z1北路Y55截留井对SS和COD的年截流量分别为4.63 t和1.23 t。Z1北路Y55截留井所对应的子汇水区2的面积为25 hm2, 本研究区域总面积为393.8 hm2, 推算出截留系统对总研究区域的SS和COD的年截流量约为72.93 t和19.69 t。

3结语

本文以崇明东滩生态城2013年降雨为例分析得出, 生态城2013年共有50 d降雨产生径流, Z1北路Y55截留井对初期雨水的截流率为21.40%, 对SS和COD的年截流量分别为4.63 t和1.23 t。由于生态城还在初期规划、建设中, 没有大量的人为活动, SS和COD的浓度较低。

远期来看, 截留系统对SS和COD的截流量会不断增加, 这将大大降低面源污染对自然水体的污染, 具有很好的环境和经济效益。