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截流

2020-04-09 21:01

施工导流中截断原河道,迫使原河床水流流向预留通道的工程措施。为了施工需要,有时采用全河床水流截断方式,通过河床外的泄水建筑物把水流导向下游;有时采用河床内分期导流方式,分段把河道截断,水流从束窄的河床或河床内的泄水建筑物导向下游。中国先后在黄河、长江等一系列大型水利工程施工中进行截流,均取得成功(参见彩图Ⅻ—3、4)。

Ⅻ—3 三峡水利枢纽大江截流

黄爱民摄

Ⅻ—4 葛洲坝水利枢纽大江截流

截流时间与设计流量

截流时间

截流年份需根据水利工程施工控制性进度或总进度计划确定。截流年份内的截流时段,一般考虑因素:①尽可能在较小流量时截流,但必须全面考虑河道水文特性及截流前后需完成的有关控制性工程的要求,合理使用枯水期。②要兼顾河道有通航、灌溉、供水等要求,尽量减少截流对河道综合利用的影响。③有冰情的河道,为避免截流和闭气工作的复杂化,不宜在流冰期截流。

截流设计流量

通常按频率确定,即根据已选定的截流时段,采用该时段内一定频率的某特征流量值作为设计流量。中国截流设计标准一般采用枯水时段10%~20%月或旬平均流量。在水文资料系列较长,河道水文特性相对稳定的河流上可采用实测资料分析法确定设计流量。当上游有建成的水库可调节下泄流量时,宜充分利用上游水库进行调节,考虑较小的截流流量。大型工程截流设计中,通常选取一个设计流量为主,再考虑较大和较小流量出现的可能性,用几个流量进行截流计算和模型试验研究。

截流方式

平堵截流

沿戗堤轴线的龙口架设浮桥或固定栈桥,或利用缆机等其他跨河设备,并沿龙口全线均匀抛筑戗堤(抛投料形成的堆筑体),逐层上升,直至截断水流,戗堤露出水面。平堵截流方式的水力条件较好,但准备工作量大,造价高。在20世纪30年代,苏联学者C.B.伊兹巴什(С.В.Избаш)提出对平堵截流有指导意义的理论,从而使平堵截流方式在苏联和一些国家逐渐兴起。世界上平堵截流实际截流量最大的是苏联伏尔加格勒(Волгоград)水电站,于1958年10月截流,实际截流流量4 500m3/s,最大落差2.01m,最大抛投块体为10 t的混凝土四面体,最大抛投强度6.3万m3/d,截流过程中最大流速5.8m/s(见平堵截流)。

立堵截流

由龙口一端向另一端,或由龙口两端向中间抛投截流材料,逐步进占,直至合龙的截流方式。立堵截流方式无需架设桥梁,准备工作量小,截流前一般不影响通航,抛投技术灵活,造价较低。但龙口缩窄后,水流流速分布不均,水力条件较平堵差。1985年以前采用单戗堤立堵截流流量最大的是中国葛洲坝水利枢纽,其实测指标:流量4 720~4 140m3/s;最大落差为3.23m;最大流速7.5m/s;最大抛投块体25 t混凝土四面体;最大抛投强度7.2万m3/d。1997年以前立堵截流流量最大的是中国三峡水利枢纽工程,实测指标:流量11 600~8 480m3/s;最大流速4.22m/s;抛投一般岩块,少量最大岩块重量达10 t以上;最大抛投强度19.4万m3/d(见立堵截流)。

立平堵截流

立堵截流与平堵截流结合、先立堵后平堵的截流方式。先在未设截流桥的龙口段,用立堵进占,达到预定部位后,采用平堵截流方式完成合龙任务。这种方式可缩短截流桥的长度,节约造价;将截流过程中的最困难区段,由水力条件相对优越些的平堵截流来完成,比单独采用立堵法截流的难度要小些。多瑙河上捷德普—铁门(Jerdap—Iron Gate)水电站建设中采用立平堵方式截流,戗堤全长249.5m,其中立堵进占段149.5m,平堵段桥长100m。立堵段截流时流量为3 600m3/s,平堵段截流时流量为3 250m3/s,截流过程中最大流速达7.15m/s,截流最大落差达 3.72m,顺利完成了截流任务。(见立平堵截流)

平立堵截流

平堵截流与立堵截流结合、先平堵后立堵的截流方式。“结合”指先用平堵抛石方式保护河床深厚覆盖层,或在深水河流先抛石垫高河床以减小水深,再用立堵方式合龙完成截流任务。中国黄河青铜峡水电站施工过程中的截流,砂砾覆盖层厚6~8m,采取平抛块石护固后,立堵合龙完成截流任务。中国三峡水利枢纽截流时,最大水深达60m,用平抛块石垫高河深近40m后立堵截流完成任务。(见平立堵截流)

双戗堤(或多戗堤)立堵

用相互关联的两道(或多道)戗堤共同承担截流总落差的截流方式。当截流的落差很大,截流过程中出现的最大流速也必然很大,所要求的截流材料抗冲刷能力应很强,有时难于满足要求。若用两道戗堤共同分担落差,则每道戗堤承受的落差大为减小,截流水力条件立即改善。美国阿尔本尼(Alberni)水电站建设过程中的截流,若用单戗立堵,最大流速段需抛投10~12 t大岩块方趋稳定。该工程采用上、下游两戗堤平均承担落差后,大量采用1~2 t岩块,少量为4 t岩块顺利合龙。巴西和巴拉圭合建的伊泰普(Itaipu)水电站,因截流时流量达8 100m3/s,最大落差达3.76m,截流采用上游两道戗堤、下游两道戗堤共同承担总落差,仅抛投5~6 t大块石、少量10 t大块石顺利合龙。

特殊截流方式

截流流量及落差较小的河道可采用水力冲填法截流;地形、地质条件等满足爆破要求时,可采用定向爆破截流或爆塌预制混凝土体截流。荷兰还采用过浮运结构堵截海堤决口。

截流抛投材料

采用当地易获得的材料截流是一条基本原则,充分利用基坑、导流洞等开挖的块石截流是节省截流造价的主要途径,在块石料奇缺的工地,也可制作混凝土块体(如四面体、六面体等)。选择截流材料的主要依据是:截流水力条件;截流戗堤需要满足的功能;制作、吊运、抛投简易可行及成本低等。

分流条件

分流条件的好坏直接影响龙口合龙的难度,随着戗堤进占,分流量逐步加大,龙口流量相应减小,龙口合龙条件也得到改善。

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