截流工程拦洪度汛解析课件.ppt

1、在施工导流中，截断原河床水流，把河水引向在施工导流中，截断原河床水流，把河水引向导流泄水建筑物下泄所采用的工程措施就是导流泄水建筑物下泄所采用的工程措施就是截流截流。截流实际上是在河床中修筑横向围堰工作的一截流实际上是在河床中修筑横向围堰工作的一部分。截流施工技术要求高、难度大。部分。截流施工技术要求高、难度大。截流施工的程序：截流施工的程序：l戗堤进占戗堤进占龙口加固龙口加固合龙合龙闭气。闭气。l截流以后，还需对戗堤进行加高培厚，修成围截流以后，还需对戗堤进行加高培厚，修成围堰。堰。戗堤的形式戗堤的形式：l单戗截流（用一条戗堤合龙）：单戗单向、单戗双向单戗截流（用一条戗堤合龙）：单戗单向、单

2、戗双向l双戗截流（用二条戗堤合龙）：双戗单向、双戗双向双戗截流（用二条戗堤合龙）：双戗单向、双戗双向单戗截流双戗截流u截流落差不超过截流落差不超过4m4m，流量比较小时，用单戗立堵，流量比较小时，用单戗立堵，否则用双戗或宽戗立堵否则用双戗或宽戗立堵l截流在施工导流中占有重要地位截流在施工导流中占有重要地位,如果截流不能按时完如果截流不能按时完成，就会延误整个河床部分建筑物的开工日期；如果截流失成，就会延误整个河床部分建筑物的开工日期；如果截流失败，失去了良好截流时机，则可能拖延工期达一年。败，失去了良好截流时机，则可能拖延工期达一年。l截流之所以被重视，还因为截流本身无论在技术上和施截流之所以

3、被重视，还因为截流本身无论在技术上和施工组织上都具有相当的艰巨性和复杂性。工组织上都具有相当的艰巨性和复杂性。l长江葛洲坝工程于长江葛洲坝工程于19811981年年1 1月仅用月仅用35.6h35.6h时间，在时间，在4720m4720m3 3/s/s流量下胜利截流，为在大江大河上进行截流，积累流量下胜利截流，为在大江大河上进行截流，积累了丰富的经验。了丰富的经验。19971997年年1111月三峡大江截流和月三峡大江截流和20022002年年1111月三峡月三峡工程三期导流明渠截流成功，标志着我国截流工程的实践已工程三期导流明渠截流成功，标志着我国截流工程的实践已经处于世界领先水平。经处于世

4、界领先水平。1.5.1截流的基本方法截流的基本方法1、立堵法截流、立堵法截流(end-dump closure)将截流材料从龙口的一端或从两端向中间抛投进占，逐将截流材料从龙口的一端或从两端向中间抛投进占，逐步束窄龙口，直至全部拦断。见图步束窄龙口，直至全部拦断。见图1-35所示。所示。常用设备：自卸汽车、起重机、推土机。常用设备：自卸汽车、起重机、推土机。图图1-35立堵法截流立堵法截流（a）双向进占）双向进占（b）单向进占）单向进占截流戗堤截流戗堤龙口龙口优点：优点：立堵法截流不需要在龙口架设浮桥或栈桥，准备立堵法截流不需要在龙口架设浮桥或栈桥，准备工作比较简单，费用较低。工作比较简单，费

5、用较低。缺点：缺点：截流时龙口的单宽流量较大，出现的最大流速较截流时龙口的单宽流量较大，出现的最大流速较高，而且流速分布很不均匀，需用单个重量较大的截流材料。高，而且流速分布很不均匀，需用单个重量较大的截流材料。截流时工作前线狭窄，抛投强度受到限制，施工进度受到影截流时工作前线狭窄，抛投强度受到限制，施工进度受到影响。响。立堵法截流适用于立堵法截流适用于：大流量、高落差、岩基或覆盖层较：大流量、高落差、岩基或覆盖层较薄的岩基河床。对于软基河床只要护底措施得当，采用立堵薄的岩基河床。对于软基河床只要护底措施得当，采用立堵法截流也同样有效。法截流也同样有效。实例：实例：青铜峡工程截流时，河床覆盖层

6、厚达青铜峡工程截流时，河床覆盖层厚达812m，采用护底措施后，最大流速虽达，采用护底措施后，最大流速虽达5.52m/s，但，但未遇特殊困难而取得立堵截流的成功。未遇特殊困难而取得立堵截流的成功。实例：实例：12,P37三峡工程导流明渠截流，设计流量三峡工程导流明渠截流，设计流量10300m3/s，总，总落差落差4.11m，难度大，采用，难度大，采用双戗立堵截流双戗立堵截流方式，上游方式，上游双向进占，下游单向右岸进占，上下游戗堤各承担双向进占，下游单向右岸进占，上下游戗堤各承担2/3和和1/3落差，计算最大平均流速为落差，计算最大平均流速为56m/s。上下游截。上下游截流龙口宽度分别为流龙口宽

7、度分别为150m、125m。上下游龙口部位均。上下游龙口部位均设置垫底设置垫底加糙拦石坎加糙拦石坎。龙口段进占过程中，大块石、。龙口段进占过程中，大块石、砼四面体、钢筋石笼等特种抛投材料用于最困难区段。砼四面体、钢筋石笼等特种抛投材料用于最困难区段。2002年11月6日上午，三峡工程明渠立堵截流成功图为合龙最后时刻的情景实例：实例：1 3，P37金安桥金安桥枢纽工程由碾压混凝土重力坝、右岸溢洪枢纽工程由碾压混凝土重力坝、右岸溢洪道、左右岸坝身泄洪冲沙孔和坝后厂房等建筑物组成，道、左右岸坝身泄洪冲沙孔和坝后厂房等建筑物组成，右岸台地布置右岸台地布置5孔开敞式溢洪道，其最大泄洪流量孔开敞式溢洪道，

8、其最大泄洪流量14980m3/秒，坝后厂房安装秒，坝后厂房安装4台单机容量台单机容量600MW水能水能发电机组。水库正常蓄水位发电机组。水库正常蓄水位1418m，校核水位，校核水位1421.07米，相应库容米，相应库容8.47亿亿m3，具有周调节能力，控制流域，具有周调节能力，控制流域面积面积237357.6平方公里，最大坝高平方公里，最大坝高160m，坝顶长度为，坝顶长度为640米。电站运行时保证出力米。电站运行时保证出力473.7MW，年平均发电，年平均发电量量110.43亿亿kWh，发电效益显著，是，发电效益显著，是“西电东送西电东送”战战略目标的骨干电站之一。略目标的骨干电站之一。2、

9、平堵法截流平堵法截流(full width rising closure)沿戗堤轴线，在龙口处设置浮桥或栈桥，用自卸汽车沿戗堤轴线，在龙口处设置浮桥或栈桥，用自卸汽车沿龙口全线均匀地抛投戗堤材料，逐层上升，直至戗堤露沿龙口全线均匀地抛投戗堤材料，逐层上升，直至戗堤露出水面。如图出水面。如图1-361-36。优点：优点：龙口的单宽流量较小，出现的最大流速较低，且龙口的单宽流量较小，出现的最大流速较低，且流速分布比较均匀，截流材料单个重量也小，截流时工作前流速分布比较均匀，截流材料单个重量也小，截流时工作前线长，抛投强度较大，施工速度较快。线长，抛投强度较大，施工速度较快。缺点：缺点：在通航河道上

10、，龙口的浮桥或栈桥会碍航。在通航河道上，龙口的浮桥或栈桥会碍航。适用范围：适用范围：通常适用于在软基河床上。通常适用于在软基河床上。l如前苏联伏尔加河一些水利枢纽，都采用了浮桥平堵法；如前苏联伏尔加河一些水利枢纽，都采用了浮桥平堵法；罗马尼亚罗马尼亚-南斯拉夫的铁门水电站采用了钢桥平堵法；我国南斯拉夫的铁门水电站采用了钢桥平堵法；我国大伙房水库采用了木栈桥平堵法等。大伙房水库采用了木栈桥平堵法等。l截流设计首先应该根据施工条件，充分研究两种方法对截流设计首先应该根据施工条件，充分研究两种方法对截流工作的影响，通过试验研究和分析比较来选定。有的工截流工作的影响，通过试验研究和分析比较来选定。有的

11、工程亦有先用立堵法进占，而后在小范围龙口内用平堵法截流，程亦有先用立堵法进占，而后在小范围龙口内用平堵法截流，这称为这称为立平堵法立平堵法。严格说来平堵法都是先以立堵进占开始，。严格说来平堵法都是先以立堵进占开始，而后平堵，类似立平堵法，不过立平堵法的龙口较窄。而后平堵，类似立平堵法，不过立平堵法的龙口较窄。其它方法：其它方法：平立堵、下闸截流、定向爆破等平立堵、下闸截流、定向爆破等截流日期选择原则：截流日期选择原则：应选在枯水期流量较小的某一时段，应选在枯水期流量较小的某一时段，在条件许可的前提下尽量提前，以为后续工程施工争取更多在条件许可的前提下尽量提前，以为后续工程施工争取更多的时间。的

12、时间。选择截流时段四点要求：选择截流时段四点要求：截流时段应尽量提前；截流时段应尽量提前；在通航的河流上截流，截流在通航的河流上截流，截流时段最好选择在对航运影响较小的时段内；时段最好选择在对航运影响较小的时段内；截流不应在流截流不应在流冰期进行；冰期进行；截流开始前，导流泄水建筑物已完建并可过水截流开始前，导流泄水建筑物已完建并可过水在实际施工中，还必须根据当时的水文气象预报及实际在实际施工中，还必须根据当时的水文气象预报及实际水情分析对截流设计流量进行修正，并最后确定截流日期。水情分析对截流设计流量进行修正，并最后确定截流日期。1.5.2截流日期和截流设计流量截流日期和截流设计流量截流设计

13、流量截流设计流量(closure design discharge)：龙口合龙所需的时间往往是很短的，一般从数小时到几龙口合龙所需的时间往往是很短的，一般从数小时到几天。为了估计在此时段内可能发生的水情，作好截流准备，天。为了估计在此时段内可能发生的水情，作好截流准备，须选择合理的截流设计流量。须选择合理的截流设计流量。截流设计标准：截流设计标准：可结合工程规模和水文特性，可结合工程规模和水文特性，选用截流选用截流时段内时段内5年年10年重现期的月或旬平均流量年重现期的月或旬平均流量，也可用实测系，也可用实测系列分析方法或预报方法分析确定。若梯级水库的调蓄作用改列分析方法或预报方法分析确定。若

14、梯级水库的调蓄作用改变了河道的水文特性，截流设计流量应经专门论证确定。变了河道的水文特性，截流设计流量应经专门论证确定。对于上游有水库控制的情况，合龙设计流量可取上游电对于上游有水库控制的情况，合龙设计流量可取上游电站的控泄流量与区间站的控泄流量与区间510年一遇的旬平均流量之和。年一遇的旬平均流量之和。截流戗堤的安全超高截流戗堤的安全超高可取可取1.0m 2.0m。（电规）。（电规）1 1、龙口应设置在河床主流部位；方向力求与主流顺、龙口应设置在河床主流部位；方向力求与主流顺直，使截流前河水能较顺畅地经由龙口下泄。直，使截流前河水能较顺畅地经由龙口下泄。2 2、龙口应选择在耐冲河床上；如果龙

15、口段河床覆盖、龙口应选择在耐冲河床上；如果龙口段河床覆盖层较薄，则应清除；否则，要进行护底防冲。层较薄，则应清除；否则，要进行护底防冲。3 3、龙口附近应有较宽阔的场地，便于布置截流运输、龙口附近应有较宽阔的场地，便于布置截流运输路线和制作、堆放截流材料。路线和制作、堆放截流材料。龙口宽度龙口宽度应尽量窄，但以不引起龙口及下游河床的冲应尽量窄，但以不引起龙口及下游河床的冲刷为限，有时还要满足龙口通航要求（如葛洲坝工程，由刷为限，有时还要满足龙口通航要求（如葛洲坝工程，由于考虑通航流速不能大于于考虑通航流速不能大于3m/s3m/s，所以龙口宽度达，所以龙口宽度达220m220m）。）。1.5.3

16、龙口龙口(closure gap)位置和宽度位置和宽度主要目的主要目的：是确定龙口诸水力参数的变化规律，并：是确定龙口诸水力参数的变化规律，并确定截流材料的尺寸或重量及相应的数量。确定截流材料的尺寸或重量及相应的数量。它主要解决两个问题：它主要解决两个问题：一是确定截流过程中龙口各一是确定截流过程中龙口各水力参数，如单宽流量水力参数，如单宽流量q、落差、落差z及流速及流速v等的变化规律；等的变化规律；二是由此确定截流材料的尺寸或重量及相应的数量等。二是由此确定截流材料的尺寸或重量及相应的数量等。截流时的水量平衡方程是：截流时的水量平衡方程是：Q0Q1Q2不同龙口宽度所对应的上游水位不同龙口宽度

17、所对应的上游水位Hu及通过导流泄水及通过导流泄水建筑物的泄流量建筑物的泄流量Q1和通过龙口的泄流量和通过龙口的泄流量Q2见图见图137。1.5.4截流水力计算截流水力计算 1、截流材料尺寸、截流材料尺寸立堵截流时截流材料抵抗水流冲动的流速为立堵截流时截流材料抵抗水流冲动的流速为12gDKv式中式中K是综合稳定系数，与材料类型有关，可是综合稳定系数，与材料类型有关，可查工程手册；查工程手册；1和和分别为石块与水的容重，分别为石块与水的容重，D为为石块折算成球体的化引直径。由龙口的石块折算成球体的化引直径。由龙口的v值，再根值，再根据材料类型查阅据材料类型查阅K值，即可求得值，即可求得D1.5.5

18、截流材料和备用量截流材料和备用量平堵截流时，开始阶段所形成的戗堤断面为等边三平堵截流时，开始阶段所形成的戗堤断面为等边三角形，此时使石块发生移动所需要的最小流速为角形，此时使石块发生移动所需要的最小流速为11min2gDKv式中式中K1是石块在石堆上的是石块在石堆上的抗滑稳定系数抗滑稳定系数，取，取K10.9。龙口流量增加，石块发生移动之后，戗堤断面逐龙口流量增加，石块发生移动之后，戗堤断面逐渐变成梯形，此时石块不致发生滚动的最大流速为渐变成梯形，此时石块不致发生滚动的最大流速为12max2gDKvK2为石块在石堆上的为石块在石堆上的抗倾稳定系数抗倾稳定系数，取，取K21.22、截流材料类型、

19、截流材料类型截流材料类型的选择，主要取决于截流时可能截流材料类型的选择，主要取决于截流时可能发生的流速及开挖、起重、运输设备的能力，一般发生的流速及开挖、起重、运输设备的能力，一般应尽可能就地取材。应尽可能就地取材。天然材料天然材料（如块石、砂砾料、卵石竹笼等）（如块石、砂砾料、卵石竹笼等）人工材料人工材料（如钢筋笼、砼六面体、四面体等）（如钢筋笼、砼六面体、四面体等）3、备料量、备料量根据截流戗堤的体积计算，并考虑一定的安全储备。根据截流戗堤的体积计算，并考虑一定的安全储备。主要考虑到堆存、运输中的损失，水流冲失，戗堤主要考虑到堆存、运输中的损失，水流冲失，戗堤沉陷以及可能比设计更坏的水力条

20、件而预留的备用量等。沉陷以及可能比设计更坏的水力条件而预留的备用量等。一般为设计需要量的一般为设计需要量的1.52.5倍。倍。小结：小结：l截流的基本方法立堵与平堵截流截流的基本方法立堵与平堵截流l截流日期及截流流量的确定截流日期及截流流量的确定l龙口位置和龙口宽度的确定龙口位置和龙口宽度的确定l截流水力参数截流水力参数q、z、v的变化规律的变化规律l截流材料及备料量截流材料及备料量1.6.1坝体拦洪标准坝体拦洪标准水电工程进入中后期往往需要由坝体挡水或拦洪。坝体水电工程进入中后期往往需要由坝体挡水或拦洪。坝体拦洪首先需要解决拦洪标准，然后再解决拦洪高程。当坝体拦洪首先需要解决拦洪标准，然后再

21、解决拦洪高程。当坝体修筑到超过围堰顶部高程时，应根据修筑到超过围堰顶部高程时，应根据坝型坝型和坝体升高后形成和坝体升高后形成的的拦洪库容拦洪库容确定坝体施工期临时度汛的洪水标准确定坝体施工期临时度汛的洪水标准,见下表。见下表。坝型拦洪库容（亿立方米）1010110.10.1洪水重现期（年）土石坝200200100100505020混凝土坝1001005050202010表坝体施工期临时度汛的洪水设计标准导流泄水建筑物封堵后坝体度汛洪水标准导流泄水建筑物封堵后坝体度汛洪水标准l若导流泄水建筑物已经封堵，而永久泄洪建筑物尚未具备设计泄洪若导流泄水建筑物已经封堵，而永久泄洪建筑物尚未具备设计泄洪能力

22、，此时，坝体度汛的导流标准，应视坝型及其级别，按以下附能力，此时，坝体度汛的导流标准，应视坝型及其级别，按以下附表所列选用。显然，表所列选用。显然，汛前坝体上升高度应满足拦洪要求，帷幕灌浆汛前坝体上升高度应满足拦洪要求，帷幕灌浆及接缝灌浆高程应能满足蓄水要求。及接缝灌浆高程应能满足蓄水要求。l根据上述洪水标准，通过调洪计算，可确定相应的坝体挡水或拦洪根据上述洪水标准，通过调洪计算，可确定相应的坝体挡水或拦洪高程，它是施工进度安排的一个控制性环节。高程，它是施工进度安排的一个控制性环节。大坝类型大坝类型大坝级别大坝级别 1 23洪水重现期（年）洪水重现期（年）混凝土混凝土设计设计20010010

23、0505020校核校核50020020010010050土土 石石设计设计50020020010010050校核校核1000500500200200100附表导流泄水建筑物封堵后坝体度汛洪水标准附表导流泄水建筑物封堵后坝体度汛洪水标准 洪水标准确定以后，就可通过调洪演算计算洪水标准确定以后，就可通过调洪演算计算拦洪水位拦洪水位，再考虑再考虑安全超高安全超高，即可确定，即可确定坝体临时拦洪高程坝体临时拦洪高程。即。即Hf=Hum+a其中安全超高其中安全超高a，依据坝的级别而定。，依据坝的级别而定。1级；级；a1.5m；2级；级；a1.0m；3级；级；a0.75m；4级；级；a0.75m；1.6.

24、2度汛措施度汛措施根据施工进度安排，如果汛期到来之前坝身不能修筑根据施工进度安排，如果汛期到来之前坝身不能修筑到拦洪高程，则必须采取一定工程措施，确保安全度汛。到拦洪高程，则必须采取一定工程措施，确保安全度汛。1 1、砼坝的度汛措施、砼坝的度汛措施混凝土坝一般是允许过水的，若坝身在汛前不可能浇混凝土坝一般是允许过水的，若坝身在汛前不可能浇筑到拦洪高程，为了避免坝身过水时造成停工，可以在坝筑到拦洪高程，为了避免坝身过水时造成停工，可以在坝面上预留缺口度汛，待洪水过后，水位回落，再封堵缺口，面上预留缺口度汛，待洪水过后，水位回落，再封堵缺口，全面上升坝体。另外，如果根据混凝土浇筑进度安排，虽全面上

25、升坝体。另外，如果根据混凝土浇筑进度安排，虽然在汛前坝身可以浇筑到拦洪高程，但一些纵向施工缝尚然在汛前坝身可以浇筑到拦洪高程，但一些纵向施工缝尚未灌浆封闭时，可考虑用临时断面挡水。在这种情况下，未灌浆封闭时，可考虑用临时断面挡水。在这种情况下，必须提出充分论证，采取相应措施，以消除应力恶化的影必须提出充分论证，采取相应措施，以消除应力恶化的影响。响。2 2、土坝、堆石坝的度汛措施、土坝、堆石坝的度汛措施土坝、堆石坝一般是不允许过水的。若坝身在汛前不可土坝、堆石坝一般是不允许过水的。若坝身在汛前不可能填筑到拦洪高程，一般可以考虑降低溢洪道高程、设置临能填筑到拦洪高程，一般可以考虑降低溢洪道高程、

26、设置临时溢洪道、用临时断面挡水，或经过论证采用临时坝面保护时溢洪道、用临时断面挡水，或经过论证采用临时坝面保护措施过水，见下图措施过水，见下图采用临时断面挡水，应注意：采用临时断面挡水，应注意：l在拦洪高程以上，顶部应有足够的宽度，以便在紧急在拦洪高程以上，顶部应有足够的宽度，以便在紧急情况下，仍有余地抢筑子堰，确保安全。情况下，仍有余地抢筑子堰，确保安全。l临时断面的边坡应保证稳定，其安全系数一般应不低临时断面的边坡应保证稳定，其安全系数一般应不低于正常设计标准。于正常设计标准。l斜墙坝或心墙坝的防渗体一般不允许采用临时断面。斜墙坝或心墙坝的防渗体一般不允许采用临时断面。l上游垫层和块石护坡应按设计要求修筑到拦洪高程。上游垫层和块石护坡应按设计要求修筑到拦洪高程。如果不能达到要求，则应考虑临时防护措施。如果不能达到要求，则应考虑临时防护措施。黑龙江龙凤山水库在坝身预留黑龙江龙凤山水库在坝身预留70m宽的临时溢洪道，宽的临时溢洪道，其上铺砌其上铺砌40cm以上的大块石，通过以上的大块石，通过140m3/s的春汛洪水，的春汛洪水，单宽流量为单宽流量为2.0m3/(sm)，最大流速为，最大流速为5.0m/s，效果很好。，效果很好。l坝体拦洪标准坝体拦洪标准l土坝、砼坝的主要度汛措施土坝、砼坝的主要度汛措施