探究水利水电工程中导流方案的选择|水利水电工程导流建筑物的级别

　　摘要：水利水电枢纽工程的施工，从开工到完建往往不是采用单一的导流方法，而是几种导流方法能够法组合起来配合运用，以取得最佳的技术经济效果。这种不同导流时段（导流时段就是按照导流程序划分的各个施工阶段的延续时间）不同导流方法的组合，通常就成为导流方案。本文现就水利水电工程中导流方案的选择做客观探讨与研究。
　　关键词：导流方案 围堰 施工 混凝土
　　一、概述
　　导流方案的选择，一般须考虑：①水文条件。河流流量大小、过程线特征、洪水和枯水情况、水位变幅、流冰等均直接影响方案选择。如水位变幅大的河流，有时宜采用过水围堰，围堰挡水高度及导流泄水建筑物只考虑枯水期流量。②地形条件。如河床宽阔，施工期有通航要求，可采用分期导流；如河道较窄，宜根据地形地质条件采用明渠或隧洞导流。③有条件时，要尽量利用永久水工建筑物的泄水建筑物，结合进行施工导流。如导流洞可与泄洪洞结合，围堰可与土石坝坝体结合。④满足施工期间的通航、过木、给水、灌溉等综合利用要求。导流设计标准即是对导流设计中所采用的设计流量频率的规定。对不同的导流阶段和不同的建筑物，规定的频率也不相同。
　　二、导流方案选择
　　导流方案的选择受各种因素的影响。合理的导流方案，必须在周密地研究各种影响因素的基础上，拟定几个可能的方案，进行技术经济比较，从中选择技术经济指标优越的方案。选择导流方案时考虑的主要因素如下。
　　1、水文条件。河流的流量大小、水位变化的幅度、全年流量的变化情况，枯水期的长度呢、汛期供水的延续时间、冬季的流冰及冰冻情况等，均直接影响导流方案的选择。一般来说，对于河床单宽流量大的河流，宜采用分段围堰法导流。
　　对于水位变化幅度大的山区河流，可采用允许基坑淹没的导流方法，在一定时期内通过过水围堰和淹没基坑来宣泄洪峰流量。对于枯水期较长的河流，充分利用枯水期安排工程施工时完全必要的。但对于枯水期不长的河流，如果不利于洪水期进行施工，就会拖延工期。对于流冰的问题，应充分注意流冰的宣泄问题，以免流冰堵塞，影响泄流，造成导流建筑物失事。
　　2、地形条件。
　　坝区附近的地形条件对导流方案的选择影响很大。对于河床宽阔的河流，尤其在施工期间有通航、过木要求的情况，宜采用分段围堰法导流。当河床中由天然石岛或沙洲时，采用分段围堰法导致更有利于导流围堰的布置，特别时纵向围堰的布置。在河段萧翟、两岸陡峻、山岩坚实的地区，宜采用隧洞导流。置于平原河道，河流的两岸或一岸比较平坦，或有河湾、老河道可以利用时，则宜采用明渠导流。
　　3、地质及水文地质条件。
　　河流两岸及河床的地质条件对导流方案的选择与导流建筑物的布置有直接影响。若河流两岸或一岸延时坚硬、风化层薄，且有足够的抗压强度时，则有利于选用隧洞导流。如果岩石的风化层厚且破碎，或有较厚的沉积滩地，则适合与采用明渠导流。由于河床的束窄，减小了过水断面的面积，使水流流速增大，这时为了河床不受过大的冲刷，避免把围堰基础掏空，应根据河床地质条件来决定河床可能束窄的程度。
　　对于岩石河床，抗冲刷能力较强，河床允许束窄程度较大，甚至可到达88%，流速有的可以增加到7.5m/s。但对覆盖层较厚的河床，抗冲刷能力较差，其允许束窄程度不到30%，流速仅允许达到3.0m/s。此时，选择围堰型式，基坑能否允许淹没，能否利用当地材料修筑围堰等，也都与地质条件有关。水位地质条件则对基坑排水工作和围堰型式的选择也有很大关系。
　　4、水工建筑物的型式及其布置。
　　水工建筑物的型式和布置与导流方案相互影响，因此在决定建筑物的型式和枢纽布置时，应同时考虑并拟定导流方案，而在选定导流方案时，又应充分利用建筑物型式和枢纽布置方面的特点。
　　如果枢纽组成中由隧洞、渠道、涵管、泄水孔等永久泄水建筑物，在选择导流方案时应该尽可能加以利用。在设计永久泄水建筑物的断面尺寸并拟定布置方案时，应该充分考虑施工导流的要求。
　　采用分段围堰法修建混凝土坝枢纽时，应当充分利用水电站与混凝土坝之间或混凝土坝溢流段和非溢流段之间的隔墙作为纵向围堰的一部分，以降低导流建筑物的造价。
　　就挡水建筑物的形式来说，土坝、土石混合坝和堆石坝的抗冲能力小，除采用特殊措施外，一般不允许从坝身过水，所以多利用坝身以外的泄水建筑物，如隧洞、明渠等或坝身范围内的涵管来导流，这时，通常要求在一个枯水期内将坝身抢筑到拦洪高程以上，以免水流漫顶，发生事故。至于混凝土坝，特别时混凝土重力坝，由于抗冲能力较强，允许流速达到25m/s，故不但可以通过底孔泄流，而且还可以通过未完建的坝身过水，使导流方案选择的灵活性大大增加。
　　5、施工期间河流的综合利用。
　　施工期间，为了满足通航、筏运、渔业、供水、灌溉或水电站运转等的要求，使导流问题的解决更加复杂。如前所述，在通航河流上，大多采用分段围堰法导流。要求河流在束窄以后，河宽仍能便于船只的通行，水深要与船只吃水深度相适应，束窄断面的最大流速一般不得超过2.0m/s，特殊情况需与当地航运部门协商研究确定。
　　6、施工进度、施工方法及施工场地布置。
　　水利水电工程的施工进度与导流方案密切相关，通常是根据导流方案来安排控制性进度计划。在水利水电枢纽导流过程中，对施工进度起控制作用的关键性时段主要有导流建筑物的完工期限、截断河床水流的时间、坝体拦洪的期限、封堵临时泄水建筑物的时间以及水库蓄水发电的时间等。但各项工程的施工方法和施工进度又直接影响到各时段中导流任务的合理性和可能性。例如，在混凝土坝枢纽中，采用分段围堰施工时，若导流底孔没有建成，就不能截断河床水流和全面修建第二期围堰；若坝体没有达到一定高程或没有完成基础及坝体接缝灌溉以前，就不能封堵底孔和使书库蓄水等。因此，施工方法、施工进度与导流方案三者是密切相关的。
　　此外，导流方案的选择与施工场地的布置亦相互影响。例如，在混凝土坝施工中，当混凝土生产系统布置在一岸时，以采用全段围堰法导流为宜。若采用分段围堰法导流，则应以混凝土生产系统所在的一岸作为第一期工程，因为这样两岸的交通运输问题比较容易解决。在选择导流方案时，除综合考虑以上各方面因素外，还应使主体工程尽可能早地发挥效益，简化导流程序，降低导流费用，使导流建筑既简单易行，又适用可靠。
　　三、结束语
　　随着我国建设事业的迅速发展，我国水利工程在技术及应用方面也高速发展。施工导流设计中,要选定导流时段,即在挡水围堰工作延续时间内，是枯水期挡水还是全年挡水。应根据河流水文特性、主体工程施工特点及进度，合理划分与选择导流时段。导流设计应采用导流时段内设计频率的最大流量和洪量。