尼日尔坎大吉水利枢纽施工水流控制的水力校核论文_李阳

中国水利水电第十工程局有限公司 四川成都 610072

摘要:本文对尼日尔坎大吉水利枢纽施工水流控制采用的分段分期导流水力计算方法进行了介绍,总结了一定的工程经验。同时通过计算结果处置方案揭示了投标工作中工程量校核的重要性。

关键词:施工导流设计;水力计算;工程量校核

1. 工程概况

1.1. 项目简介

坎大吉水利枢纽位于尼日尔河中段,尼日尔首都尼亚美上游187km处。坎大吉水利枢纽是一座集灌溉、发电、生态为一体的多用途水利枢纽,主要由土坝(含左岸土坝和右岸鞍坝)、溢洪道、冲砂底孔、灌溉取水工程、发电工程、过木舟道和鱼道组成。电站装机4×32.5MW,工程号称尼日尔的“三峡工程”,其布置如图1所示:

2. 施工导流规划

项目主体工程工期46个月,拟定开工时间为第1年的9月份。根据工程的地形特点、水文条件以及施工进度计划,施工期水流按照原河床、临时导流底孔及冲砂底孔联合过流的方式分三期导流。

第一阶段(第2年1月至第2年4月):利用右岸河床过流,在左岸一期围堰的保护下,进行左岸河道的疏浚、开敞式溢洪道基础开挖。

第二阶段(第2年5月至第4年3月):利用左岸一阶段形成的导流明渠过流。在全年围堰保护下,完成右岸鞍坝、溢洪道、冲砂底孔以及发电厂房工程施工。

第三阶段(第4年4月至第4年8月):利用右岸溢洪道预留底孔及冲砂底孔联合过流,在三期围堰保护下,完成右岸开敞式溢洪道施工。

3. 施工导流设计

根据招标文件,一期上下游围堰顶高程均为217.5m;二期上下游围堰顶高程217.5m;三期上游围堰顶高程218m,下游围堰214m(6孔4mX5m预留底孔+3孔2.7mX3m冲砂底孔联合过流)。

4. 施工导流校核

本着承包人负责施工水流设计并自主报价的原则,我方对各阶段围堰设计进行了校核。根据招标文件要求,围堰按照20年一遇洪水进行设计,相应洪水流量为2300m3/s,查水位流量关系,对应下游水位214.8m,河床高程208m。

对于一二期围堰,分期导流的流态随纵向围堰的长度L及上游水深H而不同。当L/H=2.5~20时,按照宽顶堰处理;当L/H>20时,按照明渠流处理。就本项目而言,L/H=500/6.8=73.5>20,因此按照明渠流进行计算。

对于三期围堰,需判别溢洪道预留底孔及冲砂底孔的流态,从而选择相应流态的过水量计算公式。当联合泄流流量达到设计洪水流量时,上游水位加上安全超高即为围堰高程。

4.1. 一期围堰校核

考虑到一期纵向围堰兼做二期纵向围堰,且一期过流断面大于二期,因此一期围堰高程根据二期围堰确定。

4.2. 二期围堰校核

一期围堰形成后,需完成左岸河道的疏浚及开挖工作,并形成二期导流的过流明渠。过流断面为梯形(m=2),采用分段累计法计算上游水位雍高。分段累计法的基本思路是由控制断面算起,假定前一断面的水深,并求得有关水力要素,列表依次进行推算。

1)二期导流水力学计算公式①

①扩散渐变段的水面回升:ΔZ2=(1-ζ2)*(V22-V12)/2g

ζ2:扩大局部损失系数,取0.3~0.8(急剧扩大或收缩取高值)。

②上游雍高水深Z=(1/φ2)*(Ve2/2g-V02/2g)

Ve:进口断面处流速;V0:行近流速;φ:流速系数,当呈矩形布置时取0.8。

③分段累计法:ΔS=ΔE/(-i),J=V2/C2/R

ΔS:上游断面与下游断面的比能差;:两断面之间的平均水力坡降;i:明渠底坡;R:水力半径;C:谢才系数;V:断面流速。

2)计算过程(见表2)

图3 粘土心墙围堰典型断面示意图

较原设计方案,围堰填筑工程量有所减少,但需额外增加10个临时封堵闸门。

6. 结束语

尽管公司最终以微弱劣势未能成功中标,但是笔者通过此次编标工作对水电工程施工期水流控制有了更深刻的认识,特别是水力模型的建立,包括长管、短管、明流、淹没出流、宽顶堰流、闸孔出流以及联合泄流,以及各种流态下的水力计算。在编标工作中,投标人应对业主设计有自己的判断,时刻紧抓工程量校核工作,不盲听、不盲从、不少项、不少量,才能保证在日益激烈甚至残酷的国际工程竞争中保持生命力。

参考文献:

[1]水利水电工程施工手册第五卷-施工导(截)流与度汛工程,中国电力出版社,2005;

[2]导流底孔设计大纲范本,1998

作者简介:李阳(1985-),男,四川宜宾人,工程师,从事水利水电工程施工技术与管理工作。

论文作者:李阳

论文发表刊物:《建筑细部》2019年第9期

论文发表时间:2019/10/25

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