湘江长沙综合枢纽导流方案设计与选择

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1、湘江长沙综合枢纽导流方案设计与选择　　1工程概况　　湘江长沙综合枢纽工程位于湘江干流下游河段，距长沙市市中心仅（20～30）km，坝址位于蔡家洲中部偏上游的分汊河段，枢纽主要建筑物从左至右依次为左岸改移防洪大堤、左岸副坝（预留三线船闸位置）、二线船闸、一线船闸、26孔低堰泄水闸、1孔排污闸、电站厂房、鱼道、蔡家洲副坝、20孔高堰泄水闸以及右岸副坝。坝顶高程39.70m，枢纽正常蓄水位29.70m，枢纽工程等别为Ⅰ等，工程规模为大（Ⅰ）型，主要建筑物级别为1级，次要建筑物级别为3级，临时建筑物级别为4级。双线船闸布置于左汊河床左侧，设计吨位2000t，为保证三期截流期间不

2、断航，上闸首门槛采用了平河床设计；河床式电站厂房布置于左汊河床右侧，总装机容量57M，孔口净宽22m；右汊20孔，堰顶高程25.00m，孔口净宽14m。　　2自然条件　　坝址属湘江下游河段，地势平缓，河面宽阔，坝址处江心现有一河心洲蔡家洲，洲长4.5km左右，宽为（200～350）m，高程约31.0m，将湘江在此分为两汊，左汊为主航道，河宽约850m，河床高程为（15.0～25.0）m，右汊河床宽约320m，河床高程（22.0～27.0）m。坝址地层覆盖层厚度一般为（4.0～22.2）m，局部为35.1m，基岩为花岗岩、强度高，工程地质和水文地质条件较好。　　长沙综合枢

3、纽蔡家洲坝址控制流域面积90520km2，多年平均流量为2237m3/s，流域多年平均降水量为1472.9mm，4～6月多暴雨，7～9月炎热干旱。　　3导流标准、方式的选定　　长沙综合枢纽工程属大（Ⅰ）型工程，主要永久建筑物为1级，次要永久建筑物为3级。按SL303-2004《水利水电工程施工组织设计规范》规定，相应导流建筑物级别为4级，其土石类围堰设计洪水标准为20～10年一遇，混凝土类围堰设计洪水标准为10～5年一遇。本工程主要采用土石围堰，设计洪水标准选择10年一遇洪水重现期。根据水工枢纽布置、坝址地形地质及水文条件等特点，本工程适宜采用分期导流方式。　　4导流方

4、案应解决的难点　　根据工程自然条件及枢纽总体布置，在选择导流方案时除了应对导流工程费用、总工期、工程实施的难易程度等方面进行比较外，还应解决以下敏感性难点问题：　　（1）河床宽，江心有河心洲　　坝址处河段天然流量大，泄水闸低矮，且坝址处江心现有一河心洲蔡家洲，将湘江在此分为两汊，便于利用其作为分期导流的纵向围堰，左汊为主航道，河宽约850m，河床高程为（15.0～25.0）m，右汊河床宽约320m，河床高程（22.0～27.0）m。　　（2）必须严格控制施工期的水库淹没　　本工程水库为两岸堤防形式的河床式槽蓄水库，库区两岸现有堤防高程基本在36.0m以上，洪水期主要淹没

5、方式为内涝，长沙市位于坝址上游，距离长沙市城区较近，库区沿河两岸农田、人口密集，地势多较平坦，对施工期临时淹没比较敏感，且汛期流量大，当洪水漫过堤顶时，淹没损失较大。因此施工期在设计度汛标准之内，必须严格控制上游库区水位，使之不超过上游库区堤防控制高程，并应尽量降低上游堰前水位，减轻上游库区防洪压力。　　（3）施工期通航要求高　　本工程位于湘江干流上，坝址处湘江河段通航现状为Ⅲ级航道，施工期间年过坝货运量较大，施工断航对航运有巨大影响，必须妥善处理好施工期通航问题。　　5导流方案的选定　　由于本工程的主要开发目标为改善航运条件与水环境，电站发电效益主要为解决运行期的运行

6、成本，其施工导流方案选择的总原则是确保施工期不断航、尽量减少施工期库区水位壅高。为此，按照船闸优先的原则，初拟了以下三个方案进行比较：　　方案一：分二期导流，一期围左汊船闸、26孔泄水闸和厂房，由右汊疏挖后的束窄河床过流和通航；二期围右汊20孔高堰泄水闸，由已建船闸通航，已建左汊26孔泄水闸过流。　　方案二：分二期导流，一期第一年围左汊船闸+11.5孔泄水闸，由左汊束窄河床及右汊河床过流，左汊束窄河床通航，一期第二年枯水期加围右汊20孔高堰泄水闸，由左汊束窄河床过流和通航；二期围左汊剩余的14.5孔泄水闸和厂房，由左汊已建11孔泄水闸和右汊20孔高堰泄水闸联合过流，已建

7、船闸通航。　　方案三：分三期导流，一期围右汊20孔高堰泄水闸，由左汊河床过流和通航；二期围左汊左岸船闸+11.5孔泄水闸，由左汊束窄河床及右汊已建20孔高堰泄水闸泄流，左汊临时航道通航；三期围左汊右岸电站厂房及剩余的14.5孔泄水闸，由已建的左汊11孔泄水闸和右汊20孔高堰泄水闸联合过流，已建船闸通航。　　对以上三个方案从水力学条件、施工进度、施工布置等方面进行了比较，比较结果如下：　　方案一主要优点是：第一台机组发电工期和施工总工期短，可最大限度地发挥提前发电效益；少两道纵向围堰，导流工程造价较低。主要缺点是：船闸、闸坝、厂房同时施工，