导流设计

1施工导流设计1.1导流标准根据水利部的《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000规定，水利水电工程分等指标如下，见表1。

表1 水利工程分级指标工程等别工程规模水库总库容( 10 8 m 3 )防洪治涝灌溉供水发电保护城镇及工矿企业的重要性保护农田(10 4亩 )治涝面积(10 4亩 )灌溉面积(10 4亩 )供水对象重要性装机容量(10 4 kW)I 大 (1)型≥10 特别重要≥500 ≥200 ≥150 特别重要≥120Ⅱ大 (2)型10 ～ 1.0 重要500 ～100200 ～ 60150 ～50重要120 ～ 30Ⅲ中型 1.0 ～ 0.10 中等100 ～3060 ～ 15 50 ～ 5 中等30 ～ 5IV 小 (1)型0.10 ～0.01一般30 ～ 5 15 ～ 3 5 ～ 0.5 一般 5 ～ 1V 小 (2)型0.01 ～0.001<5 <3 <0.5 <1已知：三峡工程水库库容393亿m3，防洪库容221.5亿m3。

电站装机总容量18200MW，年平均发电量846.8亿KW·h。

由此可见，三峡工程水库库容远远超过10亿m3，装机容量也超过了1200MW，并且其保护着长江中下游诸多城市和工矿企业的安全，保护着人民的生命和财产。

而且还承担这供水给水的重要角色。

考虑到诸多原因，所以确立三峡其所属工程等级为一级，工程规模属于大（1）型。

根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000规定，水利水电工程中其所属工程等级及其在工程中的作用和重要性划分，见表2。

表2 永久性水工建筑物的级别工程等别主要建筑物次要建筑物I 1 3Ⅱ 2 3Ⅲ 3 4IV 4 5V 5 5由于三峡工程属于一级工程，所以其主要建筑物等级为一级，次要建筑物等级为三级。

根据《水利水电工程施工组织设计规范》规定，导流建筑物应根据其保护对象、失事后果、使用年限和工程规模划分为Ⅲ～V级，见表3。

表3 导流建筑物级别划分级别保护对象失事后果使用年限（年）导流建筑物规模围堰高度(m)库容( 10 8 m3)3有特殊要求的1级永久性水工建筑物淹没重要城镇、工矿企业、交通干线或推迟工程总工期及第一台（批）机组发电，造成重大灾害和损失＞3 ＞50 ＞1.041 级、2 级永久性水工建筑物淹没一般城镇、工矿企业、或影响工程总工期及第一台（批）机组发电而造成较大经济损失1.5～3 15～50 0.1～1.053 级、4 级永久性水工建筑物淹没基坑、但对总工期及第一台（批）机组发电影响不大，经济损失＜1.5 ＜15 ＜1.0注1:导流建筑物包括挡水和泄水建筑物，两者级别相同；注2:表列四项指标均按导流分期划分，保护对象一栏中所列永久性水工建筑物级别系按《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252—2000）划分；注3:有、无特殊要求的永久性水工建筑物均系针对施工期而言，有特殊要求的1 级永久性水工建筑物系指施工期不应过水的土石坝及其它有特殊要求的永久性水工建筑物；注4:使用年限系指导流建筑物每一导流分期的工作年限，两个或两个以上导流分期共用的导流建筑物，如分期导流一期、二期共用的纵向围堰，其使用年限不能叠加计算；注5:导流建筑物规模一栏中，围堰高度指挡水围堰最大高度，库容指堰前设计水位所拦蓄的水量，两者应同时满足。

本设计主要是针对施工三期上、下游土石围堰，在其保护下浇筑三期碾压砼围堰。

在三期碾压砼围堰、三期下游土石围堰和砼纵向围堰围护下修建右岸厂房坝段，右岸电站厂房及右岸非溢流坝，江水从二期修建的泄洪坝段设置的临时导流底孔和永久深孔宣泄。

因为三峡工程上游土石围堰是为了保护一级水工建筑物，防止淹没一般城镇和工矿企业，影响施工工期及第一台机组发电，并且要考虑上游土石围堰是要在枯水季节施工，施工工期小于一年，其围堰高度小于50m，综合以上因素，三期上游土石围堰定为IV级临时建筑物。

而三期下游土石围堰要保护的是特殊要求的1级永久性建筑物，失事后果直接会淹没武汉等长江中下游的重要城市和工矿企业，还会阻断重要交通干线，对工期不会是拖延，而是无法实施，失事后也会导致第一台发电机组不能发电。

下游土石围堰使用年限一般4年左右，围堰高度大于50m，库容也大于1亿立方米，所以三期下游土石围堰定位Ⅲ级临时性建筑物。

其中还有重要的碾压砼围堰的设计。

三期上游碾压砼围堰工作年限至少3年，并且保护着长江中下游重要城市和工矿企业，还保护着第一台发电机组的正常运行和通航安全。

其最大堰高121m，拦讯库容远远超过1亿立方米，总混凝土量168万立方米，其工程量巨大，施工难度大，所以将其定位3级临时性建筑物。

根据水利部的《水利水电工程等级划分及洪水标准》SL252-2000规定，导流建筑物设计洪水标准确立，见表4。

表4 导流建筑洪水标准划分导流建筑物类型导流建筑物级别3 4 5土石结构50 ～ 20 20 ～ 10 10 ～ 5 混凝土、浆砌石结构20 ～ 10 10 ～ 5 5 ～ 3根据上述，三期上游土石围堰属于4级临时性建筑物，为了安全起见，选择20年一遇的洪水设计，下游土石围堰属于3级临时性建筑物，选择50年一遇的洪水设计，而碾压混凝土围堰属于重要的临时性建筑物，失事后果严重，故而选择20年一遇洪水设计，百年一遇洪水保坝。

1.2导流方案施工导流的基本方法，大体上可以分为两类：第一，全段围堰法导流。

称一次拦断多用于河床狭窄，基坑工作面不大，水深流急、覆盖层较厚难于修建纵向围堰，难于实现分期导流的工程法或河床外导流，主河道被全段围堰一次拦断，水流被导向旁侧的泄水建筑物。

第二，分段围堰法导流。

称分期围堰法或河床内导流，分期就是将河床围成若干个干地施工基坑，分段进行施工。

分期就是从时间上将导流过程划分成阶段。

分期是就时间而言，分段是就空间而言。

工程实践中，两段两期导流采用最多。

适用于河床较宽，流量大，工程工期较长的情况，易满足通航、过木、排冰等要求。

由于三峡工程工程量大，河床宽，工期长，要满足通航等要求，故而选择分段围堰法导流。

与之配合还要选择其导流方式，比如隧洞导流，明渠导流等，三峡工程三斗坪坝址河谷宽阔，江中有中堡岛将长江分为主河床及后河，适于采用分期导流方案，而明渠导流适用于岸坡平缓或有宽阔滩地的平原河道。

在山区河道上如河槽形状明显不对称。

故而选择分期明渠导流。

还有在选择导流方案的同时，应着重从以下几个方面进行论证：导流工程费用及其经济性；施工强度的合理性；劳动力、设备、施工负荷的均衡性；施工工期，特别是截流、安装、蓄水、发电或其他受益时间的保证性；施工过程中河道综合利用的可行性；施工导流方案实施的可靠性等，为此，在方案比较时，还应该要进行以下工作的分析选择，以求最佳导流方案。

三峡工程是采用“明渠通航、三期导流”的施工方案，分为三期进行。

一期工程的主要任务有：填筑一期土石围堰，形成一期基坑，将水抽干，开挖至新鲜花岗岩石，修建混凝土导流通航明渠，长江水流和过往船舶仍从大江主河道通行。

导流通航明渠和左岸临时船闸竣工后，拆除一期土石围堰，进行三峡工程的第一次截流——大江截流。

二期工程阶段，主要任务有：在一个枯水期内完成二期上、下游土石围堰的填筑，将围堰围护的大江基坑内的水抽干，浇筑大坝及电厂等设施。

长江水流从导流明渠通过，过往船舶从导流明渠或临时船闸中航行。

三期工程阶段，主要任务有：完成右岸厂房坝段和右岸非溢流坝段、右岸电站厂房的混凝土浇筑及相应的金属结构安装，左右岸电站全部26台机组的安装，完成全部输变电工程，拆除碾压混凝土围堰和三期下游土石围堰。

1.3 截流期分流条件1.3.1正常分流能力三峡大坝泄洪坝段位于主河床部位，其前沿总长483m，分23 个坝段，布设22 个表孔和23 个深孔。

每个坝段宽21m，中部设7x9m（宽x高）泄洪深孔，进口底高程90m。

两个坝段之间跨缝布置净宽8m 的泄洪表孔，堰顶高程158m。

为满足三期导流及截流要求，在泄洪表孔正下方跨缝布置22 个导流底孔，有压流出口尺寸6x8.5m（宽x高），中间16孔进口底高程56m，两侧各3 孔进口底高程57m。

通过计算并经水工模型试验验证，导流底孔单独全敞泄水能力曲线见表5。

表5 导流底孔单独全敞泄流水位流量关系流量(m 3/s)42007500 9010 10300 12000 16300 茅坪一水位(m) 66.98 68.59 69.52 70.43 72.02 78.40 流量(m 3/s)1760025000 30000 35580 38000 37650 茅坪一水位(m) 80.64 97.16112.14131.32141.55140.30导流底孔单独全敞泄流水位流量关系曲线1.3.2非常分流能力三峡二期上、下游围堰拆除未能达到要求时，将影响导流底孔的泄流能力。

鉴于二期上游围堰拆除时段较长，按将其全部拆除考虑；下游围堰选择可能的多种拆除宽度，分别计算其对导流底孔泄流能力的影响。

二期下游围堰不同拆除底部宽度与导流底孔分流能力关系曲线如表6。

表6 二期下游围堰拆除底部宽度与底孔分流量关系表拆除底部宽度（m ） 导流底孔分流量（m 3/s ）长江来流量20000 m 3/s 时长江来流量25000 m 3/s 时200 3601 4782 18035574719160 3498 4638140 3422 4532120 3317 4387100 3167 418390 3072 405380 2959 389870 2825 371360 2664 349150 2466 322340 2226 2895表注：（1）考虑上游围堰拆除范围不影响导流底孔分流能力；（2）二期下游围堰从左导墙开始往右拆除，拆除底部高程为53.0m，开口边坡均按1：1.5控制。

二期下游围堰拆除底部宽度与底孔分流量关系曲线从表6中可以看出：明渠内未开始进占前，二期下游围堰拆除至底宽达40m时，导流底孔分流量可达2226m3/s，约占来流量的11%；二期下游围堰拆除至底宽400m以上时，对导流底孔单独泄流能力影响很小。

1.4 长江通航要求三峡工程施工期通航分为三期。

第一期（1993 年10 月-1997 年10 月）修建右岸导流明渠等建筑物，船舶（队）仍由长江主河道通航；第二期（1997 年11 月-2002 年10 月）在完成大江截流与二期围堰工程后进行二期左岸厂坝等建筑物施工，船舶（队）由导流明渠与左岸临时船闸通航；第三期（2002 年11 月-2003 年6 月），长江船舶（队）由自临时船闸通过过渡到永久船闸通航（过渡方式为：当客货运量小于临时船闸的通过能力时，全部经临时船闸通过；当货运量小于临时船闸通过能力时，货运全部经临时船闸通过，客运则部分经临时船闸，部分经驳运码头翻坝；当货运量大于临时船闸通过能力时，货运需逐步采取分流，直至全部采取分流，但军品经专用码头翻坝；当永久船闸启用时，全部客货均经永久船闸通航）。