摘　要　洞坪水电站原拟定在大坝391.0m高程设置两个6×8m2导流底孔参与渡汛。后施工布置、施工进度、大坝体型和泄洪建筑物等均进行了优化调整，为重新研究导流渡汛方案提供了前提条件。结合大坝可能的施工进度形象、渡汛设计标准和洪水机遇分析、坝体稳定和应力条件、以及可能的经济的技术措施等方面的深入研究，提出了取消导流底孔和确保施工期最为关键的2004年安全渡汛措施。实践证明取消导流底孔不仅节省了工程投资，方便了施工，而且节约了工期，是非常成功的。
关键词　导流底孔　渡汛方案分析　对应措施

1 工程概况
洞坪水电站是一座以发电为主的Ⅱ等大（2）型工程。枢纽主要由混凝土双曲拱坝及其坝身泄水建筑物、消能建筑物、发电引水隧洞、地下厂房及变电站等组成。大坝为空间变厚、对数螺旋线型的混凝土双曲薄拱坝，最大设计坝高135.0m，水库总库容3.43亿m3，电站总装机容量110MW，多年平均发电量3.22亿kW•h。
大坝永久泄洪建筑物为三个中孔（原尺寸均为6.00×7.00m2，布置在坝身430.00m高程），表孔两个（原孔宽为10.00m，布置在坝身480.00m高程）。
施工期间主要导流建筑物为导流洞，布置在右岸，横断面型式为城门洞型，进口底部高程为378.0m，出口底部高程376.63m，洞长565.0m，纵坡1/400，底宽7.2m，洞高9.0m，直墙高7.0m，拱高2.0m，顶拱中心角116°13′6.3″。
2 原可研设计施工导流方案及底孔布置
洞坪水电站在可行性研究（初步设计深度）和招标设计阶段拟定施工导流方案考虑的前提条件主要有两个，一是早年形成的导流洞的实际情况，二是可能的施工强度及坝身中孔的布置型式。
导流洞于1998年据预可行性研究设计成果基本开挖完成，开挖洞径按不衬砌断面开挖。之后除进、出口锁口外未衬砌。为了保证导流洞不致冲切破坏，其最大允许过流流速应设定上限。
可研和招标设计阶段拟定大坝坝身上布置三个中孔，均布置于430.0m高程（进口底板），单孔宽度6.00m，孔口高度7.00m（出口断面）。
根据上述两个基本条件，在枯水施工时段采用隧洞导流的框架下，对应中孔布置方案及渡汛方式的变化，提出了三个施工导流方案：
方案(1)：调整2#中孔的孔口布置高程至420.0m高程，形成初期大坝基坑过水和坝体预留缺口泄洪渡汛，中、后期以中孔泄洪为主的施工导流方案。其基本思路是在不过度增加中孔技术难度和造价的前提下适当调整中孔的位置和孔口尺寸，以适应导流渡汛之需要，同时为提前下闸蓄水创造条件，也避免导流洞可能出现的高流速。
方案(2)：坝身设置临时导流底孔，形成初期大坝基坑过水，中、后期以导流隧洞、临时导流底孔及现型中孔联合泄洪渡汛的施工导流方案。其基本思路是通过加设临时导流渡汛设施，降低坝前水位，从而降低导流洞流速，也为汛期可能的大坝施工创造施工条件，争取提前发电。同时，如遇异常情况，也可减小工程施工的危险性，加大后续工程的灵活性。
方案(3)：既不调整中孔的布置型式，也不设置临时泄洪孔洞，只是坝身预留缺口泄洪渡汛。
综合比较后确定采用方案(2)。
底孔共两孔，布置方案有三个，拟定方案布置在8#和9#坝块391.0m高程，方形，孔口尺寸6.0×8.0m2。
3 取消导流底孔问题的提出
2002年3月以后，设计方对施工布置方案进行了优化和调整，最为主要的是大坝体形进行了优化，坝体混凝土方量减少了约15％；原430.0m高程上的三个中孔优化为倒三角形布置，其中2＃中孔孔口高程降低至420.0m高程，致使原导流方案(1)的假定条件成为事实，而且根据实际施工情况，很有必要研究简便施工、节约工期、确保按期发电目标的各项措施，因此，取消导流底孔成为论证课题。
4 取消导流底孔的可行性论证
洞坪水电站施工期最为关键的汛期是2004年，设置导流底孔的主要也是针对2004年坝体渡汛。在施工布置、施工进度、大坝体型和泄洪建筑物等均进行了优化调整的前提条件，结合大坝施工进度形象、渡汛设计标准和洪水机遇分析、渡汛洪水调节、渡汛洪水漫坝可能性、导流洞流速的合理控制、未封拱部分坝体独立悬臂梁的稳定和应力条件、以及可能的经济的变通处理措施等方面进行深入研究。
4.1 主要控制性进度分析
洞坪工程拟于2005年5月1日初期发电，发电死水位为456.0m，极限死水位为452.0m。
洞坪拱坝基础帷幕灌浆应滞后于相应高程的接缝灌浆和接触——固结灌浆进行，而水库蓄水前则应完成蓄水水位高程以下的基础防渗帷幕灌浆并有一定的龄期。为了在2005年4月底之前蓄水至452.0m具备初期发电的水位条件，就必须在该年3月完成453.0m高程以下的帷幕灌浆，相应地须在2月底以前完成453.0m（第九层）的接缝（和接触）灌浆；进而，应在3月底完成第十层（463.0m高程以下）的接缝接触灌浆，4月完成相应部位的帷幕灌浆，以利在蓄水发电后有条件时将库水位蓄至死水位以上正常地发电，也有利于2005年利用中孔和表孔高标准地渡汛。相应地，必须在2004年汛后9月底以前迅速将大坝最低坝面上升到453.0m高程，10月底则上升到463.0m，12月底之前上升至469.30m。
依上述分析的控制性进度要求，2003年8月根据实际施工组织和资源配置情况详排进度，分析认为近期目标是有条件办到的，远期目标经过努力也是可以做到的。
4.2 2004年大坝渡汛设计标准
据规范规定，洞坪大坝坝面高程低于451.54m时，渡汛标准应选用20年一遇；当坝面高程高于451.54m时，渡汛标准应选用50年一遇。
分析可能的施工进度，在2004年6月底之前大坝最低坝面未能达到451.0m高程，在其后的几个月可以适当控制8＃坝块的上升速度，因此， 2004年的渡汛洪水标准，应按20年一遇设计，50年一遇复核为妥。
4.3 洪水机遇分析
工程采用的水文资料是湖北恩施宣恩水文站1959~1999共41年的实测资料。从年最大洪峰流量系列可知，41年中共发生5年一遇以上的洪水13次，10年一遇以上的洪水4~5次，超20年一遇的洪水2次，其中，1983年大洪水的重现期达70年。发生大洪水的机率不高。
资料分析结果也显示了一个大致的规律：每年的大洪水多集中在7月和9月；5月份发生的基本是重现期低于5年的极常遇洪水；6月份发生的基本是重现期低于10年的不太大的常遇洪水；两例特大洪水则都发生在9月上旬。
4.4 渡汛洪水调节计算
2004年汛期可能参与渲泄洪水的导流建筑物有：导流洞、3个中孔和可能的导流底孔。其中中孔呈倒三角形布置，其泄流能力参照水工模型试验成果拟定。导流底孔底槛高程为391.0m，矩形断面，但调整出口控制断面约5×9m2，并在四角设30cm长的45°小贴角。
各导流建筑物不控泄进行调洪演算，主要结果见表1。
表1　2004年汛期调洪演算成果表
方 案 洪水频率P（%）
1 2 5 10 20
(1)无底孔 455.35 450.76 444.73 440.31 435.26
(2)一底孔 445.60 441.64 436.16 430.81 424.46
(3)两底孔 437.68 433.54 426.91 420.63 413.39
4.5 主汛期洪水漫坝的可能性分析
据表1所列汛期坝前水位和主要控制性进度之分析：对于方案（1），如果10年一遇以上的洪水不发生在5月份，则不会漫坝，若6月底以后才发生20~50年一遇的洪水，则也可确保不漫坝；对于方案（2），可确保了整个汛期20年一遇洪水不漫坝、5月底以后才发生50年一遇洪水不漫坝；方案（3）极为稳妥安全。
依洪水机遇分析成果，方案（1）在设计和校核洪水标准内仍有较高的不漫坝保证性。
4.6 渡汛期导流洞流速预测分析
导流洞与其它导流建筑物共同运用时，导流洞平均流速、过流量和相应库水位的关系见表2。
表2　导流洞流速、流量及库水位关系表
流 速(m/s) 12.0 12.5 13.0 13.5
流 量(m3/s) 727.0 757.0 787.4 817.7
库水位(m) 443.55 448.50 453.74 459.20
因导流洞除进、出口外未衬砌，其流速应妥加控制。据隧洞围岩特征，分析认为按13.0m/s进行控制为宜。由表1和表1可知，即使不设导流底孔，50年一遇洪水情况下导流洞平均流速仍低于13m/s，在控制范围之内。
4.7 封拱高程以上独立坝块的稳定和应力分析
(1) 分析对象的拟选
2004年汛期，已封拱高程下部坝体形成了整体拱圈，挡水后稳定和应力均应无甚问题，但封拱高程以上则以独立坝块工作，必须进行应力和安全度复核。为了简化分析计算工作，取单位宽度独立悬臂梁进行分析计算。从大坝体型可知，可以拱冠梁作为代表来研究独立悬臂梁的挡水受力问题，所得结论对边梁而言则是偏于安全的。
2004年汛前坝体至少封拱至401.0m高程，汛期坝顶高程约为446.0~451.0m，经测算，当浇高分别为446.0和451.0m高程