CN210562059U - 特高堆石坝用多功能生态供水洞结构 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种特高堆石坝用多功能生态供水洞结构，属于水利水电工程领域。其包括生态洞洞身，所述生态洞洞身分别连通堆石坝坝体的上游河道和下游河道，在生态洞洞身中部设置有竖井闸室，在竖井闸室内设置有平板闸门，在生态洞洞身的出口处设置岸塔闸室，所述岸塔闸室的孔口与生态洞洞身的出口对应连通。本实用新型可在其不同运行阶段形成不同的结构，进而实现不同的功能作用，结构布置实现简单，施工方便，实现了同时具备生态供水功能、蓄水控泄功能、检修期导流功能、汛期导流度汛功能，进而达到一洞多用的目的，满足了特高心墙堆石坝工程的多重需要可减少特高心墙堆石坝工程所需其他相应功能性隧洞，降低工程量，节省工程投资。

Description

特高堆石坝用多功能生态供水洞结构

技术领域

本实用新型涉及水利水电工程领域，尤其涉及一种多功能生态供水洞结构及运行方法，尤其适用于特高堆石坝工程。

背景技术

目前，我国西南区域正修筑与规划设计多座坝300m级特高堆石坝水电工程，如双江口 312m、两河口295m、如美315m等。这些特高堆石坝位于高山峡谷中，河床两侧边坡陡峭，施工导流均采用在山体中开挖相应的导流洞的隧洞导流方案，使上游河道改道经导流洞流入下游河道内；其中导流洞一般会包含初期导流洞和后期导流洞。

随着水利水电工程环境保护要求的不断提高，水库工程下泄生态流量问题是环保主管部门关注的一个重点。目前关于水利水电工程蓄水期及运行期间下泄生态流量的方案有很多，比如常规的处理方式：a.在导流洞底板下面埋设放水钢管；b.在导流泄水建筑物通过进口钢闸门局部开启控制闸门开度等；c.在导流洞进口一侧修建旁通洞等。这些方案的共同特点就是通过将导流隧洞作为过流通道，下泄环保所需生态流量，有效满足下游生态用水需求。

然而，特高堆石坝规模宏大，建设周期很长，导流洞分层布置，且高差很大，使得水库下闸蓄水难度高，风险大，牵扯众多复杂因素，往往需要专门设置一个生态供水洞，而传统的生态供水洞通常只具备生态供水功能，而不能发挥其它功能性作用；这样一来就导致特高堆石坝工程中需要修建其它功能性的隧洞，以满足工程需要：

A、初期导流洞检修作用：特高堆石坝建设过程中受诸多因素的影响，建设工期很长，且存在较大不确定性，工程中往往存在初期导流洞超期服役的现象。而且，当河流推移质较多时，如施工期上游存在的施工弃渣，推移质在高速水流的带动下，年复一年地磨损初期导流洞混凝土底板；在空蚀和推移质联合作用下，极易造成初期导流洞闸室底板和初期导流洞洞身底板结构的冲蚀破坏，给初期导流洞下闸和封堵带来极大的安全隐患，一旦出现问题不仅处理难度很大，而且容易推迟电站发电工期，带来巨大的经济和社会效益损失。因此，特高堆石坝初期导流洞下闸封堵前必须对闸室部位以及初期导流洞洞身结构等进行彻底全面的检修；相应的通常会修建有一条用于初期导流洞检修期间使用的检修洞以用于初期导流洞的检修。

B、在初期导流洞运行期内的汛期导流度汛作用：近年来水电站坝址区暴雨频发，极端洪水多次发生，给高坝施工带来较大的安全隐患，如双江口水电站所在区域近24小时连续降雨量超过25毫米，1号导流洞最大流量达3710立方米/秒，刷新了工程开勘测设计工作以来通过坝址的最大峰值记录。然而，由于在施工度汛时水位很高，洞身为有压流状态，因此对生态供水洞内的闸室会产生一定的冲蚀破坏，传统的生态供水洞闸室无法承受度汛期间的水流冲击，使得生态供水洞无法参与汛期的度汛导流。

另外，传统的生态供水洞往往不会对生态供水流量进行控制调节，而对于特高堆石坝而言，蓄水期需要控制水位上升速度以保证堆石坝坝体的安全，因而对于生态供水洞除了需要具备生态供水功能外，还需要对蓄水水位上升速度能够进行调控的需求。

综上来看，传统的生态供水洞无法满足特高堆石坝的多功能需求，因此拓展生态供水洞的功能使生态供水洞在整个运行期间具有可度汛导流、可用于初期导流洞检修以及可控泄生态流量的功能对于特高堆石坝工程施工具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题是提供一种新的特高堆石坝用多功能生态供水洞结构，满足特高堆石坝工程建设的需要。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：特高堆石坝用多功能生态供水洞结构，包括生态洞洞身，所述生态洞洞身分别连通堆石坝坝体的上游河道和下游河道，在生态洞洞身中部设置有竖井闸室，在竖井闸室内设置有平板闸门，在生态洞洞身的出口处设置岸塔闸室，所述岸塔闸室的孔口与生态洞洞身的出口对应连通。

进一步的是：在岸塔闸室内设置岸塔闸门，所述岸塔闸门为弧形闸门。

进一步的是：在生态洞洞身的出口处沿下游紧邻地设置有出口明渠段，在出口明渠段上游的底部设置有岸塔闸室底板，所述岸塔闸室设置于所述岸塔闸室底板上。

进一步的是：生态洞洞身的进口底板高程与初期导流洞的进口底板高程一致。

进一步的是：生态洞洞身的横截面形状为城门洞型。

进一步的是：生态洞洞身的洞径取值为：分别满足初期导流洞检修过程中检修流量的要求和蓄水期生态供水流量的要求所需的洞径中的较大值。

另外，本实用新型还提供一种特高堆石坝用多功能生态供水洞结构的运行方法，所述特高堆石坝用多功能生态供水洞结构包括生态洞洞身，所述生态洞洞身分别连通堆石坝坝体的上游河道和下游河道，在生态洞洞身中部设置有竖井闸室，在竖井闸室内设置有平板闸门，所述运行方法顺序包括如下步骤：

第一步、在初期导流洞运行期内的汛期期间，开启初期导流洞内的闸门和生态洞洞身内的平板闸门，通过生态洞洞身和初期导流洞共同过流上游来水；

第二步、在初期导流洞的检修期期间，开启生态洞洞身内的平板闸门，通过生态洞洞身过流上游来水；

第三步、在初期导流洞的检修施工作业完成后，开启初期导流洞内的闸门，通过初期导流洞过流上游来水，然后下闸平板闸门封堵生态洞洞身，然后在生态洞洞身的出口处修筑岸塔闸室，在岸塔闸室内设置岸塔闸门，岸塔闸室的孔口与生态洞洞身的出口对应连通；

第四步、岸塔闸室施工完成并具备运行条件；

第五步、在初期导流洞下闸蓄水期期间，在下闸初期导流洞内的闸门后，同步开启平板闸门和岸塔闸门，通过生态洞洞身向下游下放生态供水；

第六步、待蓄水水位上升到目标水位后，下闸平板闸门封堵生态洞洞身，然后进行生态洞洞身内的永久堵头的施工。

进一步的是：所述岸塔闸门为弧形闸门；在第五步中，同时在满足下放生态供水流量要求和蓄水水位上升速度要求的情况下利用弧形闸门调节生态洞洞身内的下放流量。

进一步的是：初期导流洞的检修施工作业安排在初期导流洞下闸蓄水前最近一个枯期期间内进行。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型所述的特高堆石坝用多功能生态供水洞结构，可在其不同运行阶段形成不同的结构，进而实现不同的功能作用，结构布置实现简单，施工方便，实现了同时具备生态供水功能、蓄水控泄功能、检修期导流功能、汛期导流度汛功能，进而达到一洞多用的目的，满足了特高堆石坝工程的多重需要，因而可在具备相应功能的情况下，可减少特高堆石坝工程所需其他相应功能性隧洞，降低工程量，节省工程投资。

2、本实用新型通过在生态洞洞身中设置平板闸门，在初期导流洞运行期内的汛期期间开启平板闸门，而在同时段内的枯期可以关闭平板闸门，能够有效降低推移质对生态洞洞身的冲刷破坏，这样在设计上可以省掉抗冲耐磨混凝土材料的使用，达到减小工程投资，简化施工的目的；另外，充分利用平板闸门挡水相对弧形闸门的高可靠性和抗冲蚀性能，可为后期在岸塔闸室施工期间，保证洞身出口的干地施工条件；另外在生态洞洞身内的永久堵头施工期也可有效保证干地施工条件。

3、本实用新型所述的特高堆石坝用多功能生态供水洞结构，在初期导流洞运行期内的汛期期间，可通过开启平板闸门进行度汛导流，这样可使得本实用新型所述的生态供水洞具备度汛导流的作用；

4、本实用新型可安排岸塔闸室在初期导流洞检修完毕后并在初期导流洞下闸封堵前建设完成，因此能够避免由于生态导流洞在相应的汛期度汛作用下高水位水头对弧形闸门结构的冲了及破坏问题，使得生态洞洞身在前期能够用于汛期度汛作用。同时，岸塔闸室设置在生态洞洞身的出口位置，还可在一定程度上减小生态供水洞结构的规模，达到减小工程投资，简化施工的目的

5、在初期导流洞检修过程中，本实用新型所述的生态供水洞结构可开启平板闸门，实现在检修期的导流作用，为初期导流洞检修提供作业条件，因此能够具备检修功能；可无需再专门设置检修洞，能够降低工程投资。

6、本实用新型的岸塔闸门进一步优选采用弧形闸门，可由弧形闸门控泄流量满足相应的蓄水水位上升要求和环保所需生态流量要求等。

附图说明

图1为本实用新型所述的用于特高堆石坝的生态供水洞结构的平面视图；

图2为生态洞洞身的纵剖面图；

图3为前期结构对应的生态洞洞身出口附近范围的局部示意图；

图4为后期结构对应的生态洞洞身出口附近范围的局部示意图；

图中标记为：生态洞洞身1、堆石坝坝体2、竖井闸室3、检修闸门4、岸塔闸室5、初期导流洞6、后期导流洞7、岸塔闸门8、出口明渠段9、岸塔闸室底板10、永久堵头11。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1至图4中所示，本实用新型所述的特高堆石坝用多功能生态供水洞结构，包括生态洞洞身1，所述生态洞洞身1分别连通堆石坝坝体2的上游河道和下游河道，在生态洞洞身1中部设置有竖井闸室3，在竖井闸室3内设置有平板闸门4，在生态洞洞身1的出口处设置岸塔闸室5，所述岸塔闸室5的孔口与生态洞洞身1的出口对应连通。

上述本实用新型所述描述的特高堆石坝用多功能生态供水洞结构，为在其整个运行过程后期对应的后期结构，具体则是对应在初期导流洞6下闸封堵蓄水前修筑完成岸塔闸室5后对应的结构。在后续下闸封堵蓄水期间，可通过上述后期结构向下游下放生态流量。不失一般性，修筑岸塔闸室5为用于以通过岸塔闸室5内的岸塔闸门8实现对生态流量的控泄，当然，其需要在岸塔闸室5内设置有相应的岸塔闸门8；而且本实用新型中为了实现通过岸塔闸门8向下游控泄下放生态流量，因此进一步可优选设置岸塔闸门8为弧形闸门，通过弧形闸门更便于对下泄流量的调节控制，实现控泄调节的目的，更有利于对下泄流量的控制以及对蓄水水位上升速度的控制。

当未修筑岸塔闸门8之前，本实用新型所述的特高堆石坝用多功能生态供水洞结构对应为前期结构，其包括生态洞洞身1，所述生态洞洞身1分别连通堆石坝坝体2的上游河道和下游河道，在生态洞洞身1中部设置有竖井闸室3，在竖井闸室3内设置有平板闸门4。在该结构下，由于仅设置有平面闸门4，而没有设置岸塔闸室5以及相应的岸塔闸门8等结构，因此前期结构对应的生态供水洞可用于初期导流洞6的检修导流以及用于汛期的度汛导流，可避免初期导流洞6的检修导流以及相应汛期度汛导流过程中对相应的岸塔闸室5以及岸塔闸门8等结构产生严重的冲蚀破坏；而平板闸门4相对而言结构更加简单，而且其抗冲蚀性能会明显优于如弧形闸门等其它结构更加复杂的闸门，因此在初期导流洞6的检修导流以及汛期的度汛导流过程中平板闸门4具有更强的抗冲蚀破坏性能。

另外，通常情况下在生态洞洞身1的出口处沿下游紧邻地设置有出口明渠段9，在此情况下，本实用新型在出口明渠段9上游端的底部设置有岸塔闸室底板10，所述岸塔闸室5设置于所述岸塔闸室底板10上。其中，岸塔闸室底板10可在修筑出口明渠段9的过程中与出口明渠段9的底板同时浇注施工完成，以避免在后期修建时，需要对已建好的出口明渠底板进行拆除的情况，这样后期修建过程中可直接在岸塔闸室底板10上直接修建岸塔闸室5即可。不失一般性，岸塔闸室底板10的厚度通常会比出口明渠段9其他部位的底板厚度更厚，以承载岸塔闸室5的修建；具体的，参照附图中所示，岸塔闸室底板10在上下游端可分别设置有齿槽结构，同时其底板厚度明显大于出口明渠段9其他部位的底板厚度。

另外，为了实现在初期导流洞6下闸封堵后的生态供水不断流，本实用新型中进一步设置生态洞洞身1的进口底板高程与初期导流洞6的进口底板高程一致。

另外，由于本实用新型中的生态洞洞身1在前期，及在未修筑岸塔闸室5之前，需要能够为初期导流洞6检修过程进行导流，而在初期导流洞6检修后需要在大坝蓄水期向下游生态供水，因此对于生态洞洞身1的洞径的要求，至少分别满足上述两种工作需求，故本实用新型中的生态洞洞身1的洞径取值设置为：分别满足初期导流洞6检修过程中检修流量的要求和蓄水期生态供水流量的要求所需的洞径中的较大值。另外，本实用新型的生态洞洞身1 还会用于度汛导流，但是在其用于度汛导流过程中由于实际为初期导流洞6与生态洞洞身1 共同作为汛期度汛导流的通道，因此生态洞洞身1在该作用下仅需要辅助以适当增大度汛导流流量即可，主要的度汛导流量则仍然可由初期导流洞6满足即可。

另外，本实用新型中对于生态洞洞身1的横截面形状优选设置为城门洞型，这样可提高洞身结构强度。

另外，本实用新型所述的特高堆石坝用多功能生态供水洞结构的运行方法，为结合特高堆石坝用多功能生态供水洞结构在其整个运行过程中不同时期的结构分用以实现不同的功能作用；所述特高堆石坝用多功能生态供水洞结构包括生态洞洞身1，所述生态洞洞身1分别连通堆石坝坝体2的上游河道和下游河道，在生态洞洞身1中部设置有竖井闸室3，在竖井闸室3内设置有平板闸门4，所述运行方法顺序包括如下步骤：

第一步、在初期导流洞6运行期内的汛期期间，开启初期导流洞6内的闸门和生态洞洞身1内的平板闸门4，通过生态洞洞身1和初期导流洞6共同过流上游来水；

第二步、在初期导流洞6的检修期期间，开启生态洞洞身1内的平板闸门4，通过生态洞洞身1过流上游来水；

第三步、在初期导流洞6的检修施工作业完成后，开启初期导流洞6内的闸门，通过初期导流洞6过流上游来水，然后下闸平板闸门4封堵生态洞洞身1，然后在生态洞洞身1的出口处修筑岸塔闸室5，在岸塔闸室5内设置岸塔闸门8，岸塔闸室5的孔口与生态洞洞身1的出口对应连通；

第四步、岸塔闸室5施工完成并具备运行条件；

第五步、在初期导流洞6下闸蓄水期期间，在下闸初期导流洞6内的闸门后，同步开启平板闸门4和岸塔闸门8，通过生态洞洞身1向下游下放生态供水；

第六步、待蓄水水位上升到目标水位后，下闸平板闸门4封堵生态洞洞身1，然后进行生态洞洞身1内的永久堵头11的施工。

其中，第一步对应用于汛期度汛导流功能，即在初期导流洞6运行期内的汛期期间的汛期开启平板闸门4，而在枯期则可关闭平板闸门4；第二步对应用于在初期导流洞6的检修过程中的检修导流功能，即在初期导流洞6的检修过程中开启平面闸门进行导流，以为初期导流洞6的检修提供作业条件。上述两种功能均为特高堆石坝用多功能生态供水洞结构为前期结构的情况下实现。第三步则为在上述度汛导流功能和检修导流功能均使用过后，并且在后续无需再用于上述两种功能的情况下进行岸塔闸室5的施工，以在上述前期结构的基础上施工以形成后期结构，以用于后续在初期导流洞6下闸蓄水期期间起到下放生态流量的功能。这样一来，本实用新型所述的特高堆石坝用多功能生态供水洞结构，在其整个运行期间即可分别实现多种功能作用，实现一洞多用的目的。

更具体的，为实现在下放生态流量的过程中，能够便于控泄流量，本实用新型中优选岸塔闸门8为弧形闸门；并且可在上述第五步中，同时在满足下放生态供水流量要求和蓄水水位上升速度要求的情况下利用弧形闸门调节生态洞洞身1内的下放流量。

另外，由于本实用新型会在初期导流洞6的检修施工作业完成后，并在初期导流洞6下闸蓄水期前进行岸塔闸室5的施工，而一旦岸塔闸室5施工完成后形成的结构，将不再有利于用于汛期度汛导流；因此本实用新型中优选将初期导流洞6的检修施工作业安排在初期导流洞6下闸蓄水前最近一个枯期期间内进行；并且最好设置初期导流洞6的检修施工作业与初期导流洞6开始下闸蓄水安排在同一枯期期间内进行；即相应的需要在该枯期期间内同步完成初期导流洞6的检修、岸塔闸室5的修建以及开始初期导流洞6下闸蓄水。

不失一般性，上述本实用新型所提到的目标水位应当满足能够通过其它的隧洞向下游下放生态流量；例如当设置有相应的后期导流洞7的情况下，通常后期导流洞7的高程高于初期导流洞6的高程；因此当蓄水水位到达能够通过后期导流洞7向下游下放生态流量时，即可进行生态洞洞身1内永久堵头13的施工，这样即可避免向下游下放生态流量出现断流的情况。

Claims (6)

1.特高堆石坝用多功能生态供水洞结构，包括生态洞洞身(1)，所述生态洞洞身(1)分别连通堆石坝坝体(2)的上游河道和下游河道，其特征在于：在生态洞洞身(1)中部设置有竖井闸室(3)，在竖井闸室(3)内设置有平板闸门(4)，在生态洞洞身(1)的出口处设置岸塔闸室(5)，所述岸塔闸室(5)的孔口与生态洞洞身(1)的出口对应连通。

2.如权利要求1所述的特高堆石坝用多功能生态供水洞结构，其特征在于：在岸塔闸室(5)内设置岸塔闸门(8)，所述岸塔闸门(8)为弧形闸门。

3.如权利要求1所述的特高堆石坝用多功能生态供水洞结构，其特征在于：在生态洞洞身(1)的出口处沿下游紧邻地设置有出口明渠段(9)，在出口明渠段(9)上游的底部设置有岸塔闸室底板(10)，所述岸塔闸室(5)设置于所述岸塔闸室底板(10)上。

4.如权利要求1所述的特高堆石坝用多功能生态供水洞结构，其特征在于：生态洞洞身(1)的进口底板高程与初期导流洞(6)的进口底板高程一致。

5.如权利要求1所述的特高堆石坝用多功能生态供水洞结构，其特征在于：生态洞洞身(1)的横截面形状为城门洞型。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的特高堆石坝用多功能生态供水洞结构，其特征在于：生态洞洞身(1)的洞径取值为：分别满足初期导流洞检修过程中检修流量的要求和蓄水期生态供水流量的要求所需的洞径中的较大值。

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