第３１卷第４期 ２０１２年８月 红水河 ＨｏｎｇＳｈｕｉ Ｒｉｖｅｒ Ｖｏ１．３１，Ｎｏ．４ Ａｕｇ．２０１２ 长洲水利枢纽泄洪对下游河道产生 的影响分析及处理探讨 曹建伟 （广西长洲水电开发有限责任公司，广西摘梧州５４３００２） 要：长洲水利枢纽自机组投产以来，经过了几年运行，水工建筑物总体运行良好，安全稳定。２０１０年汛后通过对枢 纽下游水下地形测量，发现外江和内江泄水闸下游出现了局部冲蚀现象，下游边坡出现了几处淘刷现象。文章就该现 象产生的原因进行了初步分析，对处理方案进行了探讨。 关键词：泄洪；冲蚀；淘刷；长洲水利枢纽 中国分类号：ＴＶ６９７．３＋９ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００１－４０８Ｘ（２０１２）０４－００６４－０３ １引言 长洲水利枢纽建成投产后下游河床及边坡冲 刷不可避免，如何减少冲刷及出现冲刷后如何如理 显得尤为重要，本文结合长洲水利枢纽实际，对泄 水闸下游冲蚀及边坡淘刷问题进行了初步分析和 ２枢纽概况 广西长洲水利枢纽是一座以发电为主，兼有航 探讨，对于如何处理水电站普遍遇到的下游冲刷问 题具有较好的指导意义和参考价值。 运、灌溉和养殖等综合效益的大型水利枢纽，坝址 座落在梧州市上游１２ ｋｍ处的浔江干流上，坝轴线 横贯三江两岛（内江、中江、外江、长洲岛和泗化洲 岛，见图１ ｏ水工建筑物布置包含内江厂房（６台 机）及泄水闸（１２孔）、中江泄水闸（１５孔）、外江厂 房（９台机）及泄水闸（１６孔）、外江双线船闸等。 图１长洲水利枢纽三江两岛图 收稿日期：２０１１－１１－１０；修回日期：２０１２—０５—１０ 作者简介：曹建伟（１９８５一），男，山东潍坊人，助理工程师，学士，主要从事水电站建设管理工作，Ｅ—ｍａｉｌ：ｅａｏｊｉａｎｗｅｉ１２３＠１２６．ｃｏｍ。 ６４ 曹建伟：长洲水利枢纽泄洪对下游河道产生的影响分析及处理探讨 ３总体运行状况 长洲水利枢纽２００７年１０月首台机投产，２００９ 年１０月底最后一台机投产。枢纽自投产以来至今， 过近几年的冲刷，冲蚀较明显。而１、２、８～１３号孔坝 后海漫冲蚀较小；而相对应的３～７号孔海漫段下游 即外下０＋６０．０段后冲出一个底部高程约为一５．０ ｍ 的深坑。外江１４～１６号孔消力池混凝土浇筑部位基 本完好，消力池下游也由于泄洪形成了一个底部高 程约为一１４ ｍ深坑。外江泄水闸１４号孔中心断面线 见图２。 水工建筑物总体运行良好，安全稳定。２０１０年汛后 对枢纽下游水下地形进行了测量，发现外江泄水闸 下游、内江泄水闸下游河床出现了局部冲蚀现象； 下游边坡出现了几处淘刷现象。 内江泄水闸１～５号孔后海漫经过近几年的冲 刷，冲蚀较严重，６～１０号孔坝后亦出现不同程度的 ４下游河床冲蚀分析及处理 ４．１河床冲蚀现状 外江泄水闸１～１３号孔桩号外下０＋３３．５矽卜下 冲蚀。内江１ １、１２号孔坝后消力池混凝土浇筑体型 完整，但混凝土体型下游同样冲刷严重。相对而言， 外江河床冲蚀更严重一些。 ０＋６０．０段主要为海漫段，其中３～７号孔坝后海漫经 图２外江泄水闸ｌ４号孔中心线断面图 ４．２可能产生的原因分析 耐冲刷。 综合考虑，选择方案二，采用钢筋石笼回填。 考虑到枢纽建成过水后，下游河床水流流态较 原设计坝后海漫型式采用干砌石防护，整体性 不够，抗冲刷能力较弱，导致冲刷严重。 海漫及消力池下游为原河床即砂砾石层，因为 枢纽建成投产后，下游原河床流态发生较大变化， 砂砾石 陂水流逐渐推移，导致河床下蚀。局部出现 冲坑较严重，与泄水闸调度以及水流流态相关。局 未建枢纽前发生了很大变化，下游河床自身也有一 个衍变的过程，回填工程量暂按一半考虑，完工后 再继续测量观察。其中外江消力池后冲坑底部高程 约一１４ ｍ，与其最近处消力池混凝土底面高程为一９ ｍ，消力池与坑底最近处约为２０ ｍ，１４号和１５号闸 孔消力池混凝土下游端顶面原设计高程为一２ ＩＩ１，目 前已遭到小的冲蚀破坏，为保证消力池混凝土将来 不受冲坑扩散影响起见，此冲坑有必要尽快处理。 按照工程量一半考虑，外江３～７号闸孔范围内抛填 钢筋石笼约为２ ３００ １－Ｉ１３，１４～１６号闸孔范围内抛填 部河床长时间水流发生紊乱，推移质撞击河床面， 加速了冲坑的形成和发展。 泄 水闸泄洪时，先开底流消能孑Ｌ后开面流消能 孔，因此外江泄水闸１４～ｌ６号孔、内江泄水闸１ｌ及 １２号孔在泄洪时是用的最多的，由此导致了内外江 消力池下游河床冲刷相对严重一些。 ４．３处理方案 钢筋石笼工程量约为２ ９９３ ｍ ，外江合计总量约为 ５ ２９３ ｍ。。内江约需要钢筋石笼２ ７４９ ｍ。。 方案一：对内外江泄水闸坝后冲坑采用大块石 回填处ｊ里。 ５下游边坡淘刷分析及处理 ５．１边坡淘刷现状 方案二：对内外江泄水闸坝后冲坑采用钢筋石 笼回填处理。 方案对比：方案一费用低，施工相对方便，整体 性较差，很难满足高速水流冲刷和消能要求；方案 二费用高，但钢筋石笼体积大重量大，整体性高，更 中江右岸边坡底部无压脚块石，冲刷深度（左 右方向）约１．２ ｍ，表面喷锚混凝土悬空濒临坍塌， 上下游方向长度约４０ ｍ。 ６５ 红水河２０１２年第４期 内江右岸护坡取水泵站上游约５０ ｍ处原底脚 ５．３处理方案 混凝土挡墙因冲刷倒塌毁坏，混凝土护面塌滑，都 已失去防护功能，上下游方向长度约６０ ｍ。内江左 岸征地网围栏下游约３０ ｍ处边坡底部无压脚块 方案一：对护坡底脚淘刷的部位采用船运块石 抛投护脚，对坡脚以上破坏的坡面进行挂网喷护。 方案二：对护坡底脚淘刷的部位采用砌筑挡墙 石，河床冲刷较深，表面喷锚混凝土裂开下滑，上下 游方向长度约４０ ｍ。 ５．２可能产生的原因分析 方案，对坡脚以上破坏的坡面进行挂网喷护。 方案对比：方案一施工方便，投资低，方案二要 做围堰，施工难度大，安全风险大，投资高，但可靠 性相对较强。 综合考虑，选择方案一，已按此方案施工完成， 目前观察基本能满足护坡安全运行要求。 基于行业内的普遍共识，只要岸坡护脚牢固、 不出现坍塌，上部护坡结构恰当，护坡基本会稳定。 从施工后各种护坡形式结构稳定性情况可知，基本 上护坡出现变形坍塌大多是基于护脚的破坏。 坝区地层主要为第四系地层大面积覆盖，按其 ６结论 长洲水利枢纽自投产至今，总体水工建筑物运 行安全，下游河床及护坡出现一定的冲蚀和淘刷不 可避免，不过为确保水工建筑物安全运行，也应当 引起一定重视，不能掉以轻心。造成下游河床和护 坡破坏的因素是多方面的，但也反映了设计对枢纽 投产后水流冲刷缺乏足够的判断。本文从长洲水利 枢纽实际出发，介绍了泄洪对下游河道产生的影 响，对原因进行了初步分析，对处理方案进行了探 讨，采用钢筋石笼抛投回填冲坑及船运块石抛投护 脚方案最可行，希望可以为其他待建的类似工程设 计改进或者投产后河床及护坡维护处理起到一定 的借鉴作用。 参考文献： 成因可分为人工堆积、冲积和残积；下伏基岩全为 燕山早期侵入的花岗岩，沿河出露面积很小。从各 层土的性状及标准贯入试验击数分析，土层的力学 强度除底部砂卵砾石层粘性土层力学强度较高外， 其它各层均较低。由于长洲水利枢纽工程两岸边坡 土质较差，大多为粉质黏土、粉质砂土，近岸一级阶 地前缘在浪蚀、水流冲刷等作用下，极易形成流砂、 流土。 内江下游河床存在暗礁，内江厂房和泄水闸过 水时引起尾水水流出现横向暗流涌浪，加重了两侧 岸坡的淘刷。内江下游右岸护坡破坏与处于水流弯 道处也是分不开的。 另外，内江下游右岸护坡形式为混凝土面板护 坡，整体性差，面板接缝处也为洪水浸泡入侵提供 了通道。汛期在洪水浸泡下，护坡土体达到饱和，退 ［１１ ］徐仙，李日峰．长洲水利枢纽主体工程护坡设计施工 水后应力释放也极易导致护坡变形坍塌。 探究【Ｊ】．红水河，２００９，（４）：２４—２６． Ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｎ Ｆｌｏｏｄ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ Ｈｙｄｒｏ－ｃｏｍｐｌｅｘ ｏｎ Ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ Ｒｉｖｅｒ Ｃｈａｎｎｅｌｓ ＣＡ０ Ｊｉａｎ—Ｗｅｉ （Ｇｕａｎｇｘｉ Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｇｕａｎｇｘｉ，Ｗｕｚｈｏｕ，５４３００２） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｆｔｅｒ ｙｅａｒｓ ｏｆ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｈｙｄｒａｕｌｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ ｒｕｎ ｓａｆｅｌｙ ａｎｄ ｓｔａｂｌｙ ｓｉｎｃｅ ｕｎｉｔｓ ｏｆ Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ Ｈｙ— ｄｒｏ－ｃｏｍｐｌｅｘ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｉｎｔｏ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ａｆｔｅｒ ｆｌｏｏｄ ｓｅａｓｏｎ ｏｆ ２０１ ０，ｉｔ ｉｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ ｕｎｄｅｒｗａ— ｔｅｒ ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ ｓｕｒｖｅｙ ｔｈａｔ ｌｏｃａｌ ｅｒｏｓｉｏｎｓ ａｒｅ ｆｏｕｎｄ ａｔ ｉｎｎｅｒ ａｎｄ ｏｕｔｅｒ ｒｉｖｅｒｓ ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ ｇａｔｅ ａｎｄ ｓｃｏｕｒｉｎｇ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ ａｒｅ ｆｏｕｎｄ ａｔ ｄｏｗｎｓｔｒｅａｍ ｓｌｏｐｅ．Ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｃａｕｓｅｓ ａｎｄ ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ ｏｆ ｔｈｅ ａｂｏｖｅ ｐｈｅｎｏｍｅｎａ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｆｌｏｏｄ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ；ｅｒｏｓｉｏｎ；ｓｃｏｕｒｉｎｇ；Ｃｈａｎｇｚｈｏｕ ｈｙｄｒｏ－ｃｏｍｐｌｅｘ ６６