三峡工程明渠截流水文监测系统设计与实践 .docxVIP

工程建筑学相关资料ENGINEERING ARCHITECTURE RELATED INFORMATION 工程建筑学相关资料 ENGINEERING ARCHITECTURE RELATED INFORMATION PAGE PAGE 1 三峡工程明渠截流水文监测系统设计与实践  摘要：三峡工程明渠截流，是实现导流明渠封堵、形成三期基坑，为枢纽围堰发电创造蓄水条件的关键性工程。它具有流量大、流速大、落差大、能量大、抛投量大等特点。水文部门设计了水文信息采集—传输—处理—发布与反馈等4个子系流的明渠截流水文监测系统。运用先进的水文仪器设备与技术措施，开展水位、流速、流量、流态、水下地形等项目观测，为明渠截流提供了准确、可靠的实时水文信息。 关键词：水文监测系统 明渠截流 三峡工程 水文监测在三峡水利枢纽的规划论证阶段和工程开工后，一直发挥着重要作用，为工程的科研、设计、截流布局及施工方案选择等提供了科学依据。按照工程设计，三峡工程于2002年11月实现明渠截流。水文部门围绕明渠截流戗堤进占、龙口、大坝导流底孔过流、三期围堰度汛等观测为重点，兼顾库区、坝区、坝下游水文监测，做了深入的研讨，制定了详细周密的监测方案，为明渠截流提供及时、准确的水文资料和分析成果。本文就截流河段与工程概况，水文监测目的、主要内容及作用，监测系统设计，监测仪器设备与技术措施，以及监测系统在截流实践中的应用等分别论述如下。1　　　　河段与工程概况1.1 河段概况三峡工程施工区从伍相庙至鹰子咀长约12km，面积15.28 km2。为较好地掌握施工区水文、河道、水环境变化情势，水文监测河段上起太平溪、下至莲沱，全长22km，水域面积约为22 km2（以下简称坝区河段）。大坝轴线以上1.5km至大坝轴线以下1km为明渠截流水文监测河段（以下简称截流河段），全长2.5km，面积约为3.0km2。三峡工程明渠截流河段水文监测布置见图1。 图1 三峡工程明渠截流河段水文监测布置图1.2 工程概况　　三峡工程明渠截流继一期导流明渠开挖、二期大江截流导流和通航之后、为修筑三期围堰而实现戗堤进占与合龙的关键性工程。（1）三期围堰工程。三期围堰位于导流明渠内。三期上游围堰为Ⅳ级临时建筑物，围堰轴线长427 m，设计洪水标准为4月份实测最大流量17 600m3/s（1877年～1990年资料，下同），相应上游水位81.05m，堰顶高程83.0m，最大堰高33.0m。三期下游围堰为Ⅲ级临时建筑物，围堰轴线长415m，设计洪水标准为频率2%的洪水流量79 000 m3/s，相应挡水位78.3m，堰顶高程81.5m，最大堰高36.5m。上、下围堰均由风化砂、石渣、石渣混合料和块石以及反滤料构筑而成，总填筑量分别为146.58万m3和152.48万m3。（2）明渠截流分流工程明渠截流期采用大坝泄洪坝段导流底孔分流。22个导流底孔分别布设在泄洪坝段的表孔正下方跨缝处，其有压出流口尺寸为6m×8.5m，中间16孔进口底高程56.0m，两侧各3孔进口底高程57.0m。大坝底孔泄流能力受二期上下游围堰拆除高程和底宽的影响，设计明渠截流前，上游围堰拆除高程57m，底宽不小于550m；下游围堰拆除高程53m，底宽不小于410m。（3）明渠截流戗堤工程三期截流采用上、下游戗堤立堵，上游双向、下游单向进占的施工方案。设计按上游戗堤承担截流总落差的2/3，下游戗堤承担截流总落差的1/3。上、下截流戗堤总抛投量分别为35.85万m3和38.38万m3。戗堤施工进占分为非龙口进占和龙口进占两个阶段，设计上、下截流龙口宽度分别为150m和140m，抛投量分别为20.4万m3和20.5万m3。设计截流流量10 300m3/s，经模型试验表明，上、下龙口最大平均流速分别达5.14m/s和4.01m/s，截流终落差4.11m。合龙能量指标达40.4万kw，为葛洲坝工程截流的2.6倍，是巴西伊泰普工程截流的1.4倍，居当今世界龙口能量指标之首。1.3 水文监测的目的、主要内容及作用鉴于明渠截流的难度，水文监测的目的主要为三期截流设计、施工、截流指挥提供可靠数据，同时也为模型跟踪试验、水文预报、水文及水力学计算提供基本资料。特别要为在明渠截流过程中可能出现的突发情况进行跟踪监测，以指导明渠截流施工决策和调度管理。水文监测的主要内容包括水下地形、截流落差、龙口流速、坝址流量及导流底孔分流量等，其主要作用是为掌握截流边界条件、截流水流条件和截流环境影响的动态变化，见表1。　　　　　　　　 表1 三期截流水文监测的主要内容及作用项 目 名 称主 要 内 容主 要 作 用截流边界条件水下地形水下地形形象掌握水下地形形象、口门水面宽及床沙的变化情况，为截流设计优化