1 工程概況
新鄂水電站位于黑龍江省遜克縣境內的沾河下游，為混合式開發的水力樞紐工程。壩址位于遜克縣鄂倫春族自治鄉上游15 km.電站廠房位于壩址下游 4.8 km 處，距新鄂鄉約10.2 km.
新鄂水電站是一座以發電為主，兼顧防洪、養魚等綜合效益的水利樞紐工程，水庫總庫容為15.93×108m3,電站總裝機容量為100 MW.根據 DL5180-2003 《水電樞紐工程等級劃分及設計安全標準》，按庫容確定工程規模為大（1）型，工程等別為Ⅰ等；大壩及泄水建筑物為 1 級建筑物，引水發電系統建筑物為3級建筑物。
樞紐工程主要由瀝青混凝土心墻堆石壩、岸坡溢洪道、引水隧洞及地面廠房組成。壩頂高程 267.70 m,最大壩高81.7 m,壩頂長（包括溢洪道）1 274.00 m.電站裝機容量100 MW,為兩臺單機容量50 MW機組。引水隧洞內徑8.0m,長997.66 m.2 條壓力管道內徑為 4.6 m,壓力管道長：1號117.60 m,2號128.99 m.岸坡溢洪道布置 4 個溢流表孔，每孔凈寬12.00 m,設12 m×15.50 m的弧形閘門。廠區位于河床左岸，由引水式地面發電廠房、尾水渠和變電站等3部分組成，廠房尺寸為61.90 m ×21.50 m ×39.54 m（長×寬×高）。
2 導流條件
2.1 水文、氣象條件
根據沾河流域洪水特性，此次設計將施工水文時段劃分為五期，各時段不同重現期的流量見表1.壩區屬高寒山區，極端最低氣溫-48.1 ℃,極端最高氣溫35.2 ℃,多年平均氣溫-1.42 ℃。壩區冰凍期較長，一般在 10 月下旬開始流凌，11月中下旬封河，開河日期為4月上旬至5月上旬。壩區最大冰厚1.50 m,最大凍土深2.2 m.【表1】
2.2 地形、地質條件
壩址處河谷呈不對稱的“U”型，左陡右緩，左岸為切割不深的低山，山體比高一般100~150 m,河谷坡度30°~45°,局部為陡崖。右岸相對較低矮，為寬廣平緩的玄武巖熔巖臺地，地勢由南向北緩慢降低，比高60~100 m,河谷坡度20°~40°,谷底寬一般為200~350 m.兩岸分布有不連續的漫灘和階地。
壩址處平水期水面寬約180 m,河底高程約198.0 m,覆蓋層厚度為5~13 m,河床覆蓋層滲透系數為400~500m/d.
3 導流標準及導流方式
3.1 導流標準
按照《施工組織設計規范》規定，大壩導流建筑物為Ⅳ級，廠房導流建筑物為Ⅴ級。按規范規定，結合此工程的具體情況，確定各導流建筑物的設計擋水標準及過流標準如下：
大壩上下游土石圍堰設計擋水標準，采用枯水期（11月至翌年3月）10年重現期流量79.2 m3/s;壩體缺口過流標準，春汛期采用20年重現期流量796 m3/s,大汛期采用50年重現期流量3 640 m3/s;大壩施工后期渡汛標準采用大汛200年重現期流量5 250 m3/s;廠房土石圍堰設計擋水標準采用大汛5年重現期流量1 200 m3/s;導流洞進出口預留土坎設計擋水標準亦采用大汛5年重現期流量1 200 m3/s.導流洞泄流設計標準采用大汛10年重現期流量1 880 m3/s.
3.2 導流方式
壩址處河谷形狀系數較小，適宜隧洞導流，此次設計著重優化導流時段的選擇。綜合考慮壩址地形、地質條件、水工樞紐布置、施工進度、施工方法等因素，做了 3 個方案：
1）圍堰擋枯水流量方案：經洞徑與圍堰高度經濟比較，并考慮截流、排冰等因素，采用一條 6.5 m×6.5 m（寬×高）方圓形導流洞比較合理，洞長431.66 m.上下游圍堰有部分與壩體相結合，圍堰的設計擋水標準，采用枯水期（11月至翌年3月）10年重現期流量79.2 m3/s,上游圍堰最大堰高為6.3 m.為渲泄截流后的第二年春汛及大汛洪水，在壩體左側預留一段寬55 m的缺口，缺口底高程為204.5 m,右側邊坡為1∶2.0.
2）圍堰擋春汛流量方案：經洞徑與圍堰高度經濟比較，采用一條9.5 m×9.5 m（寬×高） 方圓形導流洞，洞長為431.66 m.上下游圍堰的設計擋水標準采用春汛 10 年重現期流量620 m3/s.上游圍堰在 204.5 m 高程以上為自潰堰，在大汛期遇超過Q=620 m3/s流量洪水即潰決，上游圍堰最大堰高為16.3 m.壩體預留缺口與擋枯水流量方案相同。
3）圍堰擋全年流量方案：導流洞亦為一條9.5 m×9.5m（寬×高）方圓形隧洞，洞長為431.66 m.上、下游圍堰的設計擋水標準，采用大汛期10年重期流量1 880 m3/s,上游圍堰最大堰高為30.94 m.
綜合評價3個方案，擋枯水流量方案工程量最少，因而導流工程造價最低，但主體工程冬季施工量大，壩體填筑強度不夠均衡。擋全年流量方案工程量最大，導流工程造價最高，但主體工程冬季施工量小，壩體填筑強度比較均衡，擋春汛流量方案則介于以上兩者之間。3 個方案工期區別不大，第一臺機組發電工期無實質差別。因此選定導流工程量較小的擋枯水期流量方案。
3.3 大壩各時段導流程序
第一年10月截流，河水由導流洞泄流，在此期間主要進行大壩基礎施工，并形成壩體過流缺口；第二年春汛及大汛，由壩體缺口和導流洞聯合泄流，缺口右岸壩體繼續施工，第二年10月，開始填筑壩體缺口，河水由導流洞渲泄；第三年大汛由壩體攔洪，導流洞及溢洪道泄流。第三年9月下旬下閘蓄水。
4 導流建筑物設計
4.1 大壩上、下游土石圍堰
圍堰最大高度分別為6.3 m和2.6 m.圍堰型式采用雙棱體進占的粘土心墻土石圍堰，堰頂寬分別為41.75 m和27.10 m,圍堰兩側邊坡均為1∶1.3.圍堰背水側堆石棱體與壩體相結合。上下游圍堰堰頂長分別為 174.00 m 和97.00 m.河床覆蓋層厚度為 8~13 m,且滲透系數很大，采用高噴灌漿作基礎防滲處理?！颈?】
4.2 大壩過流缺口
大壩過流缺口上游部分為水平段，下游部分為斜坡段，坡度比為1∶6.5,水平段底高程為204.50 m,斜坡段坡腳底高程為199.00 m,缺口底寬為55 m,兩側邊坡采用1∶2.
壩體缺口與導流洞聯合渲泄大汛50年重現期洪水時，壩體缺口平均流速可達6~8 m/s.在缺口上游水平段及缺口兩側采用鐵絲籠裝塊石防護，在缺口斜坡段采用混凝土楔形體防護，缺口坡腳下游采用鋼筋籠裝塊石防護，防護長度為20 m.
4.3 導流洞
導流洞進口位于壩址上游約300m處，呈弧形布置在左岸，方圓形斷面尺寸為6.5 m×6.5 m（寬×高），洞長為431.66m,洞進出口段明渠長分別為74.0 m和210.0 m,導流洞進、出口底高程分別為 199.00 m 和 198.00 m.洞臉采取噴混凝土和錨桿加固處理，導流洞進出口段各20 m范圍內及洞身（0+205~0+245）m段采用0.50 m厚混凝土襯砌。其余部位采用錨噴支護，導流洞底板采用0.15 m厚混凝土襯砌。導流洞進口上緣采用橢圓曲線型，洞口兩側設有 3.0 m厚的混凝土翼墻，采用平板鋼閘門為封堵閘門，啟閉機平臺高程226.50 m.
4.4 廠房圍堰
廠房尾水渠編織袋粘土心墻土石圍堰頂高程為198.50 m,圍堰最大高度為5.5 m,圍堰頂寬為8.0 m,兩側邊坡為1∶1.5,堰頂長度為80 m.尾水渠兩側漿砌石擋土墻編織袋粘土圍堰最大高度為2.64 m,頂寬為2.0 m,兩側邊坡為1∶0.2,堰頂長度為150 m.
5 截 流
根據施工總進度安排，截流時間選定在第一年10月下旬，進占時間為10月上旬，截流標準采用5年重現期旬平均流量87.8 m3/s.圍堰采用上、下游圍堰同時進占，立堵截流，合龍順序是先上游，后下游。經水力計算，龍口寬度10~20 m.合龍時上游最高水位為 203.5 m,最大落差 3.95m.龍口最大流速 4.0 m/s,拋石最大粒徑 0.70 m.
6 排 冰
壩區開河形式為文開、武開或半文半武兼而有之，武開形式大約平均10年可遇一次。春季流冰冰塊尺寸較大，最大流冰速度為2.27 m/s,最長流冰持續時間為22 d.流冰期流量變化幅度為20~600 m3/s.施工第二年排冰，主要由底寬55 m的壩體缺口通過。為順利排冰，需在下游段采取破冰措施，開通河道、開江時對上游大冰排采取破碎措施。施工第三年排冰，除上、下游采取破冰措施外，尚要對流冰采取蓄冰在水庫措施。
7下閘蓄水措施根據施工總進度安排，下閘蓄水時間定為第三年9月下旬，流量標準采用旬平均5年重現期流量82.6 m3/s.導流洞過此流量時閘門前水位為203.40 m,采用動水下閘。
閘門設計擋水高度為32.1 m.下閘完畢后，即拆除閘門啟閉設備并開始導流洞封堵段的混凝土施工。閘門全部關閉后，蓄水保證率按70%計算，第四年6月末可蓄至最低發電水位242.70 m.
8 結 語
1）在高寒山區、河流洪枯流量差別大的條件下興建土石壩，施工導流設計應該重點分析、研究各個水文時段的洪水資料。結合此工程所在流域的特點，在滿足施工進度的前提下，宜盡可能多地劃分導流時段，充分利用枯水期，從而節省導流工程量，降低工程造價。
2）在進行導流建筑物設計時，宜考慮水工建筑物的施工條件、施工強度，并充分利用永久泄洪建筑物參與宣泄洪水。 此工程中期利用壩體缺口泄洪，后期利用溢洪道泄洪，大大減小了導流洞的尺寸，降低了工程投資。
