夹岩水利枢纽工程2018年度汛风险分析与应对措施

2019-07-08

水利水电快报 2019年6期

（贵州省水利投资（集团）有限责任公司，贵州贵阳 550081）

1 工程概况

夹岩水利枢纽及黔西北供水工程（以下简称“夹岩工程”）位于贵州省毕节市及遵义市境内，是一项以城乡供水和农田灌溉为主要任务，为区域扶贫开发和改善生态环境创造条件的综合性大型水利枢纽，是国务院确定纳入“十三五”期间分步建设的172项重大水利工程之一。夹岩工程为Ⅰ等大（一）型水利工程，由水源枢纽工程、毕大供水工程和灌区骨干输水工程三大部分组成，初步设计概算总投资186.489亿元，施工总工期66个月。

水源枢纽工程位于乌江一级支流六冲河中游。六冲河干流上暗河溶洞分布广，比较大的伏流有卡上、猪爬岩、毛家洞、大天桥、中天桥、小天桥、梯子岩伏流，伏流概况及示意见图1。坝址在纳雍县厍东关乡和维新镇交界处，坝址以上集水面积为4 312 km2。河床布置混凝土面板堆石坝，最大坝高154 m，坝长429 m；左岸布置开敞式溢洪道、泄洪洞、放空洞、导流洞、灌溉取水口及毕大供水取水口；右岸布置引水发电系统；水库校核洪水位1 326.01 m，正常蓄水位1 323.00 m，坝顶高程1 328.00 m，总库容13.23亿m3，电站总装机容量90 MW。

夹岩工程主体于2015年10月开工，2017年9月30日完成截流。

图1 库区及坝址下游干支流和伏流示意

2 度汛分析

2.1 初设审批的施工导流规划

2.1.1 导流方案、导流标准和导流方式

在可研和初设阶段，分别对枯水期和全年施工导流方案进行了比选。枯水期施工导流方案的特点是在截流后基坑开挖量大，一个枯水期内填筑至大坝临时挡水断面会面临工期紧张、填筑规模大、月填筑上升速度快及施工难度大等问题。全年施工导流方案的特点是大坝施工安排较为灵活，不受第一个枯水期大坝施工临时度汛的制约，交叉施工干扰小。从导流洞、围堰、潘家岩脚堆积体处理、陈家大沟渣场规模及开挖运距等方面综合比较投资，全年施工导流方案节省投资约420万元。经过综合考虑，确定采用全年施工导流方案。

根据相关标准和规范［1-2］以及夹岩工程初步设计批复，混凝土面板堆石坝、溢洪道、泄洪洞、放空洞及坝后电站取水口为1级建筑物，坝后电站及其引水隧洞为3级建筑物，施工导流建筑物级别为4级，初期导流设计采用10 a一遇全年洪水标准，相应洪峰流量1 570 m3/s，采用河床一次拦断，上、下游围堰挡水，左岸导流洞泄流的导流方式。

2.1.2 导流建筑物

（1）导流洞。由进口引渠段、洞身段、闸井段、洞身段和出口明渠段组成。闸井布置于导流洞中部，采用岸塔式。闸井设一道封堵钢闸门，尺寸为6.0 m×8.0 m，闸井底板高程1 214.0 m，闸井检修平台高程1 226.0 m，闸井顶高1 245.0 m满足导流度汛高程要求，闸井段长12.5m。导流洞洞身长1490.17 m，城门洞形，设计洞径6.0 m×8.0 m，中心角120°，纵坡为0.45%，为有压流隧洞。

（2）围堰。考虑工期进度、节约投资和现场实际情况，上下游围堰均采用土石围堰。上游围堰挡水水位1 252.4 m，相应堰顶高程为1 254.0 m，堰顶宽15 m。围堰基础采用混凝土防渗墙防渗，墙厚0.6 m。围堰堰体采用土工膜心墙防渗，迎水面边坡1∶2，背水面边坡 1∶（1.5～1.75），上游采用抛石护坡。下游围堰挡水水位1 214.50 m，相应堰顶高程为1 215.50 m，堰顶宽6 m，下游围堰水头较低。围堰基础采用控制灌浆防渗，堰体采用土工膜心墙防渗，围堰迎水面边坡1∶1.75，背水面边坡1∶1.5，迎水面采用抛石护坡。

2.2 度汛风险分析

2.2.1 施工导流建筑物洪水标准偏低

工程围堰混凝土面板堆石坝为1级建筑物，考虑汛期正常施工，施工期不允许过水，并预留沉降期；围堰使用年限大于1.5 a、小于3 a；围堰长149.5 m，最大堰高44.5 m，相应库容为9 490万m3。如围堰失事，将淹没基坑以及下游集镇，并影响第一台机组发电，造成较大灾害和损失。按相关标准和设计规范，符合4级临时性水工建筑物标准对应的洪水标准为10～20 a一遇；工程初期导流设计采用10 a一遇全年洪水标准偏低。

2.2.2 超标洪水发生概率较大

根据《贵州省水资源公报（2012～2016年）》分析［3］，乌江流域近5 a均属于平水年份。黄维等提出贵州省近30 a来降水量呈下降趋势［4］，发生极端降雨事件的次数也呈减少趋势，但降雨强度呈增加趋势。根据历史洪水分析，坝址处1931年发生过一次约80 a一遇洪水，1983年发生过一次20 a一遇左右洪水，1931年距2018年87 a，1983年距2018年35 a，因此2018年坝址发生超标洪水概率相对较大。

2.2.3 超标洪水影响范围广

水源枢纽工程围堰接近一个大（二）型水利工程库容。当遭遇超10 a一遇洪水，上游围堰堰顶过流，溃堰水位为1 252.4 m，按堰体瞬间全垮计算溃堰洪水流量为39 700 m3/s，并由此计算溃堰后沿程各断面最大流量和水面线。由于围堰下游17.03 km处的梯子岩伏流阻水严重，本次溃堰洪水过程线按伏流洞堵塞、洪水不能下泄、形成临时湖泊的最不利条件考虑。按梯子岩伏流入口库容曲线量算，围堰下游0+000～2+295段影响高程为1 252.4～1 241.0 m，2+295～17+030段影响高程为1 241.0 m，超标洪水影响范围广。

2.2.4 导流洞洞径小、排渣泄洪能力小

初步设计中根据不同导流洞断面及上游围堰工程量、投资比较，从方案经济性及围堰的施工时段和大坝度汛风险综合考虑，确定导流洞洞身断面尺寸为6.0 m×8.0 m，下泄流量为562.9 m3/s，远小于10 a一遇全年洪水标准流量1 570 m3/s。导流洞洞身断面偏小，排渣泄洪能力较小，堰前水位上涨较快，应急反应时间短，必须做好水情监测预报预警工作。

3 度汛风险应对措施

3.1 汛前准备工作

（1）分级成立防汛度汛指挥机构、建立度汛管理制度和落实度汛责任制。项目法人单位联合毕节市防指共同成立了夹岩工程地区联合防汛指挥部，同时发布了联合防汛通告。建设单位成立了夹岩工程防汛度汛领导小组，制定了工程防汛值班制度、防洪度汛管理办法、安全度汛责任制等管理制度，汛前分别与设计、监理、施工和监测等单位签订安全度汛目标责任书，明确参建各方防汛度汛责任，将度汛安全目标责任分解落实。

（2）编制防洪度汛技术要求、度汛方案及超标洪水应急预案。设计单位2018年2月编制完成防洪度汛技术要求，建设单位3月编制完成度汛方案及超标洪水应急预案。项目法人单位组织相关单位对度汛方案及超标洪水应急预案进行评审修订后报送贵州省水行政主管部门。贵州省水利厅、省防汛抗旱指挥部（以下简称“防指”）于2018年4月组织专家对工程2018年度汛方案及超标洪水应急预案进行了审查、批复。各施工单位根据批准的度汛方案及超标准洪水预案，细化制定本单位防汛度汛及抢险措施，经监理批准后实施，并报建设单位备案。

3.2 安全防汛措施

（1）增设上游围堰子堰、提高应急抗洪能力。根据相关设计规范［1，2，5］，充分考虑工程2018年10 a一遇洪水标准偏低、发生超标洪水概率较大、下游影响范围广和人员多、围堰失事后造成较大灾害和损失的工程度汛严峻形势，立足于围堰不过水主动防御，上游围堰采取增设子堰应急措施，加高3.5 m至高程1 257.5 m，可抵御20 a一遇洪水，提高应急抗洪能力，降低度汛安全风险。水情监测预报将发生超20 a一遇洪水时，紧急撤除上游围堰子堰，基坑进行预充水，以减小对下游的影响。

（2）统筹安排精心组织、确保度汛节点目标。在截流验收阶段就明确了2018年工程度汛形象面貌，围堰施工、基坑开挖、坝体填筑工程量大、施工强度大。为确保达到度汛形象面貌要求，结合中长期水情趋势预报，于2017年9月30日主汛末提前截流，为基坑开挖、坝体填筑多争取时间。上游围堰堰基采用“双排振孔高喷+双排控制性灌浆”防渗，堰体采用“复合土工膜心墙”防渗，控制性灌浆、高喷灌浆、土工膜、黏土心墙和堰体填筑等检测全部合格，防渗效果良好，为后续施工创造了有利条件。同时，制定了详细的措施计划，配备了合理的施工资源，通过精心组织实施，上游围堰于2017年11月3日闭气完成，2018年4月10日围堰工程完工，提前具备挡水条件；大坝于2017年12月29日开始填筑，于2018年4月30日提前达到1 229 m高程，9月29日提前达到1 254 m高程，确保了2018年度汛节点目标，同时为2019年度汛奠定基础。

（3）利用水情测报系统科学指导工程施工。根据SL34-2013《水文站网规划技术导则》［6］降水量站布设密度相关要求，在坝址上游布设15个雨量站、4个水位站（见图2），制定了水情监测预报方案，并结合“东方祥云”大数据平台，同时与当地水文气象部门建立联系机制，实时掌握流域天气变化以及上游雨情、水情、汛情发展变化，按照批准的水情监测预报方案定期发布监测信息，科学预报堰前水情，包括堰前水位、洪峰流量、峰现时间、洪水频率、水位涨跌及防汛建议等，合理指导工程施工。

图2 夹岩工程站点布置示意

（4）关键结构安全监测、掌握结构运行状况。上游围堰、导流洞是导流度汛关键结构，在上游围堰基础布置10支渗压计，堰顶布置7个表面变形观测墩，在导流洞进出口边坡布置12个表面变形观测墩，并定期监测，掌握围堰渗漏以及导流洞、围堰稳定情况，根据监测情况采取相应措施，科学指导工程度汛。

（5）重点部位布置视频监控、实现可视化管理。上下游围堰、导流洞进出口、大坝是度汛重点部位，在上下游围堰、导流洞进出口、大坝左右岸及坝基上下游分别设置24 h视频监控，结合上下游围堰、导流洞进出口设置的水位标尺，实时掌握围堰、导流洞运行情况及大坝施工情况，发现险情或生产异常及时进行协调处理，实现远程可视化管理。

（6）开展宣传教育培训、增强防汛安全意识。根据批准的度汛方案和超标准洪水应急预案，建设单位组织参建各方进行专题培训，开展了大坝垮坝警示教育，宣贯工程防汛值班制度、防洪度汛管理办法等防汛相关管理制度，强调防汛值班时间地点和方式、工作职责、值班纪律、汛情报告、预警分级和应急响应流程等防汛工作重点，同时印制防汛宣传手册3 600册，向下游影响群众发放。通过开展防汛宣传、教育、培训，参建各方和下游影响群众防汛安全意识明显提高，为安全度汛打下坚实基础。

（7）组织汛前汛期检查、排查治理度汛隐患。根据防洪度汛技术要求，建设单位组织参建各方开展汛前综合大检查，重点检查汛前形象面貌、度汛准备、防汛措施落实及现场隐患等方面，对检查发现的问题和隐患，督促各标段在汛前完成整改，确保安全进入汛期。汛期每月由监理单位组织进行汛期检查，同样会督促各标段整改发现的问题和隐患，并将整改情况报建设单位。通过定期排查治理减少事故隐患，防止和减少事故发生。

（8）引入工程保险机制、加强度汛风险管理。工程由项目法人分标段统一投保建筑安装工程一切险及第三者责任险，并按合同约定组织保险知识、理赔流程、事故处理和风险管理等方面的培训，组织对工程开展全面现场风险评估，针对自然灾害、意外事故、第三者责任、管理及施工等风险提出防范建议，形成风险评估报告下发各标段，督促各单位加强度汛风险管控，防止和减少事故发生。

3.3 应急抢险预案

（1）成立超标准洪水防洪抢险领导小组。项目法人单位联合毕节市防指共同成立了夹岩工程2018年超标准洪水防洪抢险领导小组，成员包括水务、气象、水文、应急、民政、移民等部门及县（区）防指、乡（镇）防办、相关参建单位的负责人，并明确了各单位、部门工作职责，领导小组办公室设在建设单位，负责领导小组日常工作。参建各方分别成立各单位防洪抢险领导小组，统一服从夹岩工程超标准洪水防洪抢险领导小组领导。

（2）超标准洪水影响分析。上游围堰增设子堰应急抗洪，堰顶高程1 257.5 m，可抵御20 a一遇洪水。在分析超标准洪水溃堰影响时，按20 a一遇洪水未撤除子堰情况偏安全考虑，相应洪水流量1 910 m3/s，水位1 255.85 m，库容11 500万m3。按堰体瞬间全垮计算溃堰洪水流量43 000 m3/s，按照梯子岩伏流入口库容曲线量算，围堰下游0+000～1+300段影响高程为1 255.85～1 246.00 m，1+300～17+030段影响高程为1 246.00 m，梯子岩下游油菜河1.4 km明流段影响高程为1 220.00 m，影响末端为瓜仲河电站出口，未对洪家渡库区造成影响。

（3）测量标注影响范围、统计确认影响人员。经测量标注下游受超标洪水影响范围共涉及2县3乡（镇）5村18组，统计确认影响人数为3 582人、设备67台套，其中：水源1标、水源2标、安全监测1标、水情监测标、“三通一平”二期标、总干1标、“三通一平”二期监理标528人、设备67台套，村民632户2 917人，未来之星幼儿园、抵纳电站、瓜仲河电站及九洞天景区137人，应急转移难度大。

（4）制定转移避险方案、落实转移责任人员。结合现场实际情况，工程区设置3个施工设备停放点，施工人员转移到各自项目部，工程区下游设置12个临时安置点，同时合理规划撤离路线，并在安置点和路口设置警示标志标牌28块，制作应急转移明白卡3 600张，向受影响人员发放，卡上注明安置点、转移路线、乡（镇）村组转移负责人和联系电话以及预警方式和信号等。

（5）预警措施。根据堰前实测水位，结合七星关水文站实测流量及区间预报洪水成果，推算堰前洪峰流量，确定工程洪水预警分为Ⅳ级、Ⅲ级、Ⅱ级和Ⅰ级。

（6）转移程序和分工。按20 a一遇洪水流量、导流洞下泄流量以及区间库容计算，Ⅰ级预警水位到围堰过流溃堰时间约4.2 h。Ⅰ级预警发布后，要求在2 h内将淹没范围内的施工人员、主要施工设备和下游群众转移至指定临时安置点。工程区内由建设单位负责组织各标段施工人员、设备转移避险，由各标段负责封锁施工区各路口并实施警戒。工程区外由当地乡（镇）政府负责组织辖区内群众转移避险，负责封锁辖区内各路口并实施警戒，并以乡（镇）为单位组建应急抢险队，各村组建立户与户之间结对帮扶机制，帮助老、弱、病、残、幼等行动不便群众转移。在Ⅰ级预警解除前，任何人不得进入淹没影响区。

（7）应急保障措施。包括24 h应急值守、应急通讯保障、应急供电保障、应急设备物资和超标洪水应急演练等。

4 主要经验和不足

4.1 主要经验

（1）成立防汛指挥机构、落实防汛责任。联合防汛指挥部在后续防汛工作中发挥了积极重要的作用，工程参建各方与地方政府、部门相互配合，对下游近20 km河道进行测量标注，统计确认影响人员，并建立通讯录，制定转移避险方案，落实转移责任人，开展超标洪水应急演练，建立联动机制等，顺利完成了防汛相关工作，是安全度汛的组织保障。

（2）度汛方案可行、应急预案可靠。综合考虑超标洪水应急措施，采取先进设备和技术手段实现度汛信息化管理。预警分级和响应措施要具体、量化。各单位设立防汛值班室，并保持密切联系，严格执行24 h值班，确保应急通讯、供电、设备和物资，组织超标洪水应急演练，是安全度汛的应急保障。

4.2 存在的不足

在密切关注库区雨洪以及堰前水位情况的同时，建设单位组织相关参建各方做好相关应急准备，并立即向市防指汇报，协调当地消防部队，共同处理洞口漂浮物堵塞导流洞口险情，确保了工程安全和下游民众生命财产安全。但库区清理范围大，清理后未经汛期检验，由于砍伐树木及房屋拆迁木料、家具较大，导流洞径较小，强降雨导致漂浮物汇集导流洞口。经过此次险情后，当地政府组织相关单位对库区进行了拉网式排查清理，再未发生类似险情。