碧江区竹田水库施工导截流设计综述
2021-08-08张虎杰龙远莎
张虎杰，龙远莎
(1.铜仁市水利电力勘测设计院有限公司，贵州 铜仁 554300；2.铜仁学院，贵州 铜仁 554300)
0 引 言
位于我国贵州省铜仁市碧江区竹田水库工程，主要是以当地区域找农田灌溉作为主要的服务对象，同时还兼顾到了周围农村地区的人畜饮用水供给功能。竹田水库工程属于小型水利工程工程，由水库和灌区构成。竹田水库工程的正常蓄水位高度为411.40m，对应的水库容量为312.4万m3，水库死水位高度为382.50m。该水库工程总灌溉面积达到了766.7hm2，其中包含了水田300.0hm2，旱地433.3hm2。在工程的设计工作中，工程施工单位针对竹田水库施工导截流的设计工作进行了一系列分析和研究，对不同的导流设计工作方式进行了对比，从中选择出效果更加明显的分期导流设计方法，有效保证竹田水务工程的蓄水和供水安全性，对推动当地农业经济以及人畜的正常用水打下了良好的基础。
1 水库工程基础概况
竹田水库工程位于我国贵州省铜仁市碧江区坝黄镇苗哨溪村境内，竹田水库的坝址位于大江的一级支流之上，大江作为锦江河上游区域的干流条件，属于长江流域的沅江水系。水库坝区和大部分灌区公路之间直接相通，工程交通条件良好。该水库工程主要由水库与灌区两大主体工程所构成，工程建成之后总共为周围8个村落的大部分耕地提供水体资源，解决了大量农村人畜用水问题，水库工程建设涉及的主要土建工程量如表1所示。
表1 主要土建工程量汇总表
续表1 主要土建工程量汇总表
2 施工导截流设计工作方案比选
2.1 施工导截流设计工作标准
水库工程的等级为IV等，工程规模较小，其中主要涉及到的建筑体为4级建筑物，要根据SL303-2017《水利水电工程施工组织设计规范》的规定，对应的导流临时建筑物设定为5级。
2.1.1 一次性全断面围堰设计标准
依照SL303-2017《水利水电工程施工组织设计规范》的相关要求，水库工程倒接流建筑等级设定为5级，在采用土石类结构坝进行施工中，导流建筑体的设计洪水标准为10-5a一遇。在使用混凝土浆砌石结构类型时，导截流建筑体的设计洪水标准为5-3a一遇。竹田水库工程建筑体使用的是土石坝围堰结构，导流建筑设计洪水标准设定为5a一遇[1]。
2.1.2 坝体度汛标准
依照SL303-2017《水利水电工程施工组织设计规范》的相关要求，水库工程到洪水拦截容量<0.1亿m3时，水库工程重力坝坝体施工过程中，临时度汛洪水标准需要设定为20-10a一遇。在工程坝体施工过程中，临时施工度汛洪水<0.1亿m3，同时水库工程的临时度汛作为一个汛期，因此在施工过程中大坝的渡汛标准选择为20a一遇的洪水标准，同时洪水的峰值流量大小为94.6m3/s。
2.1.3 截流、下闸、蓄水标准
根据SL303-2017《水利水电工程施工组织设计规范》的要求，在水库工程到截流、下闸标准方面，运用的是10a一遇的平均流量标准，蓄水标准采用的是80%保证率的月平均流量大小。根据围堰高度、当地建筑材料和施工工期要求结合现场实际情况，上游围堰设计为刚性围堰。上游围堰处有一处浆砌石交通涵，下部埋设φ600过水涵管过流，上游围堰可将原砌体加高，在迎水面采用30cm厚C15混凝土防渗层。下游围堰高度小、填筑量少，且土石围堰堰体可利用坝肩开挖石渣的进行填筑，具有施工方法简单、就地取材、施工工期短等优点，并要求围堰具有一定的抗冲能力，故下游围堰选择黏土心墙土石围堰结构型式[2]。
2.2 导流方式及导流方案选定
由于工程坝址所处的河床区域宽度相对较窄，成V字形合股结构，河床的宽度为13-17m，拟定的基坝为C15混凝土重力坝结构，施工过程中的导流设计流量范围在14.5-26.2m3/s，枯水期时间为5a一遇，水体流量相对较小，同时洪枯流量差异相对较大，不具备全年的导流施工条件。因此，充分考虑到了枯水期的导流设计情况，大坝设定为重力混凝土坝工程的施工周期较紧，依照具体的工程施工地形条件和地理条件，如果使用河床一次拦截隧洞导流施工工程在工程的施工过程中，需要将其进行加大处理。隧洞工程施工的难度较大并且前期的投资量较高，对工程的施工周期会形成一定的影响。因此，经过工程施工单位的深度对比分析之后，将选用分期导流设计方案来替代全断面围堰结构设计方案。通过分期导流设计方案整体的工程施工周期较短，受到外部环境因素的影响较小，导流工程的投资量更低，因此分期导流设计方案表现出的优势更加明显。
3 分期导流设计方案的具体实施
3.1 分期导流流程
1)在开工第1年9月-12月底之间，有效运用原河道的过流条件，对两个坝体的上部和河床到368.08m以上部分来进行基础开挖工作，并且在第1年到12月1日-次年到1月20日，正式完成了纵向围堰工程施工。在第2年的1月16日到，1月30日进行了下游围堰工程施工，河水沿着右岸河床直接过流，并且随时对右岸河床道368.05，高程以下的基础结构进行开挖工作，并且同时进行导明渠进出口施工，4月30日完成370.0m高程施工之后，下坝体混凝土的浇筑和导流明渠施工也相继完成[3]。
2)第2年的5月1日到9月底，为该水库工程施工的汛期在汛期范围内主体工程需要暂停施工，同时采用了原河道导流明渠过水联合的方法来度过汛期，为了有效保证工程的整体施工进度，汛期范围内需要不断加强洪水预报以及导流建筑体的临时防护工作。
3)第2年10月进行了上下游二期围堰工程施工，依照本次工程的施工特性，对工程的施工进度计划进行了分析，截流日期作为第2年10月截流，围堰工程施工完成之后通过导流明渠将河水直接引入到下游河道的二期导流施工区域范围内，并且立即结束河床右岸的基坑开挖工作，在第2年11月底彻底完成了基坑开挖，同时在右岸的河床坝体和溢流坝的下方区域进行混凝土施工。
4)在370.0m高程以下的坝体混凝土施工完成之后，在第3年的2月份正式开始对左右岸水库大坝混凝土的同步施工，并且在8月底正式完成大坝的砌筑工作。在大坝混凝土浇筑工作完成之后需要对围堰结构进行拆除，同时在10月初需要使用叠梁闸门，对明渠进行封堵处理，水库大坝正式开始蓄水，第3年12月底大坝开始对外供水，整个工程施工结束[4-6]。
3.2 导流时段及导流设计流量
根据实地调查，本流域4月中下旬开始降水量明显增大而进入汛期，10月下旬汛期基本结束，大暴雨及大洪水主要集中在6-7月。枯期施工时段在10-3月、10-4月、11-3月、11-4月之间作比选。施工洪水成果见表7.3.1-1。
表2 竹田水库施工期设计洪水
根据坝区水文特性，枯期施工时段在10-3月、10-4月、11-3月、11-4月之间作比选，时段长度为5-7个月，5a一遇洪峰流量为14.3m3/s-26.1m3/s。故本阶段推荐采用的枯水时段为10月-次年4月，时段长7个月[7]。
4 结 语
通过竹田水库工程的施工导截流设计分析可以看出，选用分析导流设计工作方案，整体的导流工作表现效果更加明显,整个工程的施工进度较快，并且施工质量符合水库工程的节流工程设计标准.水库工程在正式投入使用之后，整体的工作效果非常明显，对当地区域的农田灌溉以及人畜用水，提供了充足的水资源保障，不断推动当地区域的农业经济快速向前发展。
