融雪洪水区域水库截流度汛措施分析与研究

2021-09-03常以民

四川水利 2021年4期

关键词：度汛导流洞围堰

常以民

(成都市路桥工程股份有限公司，成都，610036)

1 工程概况

某工程地处高寒山区，等别为Ⅱ等，工程规模为大(2)型。工程由一级电站鱼道、引水枢纽、水库等建筑物组成。大坝建筑物为3级，其他建筑物为4级，导流建筑物为5级。

水库坝址为两条河流汇合口下游200m处，设计洪水重现期为30年，设计洪水标准为50年一遇，消能防冲建筑物设计洪水标准为30年一遇，主要建筑物由碾压式沥青混凝土心墙堆石坝、溢洪道、放水导流洞组成。

工程所在流域具有汛期早、汛期短、春汛特征比较明显，年径流量的年际变化较大、径流量年内分配不均的特点。年径流量主要集中在每年的4～6月份，占全年径流量的71.5%。河流径流补给来源主要为季节性冰雪融水，随着气温的回升，山区积雪融化形成洪水。

2 水库截流度汛标准及措施

2.1 度汛标准

工程区域主汛期为4～6月，次汛期为7～10月，枯水期为11～3月。

自河道截流至2021年8月放水导流洞下闸，坝体施工经历2个主汛期。

第一个主汛期(2020年4-6月)围堰挡水度汛(汛期内坝体填筑高程未超过围堰堰顶高程)，导流隧洞泄流。度汛标准为10年一遇洪水。

第二个主汛期(2021年4-6月)坝体挡水度汛，导流隧洞导流。坝体临时度汛标准为30年一遇洪水，经水库调蓄，坝体达到临时挡水度汛水位。度汛标准符合《水利水电工程施工导流设计规范》(SL 623-2013)强制性条文第3.3.1条及表3.3.1的规定。

2.2 流截措施

考虑到围堰作为坝体一部分，围堰填筑采取干地施工，保证围堰填筑质量，在上游围堰上游河道30m处设置截渗堤，拦截围堰施工阶段的枯水期河水，降低围堰基面处的地下水位。截渗堤设置粘土心墙防渗，上游围堰合拢前后，截渗堤截渗并挡水，减少水流对上游围堰龙口段施工的影响，保证围堰龙口的填筑质量和护坡的施工。

根据现场地形条件和设计围堰结构，截流设计龙口底宽3.0m，戗堤预进占龙口边坡坡比1∶1.5，戗堤最大高度6.0m～6.4m，龙口顶宽24.2m。在截流初期龙口抛投料接近三角区时，截流最大流速为2.1m/s。根据截流条件和截流流量，出现最大流速2.1m/s时(龙口底部进占完成时)，当继续进占，由于截流设计流量较小，可轻易截断水流，并随着水位提高，考虑蓄水和渗流影响，龙口流量和流速将迅速降低。

考虑截流过程中水流对龙口底部的冲刷，在龙口底部区域(高2.0m范围内)设置裹头保护，裹头采用块石护坡形式，块石采用20cm～60cm的块石进行裹头保护。

根据围堰设计结构，戗堤顶高程3868.0m，龙口上口宽度为24.2m。

2.3 度汛措施

2.3.1 水库坝体度汛工程措施

汛前与当地气象站、水文局建立联系，获取水情的服务，及时了解山区积雪厚度、气温、雨情、水情及山区小流域洪水和融雪洪水，进行水情预测和预报，以便根据汛情做好度汛工作，保证大坝施工安全度汛，并为河道下游洪水下泄进行通报。

坝体填筑采用全断面上升。大坝坝体第一个汛期(2020年)在围堰的围护下施工，放水导流洞导流。第二个汛前(2021年)整个坝体填筑高程超过围堰高程，填筑至高程3876.0m以上，坝体挡水标准为30年一遇洪水，度汛水位为3874.0m，放水导流洞导流。由于坝体本身具有沥青混凝土心墙防渗，不需要对坝体进行度汛前的临时防渗措施，但须做好上游坡面及护坡的防护，防止风浪的冲刷。

第一年汛期围堰挡水，围堰顶宽10.0m。为保证围堰安全和抵御超标洪水，在汛前要做好准备，购置编织袋，储备袋装土，以便根据水情预报的来水情况，在堰顶码砌编织袋装土，形成子埝。袋装土子埝的坡度1∶1，子埝顶宽1.0m。当子埝高度0.7m，子埝底宽2.4m，埝顶高程3873.3m，需袋装土约100m3。加高0.7m埝堤后，围堰可抵御20年一遇的洪水。

2.3.2 输水隧洞进口度汛工程措施

输水隧洞进口度汛设计标准为20年一遇。围堰截流后，导流洞导流，当遇到10年一遇洪水时，输水隧洞进口水位3871.2m；当遇到洪峰流量20年一遇洪水时，导流隧洞导流，输水隧洞进口的库水位为3872.8m，比输水隧洞进口底板高程3871.0m高1.8m。输水隧洞进口按照3872.8m水位进行设防，在进口导流外侧修建钢筋混凝土挡墙防护，在隧洞进口设置铝合金叠梁挡水板，在隧道内设置挡水墙，阻挡洪水进入隧洞进口及隧洞下游段。

在输水隧洞洞口平台右侧，导流洞引渠右侧护坡上部渠顶修建钢筋混凝土挡墙，挡墙基础高程3870.0m，墙顶高程3873.1m，挡墙长度约50.0m，顶宽0.5m，墙高3.1m。为保证车辆可进输水隧洞施工，在输水隧洞桩号0-019处按照10%修建上坡道路至3873.1m高程，与挡墙高程一致。道路上坡至3873.1m后设置8.0m长的平段，再按10%的坡度下坡至3871.5m高程，跨过导流洞引渠上的桥梁到达现有道路。

为保证输水隧洞汛期施工安全，抵御设计洪水，在输水隧洞洞脸0+000位置设置铝合金叠梁挡水板，挡水板底部高程为输水隧洞0+000开挖面高程3870.6m，挡水板顶部高程为3873.0m。铝合金叠梁挡水板与基础及挡水板之间均设止水，能有效延缓洪水进洞的速度，为洞内设备保护和人员撤离提供条件和时间。

为保证输水隧洞下游洞段的施工安全，防止洪水进入输水隧洞下游，在输水隧洞进口段消力池下游位置设置一道高3m厚0.4m的挡水墙，用M20砂浆砌砖墙，上游墙面做刚性防水防渗，砖墙背面下部1.5m高度范围堆放洞渣，与砖墙共同抵抗水压力。

2.3.3 导流洞防汛的工程措施

2.3.3.1 拦漂索措施

由于导流洞洞径较小，为了防止在洪水期间水库上游下漂的大型树木、杂物在导流洞前堆积，阻塞导流洞，在水库库尾上游的两条河分别设置一道拦漂索，其中一条拦漂索设置在距离导流洞进口350m处，另外一条拦漂索设置在距离围堰左端330m处。

2.3.3.2 导流洞进口防堵塞措施

为了保证导流洞畅通，根据气象站的降雨预报和水磨子沟上设置的水位计提供的水位和流量数据，预计河流可能发生较大洪水期间，在导流洞进口左侧设置1台长臂挖掘机，保证挖掘机随时能投入工作。发生洪水时，操作人员现场值守，对堵塞在导流洞进口的漂浮树木河大型杂物排除或打捞，对顺河下滚大石块等淤塞物能快速疏通处置。遇到极端洪水，挖掘机避险到导流洞进口左岸平台上，操作人员通过平台的爬梯，撤离到安全地带。

围堰截流后第二年，大坝坝体已升高到3876.0m，坝体本身挡水，2021年汛期，度汛洪水标准提高到30年一遇，防洪库水位为3874.0m。结合2020年汛期拦漂索的效果，改进拦漂索的形式，在两条河流的上游3873.0m高程处再各增设一道拦漂索。较大洪水期间，在导流洞进口左侧设置1台长臂挖掘机，保证导流洞的泄洪畅通。当洪水超过30年一遇时，利用挖掘机爬能35°山坡的能力，通过右岸上坝施工道路第三个拐弯处向山下修建60m直抵施工道路的简易山坡道路，向上坝施工道路应急后撤。

2.4 道路保通措施

2.4.1 通向导流洞、输水隧洞的施工道路

上游围堰右岸至导流洞进口的现有道路，为满足路面高于截流后10年一遇洪水水位要求，采取填筑加高处理，保证现有道路与导流洞进口畅通。在导流洞引渠上架设贝雷桥，车辆从现有道路过桥即可进入输水隧洞。

2.4.2 采石场至大坝施工的施工道路

从水库上游左岸采石场至围堰左端修建中线道路，保证截流后左岸的施工交通，为大坝填筑石渣运输提供通道。

2.4.3 水库上游左岸至右岸道路

大坝上游跨河的交通，利用10m宽的围堰沟通两岸。

右岸至右坝头的交通，从围堰右端，对右岸上坝施工道路进行恢复，施工道路通到右坝头坝顶及溢洪道进口。

2.4.4 水库上、下游施工及对外道路

根据大坝填筑的高度，修建沟通大坝上下游的交通的道路。在基坑开挖和大坝填筑高度较低时，利用大坝下游原施工道路，在围堰左、右端修筑连接坡道，形成通向下游的施工道路，为坝基开挖、沥青混凝土基座施工和大坝填筑提供场内交通条件。

当大坝填筑高度升高时，上游需修筑不同高程的筑坝上料道路，沟通石料场与大坝填筑工作面。当大坝填筑高程接近上坝之字形路与大坝的交接点，大坝下游左岸可利用大坝的上坝之字形永久道路，沟通与下游的对外交通。右岸通过修复原有的溢洪道开挖时的上坝路，为溢洪道及坝顶提供施工道路。在上坝道路另修建通向进水塔栈桥桥墩施工的道路，并再沿着山坡延伸接通公路，形成右岸的对外交通通道。

3 预防与预警措施

3.1 获得预警信息途径

建立工程度汛指挥机构，并与当地政府防汛指挥部建立联系，获得洪水预警相关信息。汛期坚持24小时值班制度，做到每日巡查，及时上报汛情险情，确保防汛信息畅通，确保导流建筑物安全。

本工程与当地气象部门建立了气象信息共享机制，密切关注县气象部门发布的气象信息，及时共享各参建单位，不同分级采取有效对应措施。当地气象部门依次采用蓝色、黄色、橙色、红色加以标示，如表1所示。

表1 洪水预警分级标准

汛期与当地水利、水文等部门建立联系，及时进行水情预报及来水通报，以便根据汛情及时做好度汛工作。

3.2 水库截流施工期间分级预警

本工程截流施工期间，监测河水流量(水位)及县气象局发布的预警信息分为红、橙、黄、蓝四级预警，并采取相应应急措施。

(1)四级预警(蓝色预警)：根据戗堤龙口设计宽度及截流设计水流速度标准，结合水文资料，截流施工期间，当截流河道流量大于8.0m3/s或流速大于2.0m/s或县气象局发布暴雨蓝色警报，及时上报项目领导小组，并进入预警状态。值班人员加强巡查检查工作，每天24小时三班巡查检查，密切关注有关气象、雨水信息，监测堰前水位变化及堰体结构与堰体渗水情况。重点对围堰边坡抗冲刷情况和围堰边坡是否稳定进行检查。

(2)三级警报(黄色预警)：当截流河道流量大于16.6m3/s或流速大于3.0m/s，预测将达到防洪度汛设计标准，或县气象局发布暴雨黄色警报，项目及时上报领导小组组长，领导小组组长接到汛情报告后，报告工程项目防汛指挥部门。现场管理人员组织应急抢险工作，调配施工设备，满负荷施工，加快龙口截流速度。加强巡查检查工作，每天24小时三班巡查检查，密切关注有关气象、雨水信息，监测堰前水位变化及堰体结构与堰体渗水情况。考虑人员及机械设备撤离措施。

(3)二级预警(橙色预警)：当截流河道流量大于27.3m3/s或流速大于4.0m/s、戗堤龙口部位边坡冲刷(或掏刷)出现不稳定迹象或县气象局发布暴雨橙色警报，项目及时上报领导小组组长，领导小组组长接到汛情报告后，报告工程防汛领导小组和县防汛指挥部门，并及时启动应急预案并发布超标洪水预警警报，领导小组成员及防汛抢险工作组进入工作状态，进行应急准备。组织人员、设备撤离到安全的地方，施工现场全面封闭，并派出值班人员严格管控，严禁任何人员进入施工现场。

(4)一级预警(红色预警)：现场出现超标洪水，已经超出项目抢险能力或县气象局发布暴雨红色预警信息。防汛领导小组向工程防汛领导小组、县防汛指挥部和塔城地区防汛指挥部门报告，各抢险队人员和设备全部撤离现场到安全区域，对施工现场及施工营区严格管控，严格控制安全区域人员及设备进出，保证人员生命安全。防汛领导小组及防汛工作组组织、接受并服从上级防汛指挥部门的部署指挥，做好防洪度汛处置工作。

现场撤离路线：现场撤离原则是就近向山上高处撤离到安全区域。具体路线为：左岸戗堤施工人员、设备从修建到戗堤顶部的施工道路向上游撤离到临时堆渣场等高处；右岸戗堤施工人员、设备就近从右岸上坝路撤离到高处；导流洞出口对岸堆渣料场的施工人员、设备就近撤离靠山体一侧高处安全区域。

3.3 水库截流后工程度汛分级预警

本工程各施工部位根据施工部位监测的流量(水位)及县气象局发布的预警信息分为红、橙、黄、蓝四级预警，并采取相应应急措施。

(1)四级预警(蓝色预警)：进入汛期后，当上游围堰或进水塔导流洞部位水位达到3869.0m高程，或县气象局发布暴雨蓝色警报，及时上报项目防汛领导小组，并进入预警状态。值班人员加强巡查检查工作，每天24小时三班巡查检查。并密切有关气象、雨水信息，监测堰前水位变化及堰体结构与堰体渗水情况。重点对围堰边坡抗冲刷情况和围堰边坡是否稳定进行检查。

(2)三级警报(黄色预警)：当上游围堰或进水塔导流洞部位水位接近水位3870.5m高程，预测将达到防洪度汛设计标准，或县气象局发布暴雨黄色警报，项目及时上报工程防汛指挥部门。

责任单位将组织抢险队员用铁锹把提前准备好的土料装进编织袋中，加高影响范围内的土石围堰。加高的临时围堰结构采用编织袋围堰，高度0.5m，堰顶宽度1.0m，临时围堰内侧放坡1∶0.5，外侧放坡1∶1，编织袋内装黄土。

加强巡查检查工作，每天24小时三班巡查检查。并密切关注有关气象、雨水信息，监测堰前水位变化及堰体结构与堰体渗水情况。准备人员及机械设备撤离。

(3)二级预警(橙色预警)：当上游围堰或进水塔导流洞部位水位接近水位3872.0m高程，或县气象局发布暴雨橙色警报，现场人员及时上报防汛领导小组组长。防汛领导小组组长接到汛情报告后，报告工程防汛指挥部门和县防汛指挥部，并及时启动应急预案并发布超标洪水预警警报，防汛领导小组成员及防汛抢险工作组进入工作状态，进行应急准备。组织人员、设备撤离到安全的地方，施工现场全面封闭，并派出值班人员严格管控，严禁任何人员进入施工现场。

(4)一级预警(红色预警)：现场已经发生超标准洪水，并经抢险仍不能阻止险情扩大时，或县气象局发布暴雨红色预警信息。防汛领导小组向工程防汛指挥部门、县防汛指挥部和塔城地区防汛指挥部门报告，各抢险队进行应急撤离，对施工现场及施工营区严格管控，严格控制安全区域人员及设备进出，保证人员生命安全。防汛领导小组及防汛工作组织、接受并服从上级防汛指挥部门的部署指挥，做好防洪度汛处置工作。