浅析中小型水库工程综合防洪度汛与导流技术

杨莉英，娄旭峰

(1.四川省绵阳武都引水工程建设管理局，四川 绵阳，621000；

2.中国水电基础局有限公司西藏分公司，拉萨，850000)

1 引言

某水库工程按前期设计导截流方案及截流时段，在第一年度4月份开工，到第二年度2月份通过大坝上游二期戗堤合龙截流，库内蓄水约21.0m高度后，通过左侧的放空输水洞进行导流。但实际工程因招标时段延迟，第一年9月才开工建设，较初步设计批复的施工时段相差约5个月，导致工程在第二年2月份达不到初步设计的导截流条件，按初步设计批复的施工方案，本工程导截流被延迟到第二年6-7月份，正逢在主汛期，对工程在汛期开展导截流施工增加了较大的难度，并对主体工程施工参数带来严重的影响。因此，施工中能否确保工程度汛安全和主体工程能否连续进行，成为了工程如何做好防汛与导流技术的关键问题。

在上述情况下，工程参建各方根据工程实际条件，组织召开了关于汛期是否进行导截流与主体工程如何连续施工的专家咨询会，会后再根据专家咨询意见就有关汛期导截流方案与安全度汛、防洪与导截流应急管理等措施进行了深入研究，并开展了多方对比分析，最终确定工程调整导流方案与截流时段，确保工程安全度汛和主体工程汛期连续施工是非常有必要的。

2 工程特点

该水库工程开发任务是以灌溉为主，结合城镇供水等综合利用的III等中型水库工程，最大坝高58.81m，坝长452.0m，总库容1043.0万m3。枢纽总布置由放空输水洞、沥青心墙混凝土砂砾石坝、溢洪道等结构组成。工程库区流域地形为4000m以上的高原高海拔地区，属半干旱亚寒带高原气候，日照时间长，太阳辐射强烈，气温年较差小，日较差大；干湿季节明显，夏季降水集中，且多夜雨，冬季降水少。坝基覆盖层达108.0m，在采取防渗墙截断后，地下水位持续抬高，上游水位高于设计沥青心墙基座高程，对主体工程截流影响较大。

工程区域多年平均降水量385.4mm，其中夏季(6-8月)降水量为274.6mm，占年降水总量71.1%，冬季(12-次年2月)仅为1.3mm，占年降水总量0.34%。主汛期主要在7-9月，初设设计计算的坝址处年平均流量为0.572m3/s，工程区地形陡峻，河道及坡面坡度大，流域面积小，洪水汇流和涨落快，流速大，挟沙能力强。一次洪水过程历时1～3天，主汛期10年一遇的最大洪峰流量在36.5m3/s。水库分期设计洪水流量成果见表1。

表1 水库分期设计洪水成果统计表 单位：m3/s

3 调整导截流方案

3.1 设计导截流条件分析

本工程设计采用二期导流，一期采用右岸老河道导流，二期为老河道段围堰二期戗堤闭气合龙，库内蓄水约21.0m后通过左侧放空输水洞自然导流。施工导截流安排在2月份进行，10年重现期最大水流量为2.16m3/s，截流流量为0.27m3/s。按设计导截流时段，不存在防汛安全问题，且对工程导截流不产生施工上的影响，但因工程受开工时间影响，导致设计导截流时段产生了较长的延迟，施工中完全不能按照设计的枯水时段进行导截流。

3.2 导截流时段变化的影响

按相关导截流条件分析，结合工程实际具备条件，一期围堰、泄水建筑物等在7月份可具备截流条件，但正属于主汛期，与设计的导截流时段相差较大，导截流流量按10年一遇的最大洪峰流量将达36.5m3/s。若在此时段内进行大坝上游围堰二期戗堤合龙截流，库内开始蓄水21.0m通过输水洞导流，则对坝体沥青心墙混凝土施工质量，围堰二期戗堤闭气合龙填筑和汛期防洪度汛安全等，均产生较大的影响。若将工程导截流时段调整至汛期之后10月份进行，则主体工程将在汛期面临停工，造成人员放假、设备闲置影响，从而造成施工成本增加、施工工期延长等诸多问题。同时在10月份截流后，面临高原寒冷地区冬季施工，在增加施工难度的同时，工程进度、成本将再次受到较大影响。

3.3 调整的导流方案

鉴于上述导截流与汛期度汛安全的影响，施工中根据专家咨询意见，结合现场实际条件分析，最终提出了在主汛期不进行截流工作的情况下，既能保证工程防洪度汛安全，又能保证大坝主体工程能连续施工的可行性施工方案，即在库区上游主河床、支沟内分别设置导流围堰，通过安设导流钢管、修建明渠等方式，将库内水流直接导流到输水洞进口，再通过输水洞集中导流，并在坝上游坡脚安设强排系统将上游堰底渗水抽排到输水洞内，大坝主体工程则根据达到施工形象面貌，通过气象条件观察分析，在错过汛期高峰洪水时段择机截流。此方案既可避免汛期大坝受上游洪水的影响，又可确保大坝和沥青心墙混凝土在汛期连续施工，有利于提高坝体防渗系统的整体质量，加快工程施工进度，从而达到工程安全度汛与连续施工的良好效果，大大降低了施工成本。

4 综合防汛与导流方案

4.1 方案总体布置

本工程大坝上游有主河道和支沟两条径流，在导流方案中，就是要将两条径流中的水流集中导流到高位输水洞内完成导流。因此，根据汛期主体工程防洪度汛要求，结合大坝上游主河道和支沟地形地貌测量数据，对导流线路和结构形式等进行了多方案对比分析，最终确定采取“先上导下排，后导排结合”的方式，可确保汛期防洪安全和主体工程连续施工，并且可确保在超标准洪水下，大坝右岸预留缺口可满足应急过流需求。具体方案为：

(1)在库区上游主河床内设置围堰，采取围堰+倒虹吸钢管形式，将主河床水流引入到输水洞内。

(2)在支沟内设置导流围堰，通过修建导流明渠将支沟水流引入到输水洞内。

(3)通过导流剩余的渗水或超过导流标准的洪水，先期通过大坝右岸未合龙的龙口进行顺畅排出，从而可解决超标准洪水的应急过流；在大坝截流后，剩余到库内上游的水，采取抽排系统抽排的方式，将余水引排到上部放空输水洞内。

(4)合理布置坝体分区，当达到一定形象面貌，且临近主汛期末时，根据天气预报，择机在最短时间内完成截流。

由此形成有利的综合防汛与导流系统，确保下游坝体和心墙在汛期安全的情况下能连续施工，且后期在截流后导流钢管还可拆除再用。调整导流方案具体布置详见图1。

图1 调整导流方案总平面布置

4.2 方案实施的关键环节

由于工程区域汛期雨水较多，洪水陡涨陡落，洪水中夹泥沙、石块以及杂物等，在汛期采用导流钢管或明渠引排，容易产生过流不足、过流通道受堵等现象。为预防汛期对工程的影响，确定先将导流设施施工完成，待截流时再启用导流系统，方可确保工程度汛与导截流施工安全，其实施的主要关键环节包含：

(1)在汛期进行导流系统的主河床临时围堰和支沟临时围堰填筑时，先预留一个过流缺口，将明渠和导流钢管均施工完成，围堰上游坡面铺设防渗土工膜和40cm厚粘土，并将预留能封堵围堰缺口宽度的土工膜，然后卷在一旁备用。

(2)将大坝轴线范围内的沥青混凝土心墙基座全部施工完成，并在河道范围内预留一仓混凝土最后浇筑，待导流后，以最快的速度完成该段基座混凝土的施工。

(3)在上游库底靠左侧安设大量程抽水泵，待围堰截流后，将还有部分地下水和临时围堰堰体渗水流入下游，此时则将河道余水集中引排到抽排泵点，通过排水泵抽排到上部输水洞内。

(4)在汛期施工中，尽量将河道预留缺口靠近山体右岸一侧，然后对左岸与上游围堰对称填筑，并进行沥青混凝土的施工。沥青混凝土施工采用预留接头法，将左岸侧一定高程范围内的沥青混凝土先施工完成，使后期截流后靠右岸侧沥青混凝土与预留坝体缺口快速上升，并与左岸平齐，可确保上游地下水位抬升或者上游来水对沥青心墙混凝土施工的影响。

(5)在截流时，先对主河床临时围堰进行截断，再对支沟临时围堰截断，将上游水通过倒虹吸钢管、导流明渠或抽排水泵综合启动，并确保主河道无水的情况下，再进行过流段心墙基座混凝土的施工。

(6)在大坝轴线上游范围设置集中抽水点，并焊制浮箱，将抽水泵安设在浮箱内，使上游水位上升的同时，抽水泵随着上升完成移动抽水，确保沥青混凝土施工面和大坝填筑面在干地施工。

(7)在实施过程中，首先要加强汛期防洪度汛的应急管理，在超标准洪水下，先通过大坝右岸预留的缺口应急过流；其次是在大坝截流，增设围堰闭气合龙后，加强主河床和支沟增设临时围堰的应急管理，当发现临时围堰不稳或出现渗漏异常时，立即采取应急处理措施，情况紧急时应立即启动应急预案，全面做好安全工作。

4.3 应用效果验证

通过综合防汛与导流系统的总体规划与调整布置，确保了大坝主体工程在汛期连续实施的同时，并安全地完成了年度防洪度汛工作。按原设计方案应为第二年度2月份截流，截流流量为0.27m3/s，经此方案的调整与优化，实际施工中工程于第一年度9月中旬顺利实现了上游导流、大坝截流目标，9月中旬截流流量约为2.36m3/s，经过施工过程验证，工程防汛与导截流实施效果良好，既确保了汛期连续施工，又使大坝截流时间提前5个月之久。同时在第一年年底全面完成了大坝主体工程施工，使主体工程避开了冬季施工，主体工程超前8个月，产生了较大的经济效益。具体经济对比分析见表2。

表2 综合防汛与导截流施工经济对比分析

5 结语

通过对本工程综合防汛与导流技术方案的研究应用与效果验证分析可知，本工程优化调整的综合防汛与导流方案实施顺利，在保证工程在汛期连续施工的同时，提高了汛期防汛应急能力，既确保了防洪度汛安全，又有效避免了高原寒冷地区冬季期间的影响，使大坝主体工程提前8个月完工，测算可节约成本达到1471.6万元，方案效果良好，经济效益明显，产生经济效益和社会效益作用明显，值得类似工程借鉴。