南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程度汛方案分析

田燕琴，陳太文

（1.河北省水利水電勘測設(shè)計研究院，天津 300250；2.水利部海河水利委員會，天津 300170）

1 工程概況

南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程自古運河樞紐始，基本沿太行山東麓和京廣鐵路西側(cè)北行，先后經(jīng)過河北省的石家莊市、保定市的12個縣（市），至北拒馬河中支進(jìn)入北京市，渠段總長227.375 km，其中渠道長201.047 km、建筑物總長26.328 km?？偢汕c沿途河流、灌渠、鐵路、公路的交叉工程全部采用立交布置。渠段始、末端設(shè)計流量分別為220、50 m3/s。起止點設(shè)計水位分別為76.408、60.300 m。

南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程共有控制建筑物37座，其中節(jié)制閘13座、退水閘11座、分水口門13座。本渠段穿越海河流域的子牙河和大清河兩大水系，共有大型河渠交叉建筑物23座，按照交叉位置的地形條件及河、渠底高程與水位關(guān)系確定交叉工程的穿越方式分為：渠道梁式渡槽3座；渠道倒虹吸16座；渠道暗渠2座；河道排洪涵洞2座。共有左岸排水建筑物105座，其中坡水區(qū)交叉建筑物31座。左岸排水工程均采用河穿渠交叉型式，設(shè)置排水渡槽23座、排水涵洞18座、排水倒虹吸64座。

2 暴雨洪水特性與防洪標(biāo)準(zhǔn)

2.1 暴雨洪水特性

太行山前的暴雨時程分布很不均勻。從歷時看有3 d以內(nèi)的短歷時大暴雨，3 d以上的歷時長、強(qiáng)度大、范圍廣的特大暴雨。暴雨主要集中在6—9月，甚至全年降水量取決于1次或幾次較大暴雨；本區(qū)暴雨年際變化也很大。

總干渠交叉河流的洪水均由暴雨形成，洪水的地區(qū)分布也與暴雨一致。如暴雨高值區(qū)的河流，其洪峰模數(shù)也是高值區(qū)，反映了河流洪峰流量的形成與暴雨、地形及下墊面情況的密切關(guān)系。洪水發(fā)生的季節(jié)與暴雨相應(yīng)，均出現(xiàn)于汛期，且大多數(shù)發(fā)生在7月下旬至8月上旬。

2.2 防洪標(biāo)準(zhǔn)

流域面積大于20 km2的大型河渠交叉建筑物按100年一遇洪水設(shè)計，300年一遇洪水校核；坡水區(qū)及流域面積小于20 km2的左岸排水建筑物按50年一遇洪水設(shè)計，200年一遇洪水校核?？偢汕髑蔚姆篮闃?biāo)準(zhǔn)和與其相連接的各類河渠交叉、左岸排水建筑物的防洪標(biāo)準(zhǔn)相同。

渠道工程、隧洞工程、大型河渠交叉建筑物級別為1級，左岸排水建筑物主體部位亦按1級建筑物設(shè)計，上下游連接段等次要部位為3級。

總干渠京石段為I等工程，渠道及其交叉建筑物的主要建筑物為1級建筑物，附屬建筑物、防護(hù)工程及河穿渠工程上下游連接段等次要建筑物為3級建筑物，臨時建筑物為4級建筑物。

3 度汛方案

3.1 汛前準(zhǔn)備與檢查

（1）控制水位擬定：鑒于南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急供水工程已完成驗收，已滿足通水、泄洪要求，根據(jù)各交叉河流水文特性，結(jié)合工程具體情況，擬定防汛警戒、搶險等控制性水位。

警戒水位是堤防臨水側(cè)達(dá)到一定水深有可能出現(xiàn)險情要加以警惕戒備的水位，是根據(jù)堤防質(zhì)量、保護(hù)重點以及歷年險情分析制定的。到達(dá)該水位時防汛進(jìn)入重要時期，防汛部門要加強(qiáng)戒備，密切注意水情、工情、險情發(fā)展變化，在各自防守堤段或區(qū)域內(nèi)增加巡邏查險次數(shù)，開始日夜巡查，并組織防汛隊伍上堤防汛，做好防洪搶險人力、物力的準(zhǔn)備。根據(jù)本工程的具體情況，大型河渠交叉建筑物警戒水位取50年一遇洪水位，左岸排水建筑物警戒水位取10年一遇洪水位。

保證水位即根據(jù)防洪標(biāo)準(zhǔn)確定的工程設(shè)計洪水位。當(dāng)洪水位接近或達(dá)到保證水位時，全部防汛物資運到指定地點，搶險人員集中到位，做好防汛搶險的一切準(zhǔn)備。并及時通報各級管理機(jī)構(gòu)及地方政府相關(guān)部門對上、下游河段一定范圍內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)級別的警戒，撤退工程影響區(qū)及可能影響區(qū)內(nèi)的人員。大型河渠交叉建筑物保證水位取100年一遇設(shè)計洪水位，左岸排水建筑物保證水位取50年一遇設(shè)計洪水位。

（2）保持防汛道路暢通：總干渠運行維護(hù)道路是防汛搶險的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，汛前應(yīng)加強(qiáng)道路維護(hù)修補(bǔ)，防止暴雨對路基及路面的沖刷破壞。汛前對公路進(jìn)行一次清障行動，修補(bǔ)已損壞的路面；對公路邊坡危石和浮石進(jìn)行全面檢查和清理；對邊坡、擋土墻等處出露的地下水集中滲漏點，應(yīng)采用導(dǎo)、引和附設(shè)反濾、蓋重的措施處理；對公路路塹、擋土墻等存在安全隱患部位，汛前應(yīng)采取措施進(jìn)行加固處理。

（3）保護(hù)供電設(shè)施：各管理處管理范圍區(qū)供電、供水和通信系統(tǒng)維護(hù)正常，確保汛期供電、供水和通信暢通。保證各管理處管理范圍區(qū)涉及度汛設(shè)施的防雷保護(hù)設(shè)施完好。

（4）備足防汛用料：汛前準(zhǔn)備部分防汛備料，包括黏土、編織袋、石渣、塊石料、鐵絲石籠或合金網(wǎng)石兜等。汛期對河床過流情況進(jìn)行觀察或監(jiān)測，對流速較大或流態(tài)不好的部位要及時拋投塊石、石籠、合金網(wǎng)石兜等予以保護(hù)。

（5）設(shè)置度汛警示：險情出險后應(yīng)立即采用預(yù)定的預(yù)警方式向社會公告。在出險區(qū)域適當(dāng)?shù)攸c設(shè)置出險標(biāo)志，懸掛警示牌并指派專人把守，禁止非搶險人員進(jìn)入危險區(qū)。

（6）加強(qiáng)水文預(yù)報：水文預(yù)報是安全度汛的重要保證，應(yīng)保證工程區(qū)域內(nèi)各單位與有關(guān)防汛部門的通信設(shè)施聯(lián)絡(luò)暢通，加強(qiáng)報汛工作，出現(xiàn)汛情應(yīng)及時通報南水北調(diào)中線干線工程各級管理處以及地方政府和有關(guān)主管部門，防患于未然。

（7）保持信息暢通：汛前要檢查維修各種防汛通信設(shè)施，包括有線、無線設(shè)施，對值機(jī)人員應(yīng)組織培訓(xùn)，建立話務(wù)值班制度，保證汛期通信暢通。

（8）建立汛期巡查隊伍：在度汛期間應(yīng)加強(qiáng)人工巡視檢查，巡視檢查范圍包括對主體工程安全有直接關(guān)系的相關(guān)建筑物。

巡視檢查應(yīng)根據(jù)工程具體情況和特點，制訂檢查程序。巡視檢查人員應(yīng)攜帶必要的工具或器具。巡視檢查中如發(fā)現(xiàn)水流形態(tài)惡劣，水流渾濁異常，進(jìn)、出口有沖刷、磨損、淘刷險情，建筑物與總干渠土堤接觸帶有裂縫、滑坡、隆起、塌坑、繞滲跡象或獸洞等隱患時，應(yīng)分析原因，并及時向上級報告。巡視檢查人員應(yīng)按照預(yù)先制訂的巡視檢查程序，對各建筑物及邊坡作例行檢查，以便及時發(fā)現(xiàn)異常跡象。

（9）組織汛前檢查：檢查各管理處的搶險技術(shù)培訓(xùn)情況，包括專業(yè)搶險隊伍、群防隊伍、防汛指揮人員的培訓(xùn)。并在合適的地形條件進(jìn)行實際操作，增強(qiáng)抗洪搶險能力。

左岸排水建筑物，尤其是排水倒虹吸，汛前進(jìn)行清淤，并維護(hù)排水涵洞、渡槽、倒虹吸排水暢通，對影響泄洪的樹木、障礙物、棄渣進(jìn)行砍伐、清理。

汛前應(yīng)對棄渣場的排水溝、排水涵洞和邊坡進(jìn)行全面檢查，對排水溝、涵洞進(jìn)行清理疏通；對堆渣邊坡進(jìn)行必要的保護(hù)處理，確保安全。

對于直接面對小山溝的渠段可通過必要的防護(hù)措施減輕洪水沖擊影響。

3.2 度汛方案

（1）渠道險情及搶險預(yù)案：汛前安排好防汛物資的準(zhǔn)備，備足編織袋、橡皮艇、救生衣，將防汛用的土料、塊石堆放在指定位置，將準(zhǔn)備投入現(xiàn)場的裝載機(jī)、反鏟式挖掘機(jī)、運輸車等設(shè)備進(jìn)行維修和保養(yǎng)。度汛期間，組織防汛人員巡護(hù)檢查，發(fā)現(xiàn)險情能排除的盡快排除，不能排除的險情和重大險情要立即向上級報告，根據(jù)具體險情采用相應(yīng)搶險方案。暴雨洪水過后，立即組織人員進(jìn)行檢查，查險排險，及時處理受損工程及沖坑、塌陷等問題。

（2）交叉建筑物險情及搶險預(yù)案：大型河渠交叉建筑物總干渠段河道口門兩側(cè)護(hù)岸坡腳、導(dǎo)流堤或裹頭護(hù)腳在汛期由于沖刷可能會出現(xiàn)護(hù)岸坍塌或脫坡情況。為保證建筑物進(jìn)出口的安全，首先要穩(wěn)定護(hù)岸、導(dǎo)流堤或裹頭的坡腳，固基防沖。

一旦發(fā)生護(hù)岸坍塌或脫坡險情，首先應(yīng)考慮拋投塊石。拋投塊石從險情最嚴(yán)重的部位開始，依次向兩邊展開。先將塊石拋入沖坑最深處，逐步從下層至上層，以形成穩(wěn)定的阻滑體。選擇突擊搶拋的施工方法，集中力量，一次性拋入大量塊石，避免零拋散堆。為避免砸壞堤岸，可采用滑板，保持塊石平穩(wěn)下落。當(dāng)?shù)贪稈伿穆潼c不能達(dá)到?jīng)_坑最深處時，應(yīng)配合船上拋投。

左岸排水建筑物進(jìn)口不設(shè)攔污柵、工作閘門、檢修閘門。建筑物進(jìn)出口采用混凝土重力式圓弧導(dǎo)流墻或八字墻與河溝邊坡連接。

汛前安排好防汛物資的準(zhǔn)備，備足編織袋、救生衣，將防汛用的土料、塊石堆放在總干渠左側(cè)河道兩岸高處。將準(zhǔn)備投入現(xiàn)場的裝載機(jī)、反鏟式挖掘機(jī)、運輸車等設(shè)備進(jìn)行維修和保養(yǎng)。度汛期間，組織防汛人員巡護(hù)檢查，發(fā)現(xiàn)險情能排除的盡快排除，不能排除的險情和重大險情要立即向上級報告，根據(jù)具體險情采用相應(yīng)搶險方案。暴雨洪水過后，立即組織人員進(jìn)行檢查，查險排險，及時處理受損工程及沖坑、塌陷等問題。

當(dāng)左排建筑物進(jìn)口出現(xiàn)樹枝等雜物時，要及時用消防鉤等將雜物清除，人工不能清除時要及時調(diào)用挖掘機(jī)、拖拉機(jī)等機(jī)械設(shè)備。出現(xiàn)上下游連接渠內(nèi)坡腳被洪水淘刷險情時，要采用筑丁壩形式使水流主流遠(yuǎn)離岸坡，或采用拋塊石護(hù)腳方案。倒虹吸和涵洞內(nèi)淤積一般發(fā)生在洪水水位回落期間。汛期一定要對涵洞和倒虹吸逐一檢查，清除雜物和淤積物；洪水期間加強(qiáng)觀察，洪水過后立即組織人員進(jìn)行檢查，及時清除淤積物。

（3）電網(wǎng)斷電及搶險預(yù)案：1類、2類負(fù)荷動力供應(yīng)及搶險預(yù)案，當(dāng)35kV輸電線路發(fā)生故障或某中心開關(guān)站失去系統(tǒng)電源時，可通過切除故障線路或故障點、閉合聯(lián)絡(luò)開關(guān)等一系列操作實現(xiàn)相鄰兩中心開關(guān)站之間的互為備用。當(dāng)雙回35kV線路同時發(fā)生故障或相鄰中心開關(guān)站同時失去系統(tǒng)電源時，配備有柴油發(fā)電機(jī)組的負(fù)荷由柴油發(fā)電機(jī)組作為應(yīng)急電源供電。

（4）超標(biāo)準(zhǔn)洪水預(yù)案：在南水北調(diào)中線工程運用時段內(nèi)遭遇超標(biāo)準(zhǔn)洪水時，必須采取應(yīng)急方案，具體方案如下：

建立預(yù)警機(jī)制，加強(qiáng)與水文預(yù)報單位聯(lián)系，當(dāng)預(yù)報有超標(biāo)準(zhǔn)洪水時及時通報各運行管理單位及地方政府相關(guān)部門，對上、下游河段一定范圍內(nèi)進(jìn)行相應(yīng)級別的警戒，撤退工程影響區(qū)域內(nèi)的村民，確保當(dāng)?shù)厝罕娚?、財產(chǎn)安全。

在行洪期間應(yīng)派專人監(jiān)測排洪設(shè)施的排洪情況，發(fā)現(xiàn)排水倒虹吸、排水涵洞、排水渡槽進(jìn)水口上游河道存在可能阻礙建筑物行洪的漂浮物時應(yīng)及時排除。

明確上游水庫出險對跨河建筑物的影響分析及對策。

明確原河道堤防出險對總干渠渠道及交叉建筑物的影響分析及對策。

京石段應(yīng)急供水工程部分渠段穿越處于山前坡水區(qū)與平原區(qū)的過渡地帶。工程建設(shè)前這一地區(qū)洪水排泄就不通暢，存在一定的淹沒現(xiàn)象；工程建設(shè)后淹沒水深的增幅較小，但淹沒程度較為嚴(yán)重，發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水時對這些區(qū)域應(yīng)予以高度重視。

另外，由于南水北調(diào)中線京石段應(yīng)急工程線路長，各類交叉建筑物密集，總干渠左、右岸各類交叉建筑物的導(dǎo)流溝、導(dǎo)流埝、橋梁引道對地形的改變相當(dāng)大，改變了工程前洪水的原有下泄途徑，汛期超標(biāo)準(zhǔn)暴雨發(fā)生時可能造成局部暴雨洪水災(zāi)害，各級部門應(yīng)予以高度重視。

3.3 搶險隊伍及物料準(zhǔn)備

（1）防洪搶險隊：總干渠為1級堤防，防洪搶險重點為總干渠左堤、河渠交叉建筑物、左排建筑物及相關(guān)河道。參照 《防汛物資儲備定額編制規(guī)程》（SL298-2004），考慮到總干渠工程防汛特點，防汛人數(shù)按渠道段10人/km計算；各個管理所汛期根據(jù)防洪部位和防洪內(nèi)容成立2～8個防洪搶險隊，每個搶險隊36～48人，設(shè)隊長1～2人，統(tǒng)一指揮，分工協(xié)作。防洪搶險隊總指揮為防洪度汛領(lǐng)導(dǎo)小組組長，防洪搶險隊要求服從防汛領(lǐng)導(dǎo)小組總體協(xié)調(diào)指揮，突擊隊員24 h輪流值守，以應(yīng)付一切可能出現(xiàn)的異常情況。

（2）物料準(zhǔn)備：根據(jù)總干渠堤防、河渠交叉建筑物、左排建筑物及相關(guān)河道的物料需求情況，各個工程管理所汛前準(zhǔn)備防汛物資。汛后險情解除時，將防汛物資歸類清理備用，場地清理干凈，排除淤泥積水，特殊部位進(jìn)行消毒處理。

4 建議

（1）加快推進(jìn)實施防洪影響處理工程和對可能險工部位進(jìn)行重點監(jiān)控。南水北調(diào)中線總干渠工程建成后，不同程度改變了行洪河道的流勢和總干渠兩岸溝道及坡面洪澇水的自然流態(tài)，對局部地區(qū)產(chǎn)生洪水影響。水位壅高，將對部分交叉斷面上游的耕地、村莊等產(chǎn)生淹沒影響；由于部分洪水集中出流對河道兩岸產(chǎn)生沖刷等不利影響，將改變總干渠下游部分河道流勢；另外，部分渠段左岸排水出路難以解決，必然影響下游河道沿岸村莊的防洪安全。

目前，總干渠防洪影響處理工程項目已報國家發(fā)改委審批但尚未實施。為此，建議加快推進(jìn)實施防洪影響處理工程，減小汛期對總干渠自身及左右岸村莊、耕地的防洪壓力，并對可能發(fā)生險情的部位進(jìn)行重點監(jiān)控。

（2）加強(qiáng)對防洪、泄洪工程的日常維護(hù)和管理。南水北調(diào)中線總干渠將是一項長期輸水的永久性工程，全線遭遇大洪水襲擊的可能性較小，容易造成管理上對洪水風(fēng)險認(rèn)識的不足，對交叉建筑物淤塞、河床人為改變等各種影響行洪的因素重視不夠，使得建筑物的泄洪能力不能達(dá)到設(shè)計要求，從而在真正發(fā)生洪水時加大災(zāi)害。因此，管理運行單位應(yīng)高度重視防汛、度汛工作，對于因建筑物淤塞等影響泄洪的各種問題做到每年汛前逐一排查解決，從思想、組織和措施上做好防大汛、搶大險的準(zhǔn)備。