引紅濟(jì)石調(diào)水工程低壩引水樞紐2011年度汛方案研究

董 鵬

（陜西省石頭河水庫灌溉管理局 陜西 楊凌 712100）

1 概述

1.1 工程概況

引紅濟(jì)石調(diào)水工程位于太白縣，是把漢江北岸褒河支流紅巖河水通過穿越秦嶺的隧洞自流調(diào)入渭河南岸支流石頭河中的跨流域調(diào)水工程。主體工程由位于紅巖河上的關(guān)山低壩引水樞紐和穿越秦嶺五里坡梁與太白盆地南緣山區(qū)的19.76km長輸水隧洞兩大部分組成。低壩引水樞紐主要建筑物按3級(jí)設(shè)計(jì)，次要建筑物按4級(jí)設(shè)計(jì)，臨時(shí)建筑物按5級(jí)設(shè)計(jì)。

引紅濟(jì)石調(diào)水工程攔河低壩引水樞紐設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)流量見表1。

表1 永久性水工建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)

表2 關(guān)山站不同頻率分期洪水成果匯總表 單位：m3/s

1.2 水文氣象條件

1.2.1 水文條件

（1）徑流：紅巖河徑流由降水形成，年際變化、年內(nèi)分配與降水關(guān)系密切，豐枯年徑流懸殊，汛期與非汛期差異很大，壩址以上多年平均徑流量為1.467億m3，紅巖河關(guān)山站10年實(shí)測年徑流2003年最大1.94億m3，1998年 次 大 1.209 億m3，2002年 最 小0.483億m3，歷年最小日平均流量0.30m3/s。

（2）分期設(shè)計(jì)洪水：洪水由暴雨形成，因流域面積小，洪水具有峰高量小歷時(shí)短的特點(diǎn)。根據(jù)洪水季節(jié)變化和施工需要，分別計(jì)算10月～3月、10月～4月、10月～5月和11月～2月、11月～3月、11月～4月及11月～12月各時(shí)段設(shè)計(jì)洪水。關(guān)山站不同頻率分期洪水成果見表2。

1.2.2 氣象條件

引紅濟(jì)石調(diào)水工程地處秦嶺山脈深處，樞紐區(qū)位于太白山間構(gòu)造盆地上，氣候特征屬于典型的大陸性季風(fēng)氣候，由于區(qū)內(nèi)海拔高度相差懸殊，氣候特點(diǎn)各異。川道四季分明，屬溫帶氣候，高山區(qū)無夏季，春秋相連，冬季酷寒持續(xù)漫長，流域多年平均降水量817mm，平均氣溫7.6℃，極端最低氣溫-25.5℃，極端最高氣溫32.8℃，無霜期155天，最大凍土深度48cm，年最大平均風(fēng)速20m/s，相對(duì)濕度72%。

1.3 初步設(shè)計(jì)階段導(dǎo)流渡汛方案簡介

樞紐壩址處采用分兩期導(dǎo)流的導(dǎo)流方式。左岸一期基坑導(dǎo)流在一期圍堰的保護(hù)下，施工項(xiàng)目有：左岸進(jìn)水閘、沖沙閘及部分泄洪閘壩段。上游來水主要由束窄后的原河床下泄。導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)按10年一遇枯水期流量Q＝29m3/s設(shè)計(jì)，上游水位1469.7m。

右岸二期基坑導(dǎo)流截流后進(jìn)行右岸二期基坑的施工。施工項(xiàng)目有：右岸剩余部分泄洪閘壩段及金屬結(jié)構(gòu)安裝。上游來水主要由沖沙閘和已建成的一孔泄洪閘下泄。導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)按10年一遇流量枯水期流量Q＝29m3/s設(shè)計(jì)，上游水位1470.1m。

施工導(dǎo)流規(guī)劃表見表3。

表3 施工導(dǎo)流規(guī)劃表

表4 泄流曲線表

2 2011年汛前導(dǎo)流工程面貌

閘壩樞紐工程布置主要建筑物有泄洪閘、沖沙閘、進(jìn)水閘、左右岸擋水壩段、進(jìn)水閘后的連接隧洞。前四部分在平面上呈一條直線南北方向并列布置，壩頂高程1475.80m，閘壩頂全長約89.50m。水庫正常蓄水位為1471.50m，最大壩高10.80m。樞紐各建筑物均采用混凝土或鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。泄洪閘和沖沙閘底板采用同一高程為1467.50m，其中泄洪閘3孔，單孔寬度20.0m，沖沙閘1孔，孔口尺寸4.0m，均為開敞式閘室；進(jìn)水閘1孔，進(jìn)口底高程1469.0m，孔口寬度3.0m。

閘壩圍堰均土石圍堰結(jié)構(gòu)形式。圍堰頂寬3.0m，上游面坡比1∶2.0，下游面坡比1∶1.8，圍堰軸線長度128m，最大堰高3.0m。圍堰堰體和基礎(chǔ)均采用復(fù)合土工膜心墻防滲，土工膜兩邊各填筑50cm厚的過渡料，土工膜垂直鋪設(shè)至強(qiáng)風(fēng)化下線，鋪設(shè)深度10m。圍堰迎水面采用干砌石護(hù)坡，厚度30cm。

低壩樞紐2011年施工進(jìn)度計(jì)劃：泄洪閘、沖沙閘完成主體澆筑，連接隧洞貫通，束水墻基礎(chǔ)澆筑至1471.50m高程。

目前，由于位于主河道的泄洪閘和沖沙閘主體及下游護(hù)坦已澆筑完成，具備過水能力，因此，安全行洪是有保障的。而進(jìn)水閘由于受連接隧洞施工影響，目前尚未施工，因此隧洞進(jìn)口無堵水設(shè)施，如洪水進(jìn)洞，將直接威脅隧洞下游各標(biāo)段施工人員的安全。

4 導(dǎo)流度汛標(biāo)準(zhǔn)

引紅濟(jì)石調(diào)水工程為Ⅱ等大（2）型工程，閘壩樞紐為3級(jí)建筑物，根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL303—2004），確定其導(dǎo)流建筑物級(jí)別按5級(jí)臨時(shí)建筑物設(shè)計(jì)，導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)為10年～5年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。

由于本工程處在山區(qū)河流，暴雨洪水來勢較猛，流量大，演進(jìn)速度快，且上游沒有有效的水情測報(bào)系統(tǒng)，對(duì)工程安全施工威脅較大，而樞紐工程不是控制性關(guān)鍵線路，為了降低導(dǎo)流工程造價(jià)，安排整個(gè)樞紐施工期避開汛期，在兩個(gè)枯水期內(nèi)完成壩體混凝土澆筑。綜合考慮以上因素，本工程施工期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)選取10年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)。導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)按10年一遇枯水期流量Q＝29m3/s設(shè)計(jì)。相應(yīng)的洪峰流量 Q=576m3/s。

5 導(dǎo)流度汛方式

5.1 導(dǎo)流度汛方案

根據(jù)低壩樞紐2011年汛前的施工面貌，本階段提出度汛方案為：

2001年汛期，考慮到位于主河道的泄洪閘和沖沙閘主體及下游護(hù)坦已澆筑完成并具備過水能力，因此，汛期可繼續(xù)進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)的施工，而位于左岸的進(jìn)水閘及連接隧洞應(yīng)停止施工，并對(duì)連接隧洞進(jìn)口進(jìn)行有效封堵，防止洪水進(jìn)洞，威脅隧洞下游標(biāo)段安全。

5.2 行洪能力分析

根據(jù)目前泄洪閘、沖沙閘已建成的現(xiàn)狀，其均已具備過流能力，過流按無坎寬頂堰流計(jì)算，計(jì)算公式如下：

式中，Q——流量；

H0——堰上水深；

σ——堰流淹沒系數(shù)；

ε——側(cè)收縮系數(shù)；

m——流量系數(shù)；

B0——閘孔寬度。

由計(jì)算可知三孔泄洪閘加一孔沖沙閘的過流能力完全滿足泄洪要求，其泄流水位為1470.6m。

但低壩樞紐上下游河道由于受施工影響，河道內(nèi)堆有大量棄渣，這就阻礙了河道的行洪能力，因此，必須對(duì)河道內(nèi)棄渣予以清理。

6 保證安全度汛的主要措施

6.1 工程措施

（1）汛前結(jié)合河道疏通，對(duì)上下游河道內(nèi)的棄渣進(jìn)行及時(shí)清理，保證河道正常的行洪斷面。

（2）停止一切河道內(nèi)施工項(xiàng)目，并對(duì)連接隧洞進(jìn)口進(jìn)行封堵，封堵采用C15埋石混凝土，封堵長度5m，并對(duì)封堵體頂部空腔回填密實(shí)。

6.2 組織措施

在整個(gè)施工期間，特別是汛期，要加強(qiáng)氣象、水文觀測和預(yù)報(bào)，為安全度汛提供決策依據(jù)；為確保施工安全，應(yīng)采取以下措施：

（1）建立防汛指揮機(jī)構(gòu)，明確防汛責(zé)任人，設(shè)專職水情預(yù)報(bào)人員，及時(shí)掌握水情，為防汛提供決策依據(jù)，根據(jù)防汛任務(wù)，組建防汛搶險(xiǎn)隊(duì)伍；

（2）汛前做好“防汛施工組織”并報(bào)監(jiān)理工程師審批，并按審批要求，認(rèn)真組織實(shí)施；

（3）依據(jù)施工組織設(shè)計(jì)，配備并及時(shí)調(diào)整各種物資材料、設(shè)備、勞動(dòng)力等資源，合理安排、靈活調(diào)度，確保各階段內(nèi)進(jìn)度計(jì)劃的實(shí)現(xiàn)；

（4）圍堰頂部準(zhǔn)備充分的草袋土或編制袋土，若發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水，及時(shí)加高圍堰即填筑草袋或編制袋裝土子堰；并積極超前組織好人員、機(jī)械設(shè)備、材料的撤退工作，避免或減少損失；

（5）準(zhǔn)備抗沖能力較好的材料，如大塊石、草袋、編制袋、鉛絲籠等，對(duì)圍堰有折沖水流沖蝕的地方進(jìn)行加固，確保圍堰安全；

（6）做好堵漏的設(shè)備和材料的準(zhǔn)備工作，在出現(xiàn)意外情況時(shí)及時(shí)處理。

7 主要結(jié)論及建議

7.1 主要結(jié)論

（1）根據(jù)現(xiàn)狀導(dǎo)流工程面貌和首部樞紐主體工程施工面貌，擬定2011年汛期度汛方案為：

導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)選擇為10年一遇，相應(yīng)的洪峰流量Q=576m3/s。

利用泄洪閘、沖沙閘進(jìn)行泄洪，連接隧洞停止施工并進(jìn)行臨時(shí)封堵。

（2）汛前結(jié)合河道疏通，對(duì)上下游河道內(nèi)的棄渣進(jìn)行及時(shí)清理，保證河道正常的行洪斷面。

（3）根據(jù)施工布置現(xiàn)狀，施工臨時(shí)主要設(shè)施布設(shè)在河道，當(dāng)洪水接近河道兩側(cè)，當(dāng)洪水接近場地高程時(shí)，應(yīng)及時(shí)撤離人員和設(shè)備，以免造成損失。

7.2 建議

（1）由于樞紐目前無水情測報(bào)系統(tǒng)，因此，施工期間應(yīng)加強(qiáng)與防汛部門的信息溝通，及時(shí)對(duì)汛情進(jìn)行預(yù)測，作好應(yīng)急準(zhǔn)備。

（2）汛期應(yīng)停止一切河道內(nèi)永久工程施工，施工期要特別注意度汛安全。