南巴河水庫工程施工導(dǎo)流設(shè)計

（安徽省水利水電勘測設(shè)計院 合肥 230088）

1 工程概況

南巴河水庫壩址位于海南省樂東縣境內(nèi)南巴河下游，壩址距離河口約7km，距離樂東縣城約13km。南巴河水庫控制流域面積193km2，水庫以供水、灌溉為主，兼顧生態(tài)補(bǔ)水等。水庫正常蓄水位181.0m，總庫容8900萬m3。南巴河水庫主要承擔(dān)向長茅水庫調(diào)水任務(wù)，年均調(diào)水量3827萬m3，最大年調(diào)水量9190萬m3，設(shè)計調(diào)水流量7m3/s。

工程主要由大壩、溢洪道、引水隧洞、生態(tài)放水底孔及過魚建筑物等組成。大壩壩型為黏土心墻堆石壩，壩頂總長331.0m，最大壩高46.0m；岸邊式溢洪道緊靠大壩右壩頭布置，布置總長427.6m，總寬60.0m；引水隧洞總長6890m，洞身斷面為2.5m×3.2m（寬×高）城門洞型；生態(tài)放水底孔設(shè)計流量為1.8m3/s，由導(dǎo)流洞改建而成，總長為980.7m；過魚建筑物采用魚道型式，魚道總長為3060m。

2 自然條件

水文氣象：該區(qū)域多年平均降雨量1671mm，且年內(nèi)分配不均勻，降雨多集中在6～10月，占年總雨量約80%。多年平均氣溫25.5℃，長夏無冬，具有熱帶海洋性季風(fēng)氣候的特點(diǎn)。壩址區(qū)洪、枯水期流量相差較大，洪枯比約12。

地形：壩址區(qū)為低山地貌及少量河流階地地貌單元，兩岸山脊之間，地形呈不對稱“V”型，左岸山體高程約441.0m，地形較緩，坡度15°～25°；右岸山體高程約233.0m，地形較陡，坡度30°～50°，臨河為陡立山體，山體坡度70°～80°，局部近直立。河床寬約35m，河床面高程145.0～146.0m。

地質(zhì)：左岸及河床階地處于大面積崩積體范圍內(nèi)，崩積層含角礫碎石黏性土夾塊石，透水性偏大，厚度較厚，地質(zhì)條件較差；右岸及主河床弱風(fēng)化埋深較淺，可見弱風(fēng)化粉細(xì)砂巖出露。

3 導(dǎo)流方式

大壩左岸壩基地質(zhì)條件差，基礎(chǔ)處理量大，加上壩體填筑量大，難以在一個枯水期內(nèi)完成大壩施工，所以大壩施工時段需按全年考慮。正常情況下，土石壩施工導(dǎo)流宜采用圍堰一次攔斷河床、隧洞導(dǎo)流方式，但由于該工程壩址區(qū)洪、枯水期流量相差較大（洪枯比約12），若采用圍堰一次攔斷河床的隧洞全年導(dǎo)流方式，需要修筑較高的圍堰和大斷面的導(dǎo)流洞，不僅施工導(dǎo)流工程投資大，且導(dǎo)流建筑物布置也較困難。壩址處主河床寬度雖只有35m左右，但左岸階地較寬，有近120m 寬，階地地面高程151.0～159.0m，具備分期導(dǎo)流的條件。經(jīng)綜合分析考慮，大壩施工導(dǎo)流擬采用分期導(dǎo)流方式，具體分期方式如下：

一期：第一年4月～第二年11月，鑒于左岸階地較寬，擬在靠河道一側(cè)沿水流方向填筑全年圍堰擋水，先行施工大壩左岸壩段，進(jìn)行左岸壩段地基處理和壩體填筑工作，并將左岸壩段壩體填筑至180.4m 高程，該時段內(nèi)上游來水仍從原河道通過。

二期：第二年12月～第三年5月，填筑上、下游圍堰攔斷河床，上游來水改從布置在右岸的導(dǎo)流洞通行，該時段內(nèi)進(jìn)行右岸壩段的壩基處理和壩體填筑施工，并在5月底將大壩全壩段填筑至180.4m度汛高程。

三期：第三年6月～第三年12月，大壩繼續(xù)填筑至壩頂高程并完成大壩所有項目的施工，該時段內(nèi)上游來水流量等于或小于導(dǎo)流洞下泄能力時，由導(dǎo)流洞泄流；當(dāng)來水流量大于導(dǎo)流洞下泄能力時，由導(dǎo)流洞及溢洪道共同泄流。

4 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

南巴河水庫工程等別為Ⅲ等，大壩建筑物級別為3級，根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2017）的規(guī)定，其導(dǎo)流建筑物級別為5級，相應(yīng)臨時性導(dǎo)流建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)在采用土石結(jié)構(gòu)時為5～10年一遇。大壩一期圍堰全年擋水，擋水時段18個月，時間較長，考慮導(dǎo)流建筑物使用年限、圍堰失事后果等情況，經(jīng)風(fēng)險度綜合分析，大壩一期圍堰洪水標(biāo)準(zhǔn)取上限10年一遇；大壩二期圍堰僅枯水期擋水，擋水時段較短，且設(shè)計擋水位不高，大壩二期圍堰洪水標(biāo)準(zhǔn)取下限5年一遇。

壩體施工期臨時度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)壩型及壩前攔洪庫容V（108m3）確定。該工程大壩為堆石壩，當(dāng)V ＜0.1時，為20～50年一遇標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)0.1 ≤V ＜1.0時為50～100年一遇標(biāo)準(zhǔn)，考慮壩址距河口較近，失事后對下游的影響不大，該工程壩體施工期臨時度汛洪水標(biāo)準(zhǔn)取下限。

選定的導(dǎo)流建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)計流量及水位見表1。

表1 導(dǎo)流建筑物洪水標(biāo)準(zhǔn)表

5 導(dǎo)流建筑物設(shè)計

5.1 一期導(dǎo)流建筑物設(shè)計

一期河道上游來水仍從原河道過流，受一期圍堰布置影響，過流斷面略有減小，經(jīng)水力計算，通過設(shè)計流量1750m3/s，壩址處水位約155.0m，流速約4.30m/s。

一期圍堰在左岸階地靠河道一側(cè)布置，圍堰軸線總長453.6m，其中上游橫向圍堰長75.1m，下游橫向圍堰長127.5m，縱向圍堰長251.0m。一期圍堰設(shè)計水位：上游橫向圍堰155.3m、下游橫向圍堰154.7m、縱向圍堰154.7～155.3m?？紤]安全加高和波浪高度，一期圍堰頂高程為：上游橫向圍堰156.3m、下游橫向圍堰155.7m，縱向圍堰155.7～156.3m。圍堰型式采用土石圍堰，直接利用基坑開挖料填筑，粘土心墻防滲，考慮交通要求和后期度汛要求，堰頂寬度取8.0m，圍堰填筑邊坡迎水側(cè)為1∶1.5，背水側(cè)為1∶2.0。一期導(dǎo)流汛期河槽內(nèi)流速較大，圍堰迎水側(cè)鋪設(shè)35cm 厚鋼筋石籠防沖。

5.2 二期導(dǎo)流建筑物設(shè)計

大壩二期導(dǎo)流泄水建筑物導(dǎo)流洞（導(dǎo)流結(jié)束后改建為生態(tài)放水底孔）布置于右岸，為3.0m×3.9m（寬×高）城門洞型斷面，洞長約890m，進(jìn)口底高程150.5m，洞底坡4.0‰，出口底高程約147.0m。進(jìn)口處設(shè)封堵閘門槽，采用鋼閘門下閘蓄水。根據(jù)水力計算結(jié)果并經(jīng)調(diào)洪演算，通過設(shè)計施工時段最大下泄流量119m3/s時，上游水位為157.6m，下游水位為147.4m。

大壩二期導(dǎo)流擋水建筑物上游圍堰采用土工膜心墻碾壓堆石堰型，下游圍堰選用粘土斜墻碾壓堆石堰型。上游圍堰軸線長度約145.0m，設(shè)計擋水位157.6m，堰頂高程158.6m，最大堰高10.6m，堰頂寬6.0 m，堰體邊坡為1∶1.5。下游圍堰軸線長度約93m，設(shè)計擋水位147.4m，堰頂高程148.4m，最大堰高3.9m，堰頂寬度5.0m，迎水面邊坡為1∶2.0，背水面堰體邊坡1∶1.5。

6 施工期壩體臨時擋水度汛

施工期壩體臨時擋水度汛（第三年汛期）利用溢洪道與導(dǎo)流洞共同泄流，第三年5月底將溢洪道開挖至171.0m 高程，開挖寬度56m，為施工期壩體臨時度汛創(chuàng)造條件。經(jīng)計算，當(dāng)發(fā)生全年時段設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)洪水時，最大下泄流量2021m3/s，其中溢洪道泄流量1927.3m3/s，導(dǎo)流洞泄流量93.7m3/s，此時大壩上游水位178.9m，下游水位154.1m，考慮安全超高和波浪爬高，第三年5月底壩體需填筑至180.4m高程。

7 下閘蓄水與下游供水

導(dǎo)流洞下閘時間初選在第四年5月初，下閘流量采用5月份5年一遇月平均流量9.5m3/s。導(dǎo)流泄水建筑物封堵期間，封堵工程進(jìn)口臨時擋水設(shè)施的洪水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)與相應(yīng)時段的大壩施工期洪水標(biāo)準(zhǔn)一致，進(jìn)口擋水閘門設(shè)計取5～6月50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計流量916 m3/s。導(dǎo)流洞下閘封堵后，上游來水通過已完建的溢洪道下泄，閘門設(shè)計最高擋水位為177.5m。進(jìn)口封堵閘門采用潛孔式平面滑動鋼閘門。

水庫蓄水期按保證率為75%的月平均流量并減去向下游供水量計算水庫蓄水量，第四年5月中旬可蓄至引水隧洞進(jìn)口底高程159.5m，8月底可蓄至正常蓄水位。

為滿足施工期下游生態(tài)保護(hù)要求，在導(dǎo)流洞下閘封堵改建，水庫初期蓄水期間，要求考慮向下游供生態(tài)基流措施。因此，根據(jù)下游最小生態(tài)流量0.61m3/s 要求，初期蓄水期（水庫蓄水從下閘水位蓄至魚道進(jìn)口170.0m 高程），在此期間利用浮船載離心泵抽水至溢洪道下泄生態(tài)基流，待蓄水位超過170.0m 后，由魚道下泄生態(tài)基流。

8 結(jié)語

對于黏土心墻堆石壩，在壩址區(qū)洪、枯水期流量相差較大的情況下，如果地形地質(zhì)及樞紐布置條件允許，大壩施工采用分期導(dǎo)流方式，可以有效均衡大壩施工強(qiáng)度，減小導(dǎo)流建筑物規(guī)模，降低導(dǎo)流工程投資，可為類似的黏土心墻堆石壩施工導(dǎo)流設(shè)計提供借鑒■