水库施工导流方案比选分析

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［摘要］雷塬水库工程地处黄土高原“V”字型峡谷中，两岸岸坡较陡，所在流域暴雨洪峰流量较大，这种特殊地质地形与洪水特性对施工导流的要求比较高，本文在控制投资并满足工期的前提下，提出两种导流方案：全年围堰导流方案和枯水期围堰挡水、汛期高水围堰与坝体结合的导流方案，并进行详细论证，最终选择全年围堰导流，从而达到工程投资合理、工期保证、施工质量较高的目的。

［关键词］施工导流；围堰；方案；比选

1工程概况

雷塬水库地处陕北黄土高原铜川市宜君县城境内雷塬河下游，距雷塬河与洛河交汇口约1.5km。工程开发任务主要为：在满足工程断面下游河道生态基流情况下，给水库周边村镇居民生活和农业灌溉供水。水库总库容1896万m3，属中型工程，工程等别为Ⅲ等。枢纽工程主要建筑物由拦河大坝、导流泄洪洞、溢洪洞、取水工程浮船泵站等四部分组成，主要建筑物等级为3级。拦河大坝为均质土坝，大坝坝顶高程729.5m，防浪墙顶高程730.7m，水库正常蓄水位726.0m，最大坝高65.5m，坝顶长度345.0m，坝顶宽8.0m，最大坝底宽度374.8m。

2水文地质条件

雷塬河流域所处地区属大陆性温带半干旱季风气候，多年平均气温9.7℃，极端最高气温34.6℃（2006年），极端最低气温-19.7℃（2009年），最冷月平均气温-7.0℃，其中11月～翌年1月为最低温度时段；多年平均降水量676.4mm，全年雨量分布不均，年际间变化大，其中汛期7月～10月径流量占年径流量的59.8%，枯水期11月～翌年2月占12.6%，而量级和强度较大暴雨80%都发生在7月～9月。雷塬河流域的洪水由暴雨形成，暴雨特性和流域下垫面决定了该河的洪水陡涨陡落，峰型略瘦。由于流域面积较小，河槽调蓄能力差，一次暴雨形成一个洪峰，洪峰流量较大，在多雨季节形成涨落明显的连续洪峰。坝址处地貌类型以残塬沟壑为主，呈“V”字型，基本对称，河谷宽92.8m，河谷底宽64m～116m，河床高程665m～672m，河床宽度约16m～29m；在坝址区左右两岸冲沟均有发育，垂直主河道，支沟呈树枝状发育，两岸以黄土状壤土为主。左坝肩上部为土质边坡，坝顶高程以下为岩质边坡，形态完整，边坡稳定。右坝肩上部为湿陷性土层，湿陷等级为Ⅲ级（严重），坝顶高程以下基岩斜坡表层为碎石土。

3导流标准

根据水库库容、工程等别及主要建筑物等级，按照《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2017）的规定，导流建筑物按5级设计，采用土石围堰，相应的洪水标准重现期为10年～5年。根据水库所在流域临近河流域水文站的多年（近60年）水文实测资料，且汛期淹没损失不大，因此本工程导流标准取下限，按洪水重现期5年标准进行设计。

4导流方案

坝址两岸地形陡峭，根据地形条件、枢纽建筑物布置特点、施工进度安排及河道的洪水特性，采用河道一次拦断、导流泄洪洞过流的导流方式，本阶段（可行性研究）选取了两个方案进行比较。方案一：全年围堰导流方案；方案二：枯水期围堰挡水、汛期高水围堰与坝体结合的导流方案[1]。4.1两种方案的共性。经方案比选，泄洪洞布置在大坝右岸，为减少临时工程量和投资，本着结合利用永久建筑物的原则，导流洞结合泄洪洞布置，施工期作为导流洞使用，且泄洪洞进口高程可满足施工导流的高程要求，工程运行期为泄洪洞。导流泄洪洞属永临结合的建筑物，设计时按永久建筑物考虑，建筑物等级为3级[2-3]。导流泄洪洞进口底板高程682.00m，放水塔内设有事故检修闸门和工作弧门各一道，弧门孔口尺寸4m×5m（宽×高）。洞身段采用城门洞型，断面尺寸6.0m×8.2m（B×H），长535m，隧洞比降为i=0.015，钢筋混凝土衬砌，DX0+000.00-DX0+020.00厚度为0.8m,其余厚度为0.6m。隧洞洞身出口接挑流消能段，长32m，挑流鼻坎侧墙高度8m。上游设45m长护坡段,下游设置首宽为6m末端15m厚1.5m的C25钢筋混凝土护坡段防冲。导流泄洪洞总长535m，最大下泄流量486.07m3/s。4.2两种方案的特性。4.2.1方案一。上游围堰采用全年不过水土石围堰，设计洪水标准为全年5年一遇（P=20%），相应洪峰流量为151m3/s；经调洪计算，堰前水位683.7m，堰顶高程685.0m。导流安排：第一年6月～第二年11月，利用原河道导流，进行导流泄洪洞施工，洪水标准为全年5年一遇。第二年12月～第四年5月，11月初进行河道截流后，围堰挡水，导流泄洪洞过流，进行帷幕灌浆，坝体开始填筑，设计洪水标准为全年5年一遇。第四年6月～9月，导流洞泄洪过流，坝体挡水，继续坝体建筑，此时度汛标准为全年50年一遇洪水，相应洪峰流量为747m3/s，坝体填筑到坝顶高程。大坝平均填筑强度：4496m3/d，平均上升速度：4.8m/月。优点：能够保证基坑工作面不过水，施工干扰相对比较小，而且坝体施工强度均衡，在保证工期的前提下，坝体填筑质量比较高。缺点：围堰基础开挖量以及填筑量较大，不经济。4.2.2方案二。导流安排：第一年6月～第二年10月，利用原河道导流，进行导流泄洪洞施工，洪水标准为全年5年一遇。第二年11月～第三年5月，11月初进行河道截流后，导流泄洪洞过流，低水围堰挡水，上游低水围堰采用5年一遇（P=20%）洪水标准的枯水期（11月至翌年5月）不过水土石围堰，设计流量Q=14m3/s，经计算，堰前水位680.25m，堰顶高程682m。进利用一个枯水期将坝体填筑至度汛水位20年一遇（P=5%）洪水度汛高程685.3m。第三年6月～第四年9月，导流洞泄洪过流，上游全年围堰与坝体结合，汛期坝体临时断面挡水，继续坝体施工，此时度汛标准为全年50年一遇（P=2%）洪水，相应洪峰流量为747m3/s。大坝平均填筑强度：6036m3/d，平均上升速度：7m/月。优点：导流工程量小，永临相结合，充分利用枯水期，比较经济。缺点：①在短期内完成坝基清除、灌浆、坝体填筑等工作，施工强度高，且不易保证工程质量；②坝体与围堰结合部分的技术处理难度较大；③高水围堰迎水面度汛挡水需做防护相应的措施，后期还需拆除，施工程序复杂。两种方案比选见表1。综上，全年围堰导流虽然工程量略大，但它的优点也是显而易见的；施工干扰小，坝体填筑的进度不受洪水影响，填筑强度低，填筑质量容易控制；方案二虽然临时工程量少，但上游坝体度汛断面填筑必须在汛期前填筑完成，每个月必须填筑7m左右，满足拦挡20年一遇洪水度汛高程，加之此处冬季寒冷，3个月不能施工，施工进度难以保证，强度高，施工干扰大，坝体与围堰结合部分填筑质量也不易保证；且全年围堰与低水围堰仅差了3m，因此，为了保证工期和施工质量，本阶段推荐方案：全年围堰导流方案。

5上、下游围堰的布置

上游围堰布置于坝址上游300m处，堰体填筑本着尽量利用当地材料的原则采用粘土填筑。堰顶高程685.0m，最大堰高13.56m，围堰顶宽8.0m，堰体上游边坡为1∶3，下游边坡为1∶2.5。上游迎水面采用铅丝笼块石护坡，砌护厚度0.5m。根据导流洞出口位置水位流量关系曲线得出，下游围堰堰前水位为666.7m，考虑安全超高后，下游围堰顶高程取667.5m。堰顶轴线长32.5m，最大堰高2.5m，堰体上、下游边坡均为1∶2.5。上游迎水面采用铅丝笼块石护坡，砌护厚度0.5m。

6结语

在水利水电工程建设中，施工导流贯穿整个施工过程，因此导流方式的选择尤为重要。针对雷塬水库所处的地质条件及所属流域的洪水特性，采用永临建筑物结合，提出两个可实施的导流方案进行详细的比较分析，不仅从工程造价方面衡量，还要考虑工期、质量、安全、施工强度均衡等因素，最终选择出适合本工程特点，且尽可能发挥投资效益的全年围堰导流方式，为同类同等工程选择导流方式提供一定的参考价值。

参考文献

[1]谢亚细.关于某水库工程施工导流方案的探讨[J].甘肃水利水电技术，2009.5.

[2]田小青.张峰水库枢纽工程施工导流方案比选[J].山西水利，2007（3）:92-93.

[3]唐瑜.水利水电工程施工导流方案决策探讨[J].农家科技旬刊，2015(012):337.

作者:黄婷 武小龙 邹森 单位:陕西省水利电力勘测设计研究院