南水北調中線京石段應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

南水北調中線京石段應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北行，先后經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。總干渠與沿途河流、灌渠、鐵路、公路的交叉工程全部采用立交布置。渠段始、末端設計流量分別為220、50 m3/s。起止點設計水位分別為76.408、60.300 m。

南水北調中線京石段應急供水工程共有控制建筑物37座，其中節制閘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，其中坡水區交叉建筑物31座。左岸排水工程均采用河穿渠交叉型式，設置排水渡槽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準

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以內的短歷時大暴雨，3 d以上的歷時長、強度大、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，洪水的地區分布也與暴雨一致。如暴雨高值區的河流，其洪峰模數也是高值區，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系。洪水發生的季節與暴雨相應，均出現于汛期，且大多數發生在7月下旬至8月上旬。

2.2 防洪標準

流域面積大于20 km2的大型河渠交叉建筑物按100年一遇洪水設計，300年一遇洪水校核；坡水區及流域面積小于20 km2的左岸排水建筑物按50年一遇洪水設計，200年一遇洪水校核。總干渠各渠段的防洪標準和與其相連接的各類河渠交叉、左岸排水建筑物的防洪標準相同。

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 汛前準備與檢查

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

警戒水位是堤防臨水側達到一定水深有可能出現險情要加以警惕戒備的水位，是根據堤防質量、保護重點以及歷年險情分析制定的。到達該水位時防汛進入重要時期，防汛部門要加強戒備，密切注意水情、工情、險情發展變化，在各自防守堤段或區域內增加巡邏查險次數，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、物力的準備。根據本工程的具體情況，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。

保證水位即根據防洪標準確定的工程設計洪水位。當洪水位接近或達到保證水位時，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備。并及時通報各級管理機構及地方政府相關部門對上、下游河段一定范圍內進行相應級別的警戒，撤退工程影響區及可能影響區內的人員。大型河渠交叉建筑物保證水位取100年一遇設計洪水位，左岸排水建筑物保證水位取50年一遇設計洪水位。

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

（3）保護供電設施：各管理處管理范圍區供電、供水和通信系統維護正常，確保汛期供電、供水和通信暢通。保證各管理處管理范圍區涉及度汛設施的防雷保護設施完好。

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

（5）設置度汛警示：險情出險后應立即采用預定的預警方式向社會公告。在出險區域適當地點設置出險標志，懸掛警示牌并指派專人把守，禁止非搶險人員進入危險區。

（6）加強水文預報：水文預報是安全度汛的重要保證，應保證工程區域內各單位與有關防汛部門的通信設施聯絡暢通，加強報汛工作，出現汛情應及時通報南水北調中線干線工程各級管理處以及地方政府和有關主管部門，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施，包括有線、無線設施，對值機人員應組織培訓，建立話務值班制度，保證汛期通信暢通。

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

巡視檢查應根據工程具體情況和特點，制訂檢查程序。巡視檢查人員應攜帶必要的工具或器具。巡視檢查中如發現水流形態惡劣，水流渾濁異常，進、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，應分析原因，并及時向上級報告。巡視檢查人員應按照預先制訂的巡視檢查程序，對各建筑物及邊坡作例行檢查，以便及時發現異常跡象。

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

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

汛前應對棄渣場的排水溝、排水涵洞和邊坡進行全面檢查，對排水溝、涵洞進行清理疏通；對堆渣邊坡進行必要的保護處理，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）渠道險情及搶險預案：汛前安排好防汛物資的準備，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，將準備投入現場的裝載機、反鏟式挖掘機、運輸車等設備進行維修和保養。度汛期間，組織防汛人員巡護檢查，發現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，根據具體險情采用相應搶險方案。暴雨洪水過后，立即組織人員進行檢查，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案：大型河渠交叉建筑物總干渠段河道口門兩側護岸坡腳、導流堤或裹頭護腳在汛期由于沖刷可能會出現護岸坍塌或脫坡情況。為保證建筑物進出口的安全，首先要穩定護岸、導流堤或裹頭的坡腳，固基防沖。

一旦發生護岸坍塌或脫坡險情，首先應考慮拋投塊石。拋投塊石從險情最嚴重的部位開始，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，保持塊石平穩下落。當堤岸拋石的落點不能達到沖坑最深處時，應配合船上拋投。

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

汛前安排好防汛物資的準備，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河道兩岸高處。將準備投入現場的裝載機、反鏟式挖掘機、運輸車等設備進行維修和保養。度汛期間，組織防汛人員巡護檢查，發現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，根據具體險情采用相應搶險方案。暴雨洪水過后，立即組織人員進行檢查，查險排險，及時處理受損工程及沖坑、塌陷等問題。

當左排建筑物進口出現樹枝等雜物時，要及時用消防鉤等將雜物清除，人工不能清除時要及時調用挖掘機、拖拉機等機械設備。出現上下游連接渠內坡腳被洪水淘刷險情時，要采用筑丁壩形式使水流主流遠離岸坡，或采用拋塊石護腳方案。倒虹吸和涵洞內淤積一般發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；洪水期間加強觀察，洪水過后立即組織人員進行檢查，及時清除淤積物。

（3）電網斷電及搶險預案：1類、2類負荷動力供應及搶險預案，當35kV輸電線路發生故障或某中心開關站失去系統電源時，可通過切除故障線路或故障點、閉合聯絡開關等一系列操作實現相鄰兩中心開關站之間的互為備用。當雙回35kV線路同時發生故障或相鄰中心開關站同時失去系統電源時，配備有柴油發電機組的負荷由柴油發電機組作為應急電源供電。

（4）超標準洪水預案：在南水北調中線工程運用時段內遭遇超標準洪水時，必須采取應急方案，具體方案如下：

建立預警機制，加強與水文預報單位聯系，當預報有超標準洪水時及時通報各運行管理單位及地方政府相關部門，對上、下游河段一定范圍內進行相應級別的警戒，撤退工程影響區域內的村民，確保當地群眾生命、財產安全。

在行洪期間應派專人監測排洪設施的排洪情況，發現排水倒虹吸、排水涵洞、排水渡槽進水口上游河道存在可能阻礙建筑物行洪的漂浮物時應及時排除。

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。

京石段應急供水工程部分渠段穿越處于山前坡水區與平原區的過渡地帶。工程建設前這一地區洪水排泄就不通暢，存在一定的淹沒現象；工程建設后淹沒水深的增幅較小，但淹沒程度較為嚴重，發生超標準洪水時對這些區域應予以高度重視。

另外，由于南水北調中線京石段應急工程線路長，各類交叉建筑物密集，總干渠左、右岸各類交叉建筑物的導流溝、導流埝、橋梁引道對地形的改變相當大，改變了工程前洪水的原有下泄途徑，汛期超標準暴雨發生時可能造成局部暴雨洪水災害，各級部門應予以高度重視。

3.3 搶險隊伍及物料準備

（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、左排建筑物及相關河道。參照 《防汛物資儲備定額編制規程》（SL298-2004），考慮到總干渠工程防汛特點，防汛人數按渠道段10人/km計算；各個管理所汛期根據防洪部位和防洪內容成立2～8個防洪搶險隊，每個搶險隊36～48人，設隊長1～2人，統一指揮，分工協作。防洪搶險隊總指揮為防洪度汛領導小組組長，防洪搶險隊要求服從防汛領導小組總體協調指揮，突擊隊員24 h輪流值守，以應付一切可能出現的異常情況。

（2）物料準備：根據總干渠堤防、河渠交叉建筑物、左排建筑物及相關河道的物料需求情況，各個工程管理所汛前準備防汛物資。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，特殊部位進行消毒處理。

4 建議

（1）加快推進實施防洪影響處理工程和對可能險工部位進行重點監控。南水北調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，對局部地區產生洪水影響。水位壅高，將對部分交叉斷面上游的耕地、村莊等產生淹沒影響；由于部分洪水集中出流對河道兩岸產生沖刷等不利影響，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改委審批但尚未實施。為此，建議加快推進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，并對可能發生險情的部位進行重點監控。

（2）加強對防洪、泄洪工程的日常維護和管理。南水北調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險認識的不足，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到設計要求，從而在真正發生洪水時加大災害。因此，管理運行單位應高度重視防汛、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、搶大險的準備。