引紅濟石調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

引紅濟石調水工程位于太白縣，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入渭河南岸支流石頭河中的跨流域調水工程。主體工程由位于紅巖河上的關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級設計，次要建筑物按4級設計，臨時建筑物按5級設計。

引紅濟石調水工程攔河低壩引水樞紐設計洪水標準及相應流量見表1。

表1 永久性水工建筑物洪水標準

表2 關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、年內分配與降水關系密切，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，紅巖河關山站10年實測年徑流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）分期設計洪水：洪水由暴雨形成，因流域面積小，洪水具有峰高量小歷時短的特點。根據洪水季節變化和施工需要，分別計算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月各時段設計洪水。關山站不同頻率分期洪水成果見表2。

1.2.2 氣象條件

引紅濟石調水工程地處秦嶺山脈深處，樞紐區位于太白山間構造盆地上，氣候特征屬于典型的大陸性季風氣候，由于區內海拔高度相差懸殊，氣候特點各異。川道四季分明，屬溫帶氣候，高山區無夏季，春秋相連，冬季酷寒持續漫長，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，年最大平均風速20m/s，相對濕度72%。

1.3 初步設計階段導流渡汛方案簡介

樞紐壩址處采用分兩期導流的導流方式。左岸一期基坑導流在一期圍堰的保護下，施工項目有：左岸進水閘、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。導流標準按10年一遇枯水期流量Q＝29m3/s設計，上游水位1469.7m。

右岸二期基坑導流截流后進行右岸二期基坑的施工。施工項目有：右岸剩余部分泄洪閘壩段及金屬結構安裝。上游來水主要由沖沙閘和已建成的一孔泄洪閘下泄。導流標準按10年一遇流量枯水期流量Q＝29m3/s設計，上游水位1470.1m。

施工導流規劃表見表3。

表3 施工導流規劃表

表4 泄流曲線表

2 2011年汛前導流工程面貌

閘壩樞紐工程布置主要建筑物有泄洪閘、沖沙閘、進水閘、左右岸擋水壩段、進水閘后的連接隧洞。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構。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；進水閘1孔，進口底高程1469.0m，孔口寬度3.0m。

閘壩圍堰均土石圍堰結構形式。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。圍堰堰體和基礎均采用復合土工膜心墻防滲，土工膜兩邊各填筑50cm厚的過渡料，土工膜垂直鋪設至強風化下線，鋪設深度10m。圍堰迎水面采用干砌石護坡，厚度30cm。

低壩樞紐2011年施工進度計劃：泄洪閘、沖沙閘完成主體澆筑，連接隧洞貫通，束水墻基礎澆筑至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。而進水閘由于受連接隧洞施工影響，目前尚未施工，因此隧洞進口無堵水設施，如洪水進洞，將直接威脅隧洞下游各標段施工人員的安全。

4 導流度汛標準

引紅濟石調水工程為Ⅱ等大（2）型工程，閘壩樞紐為3級建筑物，根據《水利水電工程施工組織設計規范》（SL303—2004），確定其導流建筑物級別按5級臨時建筑物設計，導流標準為10年～5年一遇洪水標準。

由于本工程處在山區河流，暴雨洪水來勢較猛，流量大，演進速度快，且上游沒有有效的水情測報系統，對工程安全施工威脅較大，而樞紐工程不是控制性關鍵線路，為了降低導流工程造價，安排整個樞紐施工期避開汛期，在兩個枯水期內完成壩體混凝土澆筑。綜合考慮以上因素，本工程施工期導流標準選取10年一遇洪水標準。導流標準按10年一遇枯水期流量Q＝29m3/s設計。相應的洪峰流量 Q=576m3/s。

5 導流度汛方式

5.1 導流度汛方案

根據低壩樞紐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坦已澆筑完成并具備過水能力，因此，汛期可繼續進行上部結構的施工，而位于左岸的進水閘及連接隧洞應停止施工，并對連接隧洞進口進行有效封堵，防止洪水進洞，威脅隧洞下游標段安全。

5.2 行洪能力分析

根據目前泄洪閘、沖沙閘已建成的現狀，其均已具備過流能力，過流按無坎寬頂堰流計算，計算公式如下：

式中，Q——流量；

H0——堰上水深；

σ——堰流淹沒系數；

ε——側收縮系數；

m——流量系數；

B0——閘孔寬度。

由計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，河道內堆有大量棄渣，這就阻礙了河道的行洪能力，因此，必須對河道內棄渣予以清理。

6 保證安全度汛的主要措施

6.1 工程措施

（1）汛前結合河道疏通，對上下游河道內的棄渣進行及時清理，保證河道正常的行洪斷面。

（2）停止一切河道內施工項目，并對連接隧洞進口進行封堵，封堵采用C15埋石混凝土，封堵長度5m，并對封堵體頂部空腔回填密實。

6.2 組織措施

在整個施工期間，特別是汛期，要加強氣象、水文觀測和預報，為安全度汛提供決策依據；為確保施工安全，應采取以下措施：

（1）建立防汛指揮機構，明確防汛責任人，設專職水情預報人員，及時掌握水情，為防汛提供決策依據，根據防汛任務，組建防汛搶險隊伍；

（2）汛前做好“防汛施工組織”并報監理工程師審批，并按審批要求，認真組織實施；

（3）依據施工組織設計，配備并及時調整各種物資材料、設備、勞動力等資源，合理安排、靈活調度，確保各階段內進度計劃的實現；

（4）圍堰頂部準備充分的草袋土或編制袋土，若發生超標準洪水，及時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、機械設備、材料的撤退工作，避免或減少損失；

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

（6）做好堵漏的設備和材料的準備工作，在出現意外情況時及時處理。

7 主要結論及建議

7.1 主要結論

（1）根據現狀導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：

導流標準選擇為10年一遇，相應的洪峰流量Q=576m3/s。

利用泄洪閘、沖沙閘進行泄洪，連接隧洞停止施工并進行臨時封堵。

（2）汛前結合河道疏通，對上下游河道內的棄渣進行及時清理，保證河道正常的行洪斷面。

（3）根據施工布置現狀，施工臨時主要設施布設在河道，當洪水接近河道兩側，當洪水接近場地高程時，應及時撤離人員和設備，以免造成損失。

7.2 建議

（1）由于樞紐目前無水情測報系統，因此，施工期間應加強與防汛部門的信息溝通，及時對汛情進行預測，作好應急準備。

（2）汛期應停止一切河道內永久工程施工，施工期要特別注意度汛安全。