重慶市永川區金鼎寺水庫大壩施工導流

楊超

【摘要】重力壩施工導流可以利用壩體自身過流的特點，枯水期利用現有河道+壩體底孔導流，汛期利用壩體預留缺口度汛。

【關鍵詞】重力壩；導流；度汛

1、工程概況

金鼎寺水庫壩址距永川城區17km，總庫容1080萬m3，正常庫容982萬m3，擋水建筑物為混凝土重力壩，壩頂軸線長212.9m，最大壩高31.2m，最大壩底寬34.8m。

2、 施工導流

2.1導流標準

（1）洪水標準

本工程為Ⅲ等中型工程，主要建筑物級別為3級。依據《水利水電工程施工組織設計規范》（SL303-2004）的有關規定，確定導流建筑物級別為5級，相應土石類導流建筑物設計洪水重現期標準為5～10年一遇。鑒于本工程規模較小，取規范低值，選用5年一遇洪水作為導流設計洪水標準。一、二期導流時段均為11月～次年3月，導流流量均為5.2 m3/s。

（2）壩體施工期臨時度汛洪水標準

依據《水利水電工程施工組織設計規范》（SL303-2004）的有關規定，壩體施工期臨時度汛洪水標準為10～20年一遇洪水，鑒于本工程規模較小，取規范低值，選用10年一遇洪水作為施工期度汛洪水標準，相應度汛流量為236.00 m3/s。

2.2導流方式及水力計算

（1）導流方式

壩址處洪枯流量變化大，5年一遇洪水期流量為枯水期流量的35.5倍，經過對左、右岸地形與地質條件、工程量及永久建筑物利用等進行綜合比較，擬定枯水期采用底孔導流，汛期采用壩體預留缺口導流度汛方式。

（2）導流程序

枯水期利用現有河道導流，進行左、右岸非溢流壩段施工并澆筑至度汛高程292.60m以上；第二年4～10月，澆筑左右岸非溢流壩段度汛高程292.60m以上壩體；第二年11月～第三年3月枯水期利用右岸導流底孔導流，澆筑溢流壩塊至壩體高程290.00m，并作為預留導流缺口；第三年4月～10月，利用預留導流缺口度汛，澆筑非溢流壩段至壩頂高程306.50m；第三年11月～第四年1月，澆筑導流缺口部分，第四年1月進行導流底孔封堵蓄水。

（3）水力計算成果

1）導流底孔計算

二期導流利用右岸導流底孔，導流流量為5.2 m3/s。導流底孔泄流能力按寬頂堰公式計算：

Q=εσsmB

其中：σs—淹沒系數；

B—堰寬度（m），取2m；

m—流量系數；

ε—側收縮系數；

Ho—堰上水頭（m）。

根據計算可知：設計導流底孔高程288.50m，底孔寬2.0m，當流量為5.2 m3/s時，計算堰上水深1.9m。本設計安全超高取0.3m，設計邊墻高2.2m。導流底孔為圓拱直墻式，凈空尺寸2.0×2.2m（寬×高），矢高0.6m，導流底孔可以滿足導流要求。

2）度汛水位計算

根據擬定的導流方式，第一個汛期利用原有河道導流，過流能力按明渠均勻流計算；第二個汛期采用缺口度汛，泄流能力按寬頂堰計算：

Q= mB

其中：

B—堰寬度（m），取32.0m；

m—流量系數；

ε—側收縮系數；

Ho—堰上水頭（m）。

第二年4月～10月，進行非溢流壩段度汛水位以上施工，利用現有河床導流，壩址處泄流凈寬32m，底部高程288.50m；第三年4月～10月，進行非溢流壩段度汛水位以上施工，預留導流缺口高程290.00m，堰寬32.0m，底部高程290.00m。

一期度汛水位利用導流明渠，根據水位流量關系曲線，當流量為236m3/s時，對應水位292.13m，安全超高取0.3m，計算風浪爬高0.17m，故一期壩體度汛高程292.60m。

二期度汛水位調洪計算，以水量平衡方程和泄流方程聯解為依據，水庫庫容曲線，泄流曲線和入庫洪水過程線成果資料，按任意時段長水庫水量平衡進行水庫洪水調節計算，二期度汛水位293.56m，安全超高取0.3m，計算風浪爬高0.17m，故二期壩體度汛高程294.03m。

2.3導流建筑物設計

（1）一期導流建筑物

一期導流流量為5.2m3/s，計算斷面河床寬8m，高程288.50m，河床坡率為1.5‰，天然河道糙取0.035，按曼寧公式進行計算，水深為0.36m，安全超高取0.5m，計算風浪爬高0.17m，計算所需圍堰頂部高程為289.52m；上下游填筑土石圍堰，圍堰長15m，頂寬2m，高2.52m，頂部高程289.52m，上游邊坡比1：2，下游邊坡比1：1.5。

（2）二期導流建筑物

導流底孔尺寸設計2.0×2.2m（寬×高），底孔高程288.50m，當導流流量5.2m3/s時，堰上水深1.9m，安全超高取0.5m，計算風浪爬高0.36m，計算所需圍堰頂高程291.21m。上游土石圍堰，長65m，頂高程291.21m，頂寬2m，高2.71m，上游邊坡比1：2，下游邊坡比1：1.5。

2.4導流建筑物施工

導流工程由上下游圍堰、壩體導流底孔及導流渠道組成。圍堰采用黏土料填筑，初期排水時段為圍堰閉氣后的2d內。

2.5截流

本工程一期不進行截流，利用現有河道導流；二期圍堰需要進行截流，先開挖壩上下游導流明渠，再采用從右向左進占進行截流。

截流時間選擇在第二年10月底，截流標準選用5年一遇10月平均流量0.27 m3/s。截流方式為單戧立堵截流，從右岸向左岸進行圍堰填筑，逐步向原河床進占推進，戧堤填筑到設計高度。

2.6封堵蓄水

根據施工總進度安排，第四年1月初大壩樞紐具備過水條件，采用C20混凝土封堵導流底孔，底孔頂部進行回填灌漿，其它接縫部位進行接縫灌漿。

3、結論

本工程采用分期導流：枯水期利用明渠+底孔導流；汛期采用壩體預留缺口度汛方式。通過此工程經驗可以推廣至其它類型混凝土等壩型。

參考文獻：

[1] SL303—2004《水利水電工程施工組織設計規范》[S].北京：中國水利水電出版社，2004.

[2] SL 252—2000《水利水電工程等級劃分及洪水標準》[S].北京：中國水利水電出版社，2001.

[3] 重慶市永川區金鼎寺水利工程初步設計報告.重慶：重慶市渝西水利電力建筑勘測設計院，2012.