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水库工程施工导截流技术研究

2021-06-28  本文已影响 344人 

  摘要:梁河水库工程采用均质土坝施工,永久建筑物布置有泄洪洞并兼作施工导流洞,由于导流洞进口底板调和较高(2160.00m),沟道底高程2151~2153.5m,相对高差较大(6.5~9.0m),且导流洞进口距大坝上游坡脚线距离很近,单独布设挡水围堰对坝体施工干扰大,采用河道断流围堰挡水,坝外泄洪洞泄流(兼导流)的导流方式;围堰与坝体、导流洞与永久泄洪洞相结合,可有效降低临建投资,且对坝体建筑无影响,施工期内遇突发洪水时,应变能力较强,施工风险较小。

  关键词:水库;导截流技术;庄浪县

  1工程概况

  庄浪县梁河水库工程位于通化镇梁河村东北1km处,地处北纬35°23′30″、东经106°13′,坝址距县城约30km,距通化镇13km。设计总库容为165.4万m3。依据《防洪标准》(GB50201-94)及《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000),本工程等别为Ⅳ等,工程规模小(1)型;主要建筑物按4级设计,次要及临时建筑物按5级设计。大坝为均质土坝、泄洪建筑物等主要建筑物按30年一遇(P=3.33%)洪水设计,300年一遇(P=0.33%)洪水校核,相应洪峰流量分别为:设计60.1m3/s,校核146m3/s。消能防冲建筑物洪水标准按20年一遇(P=5%)洪水设计,相应的洪峰流量为48.2m3/s。

  1.1气象

  拟建的梁河水库工程位于北洛河一级支流梁河上,梁河发源于通化梁河村关山正峡沟和雄沟,梁河上游二条支沟呈树枝状向关山内延伸,河流水主要为涵养林补给水,流域面积14.7km2。项目区地处大陆腹地,远离海洋,属温带大陆性半湿润季风气候区。全年大部分时间受高空西风环流影响,冬季盛行西北风,夏季盛行东南风。据庄浪县气象资料统计,多年平均气温为8.2℃,极端最高气温为34.9℃,极端最低气温为-23.5℃,多年平均降水量为494.3mm,多年平均蒸发量为1298.9mm,蒸发量为降水量的2.6倍,年平均风速1.7m/s,最大积雪深度15cm,最大冻土深度84cm[1]。

  1.2径流

  由于该流域内无实测水文资料,从甘肃省水文站《甘肃省地表水资源》多年平均径流深等值线图中查的坝址处控制流域径流深为150~250mm,流域中心处径流深175mm。计算出坝址处多年平均流量0.082m3/s。

  1.3洪水

  北洛河一级支流梁河的洪水,均由暴雨形成,暴雨大多发生在6—9月,故年最大洪峰流量也多发生在此时段,由于北洛河梁河流域暴雨空间上分布不均匀,造成洪水陡涨陡落,具有峰形尖瘦、峰高量小的特点。泾河水系汭河支流石堡子河华亭站位于华亭市东华乡峡石口上,控制流域面积276km2,也属六盘山土石山林区,流域上游也发源于六盘山,与设计流域洪水特征类似。梁河水库坝址处没有实测洪水资料,只有邻县石堡子河华亭站。华亭站收集到1976—2013年月最大流量实测资料,按梁河水库与华亭站集水面积比指数关系推算坝址处的分期洪水。

  2导截流施工工艺

  2.1施工导流

  梁河为常流水河流,施工时需进行导流。本工程根据工期安排和工程布置,拟采用施工围堰结合梁河水库泄洪洞导流的方式过流。根据规范确定导流设计洪水标准为5年一遇,相应洪峰流量为2.65m3/s;坝体施工期临时度汛标准为20年一遇设计,相应最大洪峰流量48.2m3/s;坝体拦洪标准20年一遇设计,最大洪峰流量48.2m3/s。2.1.1初期导流导流洞具备过流条件后,工程施工进入初期导流阶段,本阶段导流标准为5年一遇。2020年4月份最大洪水(相应洪水流量0.74m3/s),采用拦断河道低围堰挡水,堰前蓄水由水泵(3台300BX-24型单级离心泵,其中1台备用,流量1450m3/h,扬程24m,配带功率110kW)抽水至导流洞过流。导流时段2019年11月至2020年4月。2.1.2汛前导流标准初期导流结束后,根据坝体填筑进度,上游挡水围堰(结合坝体)高程已超过初期低围堰,进入上游挡水围堰(结合坝体)挡水阶段。由于上游围堰采用与坝体相结合的布置型式。因此,上游围堰级别相应提高至4级,但洪水标准仍为5年一遇。2020年6月份最大洪水[2],相应洪峰流量2.65m3/s。2.1.3坝体临时拦洪度汛标准导流时段为2020年7—11月底,此时段坝体填筑已超过上游围堰顶高程(结合坝体),利用坝体临时拦洪度汛,设计洪水标准为20年一遇全年洪水Q5%=48.2m3/s。

  2.2导流规划及导流程序

  2.2.1导流洞施工时段施工时段为2019年2—9月,设计洪水标准为5年一遇,全年洪水Q20%=16.8m3/s。期间拟完成导流泄洪洞的开挖、衬砌及金结制安等全部工作,由于泄洪(兼导流)洞位于右岸岸坡之上,导流洞进口高程高出天然沟道水位7.0m以上,原河床过流,无需施工导流。2.2.2初期导流时段导流时段为2019年11月—2020年4月,设计洪水标准为5年一遇,2020年4月最大洪水Q20%=0.74m3/s[3]。此时段泄洪(兼导流)洞已经具备通水条件,2019年10月进行河道截流,至11月底完成上游戗堤、下游横向围堰堰体填筑、基础处理等全部工作;之后在围堰围护下进行河床部位土石方开挖、砼盖重、帷幕灌浆及上游围堰(结合坝体)的施工,在2020年4月底前上游围堰(结合坝体)坝段填筑至2162.7m,并完成坝面防护工作。2.2.3坝体施工期导流初期导流结束后,根据坝体填筑进度,上游围堰(结合坝体)高程已超过初期上游戗堤高程,进入上游围堰(结合坝体)挡水阶段。导流标准为5年一遇。2020年6月最大洪水,相应洪峰流量2.65m3/s。导流时段为2020年5—6月底,期间主要完成坝体填筑、砼浇筑等工作。坝体需在汛期来临之前全断面填筑至临时拦洪度汛高程2168.9m,并完成坝面防护工作。2.2.4坝体临时拦洪度汛根据导流规划,坝体填筑在2020年6月底超过上游围堰顶高程,进入坝体临时度汛时段,设计洪水标准采用20年一遇洪水,相应洪水流量Q5%=48.2m3/s。洪水由泄洪(兼导流)洞下泄,经调洪计算,坝体临时拦洪度汛高程为2168.9m。2020年7—11月利用坝体临时拦洪度汛,完成剩余坝体填筑、混凝土浇筑、碎石土回填、坝肩帷幕灌浆等工程的施工。

  3应急措施

  3.1技术措施

  3.1.1围堰及导流洞的防洪应急措施2020年6—9月为河流主汛期,大坝已进入坝体填筑阶段,大坝上下游将采取全断面围堰,泄洪洞开始导流,按照设计坝体施工期临时度汛标准为20年一遇设计,相应最大洪峰流量56.3m3/s。若遇较大洪水且小于20年一遇时,抢险队应积极对围堰进行观察和加固处理,以保证大坝施工安全。若洪水标准大于20年一遇时,围堰及导流洞若能满足防洪要求时,抢险队应积极对围堰进行加固和加高,并及时观察导流过流情况;当导流及围堰不能满足防洪要求时,抢险队及时上报梁河水库工程临时度汛领导小组办公室,由领导小组组织专家核实,上报县防汛办协调联系各方,采取其他措施抢护救援,降低损失[3]。3.1.2泄洪洞的防洪应急措施泄洪洞正在进行二次衬砌,泄洪洞进出口底板高程分别为1883m、1872m,泄洪洞出口位于沟道出口,高程低于路面,遇到较大洪水可能发生倒灌,抢险队应及时观察雨情,根据实际情况,及时采取防护措施,保证泄洪施工及导流正常,若发生倒灌,抢险队及时上报梁河水库工程临时度汛领导小组办公室,由领导小组组织专家核实,上报县防汛办协调联系各方,采取其他措施抢护救援,降低损失。3.1.3过流涵管的汛期管护措施虽然过水路面布设了过流涵管,但是汛期若遇较大洪水,抢险队应及时观察,并组织人员清理涵管内杂物,保证泄洪正常。3.1.4库区发生泥石流、滑坡时的应急措施工程区内左岸山体松散,沟道纵横,山体多为泥质砂岩,遇到较大洪水一旦发生泥石流、滑坡等自然灾害时,各抢险队应及时上报梁河水库工程临时度汛领导小组办公室,并集结待命,做好抢险准备工作,服从领导小组统一调配,赶赴现场抢护,把灾害降到最低。

  3.2组织措施

  梁河水库工程临时度汛领导小组办公室每天配备1名工作人员负责值班、决策。各抢险队对上游沟道、水情随时检查巡逻,严格实行领导带班值班制度,各司其职,各负其责,雨天或雨后实行24h监控预报制,对发生的任何异常情况准确上报领导小组办公室,以便统一指挥,统一调度,做到有备无患,把灾害降低到最小程度。

  4结语

  考虑到庄浪县水库工程建设各方面相对复杂,难度较大,因此必须因地制宜将导截流技术进行全面掌握,且需要不断对该技术进行创新和完善,才能在实际修建水库过程中有效提高施工效率和导截流工程效益,确保水库工程建设顺利完工。该工程建成后,供水范围覆盖梁河北调农村人饮工程全部,即可解决庄浪县北洛河以西的杨河、赵墩、南湖、通化4乡(镇)农村生活用水困难问题,涉及人口4.28万人,大小牲畜1.43万头(只)。

  参考文献

  [1]凡炳文.甘肃省庄浪县水资源评价报告[R].兰州:甘肃省水文水资源局,2011.

  [2]SL250-2000,水文情报预报规范[S].

  [3]SL62-2014,水工建筑物水泥灌浆施工技术规范[S].

  作者:郭荣 单位:甘肃省庄浪县水务局

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