武都水库施工导流设计

杨 柳 ，叶蓬春

（1.二滩水电开发有限责任公司，四川 成都 610051；2.四川水利水电勘测设计研究院，四川 成都 621702）

武都水库工程是涪江流域中综合利用规划推荐的“以防洪、灌溉为主，结合发电，兼顾城乡工业生活及环境用水等综合利用效益的龙头水库”。坝址位于四川省江油市武都镇上游约4km的摸银洞峡谷涪江上游河段。属大型工程，其主要建筑物（大坝及泄洪建筑物）级别为Ⅰ级，次要建筑物（厂房）级别为Ⅲ级，临时建筑物级别为Ⅳ级。

1 导流标准与导流时段

可行性研究设计阶段推荐的导流方案为：混凝土面板土石围堰枯期挡水、汛期过水，右岸一条11m×13.5m隧洞导流（城门洞型）。混凝土面板土石围堰枯期的挡水标准为10年一遇，围堰的汛期过水标准为20年一遇，坝体的渡汛洪水标准为100年一遇。

初步设计对施工各期的导流标准进行复核后仍维持原导流标准不变，推荐的导流方案为：

初期导流包括一枯、一汛、二枯、二汛：一枯和二枯利用混凝土面板土石围堰挡水，右岸一条11m×13.5m导流隧洞泄流，围堰的挡水标准为10年一遇；一汛和二汛利用导流隧洞和一期基坑联合泄流，混凝土面板土石围堰的过水标准为20年一遇。

后期导流主要指三汛的坝体渡汛：此时导流隧洞已进行封堵，坝体渡汛利用已建成的3孔底孔和坝体预留缺口联合泄流，坝体渡汛洪水标准为100年一遇。

2 导流时段比选

武都水库工程坝址所处涪江河段其洪水由暴雨形成，峰高量大，6-9月为主汛期，5，10月为过渡期，11月至次年4月为枯水期。在可行性研究设计阶段，施工导流时段进行了全年和枯期时段两个方案的比较：

全年导流方案的导流时段为全年，采用高土石围堰挡水（围堰最大高度达 42m），右岸两条（10.5m×12.5m，城门洞型）隧洞导流。初期导流标准为20年一遇洪水重现期，相应设计导流流量为Q=5790m3/s；后期坝体渡汛标准为100年一遇，2条导流隧洞和3孔坝体底孔联合泄流，相应设计导流流量为Q=8510m3/s。

枯期导流方案的导流时段为 （10月至次年5月），右岸一条（11m×13.5m，城门洞型）隧洞导流，混凝土面板土石围堰枯期的挡水标准为10年一遇洪水重现期，设计流量Q=801m3/s，汛期围堰的过水标准为20年一遇，相应设计导流流量为Q=5790m3/s，后期坝体渡汛标准为100年一遇（3孔坝体底孔和坝体预留缺口联合泄流），相应设计导流流量为Q=8510m3/s。

四川大学对施工导流围堰的溃堰洪水的影响建立了数学模型并进行了计算分析。由于全年导流方案的上游围堰形成库容达8520万m3，一旦遭遇超标洪水，其溃堰洪水将超过下游紧邻武引闸校核洪水流量10700m3/s，直接威胁武引闸的安全。可研推荐枯期导流方案以确保武引取水枢纽的安全。

初步设计对如何降低强度指标和施工难度、如何延长枯期施工时段进行了重点研究。根据51年的水文系列实测资料和历年汛期（6-9月）大于或等于Qi洪水次数统计资料，设计对洪水标准为2年、3年和5年的基坑过水次数的风险度进行了分析，见表1。

表1 基坑过水次数的风险度分析表

风险度R的计算公式如下：

式中 n—过水次数；T—实测洪水重限期；N—围堰使用年限，N=1。

根据以往工程的经验，当风险度小于0.2，即保证率大于80%时，工期是可以争取的。根据表1并结合本工程特点，可以得出：当围堰挡水标准为2年一遇重现期时，6月份的工期是可以争取的，保证率为96%；当围堰挡水标准为3年一遇重现期时，6，7月份的工期都是可以争取的，保证率为80%；当围堰挡水标准为5年一遇重现期时，6-9月份的工期都是可以争取的，保证率为84%。

综上所述，结合施工进度计划安排，本次设计推荐施工导流时段为10月至次年5月，其中一枯的施工时段为10月至次年6月。由于一枯的施工程序复杂，一期主基坑需要完成的工程量大，基坑最大挖深27.5m，土石方开挖总量约41.5万m3，主基坑面积不足3万m2，为争取汛期的有效施工工期，拟在上游横向围堰顶部设自溃子堰，采用“披纱”形式，子堰顶高程594.4m，用于挡2年一遇洪水标准。

3 导流方式

在可行性研究设计阶段，对施工导流方式进行了明渠导流方式和隧洞导流方式的比较。由于明渠导流方案存在以下缺点：明渠导流方案的明渠纵向导墙位于较深厚覆盖层上，基础处理工程量大，仅混凝土总量近30万m3，导流工程投资大于隧洞导流方案；明渠导流方案导流程序复杂，其分期分段特点对碾压混凝土坝施工具有不利因素；工期比隧洞枯期导流方案长3个月。

因此可行性研究阶段推荐隧洞导流方式，初步设计复核后采用右岸隧洞导流方式。

4 导流程序

武都水库工程初步设计导流方案为：混凝土面板土石围堰枯期挡水、汛期过水，右岸一条11m×13.5m隧洞导流（城门洞型）。导流程序如下：

一枯：2004年10月开始上下游围堰戗堤进占，10月中旬主河床截流，2004年11月至2005年1月底，进行上游围堰河床段的帷幕灌浆防渗工程的施工，同时进行下游围堰的高喷防渗墙的施工，2005年5月底完成上下游围堰的施工。2005年1-4月进行河床坝基的土石方开挖，2005年5-6月进行河床内主基坑的混凝土施工，6月底完成河床基岩的混凝土封闭。

一汛：2005年6-9月，上下游混凝土面板土石围堰过水，由基坑和导流隧洞联合泄流，此期间主基坑坝段停止施工。

二枯：2005年10月进行基坑排水和清淤工作，2005年11月至2006年5月进行坝体混凝土浇筑，至5月底坝体上升至高程575m。

二汛：2006年6-9月，上下游混凝土面板土石围堰过水，由坝面和导流隧洞联合泄流，此期间坝体间歇施工。

三枯：2006年10月上旬进行坝面清淤，10月中旬至2007年5月进行坝体混凝土浇筑，至5月底坝体除预留缺口外（缺口宽度48.0m，高程630.0m），其余坝段均上升至高程636.0m以上。另外2006年12月至2007年3月，进行导流隧洞的下闸封堵，由坝体3个底孔泄流。

三汛：2007年的6-9月，利用坝体预留缺口和坝身3个底孔联合泄流。坝体预留缺口的底高程为630.0m，宽度为48.0m，布置在溢流坝段上。根据规范要求，坝体临时断面施工渡汛标准采用100年一遇洪水重现期，设计流量为8510m3/s。根据调洪计算，当坝体的预留缺口高程为630.0m时，上游水位为634.0m，其它坝段只需上升到高程636.0m以上即可于汛期继续施工。

四枯：2007年10月初坝体3个底孔下闸，开始进行水库高程585.0m以上的蓄水，在满足下游供水要求的前提下，至2007年 11月底，水库蓄水至高程 631.8m，同年12月1日第一台机组发电。2007年10月至2008年1月进行预留缺口坝段的施工，2008年1月底坝体工程施工完毕。