枫坑水库除险扩容工程优化变更度汛方案探索与实践

邵志平 葛捍东

（1.义乌市水务局，浙江 义乌 322000；2.浙江省水电管理中心，浙江 杭州 310009）

一、枫坑水库除险扩容工程概况

枫坑水库除险加固工程位于吴溪上游枫坑溪上的赤岸镇蒋田畈村，坝址以上集雨面积17km2，多年平均入库水量1383万m3，支洞引水流量436万m3，按50年一遇洪水设计，500年一遇洪水校核。

原大坝为粘土心墙坝，水库坝高33.05m，坝顶高程159.22m，校核洪水位为157.5m，总库容286万m3，正常蓄水位为155.45m，相应库容229万m3。原水库以灌溉为主，兼顾防洪、发电等综合利用，原设计灌溉面积533.3ha，现有灌溉面积300ha。坝后设有二级电站，装机容量分别为75kW和285kW，总装机360kW，多年平均发电量为66万kW。

水库除险加固后，大坝采用碾压堆石坝，坝高68.3m，坝顶高程189.3m，总库容1638万m3,正常蓄水位186m，正常库容1501万m3，规模将扩建为中型水库，年可供城镇用水1196万m3。水库建成后，将为该水库今后的综合利用创造有利的条件。

二、枫坑水库除险扩容工程设计洪水成果

设计流域内无流量资料，但雨量资料条件相对较好，故设计洪水采用暴雨资料推求设计洪水。设计暴雨主要采用枫坑水库站资料推求。采用的暴雨系列为1963－2005年共43年。

通过年最大24小时和三日暴雨的频率分析，采用皮尔逊Ⅲ型曲线拟合适线的方法，求得枫坑水库设计暴雨成果，见表1。

设计洪水汇流计算分别用浙江省合理化公式法计算，水库坝址设计洪水成果，见表2。

表1 枫坑水库设计暴雨成果表

表2 枫坑水库设计洪水成果表

表3 洪峰流量表 单位：（m3/s）

表4 导流及度汛水力计算成果表 单位：（m3/s）

三、原初设报告导流和施工度汛方案

1.导流和度汛标准

根据水文分析，该工程所在地区可分为梅雨期（4月16日～7月15日）；台汛期（7月16日～10月15日）；非汛期（10月16日～次年4月15日）。不同时期不同设计频率洪峰流量及三日洪水总量，见表3。

该工程拦河坝为3级建筑物，根据《水利水电工程施工组织设计规范》的规定，相应的分流建筑物为5级。围堰采用土石混合结构型式，其挡水设计标准采用5年一遇。根据本工程施工进度要求，导流时段按非汛期洪水考虑，相应的最大设计洪峰流量为65m3/s，坝体施工期临时度汛的洪水标准为50年一遇。

2.导流和度汛方式

根据原施工度汛进度安排，拦河坝的导流和度汛方式如下，见表4。

(1）第一阶段

2007年5月1日～9月30日，为导流洞、围堰施工期及原大坝坝体（151m高程以上）开挖期。在第一年7月，水库通过原输水隧洞和压力涵管放空至131m。天然来水可由原输隧洞、压力涵管及导流洞（3m×4m）过流。

(2）第二阶段

2007年10月1日～2008年4月15日，为原大坝坝体及基础开挖，坝体堆石填筑、趾板砼浇筑期，此阶段按非汛期5年一遇洪水考虑，来水经导流洞（3m×4m）过流。

(3）第三阶段

2008年4月16日～7月15日，坝体施工期临时度汛采用50年一遇梅汛期设计洪水，来水由坝体临时断面挡水，导流洞（3m×4m）过流。坝体临时断面必须在2008年4月15日前填筑至144m高程以上。

(4）第四阶段

2008年7月16日～10月15日，坝体施工期临时度汛采用50年一遇台汛期设计洪水，来水由坝体临时断面挡水，导流洞（3m×4m）过流。

四、施工导流的度汛方案变更原因

本工程原计划按初设要求进度进行施工，开工日期定为2007年5月10日，采用“围堰一次断流，隧洞导流”的方式，即非汛期（2007年10月16日～2008年4月15日）来水由上游围堰挡水，导流洞过流；汛期（2008年4月16日～2008年10月15日）来水由坝体临时断面挡水，导流洞泄流。

因土地征用、林木砍伐等政策处理原因，工程直至2007年10月底才安排施工单位人员和设备入场，2007年11月8日举行开工典礼。

根据实际施工情况，施工单位编制了施工计划进度控制节点，见表5。

由于政策处理等原因，拖延开工日期，根据新的施工进度计划，大坝在2008年台汛前刚具备填筑条件，无法在汛前达到原度汛方案要求的形象面貌，因此必须对原导流和度汛方式进行调整。

五、导流和度汛方式的调整方案

1.主要调整内容

(1）施工期度汛标准的调整

根据义乌雨量站1951-2002年雨量资料，全年最大日降雨量出现在1975年，这一年的最大24小时降雨为177mm；根据佛堂水文站（离枫坑水库12km）1954－2002年水文资料，全年最大日降雨量出现在1977年，这一年的最大24小时降雨为174mm；通过资料分析，枫坑水库坝址以上降雨主要呈现为连续降雨天数较长，但日降雨强度较小。

由上述统计资料可见，各测站统计历年最大日降雨量均小于设计暴雨的日最大降雨量188mm。台汛期临时度汛标准《水利水电工程施工组织设计规范》的规定为20～50年一遇，初步设计报告中为减小度汛风险取其上限50年一遇洪水。根据以上分析可见在枫坑水库周边区域内，20年一遇洪水出现机率很小，且施工期库内蓄水少，失事后对坝区和下游不会造成重大损失，因此考虑施工期临时度汛标准调整为20年一遇。

(2）导流和度汛方式调整

由于原导流和度汛方式不能按计划实现，必须对原导流和度汛方式进行调整，以满足安全度汛的要求。

若采用汛期坝体填筑断面过水的度汛方式，每次洪水期间均需对坝体进行保护，汛后进行清理恢复，对正常施工干扰极大，严重影响施工进度；若采用河床明渠导流的度汛方式，则坝体需分期填筑，因工作面小导致施工进度受影响，且施工质量难以保证。因本工程上游集雨面积较小（17km2），区间洪峰流量较小，为减少汛期洪水对施工的影响，可考虑采用加高围堰并加大导流洞断面的方式，施工度汛方式相应的调整为：全年均由围堰挡水，导流洞过流。

表5 施工计划进度控制表 单位：（m3/s）

2.导流及度汛方式调整方案比较

(1）调整方案

根据水库放空后导流洞进口前实际地面高程，导流洞进口底高程由135m调整为133m。将导流洞断面加大为4.0m×5.0m、5.0m×5.0m、6.0m×6.0m三个方案及原方案（3.0m×4.0m）进行比较，见表6、7。

表6 四方案导流及度汛水力计算成果表

根据表7，综合考虑各方案的施工条件、投资及施工进度要求等因素，推荐同时采用加高围堰和加大导流洞断面的方案二作为2008年汛期的工程度汛方案，即度汛标准采用汛期20年一遇的设计洪水，导流洞断面尺寸加大至5.0m×5.0m，上游围堰加高至142.7m。汛期来水由围堰挡水，导流洞泄流。

(2）调整后的导流建筑物设计

①导流洞及明渠平面布置不变；进口底高程由135m变为133m，洞身尺寸由3.0m×4.0m变为5.0m×5.0m。

②上游围堰布置在坝趾板轴线上游70.0m处，为土围堰（利用坝体开挖粘土料）；堰顶高程142.7m，堰底高程130.0m，最大堰高12.7m；堰顶宽6.0m，堰长103.0m，上下游边坡均为1：1.8。

③下游围堰：当台汛期20年一遇的洪水到来时，导流洞下泄流量为185.0m3/s，因导流洞出口远离大坝下游，且大坝下游处原地面高程高于洪水位高程，此时回水不能到达坝脚处，故不需修建下游围堰。

六、度汛方案调整后度汛情况

2008年4月15日，导流洞顺利贯通，围堰施工也已按度汛要求及标准完成，调整后的度汛方案经浙江水利厅组织审查，予以通过。2008年汛期、2009年汛期都安然度过，期间2008年6月23日在坝址上游出现2小时降雨达122mm的特大暴雨，围堰、导流洞等整个导流系统没有出现任何问题，目前大坝已于2009年10月10日完成填筑任务，砼面板已完成90%工作量，输水洞和进水塔已全部完成。以上事实充分证明本次度汛方案调整是科学的、合理的、经济的、及时的，同时也是符合实际的。

表7 四个度汛方案综合比较表

七、优化变更度汛方案产生的效益

1.节省工期6个月

若不变更度汛方案，枫坑水库除险扩容工程2008年4月15日～10月15日汛期就只能停止施工，工程完工时间只能往后顺延。义乌市是水资源紧缺的城市，投资约1.7亿元对枫坑水库除险扩容的目的是解决义西南地区水资源短缺矛盾。2004年开始到目前，义西南地区供水水源只有柏峰水库，由于柏峰水库库容有限，一到下半年都要降压限水，严重制约当地经济发展。节省6个月工期也就是说可以提前6个月蓄水和供水，这不仅是义西南地区的民生工程，而且能产生巨大的社会经济效益。

2.节约工程资金62.27万元

在科学分析当地历年水文资料的基础上，根据枫坑水库实际情况，由原来的50年一遇度汛标准降低到20年一遇，可大大降低土围堰堰顶高程，减少围堰土石方工程量，同时缩短导流洞的洞身长度，仅此一项可节省约40万元，产生良好的经济效益。

八、结 语

枫坑水库扩容工程在施工度汛方案优化变更方面取得了较好的成绩，得益于上级业务主管部门的指导和大力的支持，得益于指挥部、监理部、项目部等参建单位因地制宜，敢于实践，发挥智慧。实践证明：根据工程的实际情况，对水文资料进行严密分析，在规范规定的范围内，合理选择度汛标准，优化度汛方案中的工程措施，不仅保证了工期，还取得了巨大的社会经济效益。