南水北调中线京石段应急供水工程度汛方案分析

田燕琴，陈太文

（1.河北省水利水电勘测设计研究院，天津 300250；2.水利部海河水利委员会，天津 300170）

1 工程概况

南水北调中线京石段应急供水工程自古运河枢纽始，基本沿太行山东麓和京广铁路西侧北行，先后经过河北省的石家庄市、保定市的12个县（市），至北拒马河中支进入北京市，渠段总长227.375 km，其中渠道长201.047 km、建筑物总长26.328 km。总干渠与沿途河流、灌渠、铁路、公路的交叉工程全部采用立交布置。渠段始、末端设计流量分别为220、50 m3/s。起止点设计水位分别为76.408、60.300 m。

南水北调中线京石段应急供水工程共有控制建筑物37座，其中节制闸13座、退水闸11座、分水口门13座。本渠段穿越海河流域的子牙河和大清河两大水系，共有大型河渠交叉建筑物23座，按照交叉位置的地形条件及河、渠底高程与水位关系确定交叉工程的穿越方式分为：渠道梁式渡槽3座；渠道倒虹吸16座；渠道暗渠2座；河道排洪涵洞2座。共有左岸排水建筑物105座，其中坡水区交叉建筑物31座。左岸排水工程均采用河穿渠交叉型式，设置排水渡槽23座、排水涵洞18座、排水倒虹吸64座。

2 暴雨洪水特性与防洪标准

2.1 暴雨洪水特性

太行山前的暴雨时程分布很不均匀。从历时看有3 d以内的短历时大暴雨，3 d以上的历时长、强度大、范围广的特大暴雨。暴雨主要集中在6—9月，甚至全年降水量取决于1次或几次较大暴雨；本区暴雨年际变化也很大。

总干渠交叉河流的洪水均由暴雨形成，洪水的地区分布也与暴雨一致。如暴雨高值区的河流，其洪峰模数也是高值区，反映了河流洪峰流量的形成与暴雨、地形及下垫面情况的密切关系。洪水发生的季节与暴雨相应，均出现于汛期，且大多数发生在7月下旬至8月上旬。

2.2 防洪标准

流域面积大于20 km2的大型河渠交叉建筑物按100年一遇洪水设计，300年一遇洪水校核；坡水区及流域面积小于20 km2的左岸排水建筑物按50年一遇洪水设计，200年一遇洪水校核。总干渠各渠段的防洪标准和与其相连接的各类河渠交叉、左岸排水建筑物的防洪标准相同。

渠道工程、隧洞工程、大型河渠交叉建筑物级别为1级，左岸排水建筑物主体部位亦按1级建筑物设计，上下游连接段等次要部位为3级。

总干渠京石段为I等工程，渠道及其交叉建筑物的主要建筑物为1级建筑物，附属建筑物、防护工程及河穿渠工程上下游连接段等次要建筑物为3级建筑物，临时建筑物为4级建筑物。

3 度汛方案

3.1 汛前准备与检查

（1）控制水位拟定：鉴于南水北调中线京石段应急供水工程已完成验收，已满足通水、泄洪要求，根据各交叉河流水文特性，结合工程具体情况，拟定防汛警戒、抢险等控制性水位。

警戒水位是堤防临水侧达到一定水深有可能出现险情要加以警惕戒备的水位，是根据堤防质量、保护重点以及历年险情分析制定的。到达该水位时防汛进入重要时期，防汛部门要加强戒备，密切注意水情、工情、险情发展变化，在各自防守堤段或区域内增加巡逻查险次数，开始日夜巡查，并组织防汛队伍上堤防汛，做好防洪抢险人力、物力的准备。根据本工程的具体情况，大型河渠交叉建筑物警戒水位取50年一遇洪水位，左岸排水建筑物警戒水位取10年一遇洪水位。

保证水位即根据防洪标准确定的工程设计洪水位。当洪水位接近或达到保证水位时，全部防汛物资运到指定地点，抢险人员集中到位，做好防汛抢险的一切准备。并及时通报各级管理机构及地方政府相关部门对上、下游河段一定范围内进行相应级别的警戒，撤退工程影响区及可能影响区内的人员。大型河渠交叉建筑物保证水位取100年一遇设计洪水位，左岸排水建筑物保证水位取50年一遇设计洪水位。

（2）保持防汛道路畅通：总干渠运行维护道路是防汛抢险的关键基础设施，汛前应加强道路维护修补，防止暴雨对路基及路面的冲刷破坏。汛前对公路进行一次清障行动，修补已损坏的路面；对公路边坡危石和浮石进行全面检查和清理；对边坡、挡土墙等处出露的地下水集中渗漏点，应采用导、引和附设反滤、盖重的措施处理；对公路路堑、挡土墙等存在安全隐患部位，汛前应采取措施进行加固处理。

（3）保护供电设施：各管理处管理范围区供电、供水和通信系统维护正常，确保汛期供电、供水和通信畅通。保证各管理处管理范围区涉及度汛设施的防雷保护设施完好。

（4）备足防汛用料：汛前准备部分防汛备料，包括黏土、编织袋、石渣、块石料、铁丝石笼或合金网石兜等。汛期对河床过流情况进行观察或监测，对流速较大或流态不好的部位要及时抛投块石、石笼、合金网石兜等予以保护。

（5）设置度汛警示：险情出险后应立即采用预定的预警方式向社会公告。在出险区域适当地点设置出险标志，悬挂警示牌并指派专人把守，禁止非抢险人员进入危险区。

（6）加强水文预报：水文预报是安全度汛的重要保证，应保证工程区域内各单位与有关防汛部门的通信设施联络畅通，加强报汛工作，出现汛情应及时通报南水北调中线干线工程各级管理处以及地方政府和有关主管部门，防患于未然。

（7）保持信息畅通：汛前要检查维修各种防汛通信设施，包括有线、无线设施，对值机人员应组织培训，建立话务值班制度，保证汛期通信畅通。

（8）建立汛期巡查队伍：在度汛期间应加强人工巡视检查，巡视检查范围包括对主体工程安全有直接关系的相关建筑物。

巡视检查应根据工程具体情况和特点，制订检查程序。巡视检查人员应携带必要的工具或器具。巡视检查中如发现水流形态恶劣，水流浑浊异常，进、出口有冲刷、磨损、淘刷险情，建筑物与总干渠土堤接触带有裂缝、滑坡、隆起、塌坑、绕渗迹象或兽洞等隐患时，应分析原因，并及时向上级报告。巡视检查人员应按照预先制订的巡视检查程序，对各建筑物及边坡作例行检查，以便及时发现异常迹象。

（9）组织汛前检查：检查各管理处的抢险技术培训情况，包括专业抢险队伍、群防队伍、防汛指挥人员的培训。并在合适的地形条件进行实际操作，增强抗洪抢险能力。

左岸排水建筑物，尤其是排水倒虹吸，汛前进行清淤，并维护排水涵洞、渡槽、倒虹吸排水畅通，对影响泄洪的树木、障碍物、弃渣进行砍伐、清理。

汛前应对弃渣场的排水沟、排水涵洞和边坡进行全面检查，对排水沟、涵洞进行清理疏通；对堆渣边坡进行必要的保护处理，确保安全。

对于直接面对小山沟的渠段可通过必要的防护措施减轻洪水冲击影响。

3.2 度汛方案

（1）渠道险情及抢险预案：汛前安排好防汛物资的准备，备足编织袋、橡皮艇、救生衣，将防汛用的土料、块石堆放在指定位置，将准备投入现场的装载机、反铲式挖掘机、运输车等设备进行维修和保养。度汛期间，组织防汛人员巡护检查，发现险情能排除的尽快排除，不能排除的险情和重大险情要立即向上级报告，根据具体险情采用相应抢险方案。暴雨洪水过后，立即组织人员进行检查，查险排险，及时处理受损工程及冲坑、塌陷等问题。

（2）交叉建筑物险情及抢险预案：大型河渠交叉建筑物总干渠段河道口门两侧护岸坡脚、导流堤或裹头护脚在汛期由于冲刷可能会出现护岸坍塌或脱坡情况。为保证建筑物进出口的安全，首先要稳定护岸、导流堤或裹头的坡脚，固基防冲。

一旦发生护岸坍塌或脱坡险情，首先应考虑抛投块石。抛投块石从险情最严重的部位开始，依次向两边展开。先将块石抛入冲坑最深处，逐步从下层至上层，以形成稳定的阻滑体。选择突击抢抛的施工方法，集中力量，一次性抛入大量块石，避免零抛散堆。为避免砸坏堤岸，可采用滑板，保持块石平稳下落。当堤岸抛石的落点不能达到冲坑最深处时，应配合船上抛投。

左岸排水建筑物进口不设拦污栅、工作闸门、检修闸门。建筑物进出口采用混凝土重力式圆弧导流墙或八字墙与河沟边坡连接。

汛前安排好防汛物资的准备，备足编织袋、救生衣，将防汛用的土料、块石堆放在总干渠左侧河道两岸高处。将准备投入现场的装载机、反铲式挖掘机、运输车等设备进行维修和保养。度汛期间，组织防汛人员巡护检查，发现险情能排除的尽快排除，不能排除的险情和重大险情要立即向上级报告，根据具体险情采用相应抢险方案。暴雨洪水过后，立即组织人员进行检查，查险排险，及时处理受损工程及冲坑、塌陷等问题。

当左排建筑物进口出现树枝等杂物时，要及时用消防钩等将杂物清除，人工不能清除时要及时调用挖掘机、拖拉机等机械设备。出现上下游连接渠内坡脚被洪水淘刷险情时，要采用筑丁坝形式使水流主流远离岸坡，或采用抛块石护脚方案。倒虹吸和涵洞内淤积一般发生在洪水水位回落期间。汛期一定要对涵洞和倒虹吸逐一检查，清除杂物和淤积物；洪水期间加强观察，洪水过后立即组织人员进行检查，及时清除淤积物。

（3）电网断电及抢险预案：1类、2类负荷动力供应及抢险预案，当35kV输电线路发生故障或某中心开关站失去系统电源时，可通过切除故障线路或故障点、闭合联络开关等一系列操作实现相邻两中心开关站之间的互为备用。当双回35kV线路同时发生故障或相邻中心开关站同时失去系统电源时，配备有柴油发电机组的负荷由柴油发电机组作为应急电源供电。

（4）超标准洪水预案：在南水北调中线工程运用时段内遭遇超标准洪水时，必须采取应急方案，具体方案如下：

建立预警机制，加强与水文预报单位联系，当预报有超标准洪水时及时通报各运行管理单位及地方政府相关部门，对上、下游河段一定范围内进行相应级别的警戒，撤退工程影响区域内的村民，确保当地群众生命、财产安全。

在行洪期间应派专人监测排洪设施的排洪情况，发现排水倒虹吸、排水涵洞、排水渡槽进水口上游河道存在可能阻碍建筑物行洪的漂浮物时应及时排除。

明确上游水库出险对跨河建筑物的影响分析及对策。

明确原河道堤防出险对总干渠渠道及交叉建筑物的影响分析及对策。

京石段应急供水工程部分渠段穿越处于山前坡水区与平原区的过渡地带。工程建设前这一地区洪水排泄就不通畅，存在一定的淹没现象；工程建设后淹没水深的增幅较小，但淹没程度较为严重，发生超标准洪水时对这些区域应予以高度重视。

另外，由于南水北调中线京石段应急工程线路长，各类交叉建筑物密集，总干渠左、右岸各类交叉建筑物的导流沟、导流埝、桥梁引道对地形的改变相当大，改变了工程前洪水的原有下泄途径，汛期超标准暴雨发生时可能造成局部暴雨洪水灾害，各级部门应予以高度重视。

3.3 抢险队伍及物料准备

（1）防洪抢险队：总干渠为1级堤防，防洪抢险重点为总干渠左堤、河渠交叉建筑物、左排建筑物及相关河道。参照 《防汛物资储备定额编制规程》（SL298-2004），考虑到总干渠工程防汛特点，防汛人数按渠道段10人/km计算；各个管理所汛期根据防洪部位和防洪内容成立2～8个防洪抢险队，每个抢险队36～48人，设队长1～2人，统一指挥，分工协作。防洪抢险队总指挥为防洪度汛领导小组组长，防洪抢险队要求服从防汛领导小组总体协调指挥，突击队员24 h轮流值守，以应付一切可能出现的异常情况。

（2）物料准备：根据总干渠堤防、河渠交叉建筑物、左排建筑物及相关河道的物料需求情况，各个工程管理所汛前准备防汛物资。汛后险情解除时，将防汛物资归类清理备用，场地清理干净，排除淤泥积水，特殊部位进行消毒处理。

4 建议

（1）加快推进实施防洪影响处理工程和对可能险工部位进行重点监控。南水北调中线总干渠工程建成后，不同程度改变了行洪河道的流势和总干渠两岸沟道及坡面洪涝水的自然流态，对局部地区产生洪水影响。水位壅高，将对部分交叉断面上游的耕地、村庄等产生淹没影响；由于部分洪水集中出流对河道两岸产生冲刷等不利影响，将改变总干渠下游部分河道流势；另外，部分渠段左岸排水出路难以解决，必然影响下游河道沿岸村庄的防洪安全。

目前，总干渠防洪影响处理工程项目已报国家发改委审批但尚未实施。为此，建议加快推进实施防洪影响处理工程，减小汛期对总干渠自身及左右岸村庄、耕地的防洪压力，并对可能发生险情的部位进行重点监控。

（2）加强对防洪、泄洪工程的日常维护和管理。南水北调中线总干渠将是一项长期输水的永久性工程，全线遭遇大洪水袭击的可能性较小，容易造成管理上对洪水风险认识的不足，对交叉建筑物淤塞、河床人为改变等各种影响行洪的因素重视不够，使得建筑物的泄洪能力不能达到设计要求，从而在真正发生洪水时加大灾害。因此，管理运行单位应高度重视防汛、度汛工作，对于因建筑物淤塞等影响泄洪的各种问题做到每年汛前逐一排查解决，从思想、组织和措施上做好防大汛、抢大险的准备。