引红济石调水工程低坝引水枢纽2011年度汛方案研究

董 鹏

（陕西省石头河水库灌溉管理局 陕西 杨凌 712100）

1 概述

1.1 工程概况

引红济石调水工程位于太白县，是把汉江北岸褒河支流红岩河水通过穿越秦岭的隧洞自流调入渭河南岸支流石头河中的跨流域调水工程。主体工程由位于红岩河上的关山低坝引水枢纽和穿越秦岭五里坡梁与太白盆地南缘山区的19.76km长输水隧洞两大部分组成。低坝引水枢纽主要建筑物按3级设计，次要建筑物按4级设计，临时建筑物按5级设计。

引红济石调水工程拦河低坝引水枢纽设计洪水标准及相应流量见表1。

表1 永久性水工建筑物洪水标准

表2 关山站不同频率分期洪水成果汇总表 单位：m3/s

1.2 水文气象条件

1.2.1 水文条件

（1）径流：红岩河径流由降水形成，年际变化、年内分配与降水关系密切，丰枯年径流悬殊，汛期与非汛期差异很大，坝址以上多年平均径流量为1.467亿m3，红岩河关山站10年实测年径流2003年最大1.94亿m3，1998年 次 大 1.209 亿m3，2002年 最 小0.483亿m3，历年最小日平均流量0.30m3/s。

（2）分期设计洪水：洪水由暴雨形成，因流域面积小，洪水具有峰高量小历时短的特点。根据洪水季节变化和施工需要，分别计算10月～3月、10月～4月、10月～5月和11月～2月、11月～3月、11月～4月及11月～12月各时段设计洪水。关山站不同频率分期洪水成果见表2。

1.2.2 气象条件

引红济石调水工程地处秦岭山脉深处，枢纽区位于太白山间构造盆地上，气候特征属于典型的大陆性季风气候，由于区内海拔高度相差悬殊，气候特点各异。川道四季分明，属温带气候，高山区无夏季，春秋相连，冬季酷寒持续漫长，流域多年平均降水量817mm，平均气温7.6℃，极端最低气温-25.5℃，极端最高气温32.8℃，无霜期155天，最大冻土深度48cm，年最大平均风速20m/s，相对湿度72%。

1.3 初步设计阶段导流渡汛方案简介

枢纽坝址处采用分两期导流的导流方式。左岸一期基坑导流在一期围堰的保护下，施工项目有：左岸进水闸、冲沙闸及部分泄洪闸坝段。上游来水主要由束窄后的原河床下泄。导流标准按10年一遇枯水期流量Q＝29m3/s设计，上游水位1469.7m。

右岸二期基坑导流截流后进行右岸二期基坑的施工。施工项目有：右岸剩余部分泄洪闸坝段及金属结构安装。上游来水主要由冲沙闸和已建成的一孔泄洪闸下泄。导流标准按10年一遇流量枯水期流量Q＝29m3/s设计，上游水位1470.1m。

施工导流规划表见表3。

表3 施工导流规划表

表4 泄流曲线表

2 2011年汛前导流工程面貌

闸坝枢纽工程布置主要建筑物有泄洪闸、冲沙闸、进水闸、左右岸挡水坝段、进水闸后的连接隧洞。前四部分在平面上呈一条直线南北方向并列布置，坝顶高程1475.80m，闸坝顶全长约89.50m。水库正常蓄水位为1471.50m，最大坝高10.80m。枢纽各建筑物均采用混凝土或钢筋混凝土结构。泄洪闸和冲沙闸底板采用同一高程为1467.50m，其中泄洪闸3孔，单孔宽度20.0m，冲沙闸1孔，孔口尺寸4.0m，均为开敞式闸室；进水闸1孔，进口底高程1469.0m，孔口宽度3.0m。

闸坝围堰均土石围堰结构形式。围堰顶宽3.0m，上游面坡比1∶2.0，下游面坡比1∶1.8，围堰轴线长度128m，最大堰高3.0m。围堰堰体和基础均采用复合土工膜心墙防渗，土工膜两边各填筑50cm厚的过渡料，土工膜垂直铺设至强风化下线，铺设深度10m。围堰迎水面采用干砌石护坡，厚度30cm。

低坝枢纽2011年施工进度计划：泄洪闸、冲沙闸完成主体浇筑，连接隧洞贯通，束水墙基础浇筑至1471.50m高程。

目前，由于位于主河道的泄洪闸和冲沙闸主体及下游护坦已浇筑完成，具备过水能力，因此，安全行洪是有保障的。而进水闸由于受连接隧洞施工影响，目前尚未施工，因此隧洞进口无堵水设施，如洪水进洞，将直接威胁隧洞下游各标段施工人员的安全。

4 导流度汛标准

引红济石调水工程为Ⅱ等大（2）型工程，闸坝枢纽为3级建筑物，根据《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303—2004），确定其导流建筑物级别按5级临时建筑物设计，导流标准为10年～5年一遇洪水标准。

由于本工程处在山区河流，暴雨洪水来势较猛，流量大，演进速度快，且上游没有有效的水情测报系统，对工程安全施工威胁较大，而枢纽工程不是控制性关键线路，为了降低导流工程造价，安排整个枢纽施工期避开汛期，在两个枯水期内完成坝体混凝土浇筑。综合考虑以上因素，本工程施工期导流标准选取10年一遇洪水标准。导流标准按10年一遇枯水期流量Q＝29m3/s设计。相应的洪峰流量 Q=576m3/s。

5 导流度汛方式

5.1 导流度汛方案

根据低坝枢纽2011年汛前的施工面貌，本阶段提出度汛方案为：

2001年汛期，考虑到位于主河道的泄洪闸和冲沙闸主体及下游护坦已浇筑完成并具备过水能力，因此，汛期可继续进行上部结构的施工，而位于左岸的进水闸及连接隧洞应停止施工，并对连接隧洞进口进行有效封堵，防止洪水进洞，威胁隧洞下游标段安全。

5.2 行洪能力分析

根据目前泄洪闸、冲沙闸已建成的现状，其均已具备过流能力，过流按无坎宽顶堰流计算，计算公式如下：

式中，Q——流量；

H0——堰上水深；

σ——堰流淹没系数；

ε——侧收缩系数；

m——流量系数；

B0——闸孔宽度。

由计算可知三孔泄洪闸加一孔冲沙闸的过流能力完全满足泄洪要求，其泄流水位为1470.6m。

但低坝枢纽上下游河道由于受施工影响，河道内堆有大量弃渣，这就阻碍了河道的行洪能力，因此，必须对河道内弃渣予以清理。

6 保证安全度汛的主要措施

6.1 工程措施

（1）汛前结合河道疏通，对上下游河道内的弃渣进行及时清理，保证河道正常的行洪断面。

（2）停止一切河道内施工项目，并对连接隧洞进口进行封堵，封堵采用C15埋石混凝土，封堵长度5m，并对封堵体顶部空腔回填密实。

6.2 组织措施

在整个施工期间，特别是汛期，要加强气象、水文观测和预报，为安全度汛提供决策依据；为确保施工安全，应采取以下措施：

（1）建立防汛指挥机构，明确防汛责任人，设专职水情预报人员，及时掌握水情，为防汛提供决策依据，根据防汛任务，组建防汛抢险队伍；

（2）汛前做好“防汛施工组织”并报监理工程师审批，并按审批要求，认真组织实施；

（3）依据施工组织设计，配备并及时调整各种物资材料、设备、劳动力等资源，合理安排、灵活调度，确保各阶段内进度计划的实现；

（4）围堰顶部准备充分的草袋土或编制袋土，若发生超标准洪水，及时加高围堰即填筑草袋或编制袋装土子堰；并积极超前组织好人员、机械设备、材料的撤退工作，避免或减少损失；

（5）准备抗冲能力较好的材料，如大块石、草袋、编制袋、铅丝笼等，对围堰有折冲水流冲蚀的地方进行加固，确保围堰安全；

（6）做好堵漏的设备和材料的准备工作，在出现意外情况时及时处理。

7 主要结论及建议

7.1 主要结论

（1）根据现状导流工程面貌和首部枢纽主体工程施工面貌，拟定2011年汛期度汛方案为：

导流标准选择为10年一遇，相应的洪峰流量Q=576m3/s。

利用泄洪闸、冲沙闸进行泄洪，连接隧洞停止施工并进行临时封堵。

（2）汛前结合河道疏通，对上下游河道内的弃渣进行及时清理，保证河道正常的行洪断面。

（3）根据施工布置现状，施工临时主要设施布设在河道，当洪水接近河道两侧，当洪水接近场地高程时，应及时撤离人员和设备，以免造成损失。

7.2 建议

（1）由于枢纽目前无水情测报系统，因此，施工期间应加强与防汛部门的信息沟通，及时对汛情进行预测，作好应急准备。

（2）汛期应停止一切河道内永久工程施工，施工期要特别注意度汛安全。