白沙水库的施工导截流设计

张虎杰，龙远莎，刘俊杰

(1.铜仁市水利电力勘测设计院有限公司，贵州 铜仁 554300；2.铜仁学院，贵州 铜仁 554300)

1 工程概况

白沙水库工程位于我国贵州省铜仁市江口县，水库大坝位于小江河一级支流区域坝区和大部分的灌区公路相通，整体的工程施工条件良好。白沙水库工程主要是以当地区域的农田灌溉作为主要的服务对象，同时还兼顾到该区域农村人口牲畜的日常饮用水功能，属于中型水利工程规模。该工程的正常蓄水位高度为422.00m，所对应的水库总容量为1030万m3，死水位大小为395.00m，对应的容量为165万m3。该水库工程的总灌溉面积达到了2167.3hm2，其中重点包含了水稻1446.9hm2，旱地720.3hm2。水库灌溉面当中自流灌面达到了2019.9hm2，提水灌溉面总共147.4hm2，总取水设计流量大小为2.583m3/s。

白沙水库工程大坝距离桃映镇8.6km，距离江口县城19.5km，距离铜仁市50km。白沙水库工程的下游2km位置为X506线道，从X506线到至骆象村的混凝土通村公路公路经过坝区和水库区域。

2 白沙水库的枢纽施工导截流设计

2.1 导流设计标准

白沙水库工程为III等中型水库工程，主体建筑物主要涵盖了主体大坝工程、溢洪道、取水口等重要建筑体。依照我国水利水电工程施工组织规范当中的相关规定，对导流临时建筑体等级设置为5级。

2.1.1 围堰挡水标准

依照水利水电工程的施工组织规范设计工作要求，在导流建筑体的围堰挡水设计工作中，如果需要使用土石类结构时，导流建筑体设计洪水标准大小为10-5a一遇。当选用混凝土或者浆砌石结构进行设计工作中，导流建筑的设计洪水标准为5a或3a一遇。在本次白沙水库工程的导截流设计工作中，使用的是土石围堰结构，导流建筑体的设计标准采用的是5a一遇的洪水设计标准。

2.1.2 坝体度汛标准

依照水利水电工程的施工组织规范当中的明确规定，拦洪水库容量<0.1亿m3时，水库大坝的临时抗洪工作标准为50-20a一遇。白沙水库工程大坝施工过程中，临时度汛拦洪库容量<0.1亿m3。因此，在施工过程中需要依照坝体的具体施工标准来进行针对性选择，白沙水库的洪峰水体流量大小为328.00 m3/s。

2.2 导流方式及导流方案

由于本次白沙水库工程处于一处河床较窄的区域为V字形河谷，水库工程不具备河床分期导流和明渠导流的施工条件，同时工程面板堆石坝不适合使用左右两岸分期填筑工程施工方案。在本次工程的积水控制面积大小为30.9km2，水库工程的施工导流设计流量为15.4m3-38.4m3，整体的水流量较大因此不能直接使用涵管导流的方法。水库大坝两岸的基层岩石裸露，同时山体岩石条件构成良好，具备相应的导流成洞工作条件，因此使用的是围堰一次型截断河床上下游围堰挡水的方法，选用隧洞导流的设计方式比较合理[1]。

依照水库工程的枢纽设计工作特点，河道和地形地质条件需要设置在导流洞的右岸区域，总长度为496m。在设计工作中考虑到水库工程区域的石材相对比较丰富，围堰结构采用的是黏土心墙，土石围堰结构的构成方式，因此在本次工程施工导流过程中，需要在围堰右侧挡水和右岸导流区域，设置出相应的施工导截流，整个工程施工过程均采用的是导流隧洞泄流的设计方法，前期有效运用上下游的围堰挡水设计，大体的上升高度直接超过了围岩结构的临时挡水高度，大坝全年进行施工，溢洪道施工完成之后进行导流隧洞下闸在临时闸门等水条件下，可以进行后续的混凝土堵头和导流洞内引水钢管施工[2]。

3 导流时段及导流设计流量

白沙水库工程所属位置属于山区与原型河流条件，径流量主要是通过自然降水来进行补给径流的特征和降水特征基本保持相同。通常情况下，在每年的5月份正式进入汛期，9月份正式结束，10月到次年的4月为枯期，枯期施工时段在10月-次年3月、10月-次年4月、11月-次年3月、11月-次年4月之间作比选具体的施工桶水结果如表1所示。

表1 白沙水库施工期设计洪水

依照大坝区域的河流水温条件特征，在枯水时段施工需要在10月到次年的3月，10月-次年4月以及11月-次年3月，时段长度范围在5-7个月[5]。5a一遇的洪水风流量大小为19.4m3，5a一遇洪峰流量为19.4 m3/s-38.4 m3/s。在本次工程施工导流设计过程中，由于受到大坝度汛控制工作影响，在导流洞的设计尺寸相同的条件下，通过上述各枯水段的围堰工程施工投资量进行对比，如表2所示。

表2 不同枯水时段围堰工程比较表

备注：1.下游围堰兼作下游施工跨河路堤，按全年挡水标准设计，不参与比较；2.石渣和黏土填筑单价分别为34.59元/m3、57.90元/m3。

通过表2当中的相关数据，可以看出在各种不同方案的总工程数量和投资差别相对较小，5个月和7个月方案的投资量相差2.48万元。由于白沙水库工程的填筑施工材料来源条件有着一定的限制，不能将溢洪道和大坝开挖的土料直接作为大坝的填筑料。坝体的填充料需要从上游区域直接运输到下游区域[3]。因此，在围堰工程的施工费用增加较小的情况下，需要使用时间更长到枯水施工段来进行后续施工，以此来有效保证枯水期限范围，将大坝的填筑高度保持在度汛高程以上。

4 导流程序

依照施工导截流设计工作方案，以及结合工程的施工进度规划，对导流设计程序加以确认，具体如下：

在第1年1月-9月份需要进行导流洞的施工以及水库大坝的边坡开挖工作，导流洞施工过程中需要对进口区域位置设置出必要的围堰挡水条件。在第1年到10月上旬，河床截流标准使用的是10月份和10a一遇的平均流量1.20 m3/s，导流隧洞进行泄洪工作，截流工作完成之后到第1年到11月底完成，水库大坝上、下游到围堰填筑工作、闭气工作以及基坑抽水工作等，在第1年的12月-第2年的4月之间，上下游区域的唯一防护工程基本完成[4]。在河床部分需要进行混凝土浇筑以及固结灌浆施工，在水库大坝坝体的填筑高程达到397.00m之后，超过大坝临时的拦洪渡汛高程为394.89m，高于大坝临时拦洪渡汛高程到394.86m，同时完成了剩余坝体的填筑施工，导截流遂动过流渡讯标准选用的是20年一遇的全年洪水条件。度汛设计标准流量为Q=328.00m3/s秒。在本次白沙水库工程的枢纽施工导截流程序如表3所示。

表3 枢纽工程施工导流程序表

5 结 语

水库工程在后续正式投入使用之后，供水功能得到了充分的发挥，同时保证了汛期条件下，水库工程的整体服务工作性能，为推动当地经济的长远稳定发展打下了良好的基础。