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        淺談莊浪縣梁河水庫工程施工導截流技術的應用

        2021-12-07 02:40:59
        農(nóng)業(yè)科技與信息 2021年10期
        關鍵詞:度汛泄洪洞洪峰流量

        郭 榮

        (甘肅省莊浪縣水務局,甘肅莊浪744699)

        1 工程概況

        莊浪縣梁河水庫工程位于通化鎮(zhèn)梁河村東北1 km處,地處北緯35°23′30″、東經(jīng)106°13′,壩址距縣城約30 km,距通化鎮(zhèn)13 km。設計總庫容為165.4萬m3。依據(jù)《防洪標準》(GB50201-94)及《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252—2000),本工程等別為Ⅳ等,工程規(guī)模?。?)型;主要建筑物按4級設計,次要及臨時建筑物按5級設計。大壩為均質土壩、泄洪建筑物等主要建筑物按30年一遇(P=3.33%)洪水設計,300年一遇(P=0.33%)洪水校核,相應洪峰流量分別為:設計60.1 m3/s,校核146 m3/s。消能防沖建筑物洪水標準按20年一遇(P=5%)洪水設計,相應的洪峰流量為48.2 m3/s。

        1.1 氣象

        擬建的梁河水庫工程位于北洛河一級支流梁河上,梁河發(fā)源于通化梁河村關山正峽溝和雄溝,梁河上游二條支溝呈樹枝狀向關山內延伸,河流水主要為涵養(yǎng)林補給水,流域面積14.7 km2。項目區(qū)地處大陸腹地,遠離海洋,屬溫帶大陸性半濕潤季風氣候區(qū)。全年大部分時間受高空西風環(huán)流影響,冬季盛行西北風,夏季盛行東南風。據(jù)莊浪縣氣象資料統(tǒng)計,多年平均氣溫為8.2℃,極端最高氣溫為34.9℃,極端最低氣溫為-23.5℃,多年平均降水量為494.3 mm,多年平均蒸發(fā)量為1 298.9 mm,蒸發(fā)量為降水量的2.6倍,年平均風速1.7 m/s,最大積雪深度15 cm,最大凍土深度84 cm[1]。

        1.2 徑流

        由于該流域內無實測水文資料,從甘肅省水文站《甘肅省地表水資源》多年平均徑流深等值線圖中查的壩址處控制流域徑流深為150~250 mm,流域中心處徑流深175 mm。計算出壩址處多年平均流量0.082 m3/s。

        1.3 洪水

        北洛河一級支流梁河的洪水,均由暴雨形成,暴雨大多發(fā)生在6—9月,故年最大洪峰流量也多發(fā)生在此時段,由于北洛河梁河流域暴雨空間上分布不均勻,造成洪水陡漲陡落,具有峰形尖瘦、峰高量小的特點。

        涇河水系汭河支流石堡子河華亭站位于華亭市東華鄉(xiāng)峽石口上,控制流域面積276 km2,也屬六盤山土石山林區(qū),流域上游也發(fā)源于六盤山,與設計流域洪水特征類似。梁河水庫壩址處沒有實測洪水資料,只有鄰縣石堡子河華亭站。華亭站收集到1976—2013年月最大流量實測資料,按梁河水庫與華亭站集水面積比指數(shù)關系推算壩址處的分期洪水。

        2 導截流施工工藝

        2.1 施工導流

        梁河為常流水河流,施工時需進行導流。本工程根據(jù)工期安排和工程布置,擬采用施工圍堰結合梁河水庫泄洪洞導流的方式過流。根據(jù)規(guī)范確定導流設計洪水標準為5年一遇,相應洪峰流量為2.65 m3/s;壩體施工期臨時度汛標準為20年一遇設計,相應最大洪峰流量48.2 m3/s;壩體攔洪標準20年一遇設計,最大洪峰流量48.2 m3/s。

        2.1.1 初期導流 導流洞具備過流條件后,工程施工進入初期導流階段,本階段導流標準為5年一遇。2020年4月份最大洪水(相應洪水流量0.74 m3/s),采用攔斷河道低圍堰擋水,堰前蓄水由水泵(3臺300BX-24型單級離心泵,其中1臺備用,流量1 450 m3/h,揚程24 m,配帶功率110 kW)抽水至導流洞過流。導流時段2019年11月至2020年4月。

        2.1.2 汛前導流標準 初期導流結束后,根據(jù)壩體填筑進度,上游擋水圍堰(結合壩體)高程已超過初期低圍堰,進入上游擋水圍堰(結合壩體)擋水階段。由于上游圍堰采用與壩體相結合的布置型式。因此,上游圍堰級別相應提高至4級,但洪水標準仍為5年一遇。2020年6月份最大洪水[2],相應洪峰流量2.65 m3/s。

        2.1.3 壩體臨時攔洪度汛標準 導流時段為2020年7—11月底,此時段壩體填筑已超過上游圍堰頂高程(結合壩體),利用壩體臨時攔洪度汛,設計洪水標準為20年一遇全年洪水Q5%=48.2 m3/s。

        2.2 導流規(guī)劃及導流程序

        2.2.1 導流洞施工時段 施工時段為2019年2—9月,設計洪水標準為5年一遇,全年洪水Q20%=16.8 m3/s。期間擬完成導流泄洪洞的開挖、襯砌及金結制安等全部工作,由于泄洪(兼導流)洞位于右岸岸坡之上,導流洞進口高程高出天然溝道水位7.0 m以上,原河床過流,無需施工導流。

        2.2.2 初期導流時段 導流時段為2019年11月—2020年4月,設計洪水標準為5年一遇,2020年4月最大洪水Q20%=0.74 m3/s[3]。此時段泄洪(兼導流)洞已經(jīng)具備通水條件,2019年10月進行河道截流,至11月底完成上游戧堤、下游橫向圍堰堰體填筑、基礎處理等全部工作;之后在圍堰圍護下進行河床部位土石方開挖、砼蓋重、帷幕灌漿及上游圍堰(結合壩體)的施工,在2020年4月底前上游圍堰(結合壩體)壩段填筑至2 162.7 m,并完成壩面防護工作。

        2.2.3 壩體施工期導流 初期導流結束后,根據(jù)壩體填筑進度,上游圍堰(結合壩體)高程已超過初期上游戧堤高程,進入上游圍堰(結合壩體)擋水階段。導流標準為5年一遇。2020年6月最大洪水,相應洪峰流量2.65 m3/s。導流時段為2020年5—6月底,期間主要完成壩體填筑、砼澆筑等工作。壩體需在汛期來臨之前全斷面填筑至臨時攔洪度汛高程2 168.9 m,并完成壩面防護工作。

        2.2.4 壩體臨時攔洪度汛 根據(jù)導流規(guī)劃,壩體填筑在2020年6月底超過上游圍堰頂高程,進入壩體臨時度汛時段,設計洪水標準采用20年一遇洪水,相應洪水流量Q5%=48.2 m3/s。洪水由泄洪(兼導流)洞下泄,經(jīng)調洪計算,壩體臨時攔洪度汛高程為2 168.9 m。2020年7—11月利用壩體臨時攔洪度汛,完成剩余壩體填筑、混凝土澆筑、碎石土回填、壩肩帷幕灌漿等工程的施工。

        3 應急措施

        3.1 技術措施

        3.1.1 圍堰及導流洞的防洪應急措施 2020年6—9月為河流主汛期,大壩已進入壩體填筑階段,大壩上下游將采取全斷面圍堰,泄洪洞開始導流,按照設計壩體施工期臨時度汛標準為20年一遇設計,相應最大洪峰流量56.3 m3/s。若遇較大洪水且小于20年一遇時,搶險隊應積極對圍堰進行觀察和加固處理,以保證大壩施工安全。若洪水標準大于20年一遇時,圍堰及導流洞若能滿足防洪要求時,搶險隊應積極對圍堰進行加固和加高,并及時觀察導流過流情況;當導流及圍堰不能滿足防洪要求時,搶險隊及時上報梁河水庫工程臨時度汛領導小組辦公室,由領導小組組織專家核實,上報縣防汛辦協(xié)調聯(lián)系各方,采取其他措施搶護救援,降低損失[3]。

        3.1.2 泄洪洞的防洪應急措施 泄洪洞正在進行二次襯砌,泄洪洞進出口底板高程分別為1 883 m、1 872 m,泄洪洞出口位于溝道出口,高程低于路面,遇到較大洪水可能發(fā)生倒灌,搶險隊應及時觀察雨情,根據(jù)實際情況,及時采取防護措施,保證泄洪施工及導流正常,若發(fā)生倒灌,搶險隊及時上報梁河水庫工程臨時度汛領導小組辦公室,由領導小組組織專家核實,上報縣防汛辦協(xié)調聯(lián)系各方,采取其他措施搶護救援,降低損失。

        3.1.3 過流涵管的汛期管護措施 雖然過水路面布設了過流涵管,但是汛期若遇較大洪水,搶險隊應及時觀察,并組織人員清理涵管內雜物,保證泄洪正常。

        3.1.4 庫區(qū)發(fā)生泥石流、滑坡時的應急措施 工程區(qū)內左岸山體松散,溝道縱橫,山體多為泥質砂巖,遇到較大洪水一旦發(fā)生泥石流、滑坡等自然災害時,各搶險隊應及時上報梁河水庫工程臨時度汛領導小組辦公室,并集結待命,做好搶險準備工作,服從領導小組統(tǒng)一調配,趕赴現(xiàn)場搶護,把災害降到最低。

        3.2 組織措施

        梁河水庫工程臨時度汛領導小組辦公室每天配備1名工作人員負責值班、決策。各搶險隊對上游溝道、水情隨時檢查巡邏,嚴格實行領導帶班值班制度,各司其職,各負其責,雨天或雨后實行24 h監(jiān)控預報制,對發(fā)生的任何異常情況準確上報領導小組辦公室,以便統(tǒng)一指揮,統(tǒng)一調度,做到有備無患,把災害降低到最小程度。

        4 結語

        考慮到莊浪縣水庫工程建設各方面相對復雜,難度較大,因此必須因地制宜將導截流技術進行全面掌握,且需要不斷對該技術進行創(chuàng)新和完善,才能在實際修建水庫過程中有效提高施工效率和導截流工程效益,確保水庫工程建設順利完工。該工程建成后,供水范圍覆蓋梁河北調農(nóng)村人飲工程全部,即可解決莊浪縣北洛河以西的楊河、趙墩、南湖、通化4鄉(xiāng)(鎮(zhèn))農(nóng)村生活用水困難問題,涉及人口4.28萬人,大小牲畜1.43萬頭(只)。

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