千島湖配水工程淥渚江施工導流設計與優化實施

陳永紅，李向姚，朱世永

（中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江杭州，311122）

1 工程概況

杭州市第二水源千島湖配水工程輸水線路起自千島湖金竹牌進水口，終點為余杭區樺樹村，接入閑林水庫。輸水線路主要途經浙江省淳安縣、建德市、桐廬縣、富陽區、余杭區等5個區（縣、市），全長112.34 km。按照輸水線路布置要求，沿線途經河流較多，其中在富陽區淥渚鎮六渚村南側穿越淥渚江時采用了倒虹吸埋管方式。

淥渚江倒虹吸管段樁號長度為842.8 m（樁號69+867.0～70+709.8），跨淥渚江主河槽段長度76 m，管底高程為-8.3 m，兩岸采用1∶3斜坡與灘地段埋管連接，灘地段埋管的底高程為-3.0 m。埋管采用鋼管內襯，管徑5.0 m，鋼管采用Q345R鋼，壁厚22 mm，外包C25混凝土，鋼管間距3.0 m設置一道加勁環，厚度22 mm，高20 cm。

2 水文、氣象及地質條件

淥渚江為富春江富陽境內北岸的一條支流，流域面積745 km2，主流長63.3 km，平均比降3.1‰。流域屬亞熱帶季風氣候區，四季分明，雨量充沛。徑流在年內與降雨一樣，呈季節性變化，主要集中在梅雨季和臺風季。5～6月梅雨洪水概率大，7～9月為臺雨洪水。受下游富春江洪水頂托，淥渚江下游河段（工程區段）高水位絕大部分發生在梅雨期。

淥渚江流域地處錢塘江流域富春江中部，屬亞熱帶季風氣候區，受東南季風影響，氣候溫和濕潤、雨量豐沛、四季分明、日照充足。降水量分配不均，大部分集中在4～10月，約占全年降水量近80%。多年平均氣溫16.1℃，多年平均年降水量1483.2mm。

淥渚江倒虹吸段覆蓋層主要為第四系全新統沖洪積層（al-plQ4），上部為灰黃色含礫石粉質粘土，可塑，礫石直徑一般為0.5～2 cm，厚度約4.2～6.6 m；中部為灰～青灰色粉質粘土，軟塑～可塑，厚3.0～4.0 m；下部為砂礫卵石及含泥砂礫石，卵石粒徑一般3～10 cm，大者可達15 cm以上，多呈次圓狀，松散～中密，原巖以砂巖、凝灰巖為主，厚度2.0～6.2 m。下伏基巖為志留系中統康山組（S2k）粉細砂巖及志留系下統大白地組（S1d）砂巖。

3 前期施工導流設計及施工難點

3.1 前期施工導流設計成果

初步設計階段，淥渚江倒虹管方案施工采用“一次圍堰斷流、明渠導流法”，即一期導流采用上下游斷流圍堰擋水、左岸導流明渠導流，二期導流采用恢復原河道過流。一期導流設計標準采用非汛期重現期10年洪水，相應設計流量為578 m3/s。

導流明渠底寬為10 m，一期導流的上游水位10.70 m，下游水位10.41 m。

上、下游圍堰采用砂礫料填筑，上游圍堰堰頂高程11.2 m，下游圍堰堰頂高程11.0 m，頂寬均為5.58 m，迎、背水面兩側邊坡分別為1∶2和1∶1.8?；A防滲采用高噴防滲墻防滲，防滲墻頂高程6.0 m，底部深入基巖0.5 m；堰身高程6.0 m以上采用PVC土工膜防滲。圍堰迎水面6.0 m高程以上采用40 cm的干砌塊石護坡，6.0 m高程以下護坡及堰腳10 m范圍內采用厚1 m的拋石保護。

導流明渠布置在左岸，長約208.81 m，底寬10 m，進口底高程2.0 m，出口底高程為0.5 m，底坡約7.18‰，明渠邊坡1∶2，采用30 cm厚的雷諾護墊保護，雷諾護墊下設置一層400 g/m2的無紡土工布。在明渠右岸采用高噴防滲墻防滲，且與上、下游圍堰的防滲墻相銜接，以滿足基坑的防滲要求。

3.2 施工難點分析

通過現場踏勘和論證分析，認為如果按照前期施工導流設計成果進行施工，主要存在以下難點：

（1）由于設計標準對應的流量較大，相應的導流明渠規模較大，明渠左側邊坡開挖已影響蔣柴公路的運行安全，需對邊坡進行加固處理。

（2）設計標準洪水水位達到10.70 m，已超過蔣柴公路路面高程（9.9～10.3 m），左岸大片農田將被淹沒（8.5～10.0 m高程），右岸部分高程較低民宅將被淹，如遇標準洪水，淹沒損失和賠償巨大。

（3）由于地形限制，導流明渠進出口與原河道大角度銜接，水流不平順，彎段流速較大，相應段明渠邊坡需做好抗沖保護。

4 施工導流優化實施

4.1 導流時段優化和調整

針對本工程施工導流的難點，結合一期導流階段的施工內容，在維持導流方案（一次圍堰斷流、明渠導流法）和導流設計標準（重現期10年）不變的前提下，對導流時段進行了論證和分析。

一期導流期間的施工工作量不大，正常情況下可在3個月內完成施工，因此選擇在一年內最枯的季節施工，即11月初至次年的2月底。

根據工程區上游的巖石嶺水庫站2008～2014年歷年逐日水位統計資料，近7年來，巖石嶺水庫在11月～次年2月時段內，最高水位為53.35 m（2009年2月），均未達到非梅汛期洪水限制水位54.14 m，根據巖石嶺水庫設計洪水調度運行方式，水庫無下泄流量。因此，工程區施工期僅考慮巖石嶺水庫～淥渚江斷面區間施工期設計洪水和巖石嶺水庫發電尾水流量，不再考慮巖石嶺水庫以上洪水，采用成果見表1所示。

根據以上分析，一期導流擬選用枯水期（11月初至次年2月底）重現期10年標準，流量為224 m3/s。

4.2 導流建筑物優化和調整

根據選定的一期導流設計標準，對導流建筑物進行了相應的優化和調整。優化和調整原則是設計洪水位高程控制在8.5 m以下，減少淹沒損失；導流明渠邊坡開挖和過流不影響道路正常運行；導流明渠進出口水流與主河道平順銜接，盡量減小水流對明渠邊坡和出口河道對岸的沖刷影響。

初步選擇明渠底寬為5 m、6 m、7 m和8 m四種方案進行了對比計算和分析，四個方案的明渠邊坡均為1∶1.5，進口底高程為2.0 m，出口底高程為0.6 m。經水力學計算和工程量比較，最終選擇導流明渠底寬為6 m方案。

導流建筑物設計優化為：導流明渠底寬為6 m，一期導流的上游水位7.33 m，下游水位7.17 m。

上、下游圍堰堰體采用開挖的粉質粘土填筑，上下游面填筑石渣。上游圍堰堰頂高程8.0 m，下游圍堰堰頂高程8.0 m，頂寬均為8 m，迎、背水面兩側邊坡均為1∶1.5。基礎防滲采用高噴防滲墻防滲，底部入巖0.5 m；上部采用粘土心墻防滲。

表1 淥渚江斷面施工期洪水成果表Table 1 Flood data on the section of Luzhu river during construction

導流明渠還是布置在左岸，長268.5 m，底寬6 m，進口底高程2.0 m，出口底高程0.6 m，底坡約5.2‰。明渠邊坡1∶1.5，明渠過水底板和邊坡采用30 cm厚的塊石保護，轉彎處邊坡采用掛網噴10 cm混凝土。

導流明渠出口對岸防護采用雙排松木樁，水面漲落區間用石渣填筑。

4.3 實際實施情況

2015年10月初開始本工程一期導流的導流明渠開挖和上下游圍堰填筑，2016年4月份拆除上下游圍堰，恢復原河床過流，完成一期導流所有工作量。二期導流期間的主要工作于2017年4月中旬全部結束，滿足度汛要求。

圖1 一期導流施工照片Fig.1 Diversion construction of the Phase I

圖2 二期導流施工照片Fig.2 Diversion construction of the Phase II

5 結語

在維持導流方案和導流設計標準不變的前提下，對淥渚江施工期施工導流規劃進行了切合實際的優化和調整，不僅消除了對公路的影響、大幅度減小了淹沒影響、采取了有效防沖措施，還有效降低了導流建筑物規模，收效明顯。