南巴河水庫工程施工導流設計

（安徽省水利水電勘測設計院 合肥 230088）

1 工程概況

南巴河水庫壩址位于海南省樂東縣境內南巴河下游，壩址距離河口約7km，距離樂東縣城約13km。南巴河水庫控制流域面積193km2，水庫以供水、灌溉為主，兼顧生態補水等。水庫正常蓄水位181.0m，總庫容8900萬m3。南巴河水庫主要承擔向長茅水庫調水任務，年均調水量3827萬m3，最大年調水量9190萬m3，設計調水流量7m3/s。

工程主要由大壩、溢洪道、引水隧洞、生態放水底孔及過魚建筑物等組成。大壩壩型為黏土心墻堆石壩，壩頂總長331.0m，最大壩高46.0m；岸邊式溢洪道緊靠大壩右壩頭布置，布置總長427.6m，總寬60.0m；引水隧洞總長6890m，洞身斷面為2.5m×3.2m（寬×高）城門洞型；生態放水底孔設計流量為1.8m3/s，由導流洞改建而成，總長為980.7m；過魚建筑物采用魚道型式，魚道總長為3060m。

2 自然條件

水文氣象：該區域多年平均降雨量1671mm，且年內分配不均勻，降雨多集中在6～10月，占年總雨量約80%。多年平均氣溫25.5℃，長夏無冬，具有熱帶海洋性季風氣候的特點。壩址區洪、枯水期流量相差較大，洪枯比約12。

地形：壩址區為低山地貌及少量河流階地地貌單元，兩岸山脊之間，地形呈不對稱“V”型，左岸山體高程約441.0m，地形較緩，坡度15°～25°；右岸山體高程約233.0m，地形較陡，坡度30°～50°，臨河為陡立山體，山體坡度70°～80°，局部近直立。河床寬約35m，河床面高程145.0～146.0m。

地質：左岸及河床階地處于大面積崩積體范圍內，崩積層含角礫碎石黏性土夾塊石，透水性偏大，厚度較厚，地質條件較差；右岸及主河床弱風化埋深較淺，可見弱風化粉細砂巖出露。

3 導流方式

大壩左岸壩基地質條件差，基礎處理量大，加上壩體填筑量大，難以在一個枯水期內完成大壩施工，所以大壩施工時段需按全年考慮。正常情況下，土石壩施工導流宜采用圍堰一次攔斷河床、隧洞導流方式，但由于該工程壩址區洪、枯水期流量相差較大（洪枯比約12），若采用圍堰一次攔斷河床的隧洞全年導流方式，需要修筑較高的圍堰和大斷面的導流洞，不僅施工導流工程投資大，且導流建筑物布置也較困難。壩址處主河床寬度雖只有35m左右，但左岸階地較寬，有近120m 寬，階地地面高程151.0～159.0m，具備分期導流的條件。經綜合分析考慮，大壩施工導流擬采用分期導流方式，具體分期方式如下：

一期：第一年4月～第二年11月，鑒于左岸階地較寬，擬在靠河道一側沿水流方向填筑全年圍堰擋水，先行施工大壩左岸壩段，進行左岸壩段地基處理和壩體填筑工作，并將左岸壩段壩體填筑至180.4m 高程，該時段內上游來水仍從原河道通過。

二期：第二年12月～第三年5月，填筑上、下游圍堰攔斷河床，上游來水改從布置在右岸的導流洞通行，該時段內進行右岸壩段的壩基處理和壩體填筑施工，并在5月底將大壩全壩段填筑至180.4m度汛高程。

三期：第三年6月～第三年12月，大壩繼續填筑至壩頂高程并完成大壩所有項目的施工，該時段內上游來水流量等于或小于導流洞下泄能力時，由導流洞泄流；當來水流量大于導流洞下泄能力時，由導流洞及溢洪道共同泄流。

4 導流標準

南巴河水庫工程等別為Ⅲ等，大壩建筑物級別為3級，根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2017）的規定，其導流建筑物級別為5級，相應臨時性導流建筑物洪水標準在采用土石結構時為5～10年一遇。大壩一期圍堰全年擋水，擋水時段18個月，時間較長，考慮導流建筑物使用年限、圍堰失事后果等情況，經風險度綜合分析，大壩一期圍堰洪水標準取上限10年一遇；大壩二期圍堰僅枯水期擋水，擋水時段較短，且設計擋水位不高，大壩二期圍堰洪水標準取下限5年一遇。

壩體施工期臨時度汛洪水標準根據壩型及壩前攔洪庫容V（108m3）確定。該工程大壩為堆石壩，當V ＜0.1時，為20～50年一遇標準；當0.1 ≤V ＜1.0時為50～100年一遇標準，考慮壩址距河口較近，失事后對下游的影響不大，該工程壩體施工期臨時度汛洪水標準取下限。

選定的導流建筑物洪水標準、設計流量及水位見表1。

表1 導流建筑物洪水標準表

5 導流建筑物設計

5.1 一期導流建筑物設計

一期河道上游來水仍從原河道過流，受一期圍堰布置影響，過流斷面略有減小，經水力計算，通過設計流量1750m3/s，壩址處水位約155.0m，流速約4.30m/s。

一期圍堰在左岸階地靠河道一側布置，圍堰軸線總長453.6m，其中上游橫向圍堰長75.1m，下游橫向圍堰長127.5m，縱向圍堰長251.0m。一期圍堰設計水位：上游橫向圍堰155.3m、下游橫向圍堰154.7m、縱向圍堰154.7～155.3m。考慮安全加高和波浪高度，一期圍堰頂高程為：上游橫向圍堰156.3m、下游橫向圍堰155.7m，縱向圍堰155.7～156.3m。圍堰型式采用土石圍堰，直接利用基坑開挖料填筑，粘土心墻防滲，考慮交通要求和后期度汛要求，堰頂寬度取8.0m，圍堰填筑邊坡迎水側為1∶1.5，背水側為1∶2.0。一期導流汛期河槽內流速較大，圍堰迎水側鋪設35cm 厚鋼筋石籠防沖。

5.2 二期導流建筑物設計

大壩二期導流泄水建筑物導流洞（導流結束后改建為生態放水底孔）布置于右岸，為3.0m×3.9m（寬×高）城門洞型斷面，洞長約890m，進口底高程150.5m，洞底坡4.0‰，出口底高程約147.0m。進口處設封堵閘門槽，采用鋼閘門下閘蓄水。根據水力計算結果并經調洪演算，通過設計施工時段最大下泄流量119m3/s時，上游水位為157.6m，下游水位為147.4m。

大壩二期導流擋水建筑物上游圍堰采用土工膜心墻碾壓堆石堰型，下游圍堰選用粘土斜墻碾壓堆石堰型。上游圍堰軸線長度約145.0m，設計擋水位157.6m，堰頂高程158.6m，最大堰高10.6m，堰頂寬6.0 m，堰體邊坡為1∶1.5。下游圍堰軸線長度約93m，設計擋水位147.4m，堰頂高程148.4m，最大堰高3.9m，堰頂寬度5.0m，迎水面邊坡為1∶2.0，背水面堰體邊坡1∶1.5。

6 施工期壩體臨時擋水度汛

施工期壩體臨時擋水度汛（第三年汛期）利用溢洪道與導流洞共同泄流，第三年5月底將溢洪道開挖至171.0m 高程，開挖寬度56m，為施工期壩體臨時度汛創造條件。經計算，當發生全年時段設計標準洪水時，最大下泄流量2021m3/s，其中溢洪道泄流量1927.3m3/s，導流洞泄流量93.7m3/s，此時大壩上游水位178.9m，下游水位154.1m，考慮安全超高和波浪爬高，第三年5月底壩體需填筑至180.4m高程。

7 下閘蓄水與下游供水

導流洞下閘時間初選在第四年5月初，下閘流量采用5月份5年一遇月平均流量9.5m3/s。導流泄水建筑物封堵期間，封堵工程進口臨時擋水設施的洪水標準應與相應時段的大壩施工期洪水標準一致，進口擋水閘門設計取5～6月50年一遇洪水標準，設計流量916 m3/s。導流洞下閘封堵后，上游來水通過已完建的溢洪道下泄，閘門設計最高擋水位為177.5m。進口封堵閘門采用潛孔式平面滑動鋼閘門。

水庫蓄水期按保證率為75%的月平均流量并減去向下游供水量計算水庫蓄水量，第四年5月中旬可蓄至引水隧洞進口底高程159.5m，8月底可蓄至正常蓄水位。

為滿足施工期下游生態保護要求，在導流洞下閘封堵改建，水庫初期蓄水期間，要求考慮向下游供生態基流措施。因此，根據下游最小生態流量0.61m3/s 要求，初期蓄水期（水庫蓄水從下閘水位蓄至魚道進口170.0m 高程），在此期間利用浮船載離心泵抽水至溢洪道下泄生態基流，待蓄水位超過170.0m 后，由魚道下泄生態基流。

8 結語

對于黏土心墻堆石壩，在壩址區洪、枯水期流量相差較大的情況下，如果地形地質及樞紐布置條件允許，大壩施工采用分期導流方式，可以有效均衡大壩施工強度，減小導流建筑物規模，降低導流工程投資，可為類似的黏土心墻堆石壩施工導流設計提供借鑒■