融雪洪水區域水庫截流度汛措施分析與研究

常以民

(成都市路橋工程股份有限公司，成都，610036)

1 工程概況

某工程地處高寒山區，等別為Ⅱ等，工程規模為大(2)型。工程由一級電站魚道、引水樞紐、水庫等建筑物組成。大壩建筑物為3級，其他建筑物為4級，導流建筑物為5級。

水庫壩址為兩條河流匯合口下游200m處，設計洪水重現期為30年，設計洪水標準為50年一遇，消能防沖建筑物設計洪水標準為30年一遇，主要建筑物由碾壓式瀝青混凝土心墻堆石壩、溢洪道、放水導流洞組成。

工程所在流域具有汛期早、汛期短、春汛特征比較明顯，年徑流量的年際變化較大、徑流量年內分配不均的特點。年徑流量主要集中在每年的4～6月份，占全年徑流量的71.5%。河流徑流補給來源主要為季節性冰雪融水，隨著氣溫的回升，山區積雪融化形成洪水。

2 水庫截流度汛標準及措施

2.1 度汛標準

工程區域主汛期為4～6月，次汛期為7～10月，枯水期為11～3月。

自河道截流至2021年8月放水導流洞下閘，壩體施工經歷2個主汛期。

第一個主汛期(2020年4-6月)圍堰擋水度汛(汛期內壩體填筑高程未超過圍堰堰頂高程)，導流隧洞泄流。度汛標準為10年一遇洪水。

第二個主汛期(2021年4-6月)壩體擋水度汛，導流隧洞導流。壩體臨時度汛標準為30年一遇洪水，經水庫調蓄，壩體達到臨時擋水度汛水位。度汛標準符合《水利水電工程施工導流設計規范》(SL 623-2013)強制性條文第3.3.1條及表3.3.1的規定。

2.2 流截措施

考慮到圍堰作為壩體一部分，圍堰填筑采取干地施工，保證圍堰填筑質量，在上游圍堰上游河道30m處設置截滲堤，攔截圍堰施工階段的枯水期河水，降低圍堰基面處的地下水位。截滲堤設置粘土心墻防滲，上游圍堰合攏前后，截滲堤截滲并擋水，減少水流對上游圍堰龍口段施工的影響，保證圍堰龍口的填筑質量和護坡的施工。

根據現場地形條件和設計圍堰結構，截流設計龍口底寬3.0m，戧堤預進占龍口邊坡坡比1∶1.5，戧堤最大高度6.0m～6.4m，龍口頂寬24.2m。在截流初期龍口拋投料接近三角區時，截流最大流速為2.1m/s。根據截流條件和截流流量，出現最大流速2.1m/s時(龍口底部進占完成時)，當繼續進占，由于截流設計流量較小，可輕易截斷水流，并隨著水位提高，考慮蓄水和滲流影響，龍口流量和流速將迅速降低。

考慮截流過程中水流對龍口底部的沖刷，在龍口底部區域(高2.0m范圍內)設置裹頭保護，裹頭采用塊石護坡形式，塊石采用20cm～60cm的塊石進行裹頭保護。

根據圍堰設計結構，戧堤頂高程3868.0m，龍口上口寬度為24.2m。

2.3 度汛措施

2.3.1 水庫壩體度汛工程措施

汛前與當地氣象站、水文局建立聯系，獲取水情的服務，及時了解山區積雪厚度、氣溫、雨情、水情及山區小流域洪水和融雪洪水，進行水情預測和預報，以便根據汛情做好度汛工作，保證大壩施工安全度汛，并為河道下游洪水下泄進行通報。

壩體填筑采用全斷面上升。大壩壩體第一個汛期(2020年)在圍堰的圍護下施工，放水導流洞導流。第二個汛前(2021年)整個壩體填筑高程超過圍堰高程，填筑至高程3876.0m以上，壩體擋水標準為30年一遇洪水，度汛水位為3874.0m，放水導流洞導流。由于壩體本身具有瀝青混凝土心墻防滲，不需要對壩體進行度汛前的臨時防滲措施，但須做好上游坡面及護坡的防護，防止風浪的沖刷。

第一年汛期圍堰擋水，圍堰頂寬10.0m。為保證圍堰安全和抵御超標洪水，在汛前要做好準備，購置編織袋，儲備袋裝土，以便根據水情預報的來水情況，在堰頂碼砌編織袋裝土，形成子埝。袋裝土子埝的坡度1∶1，子埝頂寬1.0m。當子埝高度0.7m，子埝底寬2.4m，埝頂高程3873.3m，需袋裝土約100m3。加高0.7m埝堤后，圍堰可抵御20年一遇的洪水。

2.3.2 輸水隧洞進口度汛工程措施

輸水隧洞進口度汛設計標準為20年一遇。圍堰截流后，導流洞導流，當遇到10年一遇洪水時，輸水隧洞進口水位3871.2m；當遇到洪峰流量20年一遇洪水時，導流隧洞導流，輸水隧洞進口的庫水位為3872.8m，比輸水隧洞進口底板高程3871.0m高1.8m。輸水隧洞進口按照3872.8m水位進行設防，在進口導流外側修建鋼筋混凝土擋墻防護，在隧洞進口設置鋁合金疊梁擋水板，在隧道內設置擋水墻，阻擋洪水進入隧洞進口及隧洞下游段。

在輸水隧洞洞口平臺右側，導流洞引渠右側護坡上部渠頂修建鋼筋混凝土擋墻，擋墻基礎高程3870.0m，墻頂高程3873.1m，擋墻長度約50.0m，頂寬0.5m，墻高3.1m。為保證車輛可進輸水隧洞施工，在輸水隧洞樁號0-019處按照10%修建上坡道路至3873.1m高程，與擋墻高程一致。道路上坡至3873.1m后設置8.0m長的平段，再按10%的坡度下坡至3871.5m高程，跨過導流洞引渠上的橋梁到達現有道路。

為保證輸水隧洞汛期施工安全，抵御設計洪水，在輸水隧洞洞臉0+000位置設置鋁合金疊梁擋水板，擋水板底部高程為輸水隧洞0+000開挖面高程3870.6m，擋水板頂部高程為3873.0m。鋁合金疊梁擋水板與基礎及擋水板之間均設止水，能有效延緩洪水進洞的速度，為洞內設備保護和人員撤離提供條件和時間。

為保證輸水隧洞下游洞段的施工安全，防止洪水進入輸水隧洞下游，在輸水隧洞進口段消力池下游位置設置一道高3m厚0.4m的擋水墻，用M20砂漿砌磚墻，上游墻面做剛性防水防滲，磚墻背面下部1.5m高度范圍堆放洞渣，與磚墻共同抵抗水壓力。

2.3.3 導流洞防汛的工程措施

2.3.3.1 攔漂索措施

由于導流洞洞徑較小，為了防止在洪水期間水庫上游下漂的大型樹木、雜物在導流洞前堆積，阻塞導流洞，在水庫庫尾上游的兩條河分別設置一道攔漂索，其中一條攔漂索設置在距離導流洞進口350m處，另外一條攔漂索設置在距離圍堰左端330m處。

2.3.3.2 導流洞進口防堵塞措施

為了保證導流洞暢通，根據氣象站的降雨預報和水磨子溝上設置的水位計提供的水位和流量數據，預計河流可能發生較大洪水期間，在導流洞進口左側設置1臺長臂挖掘機，保證挖掘機隨時能投入工作。發生洪水時，操作人員現場值守，對堵塞在導流洞進口的漂浮樹木河大型雜物排除或打撈，對順河下滾大石塊等淤塞物能快速疏通處置。遇到極端洪水，挖掘機避險到導流洞進口左岸平臺上，操作人員通過平臺的爬梯，撤離到安全地帶。

圍堰截流后第二年，大壩壩體已升高到3876.0m，壩體本身擋水，2021年汛期，度汛洪水標準提高到30年一遇，防洪庫水位為3874.0m。結合2020年汛期攔漂索的效果，改進攔漂索的形式，在兩條河流的上游3873.0m高程處再各增設一道攔漂索。較大洪水期間，在導流洞進口左側設置1臺長臂挖掘機，保證導流洞的泄洪暢通。當洪水超過30年一遇時，利用挖掘機爬能35°山坡的能力，通過右岸上壩施工道路第三個拐彎處向山下修建60m直抵施工道路的簡易山坡道路，向上壩施工道路應急后撤。

2.4 道路保通措施

2.4.1 通向導流洞、輸水隧洞的施工道路

上游圍堰右岸至導流洞進口的現有道路，為滿足路面高于截流后10年一遇洪水水位要求，采取填筑加高處理，保證現有道路與導流洞進口暢通。在導流洞引渠上架設貝雷橋，車輛從現有道路過橋即可進入輸水隧洞。

2.4.2 采石場至大壩施工的施工道路

從水庫上游左岸采石場至圍堰左端修建中線道路，保證截流后左岸的施工交通，為大壩填筑石渣運輸提供通道。

2.4.3 水庫上游左岸至右岸道路

大壩上游跨河的交通，利用10m寬的圍堰溝通兩岸。

右岸至右壩頭的交通，從圍堰右端，對右岸上壩施工道路進行恢復，施工道路通到右壩頭壩頂及溢洪道進口。

2.4.4 水庫上、下游施工及對外道路

根據大壩填筑的高度，修建溝通大壩上下游的交通的道路。在基坑開挖和大壩填筑高度較低時，利用大壩下游原施工道路，在圍堰左、右端修筑連接坡道，形成通向下游的施工道路，為壩基開挖、瀝青混凝土基座施工和大壩填筑提供場內交通條件。

當大壩填筑高度升高時，上游需修筑不同高程的筑壩上料道路，溝通石料場與大壩填筑工作面。當大壩填筑高程接近上壩之字形路與大壩的交接點，大壩下游左岸可利用大壩的上壩之字形永久道路，溝通與下游的對外交通。右岸通過修復原有的溢洪道開挖時的上壩路，為溢洪道及壩頂提供施工道路。在上壩道路另修建通向進水塔棧橋橋墩施工的道路，并再沿著山坡延伸接通公路，形成右岸的對外交通通道。

3 預防與預警措施

3.1 獲得預警信息途徑

建立工程度汛指揮機構，并與當地政府防汛指揮部建立聯系，獲得洪水預警相關信息。汛期堅持24小時值班制度，做到每日巡查，及時上報汛情險情，確保防汛信息暢通，確保導流建筑物安全。

本工程與當地氣象部門建立了氣象信息共享機制，密切關注縣氣象部門發布的氣象信息，及時共享各參建單位，不同分級采取有效對應措施。當地氣象部門依次采用藍色、黃色、橙色、紅色加以標示，如表1所示。

表1 洪水預警分級標準

汛期與當地水利、水文等部門建立聯系，及時進行水情預報及來水通報，以便根據汛情及時做好度汛工作。

3.2 水庫截流施工期間分級預警

本工程截流施工期間，監測河水流量(水位)及縣氣象局發布的預警信息分為紅、橙、黃、藍四級預警，并采取相應應急措施。

(1)四級預警(藍色預警)：根據戧堤龍口設計寬度及截流設計水流速度標準，結合水文資料，截流施工期間，當截流河道流量大于8.0m3/s或流速大于2.0m/s或縣氣象局發布暴雨藍色警報，及時上報項目領導小組，并進入預警狀態。值班人員加強巡查檢查工作，每天24小時三班巡查檢查，密切關注有關氣象、雨水信息，監測堰前水位變化及堰體結構與堰體滲水情況。重點對圍堰邊坡抗沖刷情況和圍堰邊坡是否穩定進行檢查。

(2)三級警報(黃色預警)：當截流河道流量大于16.6m3/s或流速大于3.0m/s，預測將達到防洪度汛設計標準，或縣氣象局發布暴雨黃色警報，項目及時上報領導小組組長，領導小組組長接到汛情報告后，報告工程項目防汛指揮部門。現場管理人員組織應急搶險工作，調配施工設備，滿負荷施工，加快龍口截流速度。加強巡查檢查工作，每天24小時三班巡查檢查，密切關注有關氣象、雨水信息，監測堰前水位變化及堰體結構與堰體滲水情況。考慮人員及機械設備撤離措施。

(3)二級預警(橙色預警)：當截流河道流量大于27.3m3/s或流速大于4.0m/s、戧堤龍口部位邊坡沖刷(或掏刷)出現不穩定跡象或縣氣象局發布暴雨橙色警報，項目及時上報領導小組組長，領導小組組長接到汛情報告后，報告工程防汛領導小組和縣防汛指揮部門，并及時啟動應急預案并發布超標洪水預警警報，領導小組成員及防汛搶險工作組進入工作狀態，進行應急準備。組織人員、設備撤離到安全的地方，施工現場全面封閉，并派出值班人員嚴格管控，嚴禁任何人員進入施工現場。

(4)一級預警(紅色預警)：現場出現超標洪水，已經超出項目搶險能力或縣氣象局發布暴雨紅色預警信息。防汛領導小組向工程防汛領導小組、縣防汛指揮部和塔城地區防汛指揮部門報告，各搶險隊人員和設備全部撤離現場到安全區域，對施工現場及施工營區嚴格管控，嚴格控制安全區域人員及設備進出，保證人員生命安全。防汛領導小組及防汛工作組組織、接受并服從上級防汛指揮部門的部署指揮，做好防洪度汛處置工作。

現場撤離路線：現場撤離原則是就近向山上高處撤離到安全區域。具體路線為：左岸戧堤施工人員、設備從修建到戧堤頂部的施工道路向上游撤離到臨時堆渣場等高處；右岸戧堤施工人員、設備就近從右岸上壩路撤離到高處；導流洞出口對岸堆渣料場的施工人員、設備就近撤離靠山體一側高處安全區域。

3.3 水庫截流后工程度汛分級預警

本工程各施工部位根據施工部位監測的流量(水位)及縣氣象局發布的預警信息分為紅、橙、黃、藍四級預警，并采取相應應急措施。

(1)四級預警(藍色預警)：進入汛期后，當上游圍堰或進水塔導流洞部位水位達到3869.0m高程，或縣氣象局發布暴雨藍色警報，及時上報項目防汛領導小組，并進入預警狀態。值班人員加強巡查檢查工作，每天24小時三班巡查檢查。并密切有關氣象、雨水信息，監測堰前水位變化及堰體結構與堰體滲水情況。重點對圍堰邊坡抗沖刷情況和圍堰邊坡是否穩定進行檢查。

(2)三級警報(黃色預警)：當上游圍堰或進水塔導流洞部位水位接近水位3870.5m高程，預測將達到防洪度汛設計標準，或縣氣象局發布暴雨黃色警報，項目及時上報工程防汛指揮部門。

責任單位將組織搶險隊員用鐵鍬把提前準備好的土料裝進編織袋中，加高影響范圍內的土石圍堰。加高的臨時圍堰結構采用編織袋圍堰，高度0.5m，堰頂寬度1.0m，臨時圍堰內側放坡1∶0.5，外側放坡1∶1，編織袋內裝黃土。

加強巡查檢查工作，每天24小時三班巡查檢查。并密切關注有關氣象、雨水信息，監測堰前水位變化及堰體結構與堰體滲水情況。準備人員及機械設備撤離。

(3)二級預警(橙色預警)：當上游圍堰或進水塔導流洞部位水位接近水位3872.0m高程，或縣氣象局發布暴雨橙色警報，現場人員及時上報防汛領導小組組長。防汛領導小組組長接到汛情報告后，報告工程防汛指揮部門和縣防汛指揮部，并及時啟動應急預案并發布超標洪水預警警報，防汛領導小組成員及防汛搶險工作組進入工作狀態，進行應急準備。組織人員、設備撤離到安全的地方，施工現場全面封閉，并派出值班人員嚴格管控，嚴禁任何人員進入施工現場。

(4)一級預警(紅色預警)：現場已經發生超標準洪水，并經搶險仍不能阻止險情擴大時，或縣氣象局發布暴雨紅色預警信息。防汛領導小組向工程防汛指揮部門、縣防汛指揮部和塔城地區防汛指揮部門報告，各搶險隊進行應急撤離，對施工現場及施工營區嚴格管控，嚴格控制安全區域人員及設備進出，保證人員生命安全。防汛領導小組及防汛工作組織、接受并服從上級防汛指揮部門的部署指揮，做好防洪度汛處置工作。

4 結語

通過上述措施，有效提高了本工程在截流過程中以及截流后工程防洪度汛等突發事件的應對能力，切實做好遭遇突發事件時的防洪搶險調度和險情搶護工作，力保工程安全截流、安全度汛，最大程度保障人民群眾生命安全，減少洪水災害損失，為水庫工程的順利進行提供安全保障。