探討雨補(bǔ)水庫大壩施工導(dǎo)流與圍堰設(shè)計(jì)

呂賀

摘要：雨補(bǔ)水庫位于我國云南省彌勒縣彌陽鎮(zhèn)壩口村，在南盤二級(jí)支流白馬河下游河段上，是云南省重點(diǎn)水利工程之一。本文將針對(duì)雨補(bǔ)水庫大壩的施工導(dǎo)流與圍堰設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，從而確立最終的設(shè)計(jì)方案并評(píng)價(jià)該工程的實(shí)施意義。

關(guān)鍵詞：雨補(bǔ)水庫；施工導(dǎo)流；圍堰設(shè)計(jì)；上游圍堰

雨補(bǔ)水庫在云南省紅河州境內(nèi)，距離彌勒縣彌陽鎮(zhèn)12公里處，它被當(dāng)?shù)厝朔Q為是云南的小三峽。是一座以灌溉為主、并兼用于防洪、發(fā)電和旅游等公共效益的中型水庫。這是一座人工與自然融合相當(dāng)完美的水庫，每年都會(huì)吸引大量的游客來水庫觀光，欣賞這里的優(yōu)秀的生態(tài)環(huán)境和自然風(fēng)光。雨補(bǔ)水庫因?yàn)榈靥幱诘途暥鹊母咴璧?，低處河谷丘陵地帶，所以在這里每年溫差非常小，但是每天的日溫差卻非常大，可以達(dá)到早上溫度25℃，但是到了晚上卻只有2℃的情況。雨補(bǔ)水庫多年平均降水量都在900mm以上，從5月開始到10月是這里的雨季，濕度高達(dá)74%。水庫河道全長73km且由于河谷狹長，是典型的 “V”型河槽。

對(duì)于雨補(bǔ)水庫的水利樞紐工程，導(dǎo)流明渠和上流圍堰是兩道重要的工序。導(dǎo)流工程可以為施工創(chuàng)造干地條件，上流圍堰可以保證施工期間壩體的穩(wěn)定。

一、施工導(dǎo)流

施工導(dǎo)流在修筑水利水電工程中，是為了讓水位降低露出水中建筑物，讓施工人員在干地條件下進(jìn)行施工。大致方式是在上游處合理選擇位置，建造上流圍堰，通過圍堰來保護(hù)基坑，并將水流引向預(yù)定的下流河段。

（一）導(dǎo)流概況

雨補(bǔ)水庫樞紐工程在水庫上游右岸建造輸水隧洞和導(dǎo)流泄洪隧洞，在左岸建造敞開式的溢洪道。導(dǎo)流隧洞的設(shè)置根據(jù)輸水隧洞設(shè)置，將兩洞設(shè)置為平行，平行距離設(shè)置為27m，兩洞口的高差為19m，全場(chǎng)為480m。在出口段形成一個(gè)寬3m，墻高為3.7m的無壓洞。由于施工導(dǎo)流圍堰將會(huì)設(shè)于水庫上游的壩上，所以導(dǎo)流明渠將連接導(dǎo)流隧洞進(jìn)口。

（二）導(dǎo)流方式

由于雨補(bǔ)水庫大壩地處于河谷狹長地帶，所以根據(jù)大壩地質(zhì)條件，可設(shè)計(jì)為粘土心墻風(fēng)化料壩，而施工導(dǎo)流方式則采用隧洞式導(dǎo)流。另外由于壩體高度不高，且施工場(chǎng)地狹窄，所以施工中可能遇到困難，比如樞紐的布置存在難度。所以應(yīng)該采用隧洞式導(dǎo)流與后期泄洪相結(jié)合的處理方式。

（三）施工導(dǎo)流的危險(xiǎn)性

施工導(dǎo)流工作由于在水壩上流河段進(jìn)行，所以由于地貌、氣象的隨機(jī)性，我們會(huì)很難確定天然河流中的洪水過程和洪峰流量。對(duì)于靠降水補(bǔ)給的河流，導(dǎo)流施工的施工位置應(yīng)該根據(jù)洪峰流量來確定，而洪峰流量又取決于降雨的分布和雨量，但是這些因素都是難以事先預(yù)測(cè)的，所以我們一般是利用對(duì)于洪水洪峰的頻率分析法來獲取洪峰流量的數(shù)據(jù)信息，從而確保施工的安全性和為施工展開營造合理的環(huán)境。所以說自然的不確定性一般來源于兩點(diǎn)，那就是河道中洪峰流量的不確定性和洪水過程的不確定性。洪水過程的不確定性一般表現(xiàn)在洪峰位置和洪量兩方面。

其次就在于人為方面。當(dāng)進(jìn)行導(dǎo)流建筑物設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該要按照水力學(xué)公式計(jì)算，但是任何水力學(xué)公式都不可能完全準(zhǔn)確的描述實(shí)際水流的過流情況，常常會(huì)計(jì)算出和真實(shí)流量不一樣的結(jié)果從而產(chǎn)生誤差。對(duì)于輸水隧洞的設(shè)計(jì)上，設(shè)計(jì)值與實(shí)際值的誤差一般都會(huì)達(dá)到20%，這也會(huì)影響泄流能力。所以種種測(cè)量誤差都會(huì)影響對(duì)于水流調(diào)度和調(diào)洪演算的結(jié)果。如果設(shè)計(jì)值的過流能力大于導(dǎo)流建筑物的實(shí)際過流能力，將會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)流建筑物被洪水沖垮的危險(xiǎn)。

一般在設(shè)計(jì)方面出現(xiàn)偏差，往往是以下幾方面的偏差。第一是泄水建筑物結(jié)構(gòu)尺寸。施工過程中，建筑物結(jié)構(gòu)尺寸的偏差是很常見的，但是這種誤差可以允許有一定的誤差范圍。如果超出范圍將會(huì)產(chǎn)生一定的危險(xiǎn)性；第二就是庫水位的不確定，因?yàn)閲咴趬误w的上游，當(dāng)洪峰流量到來時(shí)，如果洪峰流量是設(shè)計(jì)流量的洪水，那么水庫會(huì)迅速調(diào)動(dòng)水流，將庫水位注水到合理的洪水位。但是如果洪水過程不確定，那么就可能引起庫水位的不確定，超過了水庫水位的規(guī)定高度。

（四）導(dǎo)流隧洞的設(shè)計(jì)

導(dǎo)流隧洞設(shè)計(jì)在上游的右岸。目的在于提高水庫的防洪能力和降低泄洪建筑的造價(jià)。導(dǎo)流隧洞是施工期間的主力，主要負(fù)責(zé)洪水的導(dǎo)流。將洪水隨導(dǎo)流隧洞排泄，并同時(shí)排掉流沙。導(dǎo)流隧洞的進(jìn)口段為圓形，形成一條城門型無壓隧洞，全長483m。

（五）導(dǎo)流明渠

導(dǎo)流明渠就是河水通過專門為其修建的渠道導(dǎo)向下游的施工導(dǎo)流方式。由于雨補(bǔ)水庫恰恰就是河谷型水壩建設(shè)，所以非常適用于這種導(dǎo)流明渠的施工工藝。導(dǎo)流明渠的過流能力較大，所以對(duì)于河谷岸坡緩、有溪溝、淺灘河道等類型的地形有很好的導(dǎo)流效果。并且具有施工方便造價(jià)低的有點(diǎn)。在導(dǎo)流明渠的初期導(dǎo)流階段，可以在河床內(nèi)用分期導(dǎo)流的方式進(jìn)行混凝土壩的修筑，而在中后期導(dǎo)流階段，也可以用其他泄水建筑物或者明渠內(nèi)的缺口導(dǎo)流來升高施工壩段，從而減少洪水帶來的危險(xiǎn)性。

雨補(bǔ)水庫的導(dǎo)流明渠設(shè)計(jì)從導(dǎo)流洞口沿著直線到上游圍堰，總長達(dá)到120m，導(dǎo)流洞入口高程是1499.5m，挖深可以達(dá)到13.2m。但是如此設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)是工程量大，而且增加了維修費(fèi)用，特別是在對(duì)邊坡的處理方面。所以要根據(jù)隧洞進(jìn)口的地形特點(diǎn)進(jìn)行改建，將原來上游的圍堰向下游移動(dòng)80m，并加大對(duì)于上游圍堰的土方投入數(shù)，重新修建上游圍堰。修改后，雖然導(dǎo)流明管長度增加了30.4m，但是明顯減少了明渠的長度有129m，所以這樣也從另一側(cè)面降低了對(duì)于明渠的投入，更加經(jīng)濟(jì)化。并且相比與之前，避免了在高邊坡開挖明渠，距離泄洪地點(diǎn)更加遠(yuǎn)，對(duì)輸水隧洞將來的長期運(yùn)行帶來了安全上的保障和管理上的便利。

二、上游圍堰

在水壩河段上游圍堰，可以引流至下游創(chuàng)造基坑，為上流的施工帶來便利，并且可以起到防止洪水的作用。在原來的上游圍堰設(shè)計(jì)中，大壩上游攔截雨雪的河壩處，原來的壩高是10.8m，是上世紀(jì)六十年代修建的。經(jīng)過了多年的水流沖擊，現(xiàn)在的漏水已經(jīng)非常嚴(yán)重。如果新的施工將圍堰建在原有的基礎(chǔ)上，對(duì)于原來圍堰的地基清理會(huì)十分困難。所以為了合理優(yōu)化新工程中的上游圍堰，我們將上游圍堰下行移動(dòng)80m。新的圍堰比原有圍堰將耗費(fèi)更多的土料土方，耗資更大。但是我們可以利用舊圍堰拆除所留下的土料進(jìn)行新圍堰的修筑。按照設(shè)計(jì)要求填筑新圍堰心墻，并且圍堰在向下游下移修建侯，對(duì)于水流的控制與滲漏量也有所減小。圍堰在向下移動(dòng)后，與大壩前壩體的坡腳自然的連在了一起。此間將大量的原圍堰土料填充在前壩與下圍堰中間，不但可以廢料重利用，還能為上游前壩體形成一個(gè)很強(qiáng)的支持，對(duì)上游壩體的穩(wěn)定性提高很有幫助。

在雨補(bǔ)水庫大壩的施工導(dǎo)流與上游圍堰設(shè)計(jì)進(jìn)行了重新的施工改善后，首先解決了上游導(dǎo)流隧洞口高邊坡對(duì)于洪水到來時(shí)山體滑坡所壩體進(jìn)口所產(chǎn)生的危害。減少了水流泥沙對(duì)于壩體的沖擊，進(jìn)而延長了大壩的使用壽命，對(duì)今后水庫的運(yùn)行和管理提供了十分有利的安全保障；圍堰下移后，圍堰的頂端與上游壩體的區(qū)間由于填筑后形成了一個(gè)上游重壓平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)提高了大壩整體的穩(wěn)定性，對(duì)于水庫的整體運(yùn)行也有很大的好處。

總結(jié)：

雨補(bǔ)水庫改建工程從設(shè)計(jì)到實(shí)施整體改善了水庫的運(yùn)行能力，有些建筑設(shè)施是建國以來的第一次修繕和改建。通過最新的施工工藝和設(shè)計(jì)方案，讓雨補(bǔ)水庫延長了壽命，煥發(fā)了活力。在上游導(dǎo)流和圍堰的重建中，合理的利用了河谷的地勢(shì)特點(diǎn)，因地制宜的提出了上游輸水隧洞導(dǎo)流明渠，下游重建圍堰的想法并予以實(shí)施，是一項(xiàng)完美的水利修繕工程。

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