月潭水庫工程施工度汛措施研究

程 瓊

(黃山市月潭水庫管理處，安徽 黃山 245000)

月潭水庫庫區(qū)位于安徽黃山市山區(qū)狹長形河道，沿河移民逐水而居，移民量多點散，移民工作的進度與水庫樞紐工程建設(shè)息息相關(guān)，施工難度相當(dāng)巨大，是高峻山區(qū)水利工程建設(shè)施工特別是汛期安全度汛施工的典例。本文以月潭水庫施工期間安全度汛為目標(biāo)，對水庫施工度汛措施方案進行研究與探討。

1 工程概況

月潭水庫是國家172項重大水利工程建設(shè)項目之一。地處新安江主源率水河中上游，位于黃山市休寧縣海陽鎮(zhèn)首村下琳溪組下游約500m處。距黃山市區(qū)和休寧縣城分別為29km、18.5km。水庫控制流域面積908km2，水庫死水位157.00m，汛限水位160.50m，正常蓄水位165.00m，20年一遇設(shè)計洪水位165.80m，100年一遇設(shè)計洪水位170.30m，1000年一遇校核標(biāo)準(zhǔn)洪水位172.10m。月潭水庫工程由混凝土重力壩工程、泄洪工程、發(fā)電引水工程、生態(tài)放水工程、魚道工程等組成?；炷林亓巫畲髩胃?6.6m，壩頂長214m，共分為11個壩塊，其中右岸①壩塊及左岸⑨～壩塊為非溢流段，河床段②～⑥壩塊布置泄洪建筑物，⑦、⑧壩塊布置發(fā)電引水管道；泄洪建筑物采取表孔、中孔與底孔間隔布置的泄洪方式，泄洪表孔2孔，堰頂高程165.00m，單孔凈寬8m，泄洪中孔設(shè)胸墻，共4孔，堰頂高程160.50m，孔口高6m，單孔凈寬8m，泄洪底孔3孔，采用壩身有壓泄水孔型式，進口底板高程145.80m，尺寸6m×6m，出口底板高程141.50m，尺寸6m×4.5m；下游消能采用底流消能形式，消力池底高程134.50m，凈寬87m，池深6m，池長100m；電站裝2臺10MW軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機組。水庫設(shè)計灌溉面積1.46萬畝，總庫容1.57億m3。月潭水庫是一座以防洪為主，兼顧城鎮(zhèn)供水、發(fā)電、灌溉等功能的Ⅱ等、大(2)型綜合水利樞紐工程。

月潭水庫工程設(shè)計永久征地14321.04畝，搬遷安置移民7418人。工程概算總投資29.9億元。目前，該水庫正在施工之中。

2 工程施工度汛難點分析

月潭水庫施工現(xiàn)場地處陡峻山區(qū)，河道具有回水路線長(回水長度28.6km)、河道流量大、四季不斷流的典型山區(qū)河流特點。

2.1 典型山丘區(qū)地形地貌為工程物資增加了運送難度

黃山市地處皖南地區(qū)，境內(nèi)山巒疊嶂，群峰交錯，素有“八山一水一分田”之稱，著名的黃山旅游景區(qū)就坐落在這里，黃山市也因此得名。月潭水庫庫區(qū)更是群山綿延，溝道縱橫。水庫所在的率水河河道兩岸間距狹窄，岸坡陡峭，土壤貧瘠，表面覆土薄弱，巖石裸露，河底縱向比降大。從美麗的黃山市市區(qū)沿著彎彎曲曲的山路，穿森林、過山崗，需要走上數(shù)小時才能到達(dá)月潭水庫庫區(qū)。這種地形、地貌為工程施工運送建設(shè)物資，特別是運送工程防汛搶險物資增加了難度。

2.2 漫長的雨雪天氣為工程建設(shè)增加了防汛難度

月潭水庫庫區(qū)，地處中緯度地帶，屬北亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，總的特點是：氣候溫和，四季分明，雨量充沛，無霜期長，水熱季節(jié)交替明顯。四季平均溫度差20℃左右，多年平均氣溫15.5℃～16.4℃；多年平均降水量1774.5mm。降水時空分布不均，呈現(xiàn)汛期集中，汛期4—10月降水量占年降水量的72%以上，一般6月上旬及其以前出現(xiàn)的暴雨多為鋒面型暴雨，6月中旬—7月上旬出現(xiàn)的暴雨多為低壓型暴雨，7月中旬以后出現(xiàn)的暴雨多為臺風(fēng)外圍型暴雨。降水量的年際變化趨勢明顯，最大年降雨量2627mm(1999年)，最小降雨量1107mm(1978年)，其極值比為2.4。年均降雨日188天，年均降雪日49天，也就是說一年365天中有237天，約占全年65%的天數(shù)，是在降雨、降雪中度過，工程施工超過一半時間是在雨雪中完成的。

2.3 暴漲暴落山區(qū)洪水特點為工程建設(shè)增加了管理難度

由于受高空切變和西南低渦以及臺風(fēng)影響，庫區(qū)暴雨主要有鋒面型暴雨、低壓型暴雨、臺風(fēng)外圍型暴雨和對流單體型暴雨，其中以鋒面型和低壓型暴雨居多。由于庫區(qū)上游屬于特殊的“黃山地形”，對降水及暴雨產(chǎn)生的抬升、屏障、狹管以及局地差異顯著引起的熱力對流作用，降水強度大，雨量集中，加之地形山高、陡峭、河道縱向比降大等特點，洪水發(fā)生形式多為超滲產(chǎn)流形式，產(chǎn)流、匯流時間短，來時峰高浪大，來勢迅猛，洪水過程線多為瘦峰形，陡漲陡落，易造成施工區(qū)淹沒、道路沖斷、橋梁損毀等災(zāi)害。如1996年，黃山市遭到新中國成立以來最大洪水的襲擊。自6月下旬開始，全市持續(xù)暴雨。6月29日—7月2日，絕大多數(shù)區(qū)縣降雨量在450mm以上。持續(xù)的特大暴雨，致使洪水四溢，江河水位居高不下，塘、庫暴滿溢洪。主要河流水位均達(dá)新中國成立以來第一、第二高水位。月潭水文站實測最高洪水位為144.49m，為新中國成立以來第一高水位，黃山市中心受淹區(qū)面積接近一半。屯溪老街進水達(dá)2m深。這種來得快、消得慢，極易成災(zāi)的洪水特點，容易造成工程建設(shè)管理防不勝防，措手不及，對工程建設(shè)極其不利。

3 月潭水庫工程防汛度汛措施研究與實施

月潭水庫是國務(wù)院確定的172項重大水利工程建設(shè)項目之一，是國家重要的基礎(chǔ)設(shè)施和保障型工程。工程建設(shè)不能出現(xiàn)任何問題和事故。鑒于工程建設(shè)面臨的氣象、環(huán)境等難點，針對性采取對策措施非常重要。

3.1 針對氣候洪水特點實施錯峰導(dǎo)流

針對月潭水庫所在的率水河河道水多、量大、長年不斷流且時常伴有洪水出現(xiàn)的特點，將月潭水庫大壩主體工程施工，采用分期導(dǎo)流、錯峰施工方式，在滿足河道宣泄需要的前提下，保證工程建設(shè)進度正常進行。

導(dǎo)流程序劃分為兩期3個階段：1階段導(dǎo)流分前后兩個階段，前階段(2016年8—10月)采用土石圍堰束窄河道，右岸老河床導(dǎo)流，進行⑥壩段壩塊、消力池導(dǎo)墻及上下游縱向混凝土圍堰澆筑。后階段(2016年11月—2017年4月)利用左岸明渠導(dǎo)流，右岸老河床上下游橫向土石圍堰及縱向混凝土圍堰形成一期基坑，進行②～⑥溢流壩段主體結(jié)構(gòu)工程施工，為后期利用泄洪底孔導(dǎo)流做準(zhǔn)備。2階段左岸導(dǎo)流明渠長200m，現(xiàn)狀寬度25～34m，上游河床底高程141.80m，下游河床底高程140.60m，縱坡6‰。導(dǎo)流明渠進口采用臨時涵管橋，下層由20孔D1600預(yù)制混凝土管組成，下層高程144.00m，上層鋼桁架橋7跨，橋面高程145.50m。導(dǎo)流明渠出口采用鋼桁架橋，橋面高程145.20m，5跨總跨度30m，寬5.40m。3階段導(dǎo)流(2017年5月—2018年12月)利用溢流壩段3個泄洪底孔導(dǎo)流，在導(dǎo)流明渠上下游填筑橫向土石圍堰，與縱向混凝土圍堰形成二期基坑，進行廠房壩段及發(fā)電廠房主體結(jié)構(gòu)工程施工。

3.2 針對工程建設(shè)特點制定度汛方案

月潭水庫工程開工時間2016年5月，原計劃完工工期為2019年8月，計劃工程建設(shè)總工期40個月。期間需要度過3個年度的主汛期，拋開施工準(zhǔn)備及工程掃尾時間段，月潭水庫的主體工程，需要跨過2017年、2018年汛期建設(shè)完成。這樣，2017年、2018年汛期均存在安全度汛問題。按照20年一遇洪水、洪峰流量2388m3/s的度汛標(biāo)準(zhǔn)，制定工程建設(shè)度汛措施方案。

3.2.1 2017年度汛措施方案

2017年汛前，②～⑥壩塊澆筑至154.00m高程，底孔具備過流條件；2017年汛期，洪水由導(dǎo)流明渠、泄洪底孔共同下泄，超標(biāo)準(zhǔn)洪水可過壩。根據(jù)2017年汛前方案和各建筑物泄流能力，進行調(diào)洪演算確定2017年汛期上游水位(見表1)。

表1 2017年汛期調(diào)洪演算成果

根據(jù)表1計算成果，導(dǎo)流明渠上游涵管橋?qū)⑹苟妊磶焖惶Ц?.8m。遇5年一遇洪水時，會影響上游琳溪、余村等居民，對居民點進行拆除；遇20年一遇洪水時，壩前水位150.30m，在度汛標(biāo)準(zhǔn)洪水情況下，壩體不過水。

3.2.2 2018年度汛措施方案

按工程總體進度計劃，2018年汛前泄洪設(shè)施已經(jīng)建設(shè)完成。2018年汛期洪水由泄洪設(shè)施下泄。為減小庫區(qū)移民壓力，結(jié)合施工實際情況，在保證主體工程總體進度的情況下，調(diào)整壩塊倉面施工順序，可預(yù)留局部壩塊或部位缺口度汛。根據(jù)壩體結(jié)構(gòu)要求，預(yù)留泄洪中孔、泄洪表孔、⑦⑧壩塊空間迎汛。根據(jù)2018年度汛方案和各建筑物泄流能力，進行調(diào)洪演算確定2018年汛期上游水位(見表2)。

表2 2018年汛期調(diào)洪演算成果

根據(jù)表2計算成果，采取工程措施后，可將2018年度汛壩前庫水位降低2.8m，有效緩解2018年汛期移民壓力。據(jù)此確定月潭水庫2018年壩體度汛缺口高程為：中孔157.50m、表孔161.00m、⑦⑧壩塊156.00m。

4 防汛度汛措施實施后對庫區(qū)移民的影響

根據(jù)壩前20年一遇和50年一遇水位及河道特性，推算出相應(yīng)洪水標(biāo)準(zhǔn)下的庫區(qū)各斷面水位。推算20年一遇和50年一遇庫區(qū)回水曲線，作為制定庫區(qū)移民搬遷計劃及度汛應(yīng)急方案的依據(jù)。

2017年度汛時，20年一遇庫區(qū)回水曲線，將影響下廻口、余村、上下琳溪等居民，汛前將該區(qū)域居民搬遷，確保當(dāng)?shù)厝嗣袢罕娚敭a(chǎn)安全；2018年度汛時，優(yōu)化度汛方案，減少汛期20年一遇回水影響長度約5km，金村、小珰、黃泥塘3個較大居民點人口約1800人可延期至汛后搬遷，大大緩解了移民搬遷壓力，保證未搬遷移民度汛安全(見表3)。

表3 2018年汛期主河道回水計算成果

續(xù)表

5 結(jié) 語

月潭水庫是國家172項重大水利工程建設(shè)項目之一。計劃工程建設(shè)總工期39個月，工程建設(shè)期間需要度過3個年度的主汛期。本文在充分分析月潭水庫施工難點、特點的前提下，根據(jù)移民進度，結(jié)合工程結(jié)構(gòu)，優(yōu)化調(diào)整了月潭水庫主體工程度汛方案，提出了針對性的對策措施。結(jié)果證明：不僅滿足了主體工程及移民安全度汛目標(biāo)，而且保證了工程總體建設(shè)進度，值得其他類似工程建設(shè)借鑒參考。