【摘 要】本文在總結(jié)小型水庫的施工組織設(shè)計的基礎(chǔ)上，提出了采用抽排的方式進行山區(qū)小型水庫的施工導(dǎo)流，并通過工程實例分析知，采用抽排的方式可以節(jié)約大量的資金，為小型水庫的除險加固設(shè)計提供切實可行的施工方案。

【關(guān)鍵詞】小型水庫 施工導(dǎo)流設(shè)計 抽排 圍堰

1引言

小型水庫問題多，資金少，在資金有限的情況下，盡可能的完成病險水庫的除險加固設(shè)計，給設(shè)計人員帶來了極大的挑戰(zhàn)，特別是施工導(dǎo)流方案，幾乎每個小型水庫的施工組織設(shè)計都遇到這個難題，在設(shè)計的過程中，作者根據(jù)幾個小型水庫的特點進行了總結(jié)。主要存在2個方面的問題：一是庫容曲線較為平坦，

施工期水庫水位上升小，這種情況一般采用圍堰的方式較為經(jīng)濟；二是庫容曲線較陡，施工期水庫水位上升快，如果按照傳統(tǒng)的導(dǎo)流方案，采用圍堰的型式，是小型水庫總投資300多萬不能承受的，遇到這種情況，作者認為采用抽排的方式較為經(jīng)濟實用。本文以竹山縣古家溝水庫施工組織設(shè)計為實例重點闡述第二種情況的施工導(dǎo)流設(shè)計。

2工程概況

古家溝水庫位于湖北省竹山縣擂鼓鎮(zhèn)西河村，水庫大壩攔截西河上游古家溝和武昌廟溝來水，水庫壩址以上承雨面積3.2km2，河道長2.9km，分水嶺至壩址主河道平均坡降為115.2‰，地勢較高。壩址距擂鼓鎮(zhèn)10km，距竹山縣城60km。是一座以灌溉為主，兼有防洪和供水等綜合利用功能的�。�1）型水庫樞紐工程。水庫樞紐工程現(xiàn)有建筑物包括：粘土心墻大壩、溢洪道和輸水涵管組成。水庫總庫容171.0萬m3，其中興利庫容140.7萬m3，死庫容6.3萬m3。水庫為下游灌區(qū)0.3萬畝農(nóng)田提供灌溉用水，同時還擔(dān)負著下游擂鼓鎮(zhèn)及305省道等設(shè)施的防洪任務(wù)，保護農(nóng)田0.30萬畝、人口1.0萬人。古家溝水庫樞紐屬Ⅳ等工程，�。�1）型規(guī)模，其擋水、泄水、輸水建筑物為4級建筑物。
水庫除險加固初步設(shè)計項目主要包括：①對大壩心墻部位采用充填灌漿法進行處理，解決心墻滲透系數(shù)不滿足要求的問題；對大壩和溢洪道基巖中等透水層采用帷幕灌漿處理；②針對壩坡變形和護坡風(fēng)化破碎情況，對上游壩坡翻修，采用30cm厚的干砌塊石護坡，下游壩坡在整平的基礎(chǔ)上種植草皮護坡，完善壩面構(gòu)造；③封堵原輸水涵管，于大壩右岸上游新開泄洪隧洞，兼作灌溉輸水。將原溢洪道封堵，拆除重建進水渠和控制段左邊墻，新建長21m的擋水土壩；④更新啟閉設(shè)備，增設(shè)進口檢修閘門和出口工作閘門。

3.施工組織設(shè)計

古家溝水庫所在流域地區(qū)屬亞熱帶大陸性季風(fēng)氣候，具有溫暖濕潤，四季分明，雨量充沛，光照充足等特點。無霜期為250天左右，年平均氣溫10.2℃～15.6℃，極端最底氣溫零下9.9℃，極端最高氣溫43.4℃。
區(qū)域庫區(qū)多年平均降雨量849.5mm，多年平均逕流深353mm，多年平均來水量429萬m3。流域內(nèi)洪水由暴雨產(chǎn)生，暴雨發(fā)生時間一般為7～10月，暴雨形成多為低渦切變線和鋒雨面，臺風(fēng)深入形成大暴雨次數(shù)極少。暴雨歷時一般1～3天，大暴雨范圍一般遍及整個流域，降雨特點是雨量集中、強度大，洪水峰高量大、陡漲陡落。壩址處多年平均最大風(fēng)速13m/s，風(fēng)向一般為東北風(fēng)。
3.1 施工導(dǎo)流標準
本工程永久建筑物屬4級建筑物。根據(jù)《水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范》（SL303—2004）和本工程的具體條件，導(dǎo)流臨時建筑物級別定為5級。結(jié)合本工程的導(dǎo)流要求，選用枯水期5年一遇洪水作為導(dǎo)流標準。
3.2 施工組織設(shè)計
根據(jù)本工程工程量及項目特點，利用1個枯水期完成大壩樞紐工程的加固及管理設(shè)施建設(shè)，即施工總工期定為12個月。
第一年7月為施工準備期，準備期內(nèi)修筑、完善施工道路，做好料場的準備工作，保證施工期有合格的土料和良好的施工道路。
第一年8月上旬主體工程全面開工，首先進行輸水隧洞0+010～0+080段的開挖，該項目是控制工期的關(guān)鍵項目。先進行隧洞出口明挖，明挖結(jié)束即進行洞挖，利用3個月的時間完成隧洞0+010～0+080段石方洞挖，然后利用3個月時間完成隧洞砼襯砌和隧洞洞頂回填灌漿施工。
第一年11月上旬隧洞進口段0+000～0+010段施工待庫水位降低后立即開始，至第二年2月中旬，完成泄洪隧洞的全部施工。同時可完成進、出口閘室、出水渠施工。
第一年11月上旬也可進行大壩壩頂整治、上、下游壩坡平整和護砌的施工。同時完成壩體帷幕灌漿施工。
在第二年2月中旬隧洞襯砌工作全部結(jié)束后可進行原低輸水涵管的封堵，利用1.5個月時間完成全部封堵工作。同時非常溢洪道加固等項目也可進行。
至第二年4月底，完成大壩上游坡護坡、下游坡整治和大部分主體工程以及金屬結(jié)構(gòu)、啟閉設(shè)備的安裝調(diào)試工作等施工；
第二年5月完成全部施工、壩頂?shù)缆肥┕ず痛髩喂芾碓O(shè)施建設(shè)；
第二年6月進行工程收尾及清場工作。
3.3 施工洪水
根據(jù)對流域內(nèi)的降雨特性情況分析，古家溝水庫的汛期在每年的4～10月，枯水期在每年的11月到次年的3月。根據(jù)本次施工組織設(shè)計，需要施工導(dǎo)流的時段為枯水期（11月～3月），導(dǎo)流建筑物洪水標準為5年一遇。
根據(jù)堵河流域四級區(qū)1956～2000年共45年徑流深排頻計算出各月相應(yīng)頻率的徑流總量。根據(jù)竹山氣象站1980～2006年共27年實測枯水期逐年逐月24小時最大降水量資料，得施工期設(shè)計洪水計算成果。
枯水期徑流計算成果見表1、施工期設(shè)計洪水成果見表2。

3.4 施工導(dǎo)流方式
根據(jù)本次除險加固工程設(shè)計要求，大壩上游壩坡翻修、隧洞進口段、非常溢洪道施工需要進行施工導(dǎo)流。原涵管開挖拆除及回填封堵等施工還必須將庫水放空后才能施工。據(jù)此施工特點，結(jié)合工程的實際布置情況，本工程的施工導(dǎo)流采用二期施工導(dǎo)流。
第一期直接利用原低輸水涵管放水、泄水。在第一年10月下旬通過原輸水涵管將庫水位降低到原死水位549.49m高程，在第一年11月上旬利用低水位進行上游壩坡干砌塊石護坡翻修的施工和泄洪隧洞進口段施工。
第二期在隧洞施工過程中采用必要的方式進行施工導(dǎo)流，進行泄洪隧洞的開挖襯砌、原涵管開挖拆除與封堵等項目施工。根據(jù)本工程取水口規(guī)模及施工安排，本次設(shè)計施工期間（第一年11月～第二年3月）共5個月的來水考慮兩套施工導(dǎo)流方案進行比較：
方案一：水泵排水方案，即第一年11月～第二年3月的來水全部通過水泵進行抽排。根據(jù)表2知：施工期間洪水頻率P＝20％的一場暴雨的洪峰流量為5.1m3/s，其洪水總量為5.8萬m3。隧洞進口段施工前期可先將原死庫容抽排5.8萬m3作為設(shè)計標準（P＝20％）的一場洪水預(yù)留的防洪庫容。
來水總量按逐月徑流量排頻（P=20％）計算，5個月來水總量約為22.28萬m3。即本工程需要抽排的總水量為22.28萬m3設(shè)計水泵（揚程16m）按600m3/h（0.167m3/s）的流量進行抽排，按2臺水泵考慮，可以滿足施工抽排的要求。經(jīng)計算，每臺水泵按45Kw的功率，抽水期間共需用電10530Kw·h，該方案投資0.96萬元。
方案二：圍堰擋水方案，即利用圍堰擋水，水庫調(diào)蓄施工期全部來水，查庫容曲線，得到相應(yīng)設(shè)計水位556.3m，考慮安全加高等，取圍堰頂部高程556.8m。
圍堰圍繞取水口布置，并與壩址附近山體相連接形成封閉的防洪體系。圍堰采用石渣混合料為堰體，粘土斜墻防滲的圍堰結(jié)構(gòu)型式，堰頂高程556.8m，堰高14.25m，堰頂寬3.5m，迎水面邊坡采用1:3，背水面邊坡采用1:1.5，圍堰長50m。
主要工程量：填筑土石圍堰12150m3，粘土7123m3，施工道路0.3km。該方案投資39.38萬元。
方案一比方案二更加有效地利用現(xiàn)有死庫容，避免了填筑圍堰造成較大方量開挖和填筑工作，從而減少了施工風(fēng)險和工期，且無施工道路，不受上游壩坡施工影響。兩者比較直接投資方案一較方案二節(jié)約38.42萬元，因此推薦選用方案一作為第二期施工導(dǎo)流方案。
根據(jù)表1和表2知：在整個泄洪隧洞和原輸水涵管封堵工程的施工期間（11月～3月）洪水頻率P＝20％的一場暴雨的洪峰流量為5.1m3/s，而期間洪水總量為22.28萬m3�？紤]到資金限制及上游不便修建施工道路及圍堰，在進行整個泄洪隧洞的開挖襯砌、原涵管開挖拆除與封堵項目施工過程中，不修建施工圍堰，直接采用潛水泵將庫水通過新建輸水隧洞排至下游，利用5個月的時間完成泄洪隧洞和原涵管開挖拆除與封堵的施工。

4.結(jié)語

小型水庫除險加固設(shè)計由于受到自身地理位置條件和配套資金的限制，在進行施工導(dǎo)流設(shè)計中，特別是山區(qū)小型水庫絕大多數(shù)情況下不能采用常規(guī)的圍堰導(dǎo)流的方式進行施工導(dǎo)流，而采用抽排的方式既節(jié)約投資又能很好的實施。