探讨雨补水库大坝施工导流与围堰设计

吕贺

摘要：雨补水库位于我国云南省弥勒县弥阳镇坝口村，在南盘二级支流白马河下游河段上，是云南省重点水利工程之一。本文将针对雨补水库大坝的施工导流与围堰设计进行分析，从而确立最终的设计方案并评价该工程的实施意义。

关键词：雨补水库；施工导流；围堰设计；上游围堰

雨补水库在云南省红河州境内，距离弥勒县弥阳镇12公里处，它被当地人称为是云南的小三峡。是一座以灌溉为主、并兼用于防洪、发电和旅游等公共效益的中型水库。这是一座人工与自然融合相当完美的水库，每年都会吸引大量的游客来水库观光，欣赏这里的优秀的生态环境和自然风光。雨补水库因为地处于低纬度的高原盆地，低处河谷丘陵地带，所以在这里每年温差非常小，但是每天的日温差却非常大，可以达到早上温度25℃，但是到了晚上却只有2℃的情况。雨补水库多年平均降水量都在900mm以上，从5月开始到10月是这里的雨季，湿度高达74%。水库河道全长73km且由于河谷狭长，是典型的 “V”型河槽。

对于雨补水库的水利枢纽工程，导流明渠和上流围堰是两道重要的工序。导流工程可以为施工创造干地条件，上流围堰可以保证施工期间坝体的稳定。

一、施工导流

施工导流在修筑水利水电工程中，是为了让水位降低露出水中建筑物，让施工人员在干地条件下进行施工。大致方式是在上游处合理选择位置，建造上流围堰，通过围堰来保护基坑，并将水流引向预定的下流河段。

（一）导流概况

雨补水库枢纽工程在水库上游右岸建造输水隧洞和导流泄洪隧洞，在左岸建造敞开式的溢洪道。导流隧洞的设置根据输水隧洞设置，将两洞设置为平行，平行距离设置为27m，两洞口的高差为19m，全场为480m。在出口段形成一个宽3m，墙高为3.7m的无压洞。由于施工导流围堰将会设于水库上游的坝上，所以导流明渠将连接导流隧洞进口。

（二）导流方式

由于雨补水库大坝地处于河谷狭长地带，所以根据大坝地质条件，可设计为粘土心墙风化料坝，而施工导流方式则采用隧洞式导流。另外由于坝体高度不高，且施工场地狭窄，所以施工中可能遇到困难，比如枢纽的布置存在难度。所以应该采用隧洞式导流与后期泄洪相结合的处理方式。

（三）施工导流的危险性

施工导流工作由于在水坝上流河段进行，所以由于地貌、气象的随机性，我们会很难确定天然河流中的洪水过程和洪峰流量。对于靠降水补给的河流，导流施工的施工位置应该根据洪峰流量来确定，而洪峰流量又取决于降雨的分布和雨量，但是这些因素都是难以事先预测的，所以我们一般是利用对于洪水洪峰的频率分析法来获取洪峰流量的数据信息，从而确保施工的安全性和为施工展开营造合理的环境。所以说自然的不确定性一般来源于两点，那就是河道中洪峰流量的不确定性和洪水过程的不确定性。洪水过程的不确定性一般表现在洪峰位置和洪量两方面。

其次就在于人为方面。当进行导流建筑物设计时，应该要按照水力学公式计算，但是任何水力学公式都不可能完全准确的描述实际水流的过流情况，常常会计算出和真实流量不一样的结果从而产生误差。对于输水隧洞的设计上，设计值与实际值的误差一般都会达到20%，这也会影响泄流能力。所以种种测量误差都会影响对于水流调度和调洪演算的结果。如果设计值的过流能力大于导流建筑物的实际过流能力，将会出现导流建筑物被洪水冲垮的危险。

一般在设计方面出现偏差，往往是以下几方面的偏差。第一是泄水建筑物结构尺寸。施工过程中，建筑物结构尺寸的偏差是很常见的，但是这种误差可以允许有一定的误差范围。如果超出范围将会产生一定的危险性；第二就是库水位的不确定，因为围堰在坝体的上游，当洪峰流量到来时，如果洪峰流量是设计流量的洪水，那么水库会迅速调动水流，将库水位注水到合理的洪水位。但是如果洪水过程不确定，那么就可能引起库水位的不确定，超过了水库水位的规定高度。

（四）导流隧洞的设计

导流隧洞设计在上游的右岸。目的在于提高水库的防洪能力和降低泄洪建筑的造价。导流隧洞是施工期间的主力，主要负责洪水的导流。将洪水随导流隧洞排泄，并同时排掉流沙。导流隧洞的进口段为圆形，形成一条城门型无压隧洞，全长483m。

（五）导流明渠

导流明渠就是河水通过专门为其修建的渠道导向下游的施工导流方式。由于雨补水库恰恰就是河谷型水坝建设，所以非常适用于这种导流明渠的施工工艺。导流明渠的过流能力较大，所以对于河谷岸坡缓、有溪沟、浅滩河道等类型的地形有很好的导流效果。并且具有施工方便造价低的有点。在导流明渠的初期导流阶段，可以在河床内用分期导流的方式进行混凝土坝的修筑，而在中后期导流阶段，也可以用其他泄水建筑物或者明渠内的缺口导流来升高施工坝段，从而减少洪水带来的危险性。

雨补水库的导流明渠设计从导流洞口沿着直线到上游围堰，总长达到120m，导流洞入口高程是1499.5m，挖深可以达到13.2m。但是如此设计的缺点是工程量大，而且增加了维修费用，特别是在对边坡的处理方面。所以要根据隧洞进口的地形特点进行改建，将原来上游的围堰向下游移动80m，并加大对于上游围堰的土方投入数，重新修建上游围堰。修改后，虽然导流明管长度增加了30.4m，但是明显减少了明渠的长度有129m，所以这样也从另一侧面降低了对于明渠的投入，更加经济化。并且相比与之前，避免了在高边坡开挖明渠，距离泄洪地点更加远，对输水隧洞将来的长期运行带来了安全上的保障和管理上的便利。

二、上游围堰

在水坝河段上游围堰，可以引流至下游创造基坑，为上流的施工带来便利，并且可以起到防止洪水的作用。在原来的上游围堰设计中，大坝上游拦截雨雪的河坝处，原来的坝高是10.8m，是上世纪六十年代修建的。经过了多年的水流冲击，现在的漏水已经非常严重。如果新的施工将围堰建在原有的基础上，对于原来围堰的地基清理会十分困难。所以为了合理优化新工程中的上游围堰，我们将上游围堰下行移动80m。新的围堰比原有围堰将耗费更多的土料土方，耗资更大。但是我们可以利用旧围堰拆除所留下的土料进行新围堰的修筑。按照设计要求填筑新围堰心墙，并且围堰在向下游下移修建侯，对于水流的控制与渗漏量也有所减小。围堰在向下移动后，与大坝前坝体的坡脚自然的连在了一起。此间将大量的原围堰土料填充在前坝与下围堰中间，不但可以废料重利用，还能为上游前坝体形成一个很强的支持，对上游坝体的稳定性提高很有帮助。

在雨补水库大坝的施工导流与上游围堰设计进行了重新的施工改善后，首先解决了上游导流隧洞口高边坡对于洪水到来时山体滑坡所坝体进口所产生的危害。减少了水流泥沙对于坝体的冲击，进而延长了大坝的使用寿命，对今后水库的运行和管理提供了十分有利的安全保障；围堰下移后，围堰的顶端与上游坝体的区间由于填筑后形成了一个上游重压平台，这個平台提高了大坝整体的稳定性，对于水库的整体运行也有很大的好处。

总结：

雨补水库改建工程从设计到实施整体改善了水库的运行能力，有些建筑设施是建国以来的第一次修缮和改建。通过最新的施工工艺和设计方案，让雨补水库延长了寿命，焕发了活力。在上游导流和围堰的重建中，合理的利用了河谷的地势特点，因地制宜的提出了上游输水隧洞导流明渠，下游重建围堰的想法并予以实施，是一项完美的水利修缮工程。

参考文献：

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[3] 陈凤兰、王长新.施工导流风险分析与计算[J].水科学进展，2014，12（12）.