海勃灣水利樞紐壩址段的凌汛分析及防凌度汛方案措施,水利施工論文

海勃灣水利樞紐壩址段的凌汛分析及防凌度汛方案措施,水利施工論文黃河內(nèi)蒙古河段由于地理緯度上的差異自西南流向東北，黃河上游氣溫較高，而下游氣溫較低，極易構(gòu)成凌災(zāi)。冬季嚴(yán)寒，年極端最低氣溫可達(dá)-30.7℃~-36.3℃,1月份為最冷，月平均氣溫在-9℃~-12℃.冬季嚴(yán)寒多風(fēng)，負(fù)溫期長(zhǎng)，每年從11月上旬開(kāi)場(chǎng)氣溫逐步下降，河水水溫降低，從微冰、岸冰最終結(jié)成冰蓋，即為封凍。流凌至封凍一般為17d,最長(zhǎng)為30d,最短為6d.內(nèi)蒙古河段封凍特點(diǎn)：一般順直河段封凍較晚，多為平封，且冰層較薄。彎道狹窄、淺灘河段封凍較早，多為立封，冰層較厚。根據(jù)多年資料統(tǒng)計(jì)，黃河烏海段開(kāi)河日期約在每年的3月15日左右，凌汛歷時(shí)一般5~10d.開(kāi)河特點(diǎn)：一般順直河段先開(kāi)，下游后開(kāi)。當(dāng)上游開(kāi)河構(gòu)成凌峰，而此時(shí)下游還未到達(dá)自然開(kāi)河條件時(shí)，冰層下面的過(guò)流能力缺乏以通過(guò)上游的凌峰，冰塊在強(qiáng)大水流的推動(dòng)下向下游移動(dòng)，在狹窄段或彎道淺灘等地帶，冰塊上浮下插，阻攔冰水去路，易構(gòu)成冰壩。造成內(nèi)蒙古段封河自下而上，而開(kāi)河自上而下的規(guī)律。這種封開(kāi)河順序，使冰厚由上而下逐步增厚，極易構(gòu)成冰塞和冰壩，凌汛期沿程流量加大，造成河水上漲，淹灘漫地，構(gòu)成特殊的凌汛現(xiàn)象。1壩址段的凌汛分析1.1壩址河段封河期冰情黃河海勃灣水利樞紐工程是一座防凌、發(fā)電等綜合利用工程。海勃灣水利樞紐工程為Ⅱ等工程，工程規(guī)模為大〔2〕型，樞紐主要建筑物由河床電站、泄洪閘、土石壩等建筑物組成。海勃灣水利樞紐工程壩址處天然情況下的封河是由冰花堆積而封河，或者講是冰塞封河，為下游冰塞上延所致。壩址河段冬季流凌日期一般在12月中旬左右，封河期水位一般抬高約1.4m.壩址12月份10年一遇洪峰流量為982m3/s.根據(jù)暢流期壩址下游水位流量關(guān)系，明渠出口河道水位1066.5m,海勃灣壩址水位加1.4m為1067.9m.2018~2018年樞紐封河期實(shí)測(cè)最高水位壅高50~70cm,水位1067.36m.工程施工導(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇洪水，相應(yīng)洪峰流量為4000m3/s,暢流期明渠上游水位1071.48m,下游水位1068.58m,設(shè)計(jì)值高于封河期最高水位，封河期水位不會(huì)對(duì)圍堰及其圍護(hù)下施工的泄洪閘、電站廠房構(gòu)成威脅。1.2壩址河段開(kāi)河期冰情由于黃河海勃灣水利樞紐工程壩址河段為冰災(zāi)多發(fā)地段，開(kāi)河易構(gòu)成武開(kāi)河局面，在彎道狹窄處，易卡冰結(jié)壩，壅高水位，使防洪堤出現(xiàn)險(xiǎn)情，造成凌災(zāi)。且在施工導(dǎo)流階段河道和水流條件發(fā)生變化，河道由原河床575m束窄至375m,水位壅高，極易發(fā)生洪水、漫灘、圍堰堰堤坍塌、工程損毀以及次生衍生災(zāi)禍。2主要防凌度汛項(xiàng)目海勃灣水利樞紐工程防凌體系作為烏海段防凌工程體系的一部分，承當(dāng)著水利樞紐建設(shè)工程范圍內(nèi)的防凌任務(wù)。由于2018年10月份導(dǎo)截流施工，圍堰已進(jìn)行了部分預(yù)進(jìn)占，改變了河床邊界條件及流勢(shì)、水面縮窄，以及明渠交通橋的影響，在導(dǎo)流明渠進(jìn)口前及明渠內(nèi)極易發(fā)生冰塞、冰壩。因而，在這里階段，工程防凌度汛項(xiàng)目主要為：導(dǎo)流明渠及預(yù)進(jìn)占圍堰區(qū)域，凌汛期應(yīng)重點(diǎn)防備這些部位處水鼓冰開(kāi)、卡冰結(jié)壩、壅高水位造成的堰堤坍塌、潰壩等災(zāi)禍，并做好各項(xiàng)應(yīng)急準(zhǔn)備工作。3主要防凌度汛方案措施3.1建立防凌度汛預(yù)警體系為預(yù)防凌汛災(zāi)禍，成立由項(xiàng)目主要領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任人擔(dān)任防凌安全領(lǐng)導(dǎo)小組組長(zhǎng)的組織機(jī)構(gòu)和防凌搶險(xiǎn)隊(duì)伍。明確各自職責(zé)，加強(qiáng)對(duì)防凌安全工作的領(lǐng)導(dǎo)和統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮，做到組織落實(shí)、分工明確、措施到位、責(zé)任到人。密切關(guān)注天氣變化，及時(shí)了解和把握冰情，為采取相應(yīng)對(duì)策提供根據(jù)。與樞紐段防凌度汛指揮部建立了聯(lián)絡(luò)機(jī)制，建立凌情預(yù)報(bào)系統(tǒng)，嚴(yán)密依靠、積極配合樞紐及當(dāng)?shù)氐姆懒瓒妊垂ぷ?。在開(kāi)河期間圍堰上下游出現(xiàn)卡冰結(jié)壩情況后，根據(jù)河道冰情發(fā)生狀況，將冰情及時(shí)上報(bào)業(yè)主和當(dāng)?shù)胤姥粗笓]部，根據(jù)防汛指揮部的統(tǒng)一布置，進(jìn)行處理。3.2堅(jiān)持凌情監(jiān)測(cè)與險(xiǎn)情巡查制度加強(qiáng)凌汛期間值班工作，設(shè)專(zhuān)人值班，巡視擋水、泄水建筑物安全狀況。值班人員要堅(jiān)守崗位，保持24h通訊暢通，加強(qiáng)巡視、觀測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患，及時(shí)上報(bào)，及時(shí)處理。利用樞紐工程圍堰上、下游及導(dǎo)流明渠水位標(biāo)尺，天天8∶00、16∶00各觀測(cè)一次水位，特殊時(shí)段每隔2h觀測(cè)一次。保持與業(yè)主的通訊聯(lián)絡(luò)，做好凌汛期間的流量、水位、冰厚、錄像、拍照等封開(kāi)河凌情記錄。并及時(shí)將信息上報(bào)各級(jí)防凌領(lǐng)導(dǎo)小組。3.3排凌破冰措施及防護(hù)措施3.3.1排冰破冰措施破冰要根據(jù)冰情預(yù)報(bào)、河道封凍情況，選擇破冰機(jī)會(huì)，同時(shí)，要根據(jù)預(yù)測(cè)，選擇可能構(gòu)成冰凌卡塞、壅冰的河段進(jìn)行破冰。根據(jù)以往經(jīng)歷體驗(yàn)，排凌破冰的措施方式方法主要有：爆破法〔飛機(jī)轟炸、炮擊和藥包爆破〕、砂石破冰法、破冰船破冰、人工機(jī)械擾動(dòng)等。砂石破冰一般適用于冰厚較薄，兩岸較平坦，能有較長(zhǎng)日照、流速較大的河段，本河段冰層較厚，故不適用。破冰船主要用于破碎水面冰層，開(kāi)拓航道，保障艦船進(jìn)出冰封港口、錨地，或引導(dǎo)艦船在冰區(qū)航行破冰，施工造價(jià)高，且體型較大，在黃河河段亦不適用。根據(jù)本工程圍堰及導(dǎo)流明渠2018~2018年度凌汛期施工現(xiàn)在狀況，經(jīng)測(cè)量封河期冰層厚度已到達(dá)80cm左右厚度，開(kāi)河階段為防止武開(kāi)河現(xiàn)象的發(fā)生，在開(kāi)河前短時(shí)間內(nèi)突擊破冰，主要采用的是爆破法中的藥包爆破和人工機(jī)械擾動(dòng)進(jìn)行排冰、破冰?！?〕藥包爆破法：為確保爆破破冰的安全，根據(jù)當(dāng)?shù)胤姥粗笓]部的布置，主河床段冰層藥包爆破破冰主要由當(dāng)?shù)匚渚瘓?zhí)行，項(xiàng)目部配合。①布孔。按爆破目的不同而異。為打開(kāi)過(guò)冰水道可采用沿水流方向分兩行成折線形或直線形或菱形布孔，見(jiàn)圖1.本工程采用的是直線型?！緢D1】爆破時(shí)自下游向上游；先主流后邊流。為打酥、打透冰蓋，可采用打方格網(wǎng)的辦法，見(jiàn)圖2.【圖2】②孔距。本工程段冰厚約0.8m,孔距控制在5m.③下藥包深度。本工程段采用水下爆破。下藥包深度1~1.5m.④裝藥量C一般按以下公式計(jì)算：C=Khi2r式中C-裝藥量，kg;hi-冰厚，m;r-爆破半徑，m;K-系數(shù)。爆破半徑r取下藥包深度的2倍。下藥包深度從冰蓋低面起計(jì)算。K值和炸藥性能、質(zhì)量、藥包大小、冰厚、水深、封凍形式、冰花數(shù)量、流速及風(fēng)向等有關(guān)，故亦應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。本工程主要采用的裝藥量控制，見(jiàn)表1.⑤裝藥方式方法有兩種，即水下懸吊藥包和冰層埋藥包。本工程段主要采用水下懸吊藥包。先在冰蓋上用冰鉆或風(fēng)、油鉆開(kāi)小孔，以少量炸藥擴(kuò)成直徑為40cm的孔，再將炸藥包用繩綁住垂入水中〔可以將藥包綁在木桿上〕,插入冰孔，見(jiàn)圖3.【圖3.表1】〔2〕機(jī)械擾動(dòng)法：導(dǎo)流明渠段由于導(dǎo)流明渠橋已經(jīng)建成通車(chē)，該段破冰主要采用在導(dǎo)流明渠橋上采用25t吊車(chē)吊破碎錐反復(fù)擊打冰面，打酥、打裂冰塊。擊碎的較大的冰塊則采用25m液壓長(zhǎng)臂反鏟挖除，使上游冰塊在開(kāi)河時(shí)順利通過(guò)橋墩下泄。破碎錐采用預(yù)制混凝土錐或焊接的鋼錐。3.3.2其他防護(hù)措施〔1〕加強(qiáng)圍堰及導(dǎo)流明渠巡堤查險(xiǎn)工作，重點(diǎn)防備明渠進(jìn)口前冰塞的構(gòu)成，和對(duì)明渠、圍堰的毀壞，布置專(zhuān)人對(duì)重點(diǎn)部位進(jìn)行觀察，實(shí)行重點(diǎn)防守，隨時(shí)做好圍堰搶護(hù)、加固準(zhǔn)備。發(fā)現(xiàn)冰塞趨勢(shì)及時(shí)采取爆破等有效措施，明渠及圍堰遭到毀壞后應(yīng)及時(shí)修復(fù)?！?〕凌汛期，一旦發(fā)生超過(guò)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，基坑不可避免過(guò)水時(shí)，根據(jù)防凌指揮部緊急轉(zhuǎn)移指令，立即組織人員、材料及設(shè)備安全撤離工作?！?〕必要時(shí)采取拆除部分堰體破堰分流，使河水經(jīng)河床基坑下泄，保障河道防凌安全。3.4防凌汛物資儲(chǔ)備根據(jù)圍堰發(fā)生險(xiǎn)情的程度儲(chǔ)備必要的堤防搶險(xiǎn)物資，配置機(jī)械設(shè)備，重點(diǎn)防備折沖水流對(duì)堤岸造成沖刷毀壞時(shí)，或發(fā)生堰體塌陷、決堤等險(xiǎn)情時(shí)及時(shí)采取