浅谈水利水电施工导流及围堰工程设计

邓龙洲

（辽宁省水资源管理集团有限责任公司，辽宁 沈阳 117200）

随着我国社会经济的快速发展，水利水电工程项目建设的数量也在不断增多，不仅能够改善人民群众的生活品质，而且也能够提高水资源的宏观调控。现有的水利水电施工项目已经无法满足人们的实际使用需求，必须加大对于新建水利工程的综合运用。施工导流是当前水利水电工程建设过程中的重要环节，但由于施工技术及施工条件的限制，经常会受到洪涝灾害等方面影响，对水利工程运行安全产生不利影响，合理的对施工导流及围堰工程进行设计已成为保障水利项目可持续发展的重要前提条件。

1 施工导流与围堰概述

1.1 施工导流

施工导流主要分为三个部分，首先要拟定施工导流具体措施，在保障围堰施工质量之后，要使得水流能顺利导流，此阶段要确认河床基本位置。其次要进行施工导流操作，要对汛期河水深度及大坝基本高度对注水量的影响进行判定，此过程可提升水利工程施工项目的防洪能力。最后结合施工导流活水进行设计，将水坝各项操作完成，在此过程中要对设计高度进行核算控制[1]。

1.2 施工围堰

在水利工程项目施工建设过程中，需合理应用施工技术。将砂料等通过自卸车运输到围堰要填筑施工的场地中，然后应用挖掘机与推土机联合铺设施工，在铺设过程中要对铺设材料压实度及厚度进行控制与管理。完成施工之后，要进行抽水与排水，对施工进度进行控制。封堵施工操作结束之后，要对边坡进行处理，围堰施工结束之后将纵向围堰与终端进行连接，然后进行检查与处理，确保施工稳定进行。

2 施工导流与围堰常见形式

2.1 施工导流

2.1.1 全段围堰法施工导流

全段导流是结合围堰采取一次性截断河床。在水利工程项目施工建设过程中，可以在上下游位置各设置一道围堰，能满足水流路径基本变化要求。此类方式能对水流路径进行控制。项目实际施工建设过程中要对河流区域基本水文特点以及地质情况进行分析，对不同方案进行对比，选取最佳的工程导流方法[2]。

2.1.2 分段围堰法施工导流

分段围堰法大多发生在河床较宽或流量较大的工程中。要想保障此类施工技术措施应用价值全面发挥，要对施工项目进行合理划分，对施工特点以及施工具体情况进行分析，保障各项工作能有效落实。这样才能促使水利工程施工满足质量要求，在河床围堰建设中，要想提升截断河流的基本效果，可以在自然状态下对河水引流，相关人员便于对泄水量进行有效控制与调节。

2.2 施工围堰

2.2.1 混凝土围堰

混凝土具有良好的防渗性与抗冲击性，在围堰施工中要充分发挥混凝土基本特性，提升工程的耐久性。当前水利工程项目中较多建筑结构都是混凝土结构，混凝土围堰能优化围堰连接性与基本防渗性能。

2.2.2 木板桩围堰

木板桩围堰能在小面积、深度较浅的基坑施工中进行应用，通过木板围堰能避免围堰工程发生渗漏问题。在实际应用中更多的是榫槽，通过榫槽能将木板桩无缝连接为一个整体。要对工程水流情况进行控制，在单层木板围堰施工中要应用木板桩内部结构，使得木板桩围堰实际受力更加平衡，提升围堰施工稳定性，提高水电工程项目施工建设质量。

2.2.3 钢板桩格型围堰

钢板桩格型围堰主要是由主隔体与联弧段组成，在锁口方式上进行连接，然后选取相应透水性材料对主体格进行有效填充。在施工过程中，具体施工技术工艺有定位、模架支柱设置、钢板桩搭设、填充材料、取出支柱与模架。

3 施工导流与围堰设计

合理的导流方式可以为主体工程的施工提供良好的工程环境，确保工程安全度汛和顺利实施，某些情况下，导流方式可以直接影响甚至决定主体工程的设计方案。然而，实际施工中，导流方式不仅受坝址区地形地质条件、洪水大小、主体工程设计方案、工期要求、围堰本身施工条件的影响，还需要满足大坝截流、拦洪、蓄水等要求以及不同阶段移民搬迁的要求，因此，必须经过分析和比较，才能制定出合理的导流方案。

3.1 洪水标准计算

结合工程区当地的水文资料，对洪水洪峰、洪量建立相关方程：

式中：Qm为洪峰流量，m3/s；Wi为第 i日的洪水总量，亿 m3。

洪水洪量与洪峰关系建立相关方程：

式中：W为分别为洪水总量，亿m3；Qm为天然洪峰流量，m3/s。

以上方程相关系数根据工程实际情况确定，不同的参数对应不同的洪水标准。

3.2 导流泄洪能力计算

当 H/d＜τpc时为明流；当 H/d≥τFc时为有压流；当 τpc≤H/d＜τpc时为半有压流。以有压流为例，为简化计算，一般假定各个隧洞的导流能力相同，计算过程如下：

（1）先假定一个流量，查出其对应的下游水位H下，判断其为淹没出流还是自由出流。

（3）根据（2）计算的上游水位判断其是否为有压流，进而对所求值进行取舍。

3.3 尺寸确定

3.3.1 围堰高程确定

下游围堰高度由式（1）确定：

式中：Hd为下游围堰高度；H下为下游水位高；ha为波浪爬高；δ为围堰的安全超高。

上游围堰高程由式（2）确定：

式中：Hu为下游围堰高程；H下为下游水位高程；ha为波浪爬高；δ为围堰的安全超高；z为上下游水位差。

3.3.2 导流面积计算

据统计，国内导流隧洞单位面积过水流量一般在6～20 m3/（s·m2），则按隧洞允许最大流速控制[v]进行计算最小过水面积。

3.4 调洪演算

依据施工方案拟定的设计洪水以及导流能力等资料，并配合导流方案中的构筑物形式、尺寸及高程，进行施工导流及围堰工程的调洪能力验算。

溢洪道出流公式为：

式中：b为溢洪道净宽；H为堰上水头；m为流量系数，取值0.34。

调洪计算采用水量平衡方程进行：

式中：Q1、Q2为计算时段始末入库流量；q1、q2为计算时段始末出库流量；V2、V1为计算时段始末坝塘库容量；△t为计算时段长，△t=1 h。

4 结论及建议

导流及围堰施工是水利水电工程施工导流及围堰施工的重要环节。在其设计过程中应注意在洪水、导流能力计算过程中，紧密结合每个工程的实际情况，选取计算参数，将导流及围堰工程尺寸控制在能够满足要求的范围内。

（1）洪水标准。洪水标准计算与其参考资料密切相关，应充分收集工程区的水文资料，并进行推演，为洪水计算提供精确、充足的数据依据。同时，在计算时，应结合当地实际情况，精确选择计算的相关系数。

（2）导流能力。导流泄洪能力在计算过程中，应明确该水流类型，并结合不同流体类型进行导流计算，确保导流及围堰工程有足够的能力调节当地洪水流量。

（3）尺寸确定。尺寸确定与（1）、（2）的计算结果密切相关，不仅应该满足洪水标准，保证导流能力，还应满足经济性需求，将导流围堰尺寸控制在合适的范围之内。

5 结语

水利工程项目施工建设中，导流和围堰施工技术应用是项目建设的核心，施工质量高低对工程项目资源优化以及扩大经济效益具有重要作用。在实际施工过程中，应对其进行计算，不仅保证导流工程能够满足工程要求，还要满足工程经济性需求，为水利水电工程施工提供安全的施工环境。