三块石大坝拆除分析探讨

三块石大坝拆除分析探讨

李朋，田厚勇，刘宇洁，邬鑫

重庆市潼南区交通事务中心，重庆市潼南区交通质监中心  重庆 潼南 402660

摘要：以潼南三块石大坝拆除工程进行分析探讨，结果表明：拦河大坝拆除是一项复杂工程，应从应急通航、安全、库区淤积与淹没、泄流等方面综合考虑。

关键词：大坝；拆除；通航

潼南三块石大坝是—座集发电、通航、灌溉、防洪、城乡供用水为一体的综合水利工程，大坝始建于1966年，三块石大坝下游500m为在建的双江航电枢纽工程，双江航电枢纽工程正常蓄水位249m。三块石大坝位于双江航电枢纽工程库区，双江航电枢纽工程建后，整个大坝包括三块石拦河坝、冲沙闸、船闸将失去其原有功能，且不利于水库泄洪、排沙减淤，通航水深条件不满足船闸过航擂求，大坝的存在减小了断面的过水面积，形成水流卡口，断面流速较大不利于通航，因此决定对其进行拆除。

1.坝区枢纽建筑物拆除

 1.1 确定大坝拆除底高程及长度

三块石大坝总宽度为446m，坝顶高程为245.75m，左岸存在3孔冲沙闸，河道最左侧运河取水闸宽度57.64m。根据通航等要求拟定三块石大坝拆除方案：根据拆除底高程对防洪及淤积的影响、拦河坝拆除难易程度、以及对运河取水的综合分析，确定拆除底高程为238.72m。考虑应急通航安全需求，需对三块石拦河坝至上游锚地末端约350m长航道进行平顺清理，清理面积约36800m²。另考虑到三块石大坝坝前淤积物，为规避上游淤积物集中下泄对枢纽建筑物的影响，在三块石大坝拆除过程中，应对库区100m范围内不稳定淤积物如陡坎、孤岛等进行适当处理与清除。从水库淤积、防洪、移民控制线，三块石至双江河段的流场等方面综合考虑，三块石拦河坝拆除总宽度为446m。

1.2 拆除后回水分析

采用水库冲淤20年的淤积断面进行淤积回水分析，结果表明：当遭遇50年一遇洪水设计(设计流量23200m³/s)，双江航电枢纽工程对应坝前水位为253.26m，回水至三块石坝址的水位为253.65m，水位较三块石原设计水位254.23m低0.58m。当遭遇500年一遇洪水校核(校核流量35200m³/s)，双江航电枢纽工程对应坝前水位为256.90m，回水至三块石坝址的水位为257.11m。淤积回水水位较三块石原设计水位256.70m高0.41m。

三块石拦河坝距离修建的双江航电枢纽工程较近，距离仅500m，拆除后对双江航电工程

敞泄拉沙较好，根据冲淤计算成果，三块石坝址断面淤积较少，断面淤积变化不显著。现状情况下，三块石拦河坝壅水，通过左侧的冲沙泄洪闸泄洪。三块石取水口处的淤积泥沙可以通过冲沙闸拉沙，降低取水口的淤积泥沙，解决取水闸的引水防沙问题。三块石拦河坝拆除后，冲沙闸将失去拉沙作用。但此时，泄洪主流由河道左侧向河道中心偏移，大部分悬移质及推移质将沿着河道中心主流推进。取水口所在的左岸不在主流区域，沿主流推进的推移质淤积较少，但因为左侧局部流速降低，未来仍然有一定量的悬移质泥沙淤积，但淤积较少且淤积速率较缓。未来可以通过泥沙监测系统监测取水闸前的淤积高程变化情况，如淤积高程威胁取水闸正常运作，可以通过人工清淤方式，降低取水闸前区域的泥沙淤积高程。

2.大坝拆除施工期水流控制

2.1 导流时段选择

结合大坝拆除施工进度安排，项目工期3.5个月。枯水期涪江流量较小，结合地形地质条件和施工工期安排，导流标准采用洪水标准为5年一遇重现期，流量515m³/s。

枯水期河床中部三块石溢流坝部分先行拆除后，涪江来水通过该拆除段引至下游；考虑涪江左岸上游河床段地势较高（高于三块石溢流坝拆除底高程238.72m) ，位于该处的三块石冲砂闸、三块石船闸和三块石取水闸枯期均具备干地施工条件，无需增设围堰。

2.2 施工期水力学计算

三块石溢流坝河床中部偏右侧处计划先行拆除，上游库区来水通过拆除段缺口下泄。枯水期下泄过流可按《水闸设计规范》 中平底闸、堰流进行考虑，矩形断面缺口底宽110m。泄流能力按下式计算：

式中： B为泄流总净宽；Q              为泄流流量，m³/s ；Ho为计入行近流速水头的堰上水深（设计洪水标准时，取行进流速取2.5m/s) ；g 为重力加速度，m²/s ；m为堰流流量系数，一般取值0.32~0.36，本工程取0.34；为堰流侧收缩系数；为堰流淹没系数。

为确保左岸的三块石冲砂闸、船闸、取水闸和溢流坝未拆除段在枯期干地施工，计划将河床处溢流坝拆除至236.50m，泄流能力按上式进行计算，计算成果如表1。

表1  水力学计算成果表

由表1计算分析可知，110m拆除段宽度在下泄518.17 m³/s流量时对应库水位238.32 m，低于三块石溢流坝拆除底高程238.72m，满足要求。

3.施工组织

3.1 施工期临时道路布设

从三块石大坝下游、涪江右岸临江公路处，接线至三块石冲砂闸右岸和三块石溢流坝下游侧相连处，沿三块石溢流坝下游往右岸布设施工道路，道路总长约470m，并在三块石冲砂闸右岸和三块石溢流坝下游侧相连处，沿上游及左岸船闸方向布设一段临时施工道路，道路长约 165m，沿三块石溢流坝右端下游往中部河床处布设施工道路，道路总长230m, 施工道路局部涉水处，可根据现场情况临时考虑栈桥或道路加高施工。

3.2 三块石溢流坝、冲沙闸拆除

枯期三块石溢流坝下游水位较低，在溢流坝右侧下游段钻孔及布设爆破孔(采用潜孔钻钻孔)，之后进行局部爆破拆除，将三块石溢流坝爆破出约110m宽的缺口，并将爆破部位及其下游护坦拆除至236.50m高程。此时，双江航电枢纽泄洪冲沙闸的闸门均打开，涪江江水通过爆破缺口段泄流至下游，待三块石溢流坝处水位降低(至接近河床底) 后，再将三块石溢流坝(除最右端5m外)及冲沙闸进行拆除，冲沙闸土建结构自上到下进行拆除，上部启闭机房等采用风镐配合破碎锤进行人工拆除，闸墩、边墙及底板等可与三块石溢流坝一起采用爆破拆除，拆除废渣通过临时填筑便道采用2m液压挖掘机挖装15t自卸汽车运输出渣。

4.结论

拦河大坝拆除是一项复杂工程，应从应急通航、安全、库区淤积与淹没、泄流等方面综合考虑。保证应急通航时船舶所需的必要通航水深，不影响船舶的正常通行，拆除方案应使坝前不显著壅水，不造成库区淤积的显著增加；淤积回水不新增移民淹没范围；库区洪水位不显著抬升，保证库区防洪安全；同时考虑到下游双江航电枢纽工程，应确保区域水域流场顺畅，在三块石处不形成卡口阻滞河道过流。