摘要：在大型大坝的重建过程中，充分利用原大坝作为其上游的围堰来进行导流的方法是一种较为经济的导流方案，利用原大坝作为上游的围堰进行挡水，一方面要考虑大坝运行的安全、另一方面在进行下游防洪过程中还要顾及到坝体泄水建筑物相应的病险情况。本文对该类工程施工导流风险定义和应考虑的因素进行了探讨，同时给出了相应的导流风险的具体的分析方法，而且结合相应的状况，对水电站实际工程的相应的导流方案进行了详细的计算分析以及验证。
关键词：重建大坝,原大坝,围堰,施工导流,风险分析
目前，已有很多关于对病险水库大坝进行相应的除险和加固的研究，比较来说，大坝进行重建都需要较大的投资成本，所以在实际工程中很少采取重建的措施和方法。在大型水利水电相关工程的重建过程中，在原坝址的附近进行工程的重建是一种相对可靠的解决方案。
1 利用原坝作为围堰的重建工程施工导流的相关风险分析
在大型水利水电工程的重建过程中，选择在原坝位置的下游附近进行重建是较为可行的。一这样一方面省去了进行重新选址的相关工作;同时还可以充分利用原大坝相关的实测水文资料，进而能够为相应的重建工程服务;在具体的施工中，原大坝可以被利用作为上游围堰，同时可以充分大坝的相关附属建筑物进行相关的泄水工作，这样能够充分减少相应的导流工程量以及工程投资量;在进行重建过程中，原大坝可以继续进行过水发电，进而创造相应的收益;此外，利用原大坝进行导流能够起到减少重建过程中对相应的工业生产、居民生活用水以及环境等各方面产生的相关影响。然而在施工导流同样存在着相关的问题：①对于重建工程，一般情况下原大坝下游沿岸城乡防洪体系多是依赖原先的水库进行相关的水量调蓄的工作，重建工程施工导流期间，不能对下游城乡的防洪标准进行降低。②利用原大坝进行导流过程中，通常采取的措施是会预留一定的库容来进行洪水的调蓄。当洪水水量超标时，为充分确保原大坝以及下游的防洪安全，要及时进行相应的开闸泄洪。泄洪规模大小同时会对二期基坑产生相应的被淹没的风险;当坝体浇筑到相应的高度之后，泄洪的规模也会对大坝的度汛风险产生一定的风险。③对于相关的重建工程，原大坝进行多年的运行之后，会产生相应的病险，这样就会影响到泄流能力;水库长期淤积和冲砂调度等也会对水库库容产生影响，因而应该根据相关的具体情况进行相关施工导流风险的分析。因此在施工过程中要充分考虑泄洪规模对于施工导流相关风险的影响进行分析。在进行相关的施工导流风险过程中，要在充分保障坝体的安全以及满足一定的导流标准条件下，对上游水位以及下游防洪标准对应的泄量进行相关数据的统计和分析。其定义式为：R =P(Z ∪q)=P(Z)+P(q)-P(Z ∩q)(2)其中P(Z)=P(Zup(t)≥ Hupcoffer)P(q)=P(qmax >q规定)P(Z∩q)=P((Zup(t)≥Hupcoffer)∩(qmax >q规定))在上述定义式中，Z表示为堰前水位超围堰设计挡水位的事件，事件的发生频率为P(Z);q表示为实际下泄流量超过调度方案中所规定下泄流量的事件，事件发生的频率为P(q);qmax表示为一次洪水调蓄后相应的最大的下泄流量;q表示为在进行原水库相应的调度方案中，按照下游城乡相应的防洪标准以及充分保证下游或者二期基坑不被淹没相应的下泄流量。
2 进行施工导流相应风险的计算模型
在本文中进行导流风险分析时候用到的计算模型会采用Monte-Carlo4 6方法进行施工过程中洪水的情况、导流建筑物进行泄流的过程以及水库库容的变化过程。在这个模型中会对水文的不确定性进行考虑，假设洪峰流量和洪量都充分服从相应的P-Ⅲ分布方式，那么在进行供水过程线的设计时要采用按洪峰流量和洪量进行同频率放大典型进行洪水过程线的推求;考虑到水力的不确定性，要在确定导流建筑物以及其相应的规模的情况下，泄流能力所受到围堰上游水位以及泄流建筑物相关水力参数的影响，假设其分布服从三角分布;在充分考虑到库容的不确定性，也用三角分布来描述。4分布函数表达式为：
其中A2表示导流泄水建筑物相应的泄流量或者表示水库的库容;Aa表示为泄流能力的下限或者库容的下限;Ab表示为平均泄流能力或者平均库容;Ac表示为泄流能力的上限或者表示库容的上限;Aa、Ab、Ac都要通过相关的统计资料进行确定。进行调洪演算的目的是为了在考虑到在施工导流的过程中，在河流上游进行围堰形成的水库对于导流洪水洪峰所起到的削减作用，进而计算得出在设定的施工洪水以及库容相关参数的前提下相应的上游水位和下泄流量。具体调洪演算方法为
其中Q1、Q2分别表示进行计算时段始、末相应的入库流量;而q1、q2分别表示进行计算时段始、末相应的出库流量;V1、V2分别表示计算时段始、末相应的水库蓄水量;Δt表示为计算时段。
3 案例分析
3.1 工程概况及导流方案
对于水电站重建工程原大坝的最大坝高为90.5m，坝顶高程为269.5m，坝顶总长为1066m，坝址控制流域面积为4.25×104km2，总库容为109.88×108m3，多年平均入库流量为442m3/s。其中新建大坝建立在原大坝下游的120m的位置，拟建工程枢纽布置与原工程枢纽布置基本相同，施工导流的施工过程要分为两期进行。一期将左岸围住，修建相应的纵向围堰以及下游土石围堰，进而形成相应的一期基坑。导流底孔以及二期纵向混凝土围堰建设完成之后，进行二期下游土石围堰的修建。与此同时，继续修建相应的溢流坝段和左岸挡水坝段。在重建工程坝址的上游存在两个大型的水库，在施工的过程中要满足下游相应的供水要求，下游用水的最小放流量为161m3/s，春灌需下泄流量为361m3/s;施工导流采用相应的无导流洞方案，利用原电站的泄水通道以及原水库相应的调蓄能力来对施工导流要求进行满足。具体的导流程序为：第一年汛之后进行一期工程的施工工作，第二年汛期对上游原大坝坝前水位进行预先控制，利用原大坝预留库容进行洪水的拦蓄，利用原一、二、三期的厂房机组进行相应的泄流工作。第二年汛后进行二期工程的施工，在施工期间同样要利用原大坝的预留库容进行洪水的拦蓄，利用原三期厂房机组和一期导流底孔进行相应的泄流工作。第六年汛后进行导流底孔的封堵工作。
3.2 计算结果及分析
相关图表如下，结果显示：①各种随机因素都会产生一定的导流风险，水文因素为主导因素。②在进行导流的重建工程中，原大坝泄流建筑物会对其泄流能力产生相应的影响，水力不确定性因素会引起较小的导流风险。③不同于新建工程测量不准确或者产生边坡坍塌等现象会导致的库容的不确定性，库容不确定性也会带来较小的风险。④由于原大坝具有较大的调蓄能力，可以采取坝前预留一定库容来进行洪水的拦截和调蓄，由水文的不确定性会转换为相应的风险，对会产生较大的风险影响。
4 结语
a.利用原大坝进行相应的导流的重建工程产生的风险定义不同于新建工程。主要受到游水位因素和下泄流量超过预定流量带来的相关风险。
b.利用原大坝作为上游围堰的重建工程，坝体由于运行多年会进而积累相应的库容以及泄流资料，坝体库容和泄流能力会产生较小的导流风险，在进行导流风险分析时主要是分析水文的不确定性。
c.上文的实例结果表明，对于利用原大坝导流的重建工程，可以采用Monte-Carlo方法进行模拟水文的随机性。
【参考文献】
[1] 孙继昌.中国的水库大坝安全管理[J].中国水利，2008(20)：10-14.
[2] 严祖文，魏迎奇，张国栋.病险水库除险加固现状分析及对策[J].水利水电技术，2010，41(10)：76-79.
[3] 中华人民共和国水利部.全国病险水库除险加固专项规划[EB/OL].，2010-11-05.
[4] 杜雷功.全国病险水库除险加固专项规划综述[J].水利水电工程设计，2003，22(3)：1-5.
