泗陽閘拆建工程施工導流方案研究

程建華 高明鳴 王少波

泗陽閘拆建工程施工導流方案研究

程建華 高明鳴 王少波

一、工程概況

泗陽閘位于江蘇省泗陽縣眾興鎮(zhèn)南約2.5km處的京杭運河上，興建于1960年，是駱南中運河上梯級控制之一，與泗陽第一抽水站、泗陽第二抽水站及其他附屬建筑物組成泗陽水利樞紐，具有防洪、灌溉、發(fā)電等綜合功能。經過50多年的運行損壞嚴重，需拆除重建。擬在老閘下游35m處重建泗陽閘，閘為7孔，每孔凈寬為10m，設計過閘流量為1000m3/s。

根據(jù)工程實際情況，計劃工期12個月，擬定于1月開工，12月底完工。其中5月底前完成水下建筑工程，具備放水條件。

二、施工導流方案

1.施工導流標準

根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2000）、《水利水電工程施工組織設計規(guī)范》（SL303-2004），泗陽閘為Ⅱ級建筑物，相應的施工導流建筑物級別為Ⅳ級，施工期設計洪水標準為10～20年一遇，但考慮到水下工程部分利用非汛期完成，施工圍堰在汛期可予以拆除，施工導流設計標準確定為10年一遇。

2.導流流量分析

泗陽閘上游來水主要由三部分組成，一是運西黃墩湖及上游地區(qū)內澇，二是皂河閘、洋河灘閘分泄的駱馬湖洪水，三是皂河閘下中運河兩岸部分澇水。根據(jù)上游來水分析成果扣除區(qū)間用水綜合確定泗陽閘導流流量。

（1）黃墩湖及上游地區(qū)澇水計算

運西黃墩湖及上游地區(qū)邳洪河閘以上總集水面積為740.1km2，因邳洪河閘無實測流量資料，區(qū)域內澇流量的計算方法是采用宿遷閘逐日平均流量減去皂河閘同日平均流量作為運西黃墩湖地區(qū)來水。根據(jù)1980～2011年的水文資料，選逐年最大日均流量值進行頻率計算，詳細成果詳見表1。

經計算，黃墩湖地區(qū)1～5月份澇水10年一遇流量為123m3/s。

（2）區(qū)域澇水與外來洪水遭遇時合并計算

泗陽閘為水位觀測站，無實測流量資料，距泗陽閘上游約32km處為劉老澗樞紐（包括劉老澗閘、劉澗新閘、劉老澗抽水站（電站），劉老澗閘（包括新老閘）水文站建成于1980年，1980年后有流量系列資料。距泗陽閘上游約60km處有宿遷閘水文站，考慮宿遷閘～劉老澗樞紐之間沒有較大支流流入（出），1980年以前用宿遷閘流量資料進行分析。即本次選用宿遷閘水文站（1960～1979年）以及劉老澗閘（1980年～2011年）共52年的實測逐日平均流量系列資料進行頻率分析，確定施工期10年一遇導流流量。

根據(jù)施工安排，泗陽閘拆建工程擬在5月底前完成水下部分。由于泗陽閘上游洪澇水出路涉及到徐洪河，徐洪河睢寧段航道“五改三”工程正在施工并計劃于3月底前完成河道擴挖工程。因此，施工導流流量分1～3月、4月、5月共3個時段分別分析計算。

根據(jù)1960～2011年宿遷閘、劉老澗樞紐的逐日平均流量系列資料，采用歷年實測最大日平均流量進行頻率分析，成果詳見表2。施工期不同分期10年一遇設計流量分別為：1～3月流量為 179m3/s、4月流量為246m3/s、5月流量為371m3/s。

（3）劉老澗至泗陽閘區(qū)間排澇流量分析

根據(jù)泗陽閘站2002～2011年計10年的降水資料分析，1～3月份該站日雨量超過10mm的天數(shù)為17天，超過20mm的天數(shù)為6天，沒有發(fā)生超過30mm的降雨，此期間由于降水產生的徑流量較少，或基本不產流。4～5月份進入農業(yè)水稻育秧期，5月下旬至6月份為水稻栽插開始期及大用水期。從多年的實際情況看，1～5月該區(qū)基本沒有較大澇水發(fā)生，即使偶發(fā)較大澇情，可根據(jù)上游來水情況控制駱馬湖下泄水量，確保泗陽站導流流量不超過其最大發(fā)電流量150m3/s。因此，劉老澗至泗陽閘區(qū)間排澇流量不納入泗陽閘拆建工程的導流流量。

（4）泗陽段用水分析

由于泗陽水利樞紐地處泗陽城區(qū)下游，泗陽縣自來水公司及泗陽閘上游地區(qū)的工農業(yè)用水大都從中運河取水。根據(jù)多年資料的分析統(tǒng)計，泗陽上游段自然損耗加上區(qū)間用水，日平均流量約為30m3/s左右，本次導流流量中考慮泗陽段用水取用水量最小值為20m3/s。

（5）設計導流流量

綜上分析，泗陽閘施工期不同時段10年一遇導流總流量見表3。

表1 振動沉管打樁機主要性能表

表2 施工期流量分析成果表

3.施工導流

泗陽閘擬采用一次攔斷河床圍堰的導流方式。為此需要合理確定導流方案，不影響泗陽閘施工期間上游來水下泄。根據(jù)泗陽閘上游河道情況、地質、水文條件和建筑物樞紐布置等特點，在保證施工安全和工期要求的前提下，充分利用和挖掘現(xiàn)有工程潛力，降低工程施工導流期間的導流設施建設及管理運行費用，綜合確定導流方案。

（1）導流出路分析

根據(jù)工程區(qū)水系情況擬定導流出路。

出路一：利用泗陽站導流。施工期運西黃墩湖地區(qū)部分澇水可通過泗陽站反向發(fā)電排到下游中運河，流量150～160m3/s，本次按照最小流量150m3/s考慮。

出路二：開啟洋河灘閘或六運涵洞分泄上游洪澇水進入二干渠，開啟三分干渠首閘分流入三分干，經朱嶺擋洪閘入新沂河，導流流量15～20m3/s。

出路三：利用徐洪河導流。駱馬湖上游來水還可通過徐洪河排入洪澤湖，其導流流量受劉集地涵規(guī)模的限制（劉集地涵設計流量200m3/s，根據(jù)實際調度資料，為兼顧徐洪河航運，控制劉集地涵下泄流量一般不超過150m3/s）。此條線路根據(jù)徐洪河航道擴挖及護坡工程實施進度分階段運用。

出路四：利用嶂山閘下泄。若施工期發(fā)生超標準洪水，請求江蘇省防汛防旱指揮部商請沂沭泗水利管理局開啟嶂山閘泄洪?？紤]新沂河行洪對連云港送清水等工程的影響，可將上游來水通過駱馬湖調蓄后，通過新沂河集中排放，保麥期間一般控制200～300m3/s。

出路五：利用皂河抽水站抽排澇水。皂河抽水站為南水北調東線第六梯級站，淮水北調第三梯級站，總裝機容量14000kW，設計揚程6m，設計流量200m3/s。當黃墩湖及上游地區(qū)發(fā)生超標準內澇時，可開啟機組抽引澇水入駱馬湖。

（2）導流工程啟用

根據(jù)泗陽閘工程實施進度，擬在5月底前完成水下部分。由于徐洪河（徐沙河—民便河段）河道擴挖工程需斷流施工結合南水北調徐洪河睢寧段護坡工程，工期安排在4月底前完成，在此期間駱馬湖來水不能由徐洪河排泄，所以泗陽閘施工期導流分期進行安排。

①僅考慮黃墩湖及上游地區(qū)內澇

1～5月份，僅考慮黃墩湖及上游地區(qū)澇水的情況下，10年一遇導流流量103m3/s，可以通過開啟泗陽抽水站反轉發(fā)電泄水。

②考慮區(qū)域澇水與外來洪水遭遇

根據(jù)前述導流流量分析成果，不同的施工期導流方案不同。

施工期1～3月份，導流流量209m3/s。當流量小于150m3/s時，開啟泗陽抽水站反轉發(fā)電泄水；當流量大于150m3/s時，啟用導流線路二，經二干渠、三分干分流20m3/s入新沂河，剩余39m3/s流量利用駱馬湖進行調蓄。

施工期4月份，導流流量276m3/s。當流量小于150m3/s時，開啟泗陽抽水站反轉發(fā)電泄水；當流量大于150m3/s時，啟用導流線路二，經二干渠、三分干分流20m3/s入新沂河，剩余106m3/s流量利用駱馬湖進行調蓄。

施工期5月份，導流流量351m3/s。當流量小于150m3/s時，開啟泗陽抽水站反轉泄洪；當流量大于150m3/s，小于300m3/s時，啟用徐洪河導流；當流量大于300m3/s時，啟用導流線路二，經二干渠、三分干分流20m3/s入新沂河，剩余31m3/s流量利用駱馬湖進行調蓄。

表3 施工期導流流量計算表

三、超標準來水應急預案

泗陽閘施工期導流標準根據(jù)施工組織設計規(guī)范確定為10年一遇，對超標準來水需要有應急措施。應急預案充分利用現(xiàn)有水利工程增加排水出路和泄量。

1.超標準內澇應急預案

黃墩湖地區(qū)20年一遇流量159m3/s，50年一遇流量206m3/s；劉老澗與泗陽閘區(qū)間排澇的排澇流量根據(jù)沿線建筑物規(guī)模合計為42.6m3/s，計算得超標準內澇流量分別為202m3/s、249m3/s?？刂沏絷栭l抽水站導流流量約150m3/s，其余部分流量可利用皂河抽水站將黃墩湖地區(qū)澇水抽排入駱馬湖，由駱馬湖調蓄，澇水水量較大時，可通過嶂山閘排泄入新沂河。

2.超標準洪水應急預案

在發(fā)生超標準洪水時，在用足中運河、徐洪河等導流線路的情況下，導流出路仍不足時，需商請淮委沂沭泗管理局采取以下措施：一是采用東調工程，分泄沂河來水入新沭河；二是開啟嶂山閘啟用新沂河導流，6月15日前為保新沂河麥收，沭陽以東導流流量需按灌南縣境內南偏泓不上灘流量200m3/s控制，如果嶂山閘下泄流量超過200m3/s，需開啟沭陽閘，由柴米閘（設計流量300m3/s）、錢集閘（設計流量300m3/s）下泄部分洪水。如果黃墩湖地區(qū)發(fā)生超標準洪水，當施工期流量超過泗陽站導流流量時，需開啟皂河站抽邳洪河澇水入駱馬湖，經駱馬湖調蓄后再由嶂山閘下泄。

四、建議

（1）為保證泗陽閘重建工程順利實施，施工期間駱馬湖以上來水通過其他出路安排下泄，所增加的工程費用建議建設單位根據(jù)實際情況進行適當補償。

（2）泗陽閘重建工程實施期間，建設單位需與淮委沂沭泗管理局等有關部門進一步協(xié)商確定詳細的上游湖庫攔蓄和控制調度方案■

（作者單位：江蘇省水利勘測設計研究院有限公司 225127）