陳瑞椿

（莆田市秋蘆溪水電管理處福建莆田351100）

福建省莆田市木蘭溪寧海閘導(dǎo)流工程方案探討

陳瑞椿

（莆田市秋蘆溪水電管理處福建莆田351100）

木蘭溪寧海閘位于木蘭溪下游感潮段，閘址上游流域面積大，施工導(dǎo)流十分關(guān)鍵，因地制宜選擇合理的導(dǎo)流方案，確保水閘施工安全、兩岸堤防安全以及區(qū)域防洪防潮安全具有十分重要的意義。本文結(jié)合木蘭溪上游附近的江東水閘遷建，從寧海閘工程布置，探討分析選擇合理的導(dǎo)流方案，以確保寧海閘施工安全，同時確保江東水閘原有承擔(dān)的排澇擋潮功能，供類似項目參考。

木蘭溪寧海閘；施工導(dǎo)流；水閘遷建；方案探討

1　工程概況

擬建木蘭溪寧海閘為一座集擋潮、蓄淡、景觀為一體綜合效益的攔河閘，工程總投資約10億元。閘址位于寧海古橋下游700m處，總體建設(shè)方案為“河中央3孔平板閘+兩側(cè)平面立軸弧形門”，工程等別為I等，水閘永久建筑物為1級，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為300年一遇，設(shè)計防潮標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇［1］；水閘工程含閘室、門庫、弧門支座、消能工、上下游接線護岸、控制房、兩岸堤防（含穿堤建筑物）、生產(chǎn)管理區(qū)、閘區(qū)文化公園等建筑物。閘室總寬度276m，河中央平板閘3孔總凈寬75m，閘底高程-2.5m；兩側(cè)大跨度平面立軸弧形雙開鋼閘門，單側(cè)凈寬90m，閘底高程-0.5m。同時在閘室兩岸各布置大門庫，在距門軌約120m的兩岸設(shè)置C30鋼筋混凝土弧門支座。寧海閘建成后可在木蘭溪河道形成長16km、水域面積300萬m2、有效庫容1500萬m3的淡水湖景觀帶，對木蘭溪下游淡水資源利用、提高灌溉保證率、改善兩岸地表不循環(huán)以及南北洋水環(huán)境，建設(shè)水生態(tài)文明城市具有重要意義。寧海閘工程將建成為莆田市的標(biāo)志性建筑之一。

現(xiàn)有江東水閘位于寧海古橋下游500m處，是木蘭溪下游右岸防洪堤上的穿堤水閘，承擔(dān)南洋部分片區(qū)防洪、排澇任務(wù)，共3孔總凈寬7.5m，排澇標(biāo)準(zhǔn)低。寧海閘工程施工時，江東水閘位于其基坑范圍內(nèi)無法發(fā)揮作用；而且在寧海閘建成后，現(xiàn)有江東水閘位于寧海閘上游，出口受寧海閘閘前水位影響大，排澇調(diào)度需兩閘聯(lián)動才能取得較好效果，為確保寧海閘建成后江江水閘的調(diào)度主動性，確保上游南洋片區(qū)洪澇水能趕潮快速排泄，遷建江東水閘至寧海閘下游十分必要。同時兩閘相距較近關(guān)聯(lián)度大，在選擇寧海閘施工導(dǎo)流方案時充分考慮江東水閘遷建工程的作用尤為重要。兩閘位置詳見圖1。

2　寧海閘導(dǎo)流方案

圖1　寧海閘及江東水閘遷建工程平面示意圖

寧海閘閘址上游流域面積1610km2，工程施工受上游洪水、下游潮水影響大，選擇合理的導(dǎo)流方案，確保水閘施工安全、兩岸堤防安全以及區(qū)域防洪防潮安全十分重要。導(dǎo)流建筑物設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，枯水期11～4月時段的設(shè)計洪峰流量547m3/s，全年設(shè)計洪水洪峰流量2890m3/s［2］；寧海閘閘址處10年一遇全年設(shè)計洪水洪峰流量為2890m3/s，若采取全年木蘭溪河道一次性斷流導(dǎo)流方案，則兩岸需新開挖平均寬度約200m的明渠，明渠兩岸以筑堤型式填高，防洪標(biāo)準(zhǔn)不低于10年一遇。因閘址上下游有寧海古橋、涵黃公路橋、G15沈海高速公路橋等跨河建筑物，且左岸有涵江垃圾處理中心，右岸村莊密集，受地形、地貌條件制約，全年明渠導(dǎo)流的方案難于實施。另外，工程區(qū)地基土層主要為厚度大的淤泥及淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，明渠需放緩岸坡，或采取工程措施加固，征地范圍大，工程投資量大。故寧海閘工程施工不宜采取河道全年一次性斷流、兩岸新建明渠的導(dǎo)流方案，對施工導(dǎo)流進行以下兩種方案比較。

2.1汛期河道泄洪+枯水期明渠導(dǎo)流方案

為分時段導(dǎo)流方案，即汛期利用現(xiàn)有河道泄洪，枯水期右岸新挖明渠導(dǎo)流。寧海閘閘室工程需經(jīng)歷2個枯水期才能建成，枯水期施工時段為11月～4月，擬對主河床采取一次性斷流，并利用右岸新挖明渠導(dǎo)流。第一個枯水期完成主河床基坑內(nèi)的基礎(chǔ)加固工程施工；臨汛期時，拆除主河床的上下游圍堰，利用現(xiàn)有河道泄洪；第二個枯水期再次對主河床進行截流，完成閘室上部施工。主河床基坑在2個枯水期內(nèi)施工，兩期圍堰導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)與型式相同。上游圍堰軸線位于閘軸線上游200m，兩端接左右岸灘地，土圍堰全長300m；下游圍堰按防御10年一遇潮水位確定，堰頂高程為6.4m，頂寬3.0m。

根據(jù)施工進度計劃，平面立軸弧形門安排在兩側(cè)門庫內(nèi)制作，門庫工程及弧形閘門制安無法在兩個枯水期內(nèi)完成，為充分利用汛期時段施工，需在左右岸門庫的臨河側(cè)修筑縱向圍堰，以實現(xiàn)門庫工程及弧形閘門制安全年施工?？v向土圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)按照10年一遇全年洪水位和10年一遇設(shè)計潮水位外包線考慮，相應(yīng)設(shè)計高水位為5.5m。單側(cè)圍堰長度420m，堰頂高程6.5m，頂寬4.0 m。右岸新挖明渠承擔(dān)枯水期導(dǎo)流任務(wù)，按11月～4月枯水時段10年一遇洪水設(shè)計。明渠規(guī)模結(jié)合江東水閘遷建綜合確定。

2.2分期導(dǎo)流方案

利用現(xiàn)有河道分期導(dǎo)流，一期圍堰先圍封河中2孔平板閘和右側(cè)平面立軸弧形鋼閘門及門庫的基坑；并對左河床預(yù)先開挖，由左河床過流。二期圍堰圍封河中1孔平板閘和左側(cè)平面立軸式弧形鋼閘門及門庫的基坑，并通過一期圍堰時己建成的右側(cè)弧形門閘室和河中1孔平板閘過流。圍堰擋水標(biāo)準(zhǔn)按10年一遇全年設(shè)計洪水位和10年一遇高潮水位外包考慮，一、二期土圍堰相應(yīng)設(shè)計水位6.37m，長度分別為800m和780m，堰頂高程為7.7m，頂寬4.0m。

2.3方案選擇

從投資與工期分析，分期導(dǎo)流方案投資略低，但閘室樞紐工程需分成兩個時段施工，施工總工期為36個月，較“汛期河道泄洪+枯水期明渠導(dǎo)流”方案增加12個月。從圍堰布置分析，寧海閘閘址現(xiàn)狀河床底高程約為-l.0m～-3.5m，地基土又分布有深厚的淤泥，采用分期導(dǎo)流方案堰頂高程為7.7m，圍堰高度及底寬較大，縱向圍堰布置受到空間限制，工程布置難度較大。從對上游防洪安全的影響分析，寧海閘上游已建木蘭溪一期、二期、三期防洪工程的設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇；三期荔涵段下游至寧海閘閘址河段兩岸堤防頂高程僅為6.5m～7.0m。采取分期導(dǎo)流方案時，閘址處河道10年一遇的設(shè)計洪水位為6.35m，高于天然河道50年一遇設(shè)計洪水位5.92m，且逼近下游現(xiàn)有堤防的堤頂高程，將嚴(yán)重威脅上游兩岸的防洪安全。

因此，寧海閘施工導(dǎo)流方案采取“汛期河道泄洪+枯水期明渠導(dǎo)流”的方案較為可行。

3　寧海閘施工導(dǎo)流工程與江東水閘遷建

寧海閘施工導(dǎo)流方案擬采取“汛期河道泄洪+枯水期明渠導(dǎo)流”方案，由于閘址所處木蘭溪河道為感潮河段，導(dǎo)流工程的設(shè)計規(guī)模受潮汐影響大，可結(jié)合江東水閘遷建工程，對寧海閘導(dǎo)流工程作進一步分析。

寧海閘施工導(dǎo)流分汛期和枯水期采取不同的布置方案，枯水期采取河道全斷面截流、岸邊明渠導(dǎo)流。如果導(dǎo)流明渠出口利用遷建后的江東水閘擋潮，施工洪水利用上游木蘭溪河槽庫容調(diào)蓄，可以有效降低寧海閘基坑上游圍堰高度、減小導(dǎo)流明渠的設(shè)計規(guī)模，可節(jié)省投資效益明顯。因此，結(jié)合寧海閘施工導(dǎo)流工程布置，提前遷建江東水閘是合理可行的。遷建后的江東水閘位于原閘址下游500m處，水閘外引港出口布置在寧海閘消能工末端約100m，并與木蘭溪主槽銜接，內(nèi)引港與現(xiàn)有的江東渠連通，與寧海閘的主體工程布置和施工總布置無交叉矛盾。

江東水閘遷建工程位于木蘭溪堤防上，堤防設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，相應(yīng)堤防建筑物級別為2級，水閘等別為III等，主要建筑物級別為3級。按不低于堤防工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)確定水閘的主要建筑物級別為2級，水閘的設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。水閘排澇標(biāo)準(zhǔn)按30年一遇的城市治澇標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，水閘閘室共3孔凈寬30m，設(shè)計最大排水流量352m3/s，

3.1單一明渠導(dǎo)流布置方案

枯水期寧海閘施工導(dǎo)流時，不考慮江東水閘遷建工程作用，采取在右岸新挖明渠連通基坑上下游木蘭溪河道。圍堰與導(dǎo)流明渠設(shè)計的洪潮組合工況按（1）上游枯水期10年一遇設(shè)計洪水（洪峰流量547 m3/s）遭遇下游多年平均年最高潮位4.74m，與（2）P=10%設(shè)計潮水位5.15m。導(dǎo)流明渠規(guī)模按枯水期10年一遇的設(shè)計洪水洪峰流量547m3/s計算確定，渠底寬48m，兩岸坡比1：3.0，明渠進口底高程1.0m，出口底高程0.2m，渠底坡降1‰。上下游圍堰及導(dǎo)流明渠兩岸頂高程按10%設(shè)計潮水位5.15m加超高確定。

3.2利用遷建后的江東水閘調(diào)蓄導(dǎo)流方案

江東水閘遷建后，水閘上游內(nèi)引港與現(xiàn)有江東渠連通，外引港接木蘭溪河道。寧海閘枯水期施工時，可通過新挖明渠連接段將江東水閘的內(nèi)引港與基坑上游木蘭溪河道連通，同時利用江東水閘合理調(diào)度來承擔(dān)寧海閘枯水期施工任務(wù)。正常時段利用江東水閘閉門擋潮和啟閉排水調(diào)度，使上游木蘭溪河道始終處于低水位狀態(tài)；當(dāng)上游發(fā)生設(shè)計洪水遭遇下游漲潮時，關(guān)閉江東水閘擋潮，同時利用木蘭溪河槽調(diào)蓄洪水，待退潮后趕潮排水。

設(shè)計洪潮組合工況按（1）上游枯水期10年一遇設(shè)計洪水遭遇下游多年平均年最高潮位4.74m，與（2）上游枯水期多年平均洪水流量遭遇下游P=10%設(shè)計潮水位5.15m，經(jīng)分析寧海閘上游河道庫容曲線并經(jīng)河道調(diào)蓄計算，洪潮遭遇的較不利組合為洪峰與潮峰同時出現(xiàn)。推算工況（1）江江水閘內(nèi)江緊隨高水位4.32m，工況（2）江東水閘內(nèi)江最高水位3.45m，取兩種工況外包作為不利組織，施工期江東水閘的內(nèi)江最高水位為4.32m。木蘭溪河道起調(diào)水位為2.0m，經(jīng)調(diào)蓄計算，確定導(dǎo)流明渠最大排水流量為300m3/s，水閘內(nèi)引港及導(dǎo)流明渠連接段的底寬為36m，兩岸坡比為1：3.0。

3.3枯水期明渠導(dǎo)流方案比選

在寧海閘施工采取“汛期河道泄洪+枯水期明渠導(dǎo)流”方案前提下，單一明渠方案，明渠設(shè)計流量547m3/s，底寬48m，上下游圍堰按P=10%潮位5.15m設(shè)計，堰頂高程6.4m。利用江東水閘遷建工程調(diào)蓄導(dǎo)流方案，明渠設(shè)計流量300m3/s，底寬為36m，上游圍堰按經(jīng)木蘭溪河道調(diào)蓄后的水位4.32m設(shè)計，堰頂高程5.15m，下游圍堰按P=10%潮位5.15m設(shè)計，堰頂高程6.4m?？梢钥闯觯簩幒ｉl枯水期施工時，利用遷建后的江東水閘擋潮、通過木蘭溪河道調(diào)蓄施工期洪水，導(dǎo)流明渠的設(shè)計流量由547m3/s減小為300m3/s，明渠底寬縮至36m；上下游圍堰及導(dǎo)流明渠的設(shè)計水位由5.15m降至4.32m，上游圍堰及明渠兩岸的岸頂高程降低1.0m，大大降低了上游圍堰和導(dǎo)流明渠的設(shè)計規(guī)模，工程效益明顯。

4　結(jié)語

木蘭溪寧海閘施工導(dǎo)流采取“汛期河道泄洪+枯水期明渠導(dǎo)流”的方案較合理，因?qū)幒ｉl工程建設(shè)導(dǎo)致原江東水閘幾近失效，需進行江東水閘遷建。利用遷建后的江東水閘進行寧海閘施工導(dǎo)流，可大大減小寧海閘導(dǎo)流明渠及圍堰工程投資，同時也確保了原江東水閘承擔(dān)的南洋片區(qū)排澇擋潮功能。利用遷建后的江東水閘進行寧海閘施工導(dǎo)流布置是必要的，也是合理可行的。陜西水利

［1］福建省水利水電勘測設(shè)計研究院《福建省莆田市寧海閘導(dǎo)流工程結(jié)合江江水閘遷建項目實施方案報告》，2015年8月

［2］福建省水利水電勘測設(shè)計研究院《福建省莆田市寧海閘工程可行性研究報告》，2015年12月

（責(zé)任編輯：唐紅云）

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