程建華 高明鳴 王少波

泗陽(yáng)閘拆建工程施工導(dǎo)流方案研究

程建華 高明鳴 王少波

一、工程概況

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

根據(jù)工程實(shí)際情況，計(jì)劃工期12個(gè)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(dǎo)流方案

1.施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）、《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL303-2004），泗陽(yáng)閘為Ⅱ級(jí)建筑物，相應(yīng)的施工導(dǎo)流建筑物級(jí)別為Ⅳ級(jí)，施工期設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)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(dǎo)流設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定為10年一遇。

2.導(dǎo)流流量分析

泗陽(yáng)閘上游來水主要由三部分組成，一是運(yùn)西黃墩湖及上游地區(qū)內(nèi)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(yùn)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(yáng)閘導(dǎo)流流量。

（1）黃墩湖及上游地區(qū)澇水計(jì)算

運(yùn)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(wú)實(shí)測(cè)流量資料，區(qū)域內(nèi)澇流量的計(jì)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(yùn)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(jìn)行頻率計(jì)算，詳細(xì)成果詳見表1。

經(jīng)計(jì)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(shí)合并計(jì)算

泗陽(yáng)閘為水位觀測(cè)站，無(wú)實(shí)測(cè)流量資料，距泗陽(yáng)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(yáng)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(jìn)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(shí)測(cè)逐日平均流量系列資料進(jìn)行頻率分析，確定施工期10年一遇導(dǎo)流流量。

根據(jù)施工安排，泗陽(yáng)閘拆建工程擬在5月底前完成水下部分。由于泗陽(yáng)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(jì)劃于3月底前完成河道擴(kuò)挖工程。因此，施工導(dǎo)流流量分1～3月、4月、5月共3個(gè)時(shí)段分別分析計(jì)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(shí)測(cè)最大日平均流量進(jìn)行頻率分析，成果詳見表2。施工期不同分期10年一遇設(shè)計(jì)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(yáng)閘區(qū)間排澇流量分析

根據(jù)泗陽(yáng)閘站2002～2011年計(jì)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(chǎn)生的徑流量較少，或基本不產(chǎn)流。4～5月份進(jìn)入農(nóng)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(shí)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(yáng)站導(dǎo)流流量不超過其最大發(fā)電流量150m3/s。因此，劉老澗至泗陽(yáng)閘區(qū)間排澇流量不納入泗陽(yáng)閘拆建工程的導(dǎo)流流量。

（4）泗陽(yáng)段用水分析

由于泗陽(yáng)水利樞紐地處泗陽(yáng)城區(qū)下游，泗陽(yáng)縣自來水公司及泗陽(yáng)閘上游地區(qū)的工農(nóng)業(yè)用水大都從中運(yùn)河取水。根據(jù)多年資料的分析統(tǒng)計(jì)，泗陽(yáng)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(dǎo)流流量中考慮泗陽(yáng)段用水取用水量最小值為20m3/s。

（5）設(shè)計(jì)導(dǎo)流流量

綜上分析，泗陽(yáng)閘施工期不同時(shí)段10年一遇導(dǎo)流總流量見表3。

表1 振動(dòng)沉管打樁機(jī)主要性能表

表2 施工期流量分析成果表

3.施工導(dǎo)流

泗陽(yáng)閘擬采用一次攔斷河床圍堰的導(dǎo)流方式。為此需要合理確定導(dǎo)流方案，不影響泗陽(yáng)閘施工期間上游來水下泄。根據(jù)泗陽(yáng)閘上游河道情況、地質(zhì)、水文條件和建筑物樞紐布置等特點(diǎn)，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(dǎo)流期間的導(dǎo)流設(shè)施建設(shè)及管理運(yùn)行費(fèi)用，綜合確定導(dǎo)流方案。

（1）導(dǎo)流出路分析

根據(jù)工程區(qū)水系情況擬定導(dǎo)流出路。

出路一：利用泗陽(yáng)站導(dǎo)流。施工期運(yùn)西黃墩湖地區(qū)部分澇水可通過泗陽(yáng)站反向發(fā)電排到下游中運(yùn)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(yùn)涵洞分泄上游洪澇水進(jìn)入二干渠，開啟三分干渠首閘分流入三分干，經(jīng)朱嶺擋洪閘入新沂河，導(dǎo)流流量15～20m3/s。

出路三：利用徐洪河導(dǎo)流。駱馬湖上游來水還可通過徐洪河排入洪澤湖，其導(dǎo)流流量受劉集地涵規(guī)模的限制（劉集地涵設(shè)計(jì)流量200m3/s，根據(jù)實(shí)際調(diào)度資料，為兼顧徐洪河航運(yùn)，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(kuò)挖及護(hù)坡工程實(shí)施進(jìn)度分階段運(yùn)用。

出路四：利用嶂山閘下泄。若施工期發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水，請(qǐng)求江蘇省防汛防旱指揮部商請(qǐng)沂沭泗水利管理局開啟嶂山閘泄洪?？紤]新沂河行洪對(duì)連云港送清水等工程的影響，可將上游來水通過駱馬湖調(diào)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(diào)東線第六梯級(jí)站，淮水北調(diào)第三梯級(jí)站，總裝機(jī)容量14000kW，設(shè)計(jì)揚(yáng)程6m，設(shè)計(jì)流量200m3/s。當(dāng)黃墩湖及上游地區(qū)發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)澇時(shí)，可開啟機(jī)組抽引澇水入駱馬湖。

（2）導(dǎo)流工程啟用

根據(jù)泗陽(yáng)閘工程實(shí)施進(jìn)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(kuò)挖工程需斷流施工結(jié)合南水北調(diào)徐洪河睢寧段護(hù)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(yáng)閘施工期導(dǎo)流分期進(jìn)行安排。

①僅考慮黃墩湖及上游地區(qū)內(nèi)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(dǎo)流流量103m3/s，可以通過開啟泗陽(yáng)抽水站反轉(zhuǎn)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(dǎo)流流量分析成果，不同的施工期導(dǎo)流方案不同。

施工期1～3月份，導(dǎo)流流量209m3/s。當(dāng)流量小于150m3/s時(shí)，開啟泗陽(yáng)抽水站反轉(zhuǎn)發(fā)電泄水；當(dāng)流量大于150m3/s時(shí)，啟用導(dǎo)流線路二，經(jīng)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(jìn)行調(diào)蓄。

施工期4月份，導(dǎo)流流量276m3/s。當(dāng)流量小于150m3/s時(shí)，開啟泗陽(yáng)抽水站反轉(zhuǎn)發(fā)電泄水；當(dāng)流量大于150m3/s時(shí)，啟用導(dǎo)流線路二，經(jīng)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(jìn)行調(diào)蓄。

施工期5月份，導(dǎo)流流量351m3/s。當(dāng)流量小于150m3/s時(shí)，開啟泗陽(yáng)抽水站反轉(zhuǎn)泄洪；當(dāng)流量大于150m3/s，小于300m3/s時(shí)，啟用徐洪河導(dǎo)流；當(dāng)流量大于300m3/s時(shí)，啟用導(dǎo)流線路二，經(jīng)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(jìn)行調(diào)蓄。

表3 施工期導(dǎo)流流量計(jì)算表

三、超標(biāo)準(zhǔn)來水應(yīng)急預(yù)案

泗陽(yáng)閘施工期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范確定為10年一遇，對(duì)超標(biāo)準(zhǔn)來水需要有應(yīng)急措施。應(yīng)急預(yù)案充分利用現(xiàn)有水利工程增加排水出路和泄量。

1.超標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)澇應(yīng)急預(yù)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(yáng)閘區(qū)間排澇的排澇流量根據(jù)沿線建筑物規(guī)模合計(jì)為42.6m3/s，計(jì)算得超標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)澇流量分別為202m3/s、249m3/s?？刂沏絷?yáng)閘抽水站導(dǎo)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(diào)蓄，澇水水量較大時(shí)，可通過嶂山閘排泄入新沂河。

2.超標(biāo)準(zhǔn)洪水應(yīng)急預(yù)案

在發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水時(shí)，在用足中運(yùn)河、徐洪河等導(dǎo)流線路的情況下，導(dǎo)流出路仍不足時(shí)，需商請(qǐng)淮委沂沭泗管理局采取以下措施：一是采用東調(diào)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(dǎo)流，6月15日前為保新沂河麥?zhǔn)?，沭?yáng)以東導(dǎo)流流量需按灌南縣境內(nèi)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(yáng)閘，由柴米閘（設(shè)計(jì)流量300m3/s）、錢集閘（設(shè)計(jì)流量300m3/s）下泄部分洪水。如果黃墩湖地區(qū)發(fā)生超標(biāo)準(zhǔn)洪水，當(dāng)施工期流量超過泗陽(yáng)站導(dǎo)流流量時(shí)，需開啟皂河站抽邳洪河澇水入駱馬湖，經(jīng)駱馬湖調(diào)蓄后再由嶂山閘下泄。

四、建議

（1）為保證泗陽(yáng)閘重建工程順利實(shí)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(fèi)用建議建設(shè)單位根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償。

（2）泗陽(yáng)閘重建工程實(shí)施期間，建設(shè)單位需與淮委沂沭泗管理局等有關(guān)部門進(jìn)一步協(xié)商確定詳細(xì)的上游湖庫(kù)攔蓄和控制調(diào)度方案■

（作者單位：江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司 225127）