朱海生

（江蘇省水利廳，江蘇南京 210029）

2008 年國務(wù)院批復實施太湖流域水環(huán)境綜合治理總體方案，針對太湖流域降水產(chǎn)水資源少，太湖水體換水周期長、水動力較弱等特點，組織實施走馬塘、新溝河和新孟河等骨干引排水工程。在總結(jié)走馬塘、新溝河工程建設(shè)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，堅持科技創(chuàng)新，高質(zhì)量推進新孟河工程建設(shè)。

新孟河工程以引調(diào)水為主，兼顧防洪、排澇、生態(tài)和通航等功能，工程從長江（大夾江）的丹陽樞紐，沿原新孟河拓浚至京杭運河，建設(shè)奔牛樞紐立交過運河，向南新開河道至北干河，拓浚北干河連接洮湖、滆湖，拓浚太滆運河、漕橋河于武進宜興交界處入太湖，河道全長116.47 km。新建丹陽、奔牛、前黃3 座樞紐工程，以及沿線支河口門控制、跨河橋梁和水系調(diào)整工程，批復總概算134.62億元。工程于2018年10月完成用地報批手續(xù)后全面開工建設(shè)，目前已基本實施完成。

新孟河工程是中華人民共和國成立以來江蘇省境內(nèi)投資最大的單項水利工程，工程建設(shè)面臨任務(wù)重、工期長、涉及面廣、用地多、征遷量大等復雜情況，同時具有建設(shè)要求高、施工技術(shù)復雜、棄土量大、安置分散等特點。本文就新孟河工程建設(shè)過程中堅持科技創(chuàng)新，創(chuàng)新規(guī)劃設(shè)計思路、創(chuàng)新建管方式、創(chuàng)新施工技術(shù)，高質(zhì)量推進工程建設(shè)進行探討。

1 規(guī)劃設(shè)計創(chuàng)新

1.1 堅持系統(tǒng)治理

1.1.1 入江口門位置論證比選

原新孟河入江口位于長江揚中河段右汊大夾江下游的小夾江。新孟河丹陽樞紐工程選址時，在充分論證長江河勢特征、施工條件、征遷用地以及工程投資等條件下，根據(jù)1960—2009 年資料，對各方案入江口處的平面形態(tài)、深槽、斷面及水深等進行研究。分析篩選出小夾江方案、長江主流方案和大夾江方案進行比選。鑒于長江主流方案河道穿過幸福洲，征地移民、工程投資巨大，小夾江方案現(xiàn)狀河道淤淺，疏浚維護任務(wù)重，大夾江方案具有河勢穩(wěn)定，引排水條件良好，水量水質(zhì)相對有保證，管理方便等優(yōu)勢，工程投資與小夾江方案基本相當，明顯少于長江主流方案，最終采用大夾江方案，突出新孟河的引調(diào)水主體作用。

1.1.2 河道規(guī)劃線路方案優(yōu)選

新孟河延伸拓浚工程北起長江，南入太湖，工程線路長，沿線河湖眾多，河道線路需要通過技術(shù)經(jīng)濟綜合比選確定。新孟河京杭運河以北段、入江口門、出滆湖至太湖段相對固定，所以對京杭運河至滆湖段河道進行東西2 條線路比較。西線方案中，過京杭運河后向南新開河道至北干河，連接洮湖、滆湖，引水時可直接抵達2個湖，補充水量，提升水環(huán)境容量，發(fā)揮太湖前置庫的作用；排水時可發(fā)揮新孟河直接排除湖西片區(qū)澇水的作用。東線方案，京杭運河以南段向東南新開河道至扁擔河，拓浚扁擔河入滆湖，河道線路略短，兩岸易控制。引水功能能夠?qū)崿F(xiàn)，但對湖西片防洪排澇效率較低。統(tǒng)籌兼顧引調(diào)水與防洪作用，選定新孟河工程河道西線規(guī)劃方案。

1.2 堅持生態(tài)優(yōu)先

1.2.1 建設(shè)水生態(tài)修復工程

新孟河工程建設(shè)過程對生態(tài)環(huán)境保護提出明確目標，保護區(qū)域景觀生態(tài)系統(tǒng)的連通性及異質(zhì)性、區(qū)域生物多樣性和區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)完整性水平，恢復與改善該區(qū)域生態(tài)環(huán)境。以“全面保護，自然修復”作為新孟河建設(shè)工程中的重要原則，對新孟河沿線水生態(tài)修復多種措施并舉，對重點保護區(qū)保護點采用生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建與新生態(tài)修復技術(shù)相結(jié)合的手段，遵循各生態(tài)系統(tǒng)自然演替的規(guī)律，分別對滆湖、洮湖等水產(chǎn)種質(zhì)資源保護區(qū)采取水生生物人工增殖放流、投放人工魚礁、湖濱帶植被恢復及入湖口濕地構(gòu)建等生態(tài)措施，同時利用“浮動纖維濕地”新技術(shù)、新材料等對運河以南新孟河平交未設(shè)控支河鶴溪河、夏溪河和湟里河3 條支河進行原位生態(tài)修復，保障水質(zhì)，提高生物多樣性。

1.2.2 加強沿程水質(zhì)監(jiān)測

新孟河調(diào)引長江水源，對湖西片區(qū)河湖水網(wǎng)水量水質(zhì)產(chǎn)生變化，利用已建沿江口門新孟河丹陽樞紐水文站、新孟河入太湖處的百瀆口水文站及洮湖、滆湖水文監(jiān)測點（斷面），建設(shè)新孟河水情水質(zhì)中心，利用信息化基礎(chǔ)設(shè)施和已有成果，采用遙感、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，擴大水環(huán)境、水生態(tài)要素監(jiān)測覆蓋面，提高國控斷面、河流重要斷面的水量水質(zhì)在線監(jiān)測能力，開展水功能區(qū)監(jiān)測、入河排污口監(jiān)測和水生態(tài)監(jiān)測，提高水環(huán)境綜合監(jiān)測水平，加大水生態(tài)監(jiān)測力度；建立面源污染和排污口監(jiān)測體系。開展服務(wù)于新孟河及太湖的數(shù)據(jù)庫、運行環(huán)境和業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)，加強信息資源整合，全面提高新孟河的水資源監(jiān)控和調(diào)配能力。

1.3 堅持土地節(jié)約集約，優(yōu)化河道線形設(shè)計

新孟河工程主要協(xié)調(diào)流域與區(qū)域治理、兼顧引水與防洪功能、統(tǒng)籌入湖水量與水質(zhì)要求等，工程連接長江與太湖，處于沿江和湖西水網(wǎng)地區(qū)，選擇利用原有河道拓浚和新開河道相結(jié)合的方案，可以大量節(jié)省土地占用，運河以北段利用原新孟河拓浚，減少用地1.18 km2，運河以南的北干河、太滆運河、漕橋河利用原有土地，減少工程用地2.94 km2，累計4.12 km2，占總征地面積的31%，見表1。

表1 新孟河延伸拓浚工程河道工程征地情況

1.4 采取自流引排為主，泵站動力引排為輔

建設(shè)水利工程盡可能節(jié)省運行成本，降低能源消耗。新孟河工程調(diào)引長江水，補充太湖及湖西地區(qū)水源，在充分考慮長江潮位周期變化，內(nèi)河水網(wǎng)及太湖水位變化規(guī)律基礎(chǔ)上，利用江邊丹陽樞紐調(diào)度節(jié)制閘自流引水和開啟泵站動力抽引水，節(jié)制閘自流引水，運行費用低，泵站運行抽水電能消耗大。從2002—2022 年望虞河常熟樞紐引江濟太總引水量340億m3，經(jīng)統(tǒng)計分析，采取節(jié)制閘自引和泵站抽引水量比例為39.6%：60.4%。以正常年景（2000 年型）新孟河年引江水量達35.01 億m3，利用工程規(guī)劃設(shè)計數(shù)模理論分析，自流引水達總引水量的90%左右。實際運行時，考慮實際年份工程所在長江河段潮位、下游內(nèi)河水位、沿程河道湖泊水面坡降、調(diào)度運行工況等綜合因素，按照自流引水比例占60%進行分析計算，則相同引水量下新孟河年引水可節(jié)省電能1 201.6萬kW·h，節(jié)約資金577.1萬元，具有明顯效益（表2）。

表2 新孟河正常水平年（2000年型）引水能耗分析

2 建設(shè)管理創(chuàng)新

2.1 制度創(chuàng)新

加強新孟河工程建設(shè)管理，關(guān)鍵是工程質(zhì)量、安全、進度和資金的管理，開工建設(shè)時就明確參加建設(shè)管理單位責任，規(guī)范建設(shè)管理行為，著力提高建設(shè)管理水平，確保實現(xiàn)工程安全、資金安全、生產(chǎn)安全和干部安全。根據(jù)國家、江蘇省有關(guān)基本建設(shè)法律、法規(guī)、規(guī)定等，結(jié)合新孟河工程建設(shè)特點，制定《新孟河延伸拓浚工程建設(shè)管理辦法》，明確工程建設(shè)管理體制和主要職責分工，規(guī)定建設(shè)資金籌集、管理和工程招標投標辦法，提出工程質(zhì)量和安全管理要求以及工程驗收程序。新孟河工程建設(shè)實行省級紀檢監(jiān)察派駐制，在工程建設(shè)現(xiàn)場辦公，具體負責本工程項目建設(shè)紀檢監(jiān)察工作，工程沿線各設(shè)區(qū)市、縣（市、區(qū)）水利紀檢監(jiān)察機構(gòu)負責轄管工程項目建設(shè)紀檢監(jiān)察工作，受理信訪舉報，查處工程建設(shè)中的違規(guī)違紀行為，開展監(jiān)督執(zhí)紀問責。

2.2 機構(gòu)創(chuàng)新

成立江蘇省太湖治理工程建設(shè)管理局作為江蘇省水利廳派駐工程項目的現(xiàn)場辦事機構(gòu)，在工程主要所在地常州現(xiàn)場協(xié)調(diào)，對工程項目總體建設(shè)程序、工程標準、質(zhì)量、安全、工期和資金使用等進行管理、協(xié)調(diào)和監(jiān)督，并組建新孟河樞紐工程建設(shè)管理局，負責丹陽樞紐、奔牛樞紐的建設(shè)管理。常州市成立工程建設(shè)管理處直接負責鐘樓區(qū)境內(nèi)工程建設(shè)，工程沿線常州新北、金壇、武進區(qū)和丹陽、宜興市水利局分別組建了新孟河工程建設(shè)處，負責所轄管工程項目的管理工作，形成既統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，又各自責任明確的建設(shè)管理機構(gòu)。

2.3 模式創(chuàng)新

2.3.1 推行項目代建制

為解決部分縣（市、區(qū)）項目法人建管力量不足的問題，積極試行項目代建制，在新孟河丹陽市境內(nèi)河道工程、武進區(qū)境內(nèi)跨河橋梁等項目，擇優(yōu)選擇專業(yè)化的代建單位，較好保證了代建項目的質(zhì)量、安全、進度及投資控制，建設(shè)管理力量和水平明顯增強。

2.3.2 采取委托建設(shè)制

滬寧高速公路橋、京滬高鐵鐵路橋建設(shè)涉及行業(yè)標準，施工管控等復雜問題，新北區(qū)法人采用委托建設(shè)制。金壇區(qū)的金武路橋、延政路橋?qū)儆诘燃壒窐颍约熬F路既有線路改建等鐵路項目委托交通、鐵路等外行業(yè)組織實施，由專業(yè)部門按照交通、鐵路行業(yè)標準負責建設(shè)并對工程質(zhì)量進行監(jiān)督、檢查、驗收。前黃樞紐工程是三級航道上的通航建筑物，根據(jù)協(xié)議由常州市三級航道網(wǎng)整治指揮部辦公室負責建設(shè)管理，工程按照交通工程建設(shè)程序?qū)嵤?，招投標、質(zhì)量、安全、財務(wù)、驗收等，平穩(wěn)順利對接，工程建成后交通部門負責運行管理。

2.3.3 實行區(qū)域集中監(jiān)理制

為保障監(jiān)理工作有效開展，充分發(fā)揮工程建設(shè)現(xiàn)場監(jiān)理作用，按照“就近、同類、適度”的原則，在新孟河工程建設(shè)中推行區(qū)域集中監(jiān)理制。將監(jiān)理業(yè)務(wù)和技術(shù)相近、項目類型相似、工期同步、工地相近標段的監(jiān)理合并實施。武進區(qū)新孟河南沿段、北干河、牛塘樞紐3 個工程由1 個單位監(jiān)理，太滆運河、漕橋河2個項工程由1個單位監(jiān)理，監(jiān)理單位統(tǒng)籌安排工作，形成集中效益，使現(xiàn)場監(jiān)理人員到位、工作到位，資金到位。

2.4 工程移民管理創(chuàng)新

2.4.1 優(yōu)化河道及樞紐工程棄土區(qū)布置

常州市新北區(qū)新孟河工程沿線居民房密集，有孟河、西夏墅及羅溪3 個鎮(zhèn)，原方案沿河就近布置13 個臨時棄土區(qū)，占地218.98 hm2，涉及拆遷40 戶159人，民房1.04萬m2。棄土堆高8 m 后，無法耕作利用，又影響到區(qū)域土地整體利用規(guī)劃，因此需對棄土區(qū)進行優(yōu)化。調(diào)整后棄土區(qū)位于新北區(qū)魏村街道長江社區(qū)棄土場，該地塊原本為低洼地，利用工程棄土填高后，有利于土地開發(fā)綜合利用。新北區(qū)負責的奔牛樞紐原棄土區(qū)86.67 hm2就近棄土也無法實施，采取就近選用其中的6.67 hm2調(diào)整為中轉(zhuǎn)，二次調(diào)運，統(tǒng)一整合到魏村街道長江社區(qū)棄土區(qū)。運距較遠而產(chǎn)生的棄土運輸費用等增加部分，由新北區(qū)財政負責。常州市武進區(qū)、金壇區(qū)在不增加棄土區(qū)拆遷成本、不增加土方運距的原則上，施工階段對棄土區(qū)的布置進行部分優(yōu)化，將棄土區(qū)集中歸并，提高了棄土區(qū)的利用效率，同時減小了施工過程中的揚塵、噪聲等對附近居民生活的影響。

2.4.2 優(yōu)化移民安置區(qū)方案

新孟河工程沿線鄉(xiāng)鎮(zhèn)經(jīng)濟比較發(fā)達，隨著地方產(chǎn)業(yè)發(fā)展，鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府有計劃地進行農(nóng)村撤并和拆遷，農(nóng)民進城、進小區(qū)的速度加快。新孟河延伸拓浚工程移民安置采取與地方建設(shè)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)振興、區(qū)域城鎮(zhèn)化建設(shè)、產(chǎn)業(yè)園建設(shè)等相結(jié)合的思路，堅持以移民生活幸福、生產(chǎn)便捷為出發(fā)點，主導采用安置小區(qū)模式，建設(shè)多層建筑集中安置。建設(shè)移民安置區(qū)27 個，安置人員13 645 人，并入城鎮(zhèn)集中安置區(qū)23個，安置人員11 947人，采取貨幣安置466人。該模式不僅減少了實際安置用地面積，也提高了移民小區(qū)品質(zhì)和基礎(chǔ)配套的水平，獲得了較好的社會效益。

3 工程技術(shù)創(chuàng)新

3.1 改善河口樞紐引排水水流流態(tài)技術(shù)研究

為優(yōu)化新孟河丹陽樞紐工程水流流態(tài)、調(diào)水效率、通航安全設(shè)計，初步設(shè)計階段組織開展了丹陽水利樞紐工程河工、水工模型試驗專題研究。

通過建立丹陽樞紐河工及水工物理模型，研究樞紐水動力條件，發(fā)現(xiàn)樞紐外江側(cè)水流條件明顯受到了大夾江牽制，水流順勢而進出引河，泵站、節(jié)制閘進口及引航道口門區(qū)存在斜流，水流條件復雜；而樞紐內(nèi)河側(cè)水流由于受到泵或者閘邊界條件的控制，且節(jié)制閘正對引河，導航墻處于遮蔽區(qū)，水流條件整體較好。在此基礎(chǔ)上，提出了樞紐地處感潮河段，引河入江口門與主河道的夾角為銳角，左側(cè)裹頭邊坡增設(shè)一級平臺，節(jié)制閘、泵站上下游增設(shè)整流墩，調(diào)順出入水流，導航墩采取水下部分透空分散過流，消減引航道口門橫向流速集中確保航運船舶航行安全等設(shè)計優(yōu)化方案。

3.2 推廣應(yīng)用勁性復合樁建筑物地基處理技術(shù)

奔牛樞紐工程的地基處理，采用勁性復合樁技術(shù)。該型復合樁技術(shù)雖然具有顯著提升地基承載力的優(yōu)點，但也存在規(guī)程中缺少水平承載力計算方法、推薦的粗粒料不適合有防滲要求的水利工程。

通過現(xiàn)場載荷試驗、現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)合三維非線性有限元數(shù)字模擬分析，對勁性復合樁的單樁水平承載性能進行了研究，重點分析了水平荷載-位移關(guān)系曲線、樁體受拉損傷因子分布、土體極限抗力等結(jié)果，揭示了樁體尺寸、樁體和土體材料力學性能等因素的影響規(guī)律，基于塑性鉸理論提出了以素混凝土樁作為樁芯的勁性復合樁水平承載力的計算方法?；谌S球拱理論，分析了水泥土作為該樁型復合地基褥墊層時的復合地基中應(yīng)力、沉降變形分布規(guī)律以及褥墊層厚度對其承載性能的影響，揭示了與褥墊層相關(guān)的樁土應(yīng)力分配規(guī)律，水泥土褥墊層厚度選取原則，為該型復合樁成功應(yīng)用于大型水利工程深基坑地基處理提供了實踐依據(jù)。

3.3 砂性土河坡穩(wěn)定的粘土包砂技術(shù)研究

新孟河運河以南平地開段河道總長約30km，南延段河道部分采用全斷面放坡型式，即河底高程-3.0~4.5 m（吳淞高程，下同）為1∶3 土坡，高程4.5 m 設(shè)2 m 寬親水平臺，高程4.5 m~堤頂為1∶2 草皮護坡，在高程2.4~4.5 m設(shè)聯(lián)鎖式預制塊護坡。由于南延段河道3.0 m 高程以上為粉質(zhì)黏土，3.0 m 以下為砂性土，砂性土的特性為承載力高，抗沖能力差，易受雨淋溝沖刷坍塌，河道邊坡難以成形。

在常州市金壇區(qū)先導段施工中，兩岸地面高程8.0 m 地下水滲水，遇降雨產(chǎn)生坡面匯流等，河底以上2~3 m范圍內(nèi)坡面出現(xiàn)較大面積坍塌。為解決砂土邊坡建設(shè)期及運行期抗沖刷問題，考慮利用河道上部粉質(zhì)黏土資源，對砂性土邊坡進行一定厚度的換填處理，通過計算在河坡2.4 m 高程以下采用黏土包坡方案，黏土包坡平均厚度約0.8 m，壓實度不小于0.91，同時在坡角處增設(shè)倒梯形碎石反濾體，從而保證了砂土段河坡的穩(wěn)定。新孟河運河以南段采用黏土包砂技術(shù)的邊坡防護總長約30 km。

3.4 新孟河工程水生態(tài)修復措施研究

新孟河工程引水后對運河以南主要支河（鶴溪河、夏溪河、湟里河）、滆湖、出入滆湖河道的水動力過程、水質(zhì)和生態(tài)環(huán)境影響及穿越城鎮(zhèn)河道水體污染較重的特點，開展支河河口生態(tài)修復、滆湖水動力與生態(tài)環(huán)境綜合治理、入太湖河道生態(tài)修復與水質(zhì)提升等研究。

通過建立新孟河工程主干河道及沿線河湖區(qū)域一維、二維耦合的水動力泥沙及水質(zhì)數(shù)學模型和河流生態(tài)學評估模型，通過數(shù)值模擬揭示新孟河工程實施前后運南支河、北干河入湖段、滆湖及入太湖河道（太滆運河段和漕橋河段）的水動力條件、泥沙輸移變化特征，以及不同水動力環(huán)境下氮磷在湖區(qū)的輸移和分布規(guī)律，研究制定新孟河工程運南段無閘控支河口外源截污—內(nèi)源治理—生態(tài)修復的綜合治理方案，研發(fā)引排水入滆湖口門“工程導沙+生態(tài)減污”相結(jié)合的水沙生態(tài)綜合控導技術(shù)，提出過水湖蕩生態(tài)凈水濕地構(gòu)建及細泥沙削減水體磷負荷技術(shù)等，形成新孟河工程引水沿線河湖生態(tài)修復及水質(zhì)提升總體方案，該方案具有水沙控導、污染物消減、生態(tài)棲息地改善等綜合效果。

4 展 望

新孟河工程建成后，將進一步完善太湖流域引江濟太布局，增加引江入湖水量，加快太湖西北部湖區(qū)的水體流動，促進太湖湖體的水流循環(huán)，改善太湖、洮湖、滆湖特別是太湖西北部湖灣的水環(huán)境狀況；增強湖西地區(qū)洪水北排長江的能力，提高太湖流域湖西區(qū)域的防洪標準；配合流域其他引水工程，可提高流域、區(qū)域水資源配置能力。

工程運行階段，要進一步優(yōu)化丹陽水利樞紐及沿線控制建筑物等工程運行調(diào)度，充分發(fā)揮沿江引水泵閘和工程沿線控制建筑物的作用，要加強對入湖通道水量、水質(zhì)監(jiān)測，開展入太湖水體增加對太湖水體水動力改善效果研究，促使太湖西北部湖區(qū)水體有序流動；要完善排澇期間奔牛水利樞紐等工程運行調(diào)度方案，進一步協(xié)調(diào)運河排水和運南片區(qū)排水關(guān)系，發(fā)揮工程防洪排澇功能，更好減輕區(qū)域排澇壓力。