论滇池海口闸择址重建的必要性及闸址比选

季永兴,陈志伟,蔡跃军

(1.河海大学水利水电工程学院,江苏南京 210098;2.上海市水务工程设计研究院,上海 200063;3.昆明市滇池水利管理处,云南昆明 650114)

论滇池海口闸择址重建的必要性及闸址比选

季永兴1,2,陈志伟3,蔡跃军3

(1.河海大学水利水电工程学院,江苏南京 210098;2.上海市水务工程设计研究院,上海 200063;3.昆明市滇池水利管理处,云南昆明 650114)

分析海口闸既有建筑物及设施的现状,从消除原水闸安全隐患,提高水位调控和泄洪除涝安全可靠性,为滇池水污染治理和水资源调度提供顺畅通道,为下游工农业用水和生态需水提供保障,提升海口河周边环境景观,保护历史建筑物等方面论述了择址重建海口闸的必要性,并根据地形、工程规模、控制范围、动拆迁量、工程地质、总体布置、工程施工、运行管理、总投资等论证比选了可行的闸址方案。

海口闸;闸址;择址;滇池

滇池流域面积 2920km2,湖水面积约 300km2,蓄水容积约 12.9亿 m3,既是昆明市工农业供水基本水源地,又是这一地区回归水的承泄区,承担着昆明城市及沿湖四县 (区)的防洪任务,所以作为滇池外海唯一出口的口门控制建筑物的海口闸的安全运行就显得非常重要 (图 1)。同时,近年来滇池水环境综合治理越来越被有关部门重视,政府与学者提出了众多方案并进行了研究[1～3],其中“截污治污”和“引清济滇”被认为是治理滇池主要的方式[4,5],要 “引清济滇”,其主要的水流出路除依靠草海的出口西园隧洞外,更主要的是通过外海出口海口河排泄,因此海口河口门的灵活调控可以为滇池水环境治理提供可靠保证。因此,为保证滇池外海水位调控和泄洪除涝安全可靠,同时为滇池水污染治理和水资源调度提供顺畅通道,为下游工农业用水和生态需水提供保障,提升海口河周边环境景观,有关部门结合滇池水污染防治及海口河治理提出了重建滇池外海水位调控枢纽工程。

1 海口闸现状及问题

滇池外海的唯一出口为海口河,其河口由中滩分隔为南河、中河、北河 (图 2),各河分别建有控制建筑物,始建于清道光年间 (1836年),原名总称为 “屡丰闸”。1964年、1977年和 1980年分别对南河、中河、北河闸进行改造,中河闸、北河闸分别在原闸下游新选址重建,南闸在原闸上游紧邻建设钢闸门,并命名三闸总称为“海口闸”。

由于年久失修,3座水闸现均存在结构老化、设备破旧、闸门漏水、启闭不灵等问题,已严重影响了水闸的正常运行,严重影响了昆明市及海口镇防洪与调水。同时水闸外观破陋,与周边日益发展的城市景观不协调,影响了滇池作为重要旅游景点的景观。《云南省昆明市海口闸工程水闸安全评价报告》[6]认为:“从 20世纪 60年代初至今,水闸已运行近 50a,各项设施和设备老化、破损迹象明显,多数设备已远远超出使用年限,超期服役现象突出,闸门锈蚀、漏水、启闭抖动,闸室底板冲刷严重,闸房开裂、露筋等病害现象随处可见,水闸安全运行存在严重隐患”。《水闸安全鉴定报告书》评定“海口闸为四类水闸,建议海口闸进行择址重建,彻底消除水闸安全隐患,改变海口闸与昆明市经济发展极不协调的现状面貌”。

2 择址重建必要性

(1)消除原水闸安全隐患,确保泄洪除涝安全可靠的需要。海口闸作为滇池唯一出口控制建筑物,对昆明市及沿湖四县 (区)的防洪起重要作用,原水闸由于结构破损,启闭不灵,设备老化,水闸安全鉴定级别为四类,运行不可靠,严重影响了滇池及下游海口河的防洪除涝安全。择址重建新闸,可以彻底消除水闸安全隐患,改变海口闸与昆明市经济发展极不协调的现状面貌。

(2)调控滇池水位和蓄水量,有效利用水系水资源的需要。昆明城市发展对水资源提出了更高的要求,而滇池流域水资源紧缺,蓄、泄矛盾十分突出:汛期泄不了,只能提前泄水,预留防洪库容,造成水资源浪费;一旦汛期后期来水量偏少,造成汛后无水可蓄,难以保证来年工农业生产用水,影响正常生产。滇池流域水资源匮乏,不仅严重制约了经济社会的发展,而且加速了滇池水环境恶化和富营养化。海口闸的一个重要作用就是调控滇池水位和蓄水量,从而可以有效利用滇池水系水资源总量。

(3)配合滇池水污染整治,提供 “引清治滇”通道的需要。滇池水质 1988年以来基本为Ⅴ类、劣Ⅴ类,20世纪 90年代初就开始了较具规模的水污染整治。国内外同类工程调水经验表明[7,8],实施“引水治滇”工程,不仅可增加滇池的水资源量,改善滇池出入湖水量不平衡状况,同时可以加快滇池水体循环与交换,改善湖泊水动力条件,提高湖泊水体自净能力。因此,在滇池整治水污染的方案中,引水济滇、置换水体被认为是很有成效的整治方法之一。而要置换滇池水体,就必须有状况良好、通畅的出水通道。海口闸的带病运行将会严重影响水环境调度的效果。

(4)调控下泄水量及流量,保障下游工农业和生态用水的需要。海口河及下游河道沿线分布着大量农田和生态植被,以及众多大中型工矿企业,海口闸有效控制,一方面可以通过滇池调蓄削峰,保障汛期下游防洪安全,另一方面通过滇池蓄水,可以为枯水季节下游工农业用水和生态需水提供保障。

(5)改善周边环境景观,提升滇池及周边投资环境的需要。海口闸现状外观破陋,与昆明旅游城市、滇池风景区极不协调。利用工程实施之机可以改善周边环境,同时新建外海水位调控枢纽可以采用与滇池景观相协调的闸型和建筑物,创造新的旅游景点,形成优美的景观效果,提升滇池及周边投资环境,增加滇池周边环境景观和社会效益。

(6)与海口河整治建设协调一致,确保工程整体效益发挥的需要。海口河自中滩闸至滚龙坝12.5km河道整治工作已计划 2009年开工实施,海口闸为海口河河口的控制枢纽工程,其控制能力对海口河的实施效果影响很大。海口闸的建设不仅提高了滇池的调蓄能力,实现水资源的优化配置,还能有效保证海口河整治的实施效果,确保工程整体效益的发挥。

3 闸址比选

3.1 水闸功能要求

根据上述分析,海口闸的主要功能为节制闸,汛期泄洪排涝,确保滇池流域防洪除涝安全;非汛期挡水蓄水,为下游河道沿线工农业生产供水和为下游河道提供生态需水。同时,根据调控实际情况,海口闸还需满足汛期大流量、非汛期小流量、门顶溢流导漂 (浮物),控制灵活、景观效果好等要求。

3.2 闸址比选

根据工程现场地形条件,经现场查勘,初步分析本工程可选择的闸址方案有 4个 (图 2),具体为:

闸址 1:滇池入海口河河道分叉前,河宽最窄处,河道口宽约 140m;

闸址 2:原闸址位置拆除重建,河道口宽分别为 40m(南 )、40m(中 )、20m(北 );

闸址 3:老闸下游两叉河流上,河道口宽分别为 80m(北 )、40m (南 );

闸址 4:三河合并后的河道上,河道口宽 80m。各闸址主要优缺点分析如下:

闸址 1:优点是可以控制较大范围,保护中滩及两岸,工程规模适中,场地开阔,便于布置,与周边环境景观易处理,分期施工,可利用老闸进行控制,地层平缓且覆盖层薄,下伏基岩稳定性好。缺点是规模略大。

闸址 2:优点是规模与闸址 1相当,分期施工,可利用老闸控制。缺点是周边居民较多,动拆迁困难,可能会影响已被列为历史文物的明清时期建的老闸,同时控制范围较闸址 1小,地层倾斜且覆盖层厚,基岩埋深变化大,分布软弱土层,闸基底分布强透水砾砂层,需进行闸基加固处理及防渗处理。

闸址 3:优点是规模与闸址 1相当,分期施工,可利用老闸进行控制,动拆迁少。缺点是控制范围较闸址 1、2都小,需加高加固中滩及两岸堤防,施工会影响右岸临河的道路交通,地层、覆盖层及基岩同闸址 2,需进行闸基加固处理及防渗处理。

闸址 4:优点是规模较前 3个闸址最小。缺点是控制范围最小,需加高加固中滩及两岸堤防,施工较难分期,需设导流设施,同时施工会影响右岸临河的道路交通,地层、覆盖层及基岩同闸址 2,需进行闸基加固处理及防渗处理。

由上述分析可知,比较可行的闸址方案有 2个,即闸址 1和闸址 4,但从动拆迁及移民难度,景观环境效果,工程施工影响等方面分析,闸址 1优于闸址 4。另外从地质方面分析,闸址 2、闸址3、闸址 4方案地质结构复杂,覆盖层厚,地基土承载力及强度低,存在闸基变形,不均匀沉陷,抗震、抗渗、抗冲、抗滑不稳定等问题,处理难度大,而闸址 1方案覆盖层薄,基岩埋深浅,闸基可置于岩基上 (图 3),故从地质角度考虑闸址 1方案较优。所以,综合各方面因素,推荐闸址 1作为本工程建设闸址方案。

4结语

海口闸作为滇池外海唯一出口的口门控制建筑物,其安全运行对滇池泄洪除涝安全,水资源综合利用,水环境综合治理及下游生产生活生态需水非常重要。同时可利用工程实施之机,确保海口河整治效益的整体发挥,并改善周边环境,创造新的旅游景点,形成优美的景观效果,提升滇池及周边投资环境,增加滇池周边环境景观和社会效益,因此择址重建海口闸非常必要。

根据地形、工程规模、控制范围、总体布置、运行管理、总投资等方面分析,比较可行的闸址方案为闸址 1和闸址 4,但从动拆迁量、景观效果、工程施工、工程地质分析,闸址 1优于闸址 4,推荐闸址 1作为本工程建设闸址方案,水闸位于滇池入海口河河道分叉前最窄处。

鉴于水闸的重要性,汛期需为滇池水系泄洪排涝,确保滇池流域防洪除涝安全,非汛期需挡水蓄水,为下游河道沿线工农业生产供水和为下游河道提供生态需水,因此新建水闸需满足安全可靠、运行灵活、景观效果好等要求,并满足门顶溢流导漂(浮物)功能要求,建议加强水闸闸型研究,确保新水闸安全运行。

[1]昆明市人民政府.昆明市人民政府滇池综合整治大纲 [J].云南环境科学,1993,9(3).

[2]周俊杰,赵斌,朱熔钢.对滇池流域水污染防治的几点思考[J].云南环境科学,2000,19(S1).

[3]郭慧光,马丕京.滇池环境综合治理框架及其投资估算 [J].云南环境科学,2000,19(S1).

[4]马巍,李锦秀,田向荣,等.滇池水污染治理及防治对策研究[J].中国水利水电科学研究院学报,2007,5(1).

[5]洪祖兰.对滇池的认识及其水体污染治理设想 [J].云南水力发电,2008,24(1).

[6]云南省昆明市海口闸工程水闸安全评价报告 [R].昆明市水利勘测设计研究院,2009.

[7]李珍明,蒋国强.上海市苏州河水系调水研究 [J].中国水利,2009,(11).

[8]许科文,吕怀炼.嘉兴市城市防洪工程调水试验效果评价[J].水动力学研究与进展,2004,19(3).

D iscussion on Necessity of Rebuilding of the Ha ikou Lock of D ianchiLake and Selection of New Lock Site

J I Yong-xing1,2,CHEN Zhi-wei3,CA I Yue-jun3
(1.College of Hydraulic and Hydroelectric Engineering of Hehai University,Nanjing Jiangsu 210098 China)

Based on analysis of the existing status of Haikou lock construction and establishment,the necessity of rebuilding of the lock is to improve dependability of water level control and flood control and afford free channel for water pollution control and water resource at temper and offer requirement water for industry and agriculture and ecology and so on.The feasible lock site is selected according to land form and lock scale and demolition and relocation and geology and general plan and construction and operation and sight and so on.

Haikou lock;lock site;site selection;Dianchi lake

X52

A

1673-9655(2010)01-0045-04

2009-09-03

季永兴 (1970-),男,江苏南通人,高级工程师,主要从事水利工程设计与研究。