皂河闸除险加固工程施工导流方案研究

2016-08-31张晓松李小红张艳霞江苏省水利勘测设计研究院有限公司扬州225127

治淮 2016年4期

张晓松　李小红　张艳霞（江苏省水利勘测设计研究院有限公司扬州225127）

皂河闸除险加固工程施工导流方案研究

张晓松李小红张艳霞
（江苏省水利勘测设计研究院有限公司扬州225127）

考虑到皂河闸是非汛期骆马湖排水的主要出路，施工期间需对非汛期骆马湖以上地区来水作出总体安排，拟在适当预降水位预留一定调库容蓄来水的基础上，利用皂河二站反向发电、洋河滩闸、六运涵洞及调度闸分泄入骆南中运河，利用刘集地涵排涝天窗口门分泄入徐洪河。遭遇非汛期超标准洪水时则在利用上游湖库拦蓄和刘家道口、大官庄枢纽控制东调的基础上，加大刘集地涵泄量和及时启用总六塘河参与导流，必要时视新沂河嶂沭区间来水情况相机开启嶂山闸利用新沂河排泄。

皂河闸除险加固非汛期骆马湖洪水导流方案应急预案

1　工程概况

皂河闸位于江苏省宿迁市皂河镇北约2.5km处的中运河上，东与骆马湖南堤相连、西与皂河船闸东堤相接，与骆马湖南堤和洋河滩闸等组成骆马湖皂河控制线。皂河闸是骆马湖泄水口门之一，控制着骆马湖向中运河泄水量，工程自投入运行以来，在排洪、灌溉、调节航运水位等方面发挥了重大作用。皂河闸兴建于1952年6月，设计过闸流量500m3/s，校核流量800m3/s，1972年因骆马湖蓄水位提高，对其进行加固扩建，校核流量提高至1000m3/s。该闸主要作用是控制中运河泄量，确保堤防安全，兼顾运西黄墩湖地区的排涝；调节闸上、下游水位，以保航运和骆马湖一线大堤的安全；引水灌溉下游农田；利用骆马湖弃水发电。

2　工程加固内容及工期安排

皂河闸自建成60多年以来，虽经多次加固，但因先天不足和超标准运行，工程暴露出诸多安全隐患，主要体现在：①闸身自身稳定不足，原设计闸身偏轻，造成抗滑稳定不够，直到闸底板浇筑结束后才发现这一问题，后重新凿开闸底板上游面层钢筋，补焊拉锚钢筋，将闸室与上游护坦拉结，以增加闸室抗滑稳定；②设计标准偏低，设计水位和设计流量都超高原设计标准，虽经几次除险加固，仍未能全部消除隐患；③下游消能防冲设施不满足规范要求，造成冲刷严重，消力池、海漫损坏，护坡坍塌；④公路桥设计标准低，不适应目前交通要求，桁架拱结构出现裂缝，桥面损坏，桥下启闭机房漏雨；⑤闸门锈蚀，止水损坏，漏水严重；⑥电气均为20世纪50年代的非标产品，设备老化严重，影响工程正常运行；⑦部分混凝土碳化，20世纪50年代初期浇筑的混凝土平均碳化深度8.97mm，最深22mm，1972年加固的C20混凝土，平均碳化深度17.5mm，最深41mm，个别部位超过钢筋保护层厚度，且在不断发展。鉴于上述工程安全隐患，2009年4月鉴定为Ⅲ类水闸。

为确保骆马湖皂河控制线的安全，充分发挥皂河闸的各项功能，拟根据皂河闸现状过闸流量规模和地震基本烈度Ⅷ度设防的要求对其进行除险加固。主要除险加固项目有拆建闸室，新建闸室由现状7孔调整为6孔，每孔净宽10m，总净宽60m；拆除现状弧形钢闸门及启闭机，更换为平板钢闸门，并配QHB-2250KN卷扬式启闭机；拆建小水电站；新建闸上公路桥；拆建上、下游翼墙；拆建下游消力池；增加闸室与水电站之间隔水墙等内容。

根据工程实际情况，计划工期15个月，具体安排：第一年汛后开工，利用冬春季枯水期，进行节制闸水下部分及公路桥施工；第二年汛前完成节制闸水下部分、公路桥施工和闸门启闭机的安装，具备挡水、防洪条件；第二年年底前完成全部工程，具备总体验收条件。

表1　非汛期骆马湖以上实测最大一、三、七日入湖洪量统计表

表2　非汛期骆马湖以上不同频率一、三、七日洪量成果表

表3　非汛期骆马湖以上典型入湖洪量表

表4　骆马湖非汛期P=10%设计洪水过程线表

3　施工导流方案

3.1施工期设计洪水

3.1.1导流标准

皂河闸为2级水工建筑物，其主要建筑物级别为2级，次要建筑物级别为3级，临时建筑物级别为4级。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）、《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303-2004），相应导流标准为10～20年一遇，但考虑到水下工程部分利用非汛期完成，施工围堰在汛期予以拆除，因此，施工导流设计标准确定为10年一遇。

3.1.2施工期骆马湖设计洪水

骆马湖以上汇水面积5.59万km2，主要由沂沭河、南四湖、邳苍3个地区组成，洪水通过沂河、中运河注入骆马湖，中运河运河镇以下还有支流房亭河汇入。非汛期入骆马湖洪水主要通过沂河港上站、中运河运河镇站和房亭河土山站实测日均流量过程进行分析，由于3个测站入湖洪水传播时间较接近，可对日均流量直接叠加作为非汛期骆马湖实测最大一、三、七日入湖洪量。非汛期骆马湖入湖洪量统计见表1，不同频率一、三、七日洪量成果见表2。

根据非汛期骆马湖入湖实测流量过程，选择洪水特征接近于设计值的1985年洪水过程作为典型洪水过程，按照同频率组成法分析10年一遇洪水过程，见表3、表4。

3.2施工导流

3.2.1导流线路分析

根据骆马湖周边河道及建筑物情况，施工期间可能的导流出路有5条：

出路一：刘集地涵排洪口天窗泄洪孔可调泄骆马湖洪水200～400m3/s入徐洪河下泄。

出路二：皂河二站可方向发电，最大可分泄骆马湖洪水75m3/s入邳洪河，经邳洪河闸泄入骆南中运河。

出路三：洋河滩闸设计流量500m3/s，六塘河闸、六塘河壅水闸设计流量均为600m3/s，皂河闸施工期间，最大可分泄骆马湖洪水500m3/s入总六塘河，但考虑到总六塘河沿线水质为劣Ⅳ类，通过总六塘河下泄部分来水可能会影响到淮沭河水质，从而影响沭阳县城取水和向连云港供水的水质。因此，该线路不宜作为皂河闸除险加固施工期间的导流线路。

出路四：六运涵洞和六运调度闸设计流量均为30m3/s，最大可分泄骆马湖洪水60m3/s入骆南中运河，或通过来龙灌区二干渠、三分干分泄15～20m3/s入新沂河。

出路五：嶂山闸是骆马湖泄洪入新沂河的口门，设计流量8000m3/s，非汛期嶂山闸正常关闸蓄水，保证骆马湖北调送水及周边地区200万亩农田的灌溉用水，并保护新沂河滩地30万亩三麦免受桃汛威胁。因此，该线路不宜作为皂河闸除险加固施工期间的导流线路。

综上分析，皂河闸除险工程施工期间拟利用线路一、二、四进行导流，确保工程安全实施。

3.2.2施工期骆马湖洪水临时调度措施

骆马湖洪水调度以《沂沭河洪水调度方案》（国汛〔2012〕8号）为依据，其排洪出路主要有新沂河、骆南中运河以及相机泄洪的徐洪河。皂河闸施工期间骆马湖来水临时调度措施根据骆马湖洪水调度方案，并结合施工期间导流线路分析成果，拟定施工期骆马湖洪水临时调度措施如下：皂河闸施工期间，控制骆马湖正常蓄水位不超过23.0m，最高控制蓄水位不超过23.20m，必要时根据预报，适当预降骆马湖水位，预留一定库容调蓄非汛期来水。

3.2.3施工导流方案

根据拟定的非汛期骆马湖来水临时调度原则，对骆马湖进行调节计算，在控制骆马湖非汛期湖水位不超过23.20m的基础上，若不提前预降骆马湖水位，则施工期间骆马湖需安排的导流流量为450m3/s，若提前预降骆马湖水位至22.70m，则施工期间骆马湖需安排的导流流量为300m3/s。

根据骆马湖洪水排水出路分析结论以及其相应的排水规模，施工期间骆马湖非汛期10年一遇来水拟根据预报，提前预降至22.70m，预留库容调蓄入湖洪水，并在此基础上安排导流300m3/s，导流出路主要依靠骆南中运河和徐洪河，具体导流线路安排如下：利用皂河二站反向发电，分泄75m3/s入邳洪河，经邳洪河闸排入骆南中运河；利用洋河滩闸、六运涵洞和调度闸分泄60m3/s入骆南中运河；利用洋河滩闸、来龙灌区二干渠—三分干分泄15m3/s入新沂河；利用刘集地涵排涝天窗口门分泄150m3/s入徐洪河。

4　超标准洪水应急预案

皂河闸除险加固工程施工导流标准为非汛期10年一遇，为确保施工期间安全，需对超标准洪水作出应急预案，拟以非汛期20年一遇来水为基础，提出超标准洪水的施工导流预案。根据分析计算，骆马湖以上非汛期20年一遇最大入湖流量为1068m3/s，经骆马湖调节计算，要满足施工期间骆马湖最高水位不超过23.20m的要求，则非汛期骆马湖需安排的导流流量为550m3/s，在利用标准内洪水导流线路及规模的基础上，采取如下应急措施：

（1）施工期间，骆马湖以上南四湖片尽量利用上游湖库的拦蓄功能，特别是利用南四湖上、下级湖的调蓄功能，控制韩庄闸的下泄量；沂沭河片尽量利用沂河刘家道口枢纽和沭河大官庄枢纽，控制上游来水尽量东调，以减少非汛期骆马湖的入湖水量。

（2）施工期间，加强与上、中游雨量站联系，及时掌握雨情变化，加强洪水预报，及时有效地控制骆马湖水位，以保工程安全。

（3）在上游湖库调蓄以及控制调度的基础上，多余流量拟通过加大刘集地涵泄量和启用总六塘河参与排水，必要时视新沂河嶂沭区间来水情况，相机开启嶂山闸利用新沂河下泄。