胖头泡蓄滞洪区吐洪口门方案比选

2016-09-05王甜，宋晨

黑龙江水利科技 2016年5期

关键词：分洪口门滞洪区

王　甜，宋　晨

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

胖头泡蓄滞洪区吐洪口门方案比选

王甜，宋晨

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨 150080)

胖头泡蓄滞洪区在肇源西部嫩江、松花江左岸，东以安肇新河下段右侧堤防及林肇路为界，南自养身地到古恰的松花江干流堤防为界，西以老龙口到养身地嫩江干流堤防为界，北以南引水库的北部堤坝。胖头泡蓄滞洪区总面积1994km2。文章阐述了胖头泡蓄滞洪区吐洪口门工程概况、工程建设必要性、吐洪口门场址的选择及吐洪口门型式选择等内容。

蓄滞洪区；吐洪口门；扒口型式分洪；方案比选

1　工程概况

胖头泡蓄滞洪区防洪工程与安全建设的主要任务：①与已建的白山、丰满水库和尼尔基水库及现有城堤共同承担哈尔滨市城市防洪任务。当预报哈尔滨水文站洪峰流量达到堤防设计流量17900m3/s，而且水位还将上涨时，开始启用胖头泡蓄滞洪区分洪，将哈尔滨市的防洪能力从100 a一遇提高到200 a一遇，最大限度地减少洪涝灾害所造成的城市居民生命、财产损失；②要保证洪水“分的进、蓄的住、退得出”，不会对大庆油田腹地造成二次灾害；③为保障蓄滞洪区内居民在分洪蓄水时的生命安全，对区内居民进行避洪安置。

胖头泡蓄滞洪区在肇源西部嫩江、松花江左岸，东以安肇新河下段右侧堤防及林肇路为界，南自养身地到古恰的松花江干流堤防为界，西以老龙口到养身地嫩江干流堤防为界，北以南引水库的北部堤坝。胖头泡蓄滞洪区总面积1994 km2。胖头泡蓄滞洪区主要靠四周围堤围筑而成，东部利用安肇新河下段右侧堤防经加高培厚构成，南部利用松干左侧堤防，西部利用嫩干左侧堤防，北部利用南引水库北部26段围堤，东北部利用应急建设的15段堤防，使四周封闭。规划外部围堤总长153.12 km，其中松嫩干堤防74.13 km，现状堤防延长20段，总长度为4.88 km，新建围堤3段，总长度为1.005 km，堤防加培30段(36处)，总长度为24.975 km[1]。

分洪口门经比较选在蓄滞洪区西北部靠上游嫩江堤防老龙口段上，由永久性分洪闸与破堤扒口式分洪口门组成。永久性分洪闸总净宽204m，破堤扒口式分洪口门净宽175m，联合运用工况下，最大过闸流量4246m3/s，吐洪口门布置在蓄滞洪区西南部松花江干流下游左侧堤防老坎子处，采用破堤扒口式口门，净宽250m，最大过流量2960m3/s。

2　吐洪口门场址比选

根据胖头泡蓄滞洪区自然地形，北高南低，西高东低，吐洪口门应选在胖头泡蓄滞洪区的东南侧松花江干流堤防古恰段，位于姜家岗到九间房之间，当地称老坎子，地面高程在127.50m左右，是该区域的最低点。1998年特大洪水，胖头泡决口，最后也是在古恰段堤防炸开20多个口子，排泄洪水。吐洪口门选在蓄滞洪区最低处，即老坎子处。因此，老坎子吐洪口门布置在二松与嫩江汇合口下游约20 km处。

根据地形地质及内外水条件，在松花江干流堤防桩号14+200m处布置老坎子吐洪口门，以保证在完成错峰任务后，及时有效的将洪水泄入松花江，使蓄滞洪区的人民群众尽快重建家园，恢复生产生活，安居乐业。

3　吐洪口门型式及规模比选

3.1吐洪口门型式比较

由于老坎子吐洪口门使用几率少，且吐洪流量较大，只有哈尔滨市松花江段超过200 a时才会启用，所以吐洪口门采用裹头型式。

口门裹头主要是控制口门宽度，保护口门两侧堤身免遭冲刷。一般口门可采用抛石、浆砌石、高喷灌浆墙体等几种型式的裹头控制。在口门型式选择上，应力求简单、实用[2]。本次设计初步选定高压旋喷桩成墙形成裹头与灌注桩成墙形成裹头进行方案比较，比较成果见表1。

表1　退水口门方案比选表

由上表可以看出，灌注桩造价比旋喷桩造价少308万元，但由于灌注桩成墙施工难度较大，施工工相对复杂，参考国内类似临时扒口行洪口门设计的成功经验，本次设计采用在口门两侧堤身土体内通过旋喷桩成墙形成裹头。

3.2吐洪口门规模比较

由于吐洪口门采用扒口型式分洪，吐洪口门两侧需布置高喷灌浆裹头，只有采用一孔口门时，两侧高喷灌浆的量最省，增加一孔，高喷灌浆量将增加原来的一倍，所以投资增大，故吐洪口门采用一孔布置。未启用前过流段采用黏土堤防封堵，型式与两侧堤防相同。

4　吐洪口门布置

老坎子吐洪口门总净宽250m，采用一孔布置，未启用前过流段采用黏土堤防封堵。启用时利用炸药将口门内黏土堤炸开分洪。吐洪口将在设计爆破和水力冲击共同作用打开吐洪口,设计中将吐洪口分二大类处理：中间的170m宽布置洞室爆破；两侧各40m让水流自然冲溃。吐洪口门与两侧堤防型式相同，堤顶高程133.17m，堤顶宽度8m，堤防两侧边坡1∶3.0，采用草皮护坡。

吐洪口门采用扒口型式分洪，吐洪口门两侧布置高喷灌浆裹头，对吐洪口门两侧堤防进行保护。高喷体平面上成喇叭口形，通过高喷形成的壁状加固体控制口门宽度，上游扩散角30°，下游扩散角10°。旋喷桩桩径1.0cm,排间距0.8m。高喷体贯穿大堤，壁厚按挡土墙高度确定，最大壁厚8m。高喷体上部高程与堤防横断面外轮廓保持一致，下部高程应深入堤基一定深度，最大深度8m，堤脚范围内深度减小到4m。根据地质勘查报告，吐洪口门基底位于粉土质细砂层，为地震液化土层，液化层最大深度为19m。考虑地基液化，旋喷桩局部加深，进入非液化土层1m[3]。

为了防止分洪时，水流对两侧堤身的淘刷，增加复堤难度，对裹头两侧堤防进行防护，防护长度两侧各40m，对堤防两侧边坡均采用格宾护砌，格宾厚度0.5m，下设0.1m厚砂砾石垫层及无纺布一层。护坡底部采用2.0×2.0m的格宾石固脚。