莒县黄花河拦河闸工程施工导流方案分析

马 阔，栗瑞娟，张 超

（1.山东省水利工程局有限公司，山东 济南250013；2.山东水务招标有限公司，山东 济南250014；3.山东省水利勘测设计院，山东 济南250014）

莒县黄花河韩家村拦河闸位于柳青河支流黄花河上，是一座以防洪及灌溉为主的中型水利枢纽，设计灌溉面积265 hm2，主要灌溉莒县阎庄、城阳镇部分村的耕地。

1 主要建设内容

拦河闸除险加固工程主要建设内容包括：拆除原闸，新建8孔开敞式拦河闸，单孔净宽10 m，闸室总净宽80 m，主要由上游连接段、闸室段、下游消力池段、下游护坦及海漫段、下游防冲槽段等组成，新建机房桥头堡并配套相应机电和金属结构设备；新建1孔箱涵式引水闸，净宽1.0 m，共2座，主要由进水口、闸室段、闸后圆涵段及出口段等组成；为了方便拦河闸与两岸滩地的平顺连接，在拦河闸左右两岸设连接平台，顶高程112.00 m；上下游河床整治段等。

2 工程条件

2.1 水文地质条件

拦河闸所在黄花河流域属暖温带季风区大陆性气候，降水量年际变化显著，年内分布不均。夏季炎热多雨，雨季一般集中在6～8月，雨量集中，强度较大，易造成洪涝灾害。流域多年平均降水量804.5 mm，汛期6~9月降水量达598.0 mm，占全年降水量的74.3%。拦河闸主体工程宜安排在非汛期内施工。

拦河闸位于黄花河下游，所属地貌单元为剥蚀堆积山间平原亚区，河道比降约5.5‰，主河槽呈U字形，河谷总宽度约206 m。拦河闸闸址处除两岸堤体填土外，揭露地层上部为第四系松散堆积地层，下部基岩为白垩系地层。

2.2 工程特点

1）拦河闸位于柳青河支流黄花河上，河道内常年有水，为确保主体工程安全施工，施工期内必须做好施工导流工作。

2）拦河闸闸址处左右两岸滩地较宽具备采取一次性拦断河床明渠导流方式，河槽处相对较宽也具备采取分期导流条件。

3）工程区离村庄较近，施工期间对周边村庄居民出行、噪音扬尘污染等有一定的影响，应采取必要的临时工程措施及防护措施。

4）根据工程资金安排，同时结合河道汛期的防洪度汛要求，拦河闸主体工程应在一个非汛期内完成。

3 施工导流

3.1 导流标准

韩家村拦河闸工程为中型，工程等别为Ⅲ等，水闸等主要建筑物级别为3级，临时建筑物级别为5级。

根据水利部《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252—2017）及《水利水电工程施工组织设计规范》（SL303—2017）规定，按所保护的对象、失事后果、导流建筑物使用年限和围堰工程规模等因素，经综合分析，确定本工程的导流建筑物级别为5级，相应施工导流洪水标准为10～5年重现期洪水。为了降低施工期间的导流风险，工程导流建筑物的洪水标准采用10年一遇重现期洪水。

3.2 导流流量

根据当地的降雨资料和河道的流量资料，经水文计算，闸址处河道非汛期11月至次年4月10年一遇洪峰流量为27.5 m3/s，10月至次年1月10年一遇洪峰流量为24.2 m3/s，2月至5月10年一遇洪峰流量为54.0 m3/s。

3.3 一次性拦断河床明渠导流建筑物设计

1）导流明渠设计。闸址处河道两侧滩地较宽，其中左侧宽约50 m，右侧宽约75 m，具备开挖导流明渠的基本条件，在河道滩地较宽的右侧开挖导流明渠，河床上下游修筑围堰。

导流明渠长约310 m，底宽约10 m，边坡1∶3，现状河道河底上游高程约106.6 m，下游高程约105.7 m，右侧滩地平均高程约110.5 m，最大渠深约4.8 m，经计算导流明渠内水深约0.75 m，流速约1.91 m/s。工程区内土质类别以壤土、砾质粗砂、含砂壤土为主，抗冲性能较差，对开挖后的导流明渠渠内水位0.5 m以上的渠坡及渠底进出口50 m范围内进行护砌，采用编织袋装土护砌。

2）上下游围堰。上游围堰高度按堰前正常挡水水位加安全超高加壅高与波浪爬高之和确定，即上游围堰高度为1.94 m；下游围堰高度按堰前正常挡水水位加安全超高确定，即下游围堰高度为1.25 m。围堰结构型式采用当地的土石围堰，断面尺寸为：顶宽4 m，边坡采用1∶3。工程区内土质抗冲、防渗性能较差，需在围堰迎水面采用复合土工膜防渗，其上采用编织袋装土护砌。

3.4 分期导流导流建筑物设计

闸址处河道断面较宽，约为90 m，河道底部平缓，具备采用分期施工的有利条件。

拦河闸主体工程计划在一个非汛期内完成，采用分期导流方式，分左、右两段进行施工。非汛期的10月至次年1月先施工右岸的拦河闸段，利用左侧的河床进行导流，非汛期的2月至5月利用已建成的拦河闸导流，施工剩余的拦河闸工程。闸址处河道两侧滩地相对较宽，施工期内如遇超标准洪水，可适当将河槽向两侧滩地扩挖增加导流过水断面，确保主体工程的施工安全。

第一期围堰围封主河槽右岸约45 m，河床束窄率约64.4%，河水从被束窄后的左岸河床通过，围堰总长约270 m；二期围堰围封主河槽左岸约45 m，河床束窄率约66.7%，河水从已完建的右岸拦河闸段通过，围堰总长约295 m。

一、二期围堰上游顶高程按堰前正常挡水水位加安全超高加壅高与波浪爬高之和确定，下游顶高程按堰前正常挡水水位加安全超高确定，纵向顶高程按上下游围堰顶高程的平均值确定。

3.5 导流设计方案确定

1）一次性拦断河床明渠导流方案与分期导流方案均能满足拦河闸主体工程干地施工的技术要求；全断面导流方案中的导流明渠占用滩地，可作为主体工程的弃土区，分期导流方案中的围堰滩地借土可结合主体工程弃土区选定，在方案比较时可不考虑占地投资影响。

2）一次性拦断河床明渠导流方案：导流明渠土方开挖填量大，投资较大，约为56.48万元，但施工期间受其他临时工程干扰小，施工时间充足。

3）分期导流方案：围堰填筑量大，从时间上分为两拆两筑，二期工程受一期工程施工牵制大，时间比较紧凑，主体工程有效施工天数相对较少；基坑开挖后宜发生渗透变形，型式为流土，纵向围堰存在较大的安全隐患，不利于主体工程施工；为了保证工程的按时完成，需考虑冬季施工，混凝土等工程施工浇筑质量难以保证；导流措施费投资较小，约为45.67万元。

经综合比较后，一次性拦断河床明渠导流方案主体工程施工时间充足，导流措施安全系数高，干扰性小，可避开冬季施工，投资虽比分期导流方案高10.81万元，但利于工程实施，便于中标施工单位根据总体施工进度组织方案，利于协调，不浪费人力资源。