胖頭泡蓄滯洪區(qū)吐洪口門方案比選

王　甜，宋　晨

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

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胖頭泡蓄滯洪區(qū)吐洪口門方案比選

王甜，宋晨

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

胖頭泡蓄滯洪區(qū)在肇源西部嫩江、松花江左岸，東以安肇新河下段右側(cè)堤防及林肇路為界，南自養(yǎng)身地到古恰的松花江干流堤防為界，西以老龍口到養(yǎng)身地嫩江干流堤防為界，北以南引水庫(kù)的北部堤壩。胖頭泡蓄滯洪區(qū)總面積1994km2。文章闡述了胖頭泡蓄滯洪區(qū)吐洪口門工程概況、工程建設(shè)必要性、吐洪口門場(chǎng)址的選擇及吐洪口門型式選擇等內(nèi)容。

蓄滯洪區(qū)；吐洪口門；扒口型式分洪；方案比選

1　工程概況

胖頭泡蓄滯洪區(qū)防洪工程與安全建設(shè)的主要任務(wù)：①與已建的白山、豐滿水庫(kù)和尼爾基水庫(kù)及現(xiàn)有城堤共同承擔(dān)哈爾濱市城市防洪任務(wù)。當(dāng)預(yù)報(bào)哈爾濱水文站洪峰流量達(dá)到堤防設(shè)計(jì)流量17900m3/s，而且水位還將上漲時(shí)，開(kāi)始啟用胖頭泡蓄滯洪區(qū)分洪，將哈爾濱市的防洪能力從100 a一遇提高到200 a一遇，最大限度地減少洪澇災(zāi)害所造成的城市居民生命、財(cái)產(chǎn)損失；②要保證洪水“分的進(jìn)、蓄的住、退得出”，不會(huì)對(duì)大慶油田腹地造成二次災(zāi)害；③為保障蓄滯洪區(qū)內(nèi)居民在分洪蓄水時(shí)的生命安全，對(duì)區(qū)內(nèi)居民進(jìn)行避洪安置。

胖頭泡蓄滯洪區(qū)在肇源西部嫩江、松花江左岸，東以安肇新河下段右側(cè)堤防及林肇路為界，南自養(yǎng)身地到古恰的松花江干流堤防為界，西以老龍口到養(yǎng)身地嫩江干流堤防為界，北以南引水庫(kù)的北部堤壩。胖頭泡蓄滯洪區(qū)總面積1994 km2。胖頭泡蓄滯洪區(qū)主要靠四周圍堤圍筑而成，東部利用安肇新河下段右側(cè)堤防經(jīng)加高培厚構(gòu)成，南部利用松干左側(cè)堤防，西部利用嫩干左側(cè)堤防，北部利用南引水庫(kù)北部26段圍堤，東北部利用應(yīng)急建設(shè)的15段堤防，使四周封閉。規(guī)劃外部圍堤總長(zhǎng)153.12 km，其中松嫩干堤防74.13 km，現(xiàn)狀堤防延長(zhǎng)20段，總長(zhǎng)度為4.88 km，新建圍堤3段，總長(zhǎng)度為1.005 km，堤防加培30段(36處)，總長(zhǎng)度為24.975 km[1]。

分洪口門經(jīng)比較選在蓄滯洪區(qū)西北部靠上游嫩江堤防老龍口段上，由永久性分洪閘與破堤扒口式分洪口門組成。永久性分洪閘總凈寬204m，破堤扒口式分洪口門凈寬175m，聯(lián)合運(yùn)用工況下，最大過(guò)閘流量4246m3/s，吐洪口門布置在蓄滯洪區(qū)西南部松花江干流下游左側(cè)堤防老坎子處，采用破堤扒口式口門，凈寬250m，最大過(guò)流量2960m3/s。

2　吐洪口門場(chǎng)址比選

根據(jù)胖頭泡蓄滯洪區(qū)自然地形，北高南低，西高東低，吐洪口門應(yīng)選在胖頭泡蓄滯洪區(qū)的東南側(cè)松花江干流堤防古恰段，位于姜家崗到九間房之間，當(dāng)?shù)胤Q老坎子，地面高程在127.50m左右，是該區(qū)域的最低點(diǎn)。1998年特大洪水，胖頭泡決口，最后也是在古恰段堤防炸開(kāi)20多個(gè)口子，排泄洪水。吐洪口門選在蓄滯洪區(qū)最低處，即老坎子處。因此，老坎子吐洪口門布置在二松與嫩江匯合口下游約20 km處。

根據(jù)地形地質(zhì)及內(nèi)外水條件，在松花江干流堤防樁號(hào)14+200m處布置老坎子吐洪口門，以保證在完成錯(cuò)峰任務(wù)后，及時(shí)有效的將洪水泄入松花江，使蓄滯洪區(qū)的人民群眾盡快重建家園，恢復(fù)生產(chǎn)生活，安居樂(lè)業(yè)。

3　吐洪口門型式及規(guī)模比選

3.1吐洪口門型式比較

由于老坎子吐洪口門使用幾率少，且吐洪流量較大，只有哈爾濱市松花江段超過(guò)200 a時(shí)才會(huì)啟用，所以吐洪口門采用裹頭型式。

口門裹頭主要是控制口門寬度，保護(hù)口門兩側(cè)堤身免遭沖刷。一般口門可采用拋石、漿砌石、高噴灌漿墻體等幾種型式的裹頭控制。在口門型式選擇上，應(yīng)力求簡(jiǎn)單、實(shí)用[2]。本次設(shè)計(jì)初步選定高壓旋噴樁成墻形成裹頭與灌注樁成墻形成裹頭進(jìn)行方案比較，比較成果見(jiàn)表1。

表1　退水口門方案比選表

由上表可以看出，灌注樁造價(jià)比旋噴樁造價(jià)少308萬(wàn)元，但由于灌注樁成墻施工難度較大，施工工相對(duì)復(fù)雜，參考國(guó)內(nèi)類似臨時(shí)扒口行洪口門設(shè)計(jì)的成功經(jīng)驗(yàn)，本次設(shè)計(jì)采用在口門兩側(cè)堤身土體內(nèi)通過(guò)旋噴樁成墻形成裹頭。

3.2吐洪口門規(guī)模比較

由于吐洪口門采用扒口型式分洪，吐洪口門兩側(cè)需布置高噴灌漿裹頭，只有采用一孔口門時(shí)，兩側(cè)高噴灌漿的量最省，增加一孔，高噴灌漿量將增加原來(lái)的一倍，所以投資增大，故吐洪口門采用一孔布置。未啟用前過(guò)流段采用黏土堤防封堵，型式與兩側(cè)堤防相同。

4　吐洪口門布置

老坎子吐洪口門總凈寬250m，采用一孔布置，未啟用前過(guò)流段采用黏土堤防封堵。啟用時(shí)利用炸藥將口門內(nèi)黏土堤炸開(kāi)分洪。吐洪口將在設(shè)計(jì)爆破和水力沖擊共同作用打開(kāi)吐洪口,設(shè)計(jì)中將吐洪口分二大類處理：中間的170m寬布置洞室爆破；兩側(cè)各40m讓水流自然沖潰。吐洪口門與兩側(cè)堤防型式相同，堤頂高程133.17m，堤頂寬度8m，堤防兩側(cè)邊坡1∶3.0，采用草皮護(hù)坡。

吐洪口門采用扒口型式分洪，吐洪口門兩側(cè)布置高噴灌漿裹頭，對(duì)吐洪口門兩側(cè)堤防進(jìn)行保護(hù)。高噴體平面上成喇叭口形，通過(guò)高噴形成的壁狀加固體控制口門寬度，上游擴(kuò)散角30°，下游擴(kuò)散角10°。旋噴樁樁徑1.0cm,排間距0.8m。高噴體貫穿大堤，壁厚按擋土墻高度確定，最大壁厚8m。高噴體上部高程與堤防橫斷面外輪廓保持一致，下部高程應(yīng)深入堤基一定深度，最大深度8m，堤腳范圍內(nèi)深度減小到4m。根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告，吐洪口門基底位于粉土質(zhì)細(xì)砂層，為地震液化土層，液化層最大深度為19m。考慮地基液化，旋噴樁局部加深，進(jìn)入非液化土層1m[3]。

為了防止分洪時(shí)，水流對(duì)兩側(cè)堤身的淘刷，增加復(fù)堤難度，對(duì)裹頭兩側(cè)堤防進(jìn)行防護(hù)，防護(hù)長(zhǎng)度兩側(cè)各40m，對(duì)堤防兩側(cè)邊坡均采用格賓護(hù)砌，格賓厚度0.5m，下設(shè)0.1m厚砂礫石墊層及無(wú)紡布一層。護(hù)坡底部采用2.0×2.0m的格賓石固腳。

圖1　吐洪口門布置圖

5　結(jié)　論

胖頭泡蓄滯洪區(qū)吐洪口擬建于松花江干流堤段老坎子處，吐洪口型式選定高壓旋噴樁成墻形成裹頭，并對(duì)吐洪口兩側(cè)堤防進(jìn)行保護(hù)。布置胖頭泡蓄滯洪區(qū)吐洪口以保證在完成錯(cuò)峰任務(wù)后，及時(shí)有效的將洪水泄入松花江，使蓄滯洪區(qū)的人民群眾盡快重建家園，恢復(fù)生產(chǎn)生活，安居樂(lè)業(yè)。

[1]水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院.GB50773—2012蓄滯洪區(qū)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2012.

[2]江蘇省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.SL265—2001水閘設(shè)計(jì)規(guī)范[S].北京：中國(guó)水利水電出版社，2001.

[3]黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.黑龍江省松花江流域胖頭泡蓄滯洪區(qū)防洪工程與安全建設(shè)項(xiàng)目可行性研究報(bào)告[R].哈爾濱：黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，2013.

1007-7596(2016)05-0098-02

2016-03-15

王甜(1985-)，女，安徽靈璧人，工程師；宋晨(1990-)，男，黑龍江哈爾濱人，助理工程師。

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