拉薩河綜合整治工程1#閘施工導(dǎo)流方案優(yōu)化設(shè)計

許正松，沙 涵，李夢雅，楊瓊

（中水淮河規(guī)劃設(shè)計研究有限公司，安徽 合肥 230601）

1 工程概況

拉薩河1#閘工程為拉薩河城區(qū)段綜合整治工程的重要組成部分，位于拉薩市城南，系拉薩河城區(qū)段自下而上的第1 座攔河蓄水建筑物，位于2#閘（橡膠壩）下游約2.077km、青藏鐵路拉薩河大橋上游約1.635km，樁號16+900。

工程為Ⅱ等大（2）型工程，包括氣盾壩、調(diào)節(jié)閘、導(dǎo)流墻、魚道和充排氣泵房等部分。主要建筑物等級為2 級，次要建筑物等級為3 級。擋水建筑物設(shè)計洪水標準為50 年一遇，設(shè)計行洪流量3350m3/s，相應(yīng)設(shè)計洪水3635.16m，校核洪水標準為200 年一遇，校核行洪流量3950m3/s，相應(yīng)設(shè)計洪水位3635.43m。氣盾壩共設(shè)6 孔，單孔長90.0m，氣盾壩段總長為540m，調(diào)節(jié)閘共5 孔，單孔凈寬8.0m，分別為三孔一聯(lián)和兩孔一聯(lián)，總長49.3m，充排氣泵房與調(diào)節(jié)閘結(jié)合布置。

拉薩河流域地處青藏高原中部，屬高原溫帶季風氣候區(qū)，多年平均降水量431mm，雨季6—9 月降水量約占全年的90%。拉薩河1#閘分期設(shè)計洪水成果見表1。

表1 拉薩河1#閘分期設(shè)計洪水成果表（m3/s）

2 初步設(shè)計施工導(dǎo)流方案

2.1 導(dǎo)流標準

拉薩河1#閘主要建筑物級別為2 級，次要建筑物級別為3 級，導(dǎo)流建筑物級別為4 級，導(dǎo)流標準取10 年一遇。

2.2 導(dǎo)流方式

拉薩河汛期行洪流量較大，工程施工安排在非汛期完成。結(jié)合地形地質(zhì)情況、水文特性、水工建筑物的布置和型式等，采取分期圍堰導(dǎo)流方式。

第一個非汛期（2020 年10 月至2021 年5 月）：筑一期圍堰，施工右岸3 孔氣盾壩、調(diào)節(jié)閘和魚道工程，利用左岸河槽導(dǎo)流，2021 年5 月底水下工程具備度汛條件；第二個非汛期（2021 年10 月至2022年5月）：筑二期圍堰，施工左岸剩余3孔氣盾壩，利用一期已建成的3 孔壩和調(diào)節(jié)閘導(dǎo)流。導(dǎo)流時段10 月至次年5 月，導(dǎo)流流量為706m3/s。

3 施工導(dǎo)流方案優(yōu)化

3.1 變化原因

（1）本工程征用的臨時用地為其他在建項目的施工范圍，兩個項目存在交叉制約影響，本項目及早完成可以提前移交占用地，確保兩個工程均可以提前投入使用并發(fā)揮效益。

（2）2021 年5 月23 日是西藏自治區(qū)和平解放70 周年紀念日，2021 年7 月1 日喜迎中國共產(chǎn)黨百年華誕，本工程為拉薩河城區(qū)段綜合整治工程的重要組成部分，是《拉薩市“十二五”水利發(fā)展規(guī)劃》所確定的重點建設(shè)項目之一，因此，要求工程于2021 年5 月23 日實現(xiàn)下閘蓄水目標。

3.2 方案優(yōu)化

工程于2020 年5 月開工建設(shè)，計劃于2022 年7 月完工。因工期節(jié)點目標發(fā)生變化，需跨汛施工，一期圍堰存在防洪度汛要求，本工程施工期臨時度汛洪水標準為20年一遇，洪峰流量為2930m3/s。因此，需對導(dǎo)流方案和導(dǎo)流建筑物重新設(shè)計。

優(yōu)化后的導(dǎo)流方案仍采用分期導(dǎo)流，一期圍護右岸部分氣盾壩及調(diào)節(jié)閘，利用左岸束窄后河床導(dǎo)流，導(dǎo)流時段為2020 年7 月至12 月，導(dǎo)流標準為20 年一遇，導(dǎo)流流量為2930m3/s；二期施工剩余左岸氣盾壩，利用右岸施工完的氣盾壩+調(diào)節(jié)閘導(dǎo)流，導(dǎo)流時段為2021 年1 月至5 月，導(dǎo)流流量為706m3/s，施工導(dǎo)流布置圖見圖1。

圖1 拉薩河1#閘施工導(dǎo)流平面布置圖

3.3 導(dǎo)流方案比選

根據(jù)分期導(dǎo)流流量和主體工程布置，進行了兩種導(dǎo)流方案比選，具體如下：

方案一：一期圍護右岸一孔半，先施工右岸一孔半氣盾壩+調(diào)節(jié)閘，左岸束窄后河床泄流；二期施工剩余左岸氣盾壩（四孔半），利用右岸施工完的一孔氣盾壩+調(diào)節(jié)閘泄流。

方案二：一期圍護右岸兩孔半，先施工右岸兩孔半氣盾壩+調(diào)節(jié)閘，左岸束窄后河床泄流；二期施工剩余左岸氣盾壩（三孔半），利用右岸施工完的兩孔氣盾壩+調(diào)節(jié)閘泄流。

上述兩方案通過圍堰填筑工程量和基坑滲水量進行經(jīng)濟技術(shù)比選，具體詳見表2。

表2 圍堰特性及基坑滲流量對比表

兩種方案圍堰高度和填筑量相差不大，基坑排水量相差也不大，但根據(jù)當?shù)貧夂颍厩翱衫檬┕r間約為5 個月，冬季后可利用施工時間僅為3 個月，考慮到充分利用冬季前施工一期主體工程，保證二期主體工程能順利泄流，同時也減輕二期主體工程施工進度壓力。綜合考慮，采用方案二作為推薦方案。

4 優(yōu)化方案設(shè)計

4.1 水力計算

4.1.1 一期導(dǎo)流水力計算

一期導(dǎo)流標準為全年20 年一遇洪水，相應(yīng)的洪峰流量為2930m3/s，泄水方式采用束窄后的左岸河床泄水。下游水位查河床水位～流量關(guān)系曲線，得到明渠出口水位為3634.1m。

導(dǎo)流明渠內(nèi)水深采用分段累計法推算水面線，求得明渠進口下游側(cè)明渠水深，明渠寬度（束窄河床底寬）b=350m，兩側(cè)邊坡為1:2，河道縱坡取0.024%，糙率取0.035，經(jīng)計算，明渠進口下游側(cè)明渠水位為3634.45m。

上游圍堰水深以導(dǎo)流明渠進口處水深作為堰后水深（3.32m），采用寬頂堰公式計算上游水深，堰頂寬度b=350m，堰前水深為3.52m，上游水位3634.65m。

4.1.2 二期導(dǎo)流水力計算

二期導(dǎo)流標準為枯水期10 年一遇洪水，相應(yīng)的洪峰流量為706m3/s，二期泄流方式為2 孔氣盾壩+5孔調(diào)節(jié)閘聯(lián)合泄流，下游水位查河床水位～流量關(guān)系曲線為3632.1m。

（1）調(diào)節(jié)閘水力計算

調(diào)節(jié)閘布置在氣盾壩右側(cè)，調(diào)節(jié)閘共5 孔，單孔凈寬8.0m，閘底板高程3630.80m，長度為16.00m。調(diào)節(jié)閘泄流寬頂堰計算，b=40m，調(diào)節(jié)閘上游水位與下泄流量關(guān)系見圖2。

圖2 調(diào)節(jié)閘上游水位與下泄流量關(guān)系圖

（2）氣盾壩水力計算

氣盾壩共6 孔，單孔長90.0m，隔墩厚3.0m，底板頂高程3632.20m。二期氣盾壩泄流按寬頂堰計算，過水寬度按兩孔計算，b=180m，氣盾壩上游水位與下泄流量關(guān)系見圖3。

圖3 氣盾壩上游水位與下泄流量關(guān)系圖

經(jīng)計算，二期采用2 孔氣盾壩和調(diào)節(jié)閘聯(lián)合泄流時，上游水位為3634.00m，調(diào)節(jié)閘下泄流量為334.52m3/s，氣盾壩下泄流量為438.59m3/s，總下泄流量為773.11m3/s。

4.2 圍堰超高計算

堰頂超高按波浪爬高、風壅水面高度及安全加高之和確定。施工期水域堰前水深為3.72m，計算風速取最大風速16.3m/s，風區(qū)長度按等效風區(qū)長度計算為1.0km。經(jīng)計算，波浪爬高為0.62m，風壅水面高為0.03m，4 級圍堰安全加高0.50m，圍堰超高為1.2m。

4.3 圍堰設(shè)計

圍堰采用土石結(jié)構(gòu)，圍堰頂寬為5.0m，兩側(cè)邊坡均為1∶2。圍堰頂高程根據(jù)設(shè)計洪水靜水位加超高1.2m 確定。

一期上、下游橫向圍堰頂高程分別為3635.85m和3635.30m，縱向圍堰頂高程3635.30～3635.85m。二期上、下游橫向圍堰頂高程分別為3635.20m 和3633.30m，縱向圍堰頂高程3633.30～3635.20m。一、二期圍堰高度為3.3～5.2m，迎水側(cè)均采用土工膜防滲，一期、二期圍堰3633.5 高程、3632.5 高程以下坡面采用鋼筋石籠防護，以上坡面采用10cm 厚混凝土防護。

5 結(jié)論

施工導(dǎo)流作為水閘工程施工的前提和重要保障，施工導(dǎo)流方案的選擇直接關(guān)系著工程的進度和順利實施。拉薩河1#閘由于關(guān)鍵節(jié)點調(diào)整，縮短了工期，通過優(yōu)化施工導(dǎo)流方案，調(diào)整導(dǎo)流時段，有效的壓縮了關(guān)鍵線路工期，確保工程在約定時間順利下閘蓄水，使項目提前投入使用并發(fā)揮效益■