論滇池海口閘擇址重建的必要性及閘址比選

季永興,陳志偉,蔡躍軍

(1.河海大學水利水電工程學院,江蘇南京 210098;2.上海市水務工程設計研究院,上海 200063;3.昆明市滇池水利管理處,云南昆明 650114)

論滇池海口閘擇址重建的必要性及閘址比選

季永興1,2,陳志偉3,蔡躍軍3

(1.河海大學水利水電工程學院,江蘇南京 210098;2.上海市水務工程設計研究院,上海 200063;3.昆明市滇池水利管理處,云南昆明 650114)

分析海口閘既有建筑物及設施的現狀,從消除原水閘安全隱患,提高水位調控和泄洪除澇安全可靠性,為滇池水污染治理和水資源調度提供順暢通道,為下游工農業用水和生態需水提供保障,提升海口河周邊環境景觀,保護歷史建筑物等方面論述了擇址重建海口閘的必要性,并根據地形、工程規模、控制范圍、動拆遷量、工程地質、總體布置、工程施工、運行管理、總投資等論證比選了可行的閘址方案。

海口閘;閘址;擇址;滇池

滇池流域面積 2920km2,湖水面積約 300km2,蓄水容積約 12.9億 m3,既是昆明市工農業供水基本水源地,又是這一地區回歸水的承泄區,承擔著昆明城市及沿湖四縣 (區)的防洪任務,所以作為滇池外海唯一出口的口門控制建筑物的海口閘的安全運行就顯得非常重要 (圖 1)。同時,近年來滇池水環境綜合治理越來越被有關部門重視,政府與學者提出了眾多方案并進行了研究[1～3],其中“截污治污”和“引清濟滇”被認為是治理滇池主要的方式[4,5],要 “引清濟滇”,其主要的水流出路除依靠草海的出口西園隧洞外,更主要的是通過外海出口海口河排泄,因此海口河口門的靈活調控可以為滇池水環境治理提供可靠保證。因此,為保證滇池外海水位調控和泄洪除澇安全可靠,同時為滇池水污染治理和水資源調度提供順暢通道,為下游工農業用水和生態需水提供保障,提升海口河周邊環境景觀,有關部門結合滇池水污染防治及海口河治理提出了重建滇池外海水位調控樞紐工程。

1 海口閘現狀及問題

滇池外海的唯一出口為海口河,其河口由中灘分隔為南河、中河、北河 (圖 2),各河分別建有控制建筑物,始建于清道光年間 (1836年),原名總稱為 “屢豐閘”。1964年、1977年和 1980年分別對南河、中河、北河閘進行改造,中河閘、北河閘分別在原閘下游新選址重建,南閘在原閘上游緊鄰建設鋼閘門,并命名三閘總稱為“海口閘”。

由于年久失修,3座水閘現均存在結構老化、設備破舊、閘門漏水、啟閉不靈等問題,已嚴重影響了水閘的正常運行,嚴重影響了昆明市及海口鎮防洪與調水。同時水閘外觀破陋,與周邊日益發展的城市景觀不協調,影響了滇池作為重要旅游景點的景觀。《云南省昆明市海口閘工程水閘安全評價報告》[6]認為:“從 20世紀 60年代初至今,水閘已運行近 50a,各項設施和設備老化、破損跡象明顯,多數設備已遠遠超出使用年限,超期服役現象突出,閘門銹蝕、漏水、啟閉抖動,閘室底板沖刷嚴重,閘房開裂、露筋等病害現象隨處可見,水閘安全運行存在嚴重隱患”。《水閘安全鑒定報告書》評定“海口閘為四類水閘,建議海口閘進行擇址重建,徹底消除水閘安全隱患,改變海口閘與昆明市經濟發展極不協調的現狀面貌”。

2 擇址重建必要性

(1)消除原水閘安全隱患,確保泄洪除澇安全可靠的需要。海口閘作為滇池唯一出口控制建筑物,對昆明市及沿湖四縣 (區)的防洪起重要作用,原水閘由于結構破損,啟閉不靈,設備老化,水閘安全鑒定級別為四類,運行不可靠,嚴重影響了滇池及下游海口河的防洪除澇安全。擇址重建新閘,可以徹底消除水閘安全隱患,改變海口閘與昆明市經濟發展極不協調的現狀面貌。

(2)調控滇池水位和蓄水量,有效利用水系水資源的需要。昆明城市發展對水資源提出了更高的要求,而滇池流域水資源緊缺,蓄、泄矛盾十分突出:汛期泄不了,只能提前泄水,預留防洪庫容,造成水資源浪費;一旦汛期后期來水量偏少,造成汛后無水可蓄,難以保證來年工農業生產用水,影響正常生產。滇池流域水資源匱乏,不僅嚴重制約了經濟社會的發展,而且加速了滇池水環境惡化和富營養化。海口閘的一個重要作用就是調控滇池水位和蓄水量,從而可以有效利用滇池水系水資源總量。

(3)配合滇池水污染整治,提供 “引清治滇”通道的需要。滇池水質 1988年以來基本為Ⅴ類、劣Ⅴ類,20世紀 90年代初就開始了較具規模的水污染整治。國內外同類工程調水經驗表明[7,8],實施“引水治滇”工程,不僅可增加滇池的水資源量,改善滇池出入湖水量不平衡狀況,同時可以加快滇池水體循環與交換,改善湖泊水動力條件,提高湖泊水體自凈能力。因此,在滇池整治水污染的方案中,引水濟滇、置換水體被認為是很有成效的整治方法之一。而要置換滇池水體,就必須有狀況良好、通暢的出水通道。海口閘的帶病運行將會嚴重影響水環境調度的效果。

(4)調控下泄水量及流量,保障下游工農業和生態用水的需要。海口河及下游河道沿線分布著大量農田和生態植被,以及眾多大中型工礦企業,海口閘有效控制,一方面可以通過滇池調蓄削峰,保障汛期下游防洪安全,另一方面通過滇池蓄水,可以為枯水季節下游工農業用水和生態需水提供保障。

(5)改善周邊環境景觀,提升滇池及周邊投資環境的需要。海口閘現狀外觀破陋,與昆明旅游城市、滇池風景區極不協調。利用工程實施之機可以改善周邊環境,同時新建外海水位調控樞紐可以采用與滇池景觀相協調的閘型和建筑物,創造新的旅游景點,形成優美的景觀效果,提升滇池及周邊投資環境,增加滇池周邊環境景觀和社會效益。

(6)與海口河整治建設協調一致,確保工程整體效益發揮的需要。海口河自中灘閘至滾龍壩12.5km河道整治工作已計劃 2009年開工實施,海口閘為海口河河口的控制樞紐工程,其控制能力對海口河的實施效果影響很大。海口閘的建設不僅提高了滇池的調蓄能力,實現水資源的優化配置,還能有效保證海口河整治的實施效果,確保工程整體效益的發揮。

3 閘址比選

3.1 水閘功能要求

根據上述分析,海口閘的主要功能為節制閘,汛期泄洪排澇,確保滇池流域防洪除澇安全;非汛期擋水蓄水,為下游河道沿線工農業生產供水和為下游河道提供生態需水。同時,根據調控實際情況,海口閘還需滿足汛期大流量、非汛期小流量、門頂溢流導漂 (浮物),控制靈活、景觀效果好等要求。

3.2 閘址比選

根據工程現場地形條件,經現場查勘,初步分析本工程可選擇的閘址方案有 4個 (圖 2),具體為:

閘址 1:滇池入海口河河道分叉前,河寬最窄處,河道口寬約 140m;

閘址 2:原閘址位置拆除重建,河道口寬分別為 40m(南 )、40m(中 )、20m(北 );

閘址 3:老閘下游兩叉河流上,河道口寬分別為 80m(北 )、40m (南 );

閘址 4:三河合并后的河道上,河道口寬 80m。各閘址主要優缺點分析如下:

閘址 1:優點是可以控制較大范圍,保護中灘及兩岸,工程規模適中,場地開闊,便于布置,與周邊環境景觀易處理,分期施工,可利用老閘進行控制,地層平緩且覆蓋層薄,下伏基巖穩定性好。缺點是規模略大。

閘址 2:優點是規模與閘址 1相當,分期施工,可利用老閘控制。缺點是周邊居民較多,動拆遷困難,可能會影響已被列為歷史文物的明清時期建的老閘,同時控制范圍較閘址 1小,地層傾斜且覆蓋層厚,基巖埋深變化大,分布軟弱土層,閘基底分布強透水礫砂層,需進行閘基加固處理及防滲處理。

閘址 3:優點是規模與閘址 1相當,分期施工,可利用老閘進行控制,動拆遷少。缺點是控制范圍較閘址 1、2都小,需加高加固中灘及兩岸堤防,施工會影響右岸臨河的道路交通,地層、覆蓋層及基巖同閘址 2,需進行閘基加固處理及防滲處理。

閘址 4:優點是規模較前 3個閘址最小。缺點是控制范圍最小,需加高加固中灘及兩岸堤防,施工較難分期,需設導流設施,同時施工會影響右岸臨河的道路交通,地層、覆蓋層及基巖同閘址 2,需進行閘基加固處理及防滲處理。

由上述分析可知,比較可行的閘址方案有 2個,即閘址 1和閘址 4,但從動拆遷及移民難度,景觀環境效果,工程施工影響等方面分析,閘址 1優于閘址 4。另外從地質方面分析,閘址 2、閘址3、閘址 4方案地質結構復雜,覆蓋層厚,地基土承載力及強度低,存在閘基變形,不均勻沉陷,抗震、抗滲、抗沖、抗滑不穩定等問題,處理難度大,而閘址 1方案覆蓋層薄,基巖埋深淺,閘基可置于巖基上 (圖 3),故從地質角度考慮閘址 1方案較優。所以,綜合各方面因素,推薦閘址 1作為本工程建設閘址方案。

4結語

海口閘作為滇池外海唯一出口的口門控制建筑物,其安全運行對滇池泄洪除澇安全,水資源綜合利用,水環境綜合治理及下游生產生活生態需水非常重要。同時可利用工程實施之機,確保海口河整治效益的整體發揮,并改善周邊環境,創造新的旅游景點,形成優美的景觀效果,提升滇池及周邊投資環境,增加滇池周邊環境景觀和社會效益,因此擇址重建海口閘非常必要。

根據地形、工程規模、控制范圍、總體布置、運行管理、總投資等方面分析,比較可行的閘址方案為閘址 1和閘址 4,但從動拆遷量、景觀效果、工程施工、工程地質分析,閘址 1優于閘址 4,推薦閘址 1作為本工程建設閘址方案,水閘位于滇池入海口河河道分叉前最窄處。

鑒于水閘的重要性,汛期需為滇池水系泄洪排澇,確保滇池流域防洪除澇安全,非汛期需擋水蓄水,為下游河道沿線工農業生產供水和為下游河道提供生態需水,因此新建水閘需滿足安全可靠、運行靈活、景觀效果好等要求,并滿足門頂溢流導漂(浮物)功能要求,建議加強水閘閘型研究,確保新水閘安全運行。

[1]昆明市人民政府.昆明市人民政府滇池綜合整治大綱 [J].云南環境科學,1993,9(3).

[2]周俊杰,趙斌,朱熔鋼.對滇池流域水污染防治的幾點思考[J].云南環境科學,2000,19(S1).

[3]郭慧光,馬丕京.滇池環境綜合治理框架及其投資估算 [J].云南環境科學,2000,19(S1).

[4]馬巍,李錦秀,田向榮,等.滇池水污染治理及防治對策研究[J].中國水利水電科學研究院學報,2007,5(1).

[5]洪祖蘭.對滇池的認識及其水體污染治理設想 [J].云南水力發電,2008,24(1).

[6]云南省昆明市海口閘工程水閘安全評價報告 [R].昆明市水利勘測設計研究院,2009.

[7]李珍明,蔣國強.上海市蘇州河水系調水研究 [J].中國水利,2009,(11).

[8]許科文,呂懷煉.嘉興市城市防洪工程調水試驗效果評價[J].水動力學研究與進展,2004,19(3).

D iscussion on Necessity of Rebuilding of the Ha ikou Lock of D ianchiLake and Selection of New Lock Site

J I Yong-xing1,2,CHEN Zhi-wei3,CA I Yue-jun3
(1.College of Hydraulic and Hydroelectric Engineering of Hehai University,Nanjing Jiangsu 210098 China)

Based on analysis of the existing status of Haikou lock construction and establishment,the necessity of rebuilding of the lock is to improve dependability of water level control and flood control and afford free channel for water pollution control and water resource at temper and offer requirement water for industry and agriculture and ecology and so on.The feasible lock site is selected according to land form and lock scale and demolition and relocation and geology and general plan and construction and operation and sight and so on.

Haikou lock;lock site;site selection;Dianchi lake

X52

A

1673-9655(2010)01-0045-04

2009-09-03

季永興 (1970-),男,江蘇南通人,高級工程師,主要從事水利工程設計與研究。