滏陽河侯莊分流工程設計方案比選

車連常

（衡水市水務局，河北衡水 053000）

滏陽河侯莊分流工程設計方案比選

車連常

（衡水市水務局，河北衡水 053000）

滏陽河侯莊分流工程是衡水市區防洪保安的關鍵性工程，連接滏陽河、滏陽新河、滏東排河和衡水湖，集防洪分流、排水減災、引水蓄水、城市景觀等功能于一身，工程布置復雜，設計要求高，工程設計中對有關總體方案布置、多功能聯合運用、水文及工程規模、結構方案、建筑方案等方面進行研究和創新，并將成果應用于工程建設中，效果良好。

分流工程；方案布置；成果創新

1 工程概況

滏陽河過去是子牙河南支的主要行洪、排瀝、航運、灌溉綜合性河道，自滏陽新河建成后，艾辛莊樞紐以下不再承擔主要的行洪任務，而是主要排泄滹滏區間的瀝水。滏陽河蜿蜒曲折自西南向東北穿過衡水市境內，流域內總長135.7km，設計流量150～290m3/s，是一條行洪排瀝河道。

侯莊分流工程位于桃城區侯莊村南、衡水市區西南，距衡水市主城區約9km。工程區域屬滹滏區間，地勢平坦，西南高東北低，地面高程20.5～22.5m。

為提高衡水市區防洪保安能力，減輕市區及下游洪澇災害的壓力，衡水市在滏陽河市區上游侯莊村南修建了分流工程，當衡水市上游滏陽河發生高標準洪瀝水時，通過分流工程進行調度，將部分洪瀝水分流入滏陽新河，部分洪瀝水通過滏陽河控制下泄，部分洪瀝水短時間內滯蓄于侯莊分流工程上游。

工程分4大部分：①在滏陽河上修建節制閘，擋水位按20年一遇設計為23.21m，設計流量150m3/s；②在滏陽新河左堤52+800處新建分流穿堤洞，設計流量120m3/s；③擴挖滏陽新河與滏陽河之間的侯莊連接渠，分流流量達到120m3/s，同時在分流渠北岸滏陽新河左堤至節制閘及滏陽河左岸節制閘至原滏陽河舊堤之間按20年一遇修筑防洪圍堤，形成一道防洪屏障；④拆除原滏陽河右堤穿堤洞，用交通橋代替，改造原滏陽新河左堤穿堤洞用于引水。

工程批復投資3750萬元，目前工程已建成。

2 工程選址及總體方案

2.1 工程選址

工程布置在桃城區侯莊村南，該處滏陽河與滏陽新河距離最近，滏陽新河左堤與滏陽河右堤堤間距約286m，滏陽河主槽右河口至滏陽新河深槽中心距500m，又有舊工程侯莊連接渠可以利用，所以是布置分流工程的最佳地址。在滏陽河布置侯莊節制閘；在節制閘上游擴挖現有連接渠，將其改為分流渠；拆除現有滏陽河右堤侯莊穿堤洞，新建滏陽河右堤的交通橋；在滏陽新河左堤建分流穿堤洞；在分流渠右岸筑擋水堤，并在巨吳渠位置左右堤建排水涵洞；在分流渠左岸建防洪圍堤，連接滏陽新河左堤、滏陽河右堤及節制閘，過節制閘后沿滏陽河主槽左岸河口向上游修筑防洪圍堤，與滏陽河原左堤連接，初步形成防洪圈。工程布置結合原有滏陽新河左堤侯莊穿堤洞的引水要求，上游側利用同一渠道，穿堤后引水和分流渠道分開。

工程建成后，通過滏陽河侯莊節制閘的節制使上游洪瀝水進入分流渠，然后經滏陽新河左堤穿堤洞分流入滏陽新河。

2.2 總體工程布置方案

分流渠道線路布置對工程投資、工程優化起決定作用，故根據實際情況，選用兩個方案比選確定。

2.2.1 方案1：分流渠與引水渠合建

工程位置現有一條引水渠道（原連接渠），該處兩河距離最短，分流渠在原引水渠基礎上進行擴挖改造。該方案優點是利用原有工程，線路短，占地少，工程量小，造價低；缺點為分流渠進口水流條件稍差，新舊工程結合較復雜。

2.2.2 方案2：分流渠與引水渠分建

新開挖分流渠，與引水渠分建，與引水渠平均堤距55m。該方案優點是水流條件較好，工程布置簡單，新舊工程互不影響；缺點為新增占地多，工程量大，原有工程利用少。滏陽河右堤侯莊交通橋斜交角度大，橋長增加26m。侯莊分流涵洞與滏陽新河斜交，不符合有關對跨堤建筑物的要求，且洞身增長。巨吳渠與附近河道聯通需增加兩個節制涵洞，以上新增工程投資545.68萬元。工程量及造價方案比較見表1。

表1 工程量及造價比較

2.2.3 方案比選

方案2（分建方案）雖然水流條件較好，但線路較長，且與河道斜交，工程復雜，工程量增加，投資增加很多，尤其是占地較多，且均為基本農田，征地困難，對當地群眾生產生活造成不利影響。

方案1（合建方案）雖然水流條件較方案1稍差，新舊工程結合較復雜，但由于線路短，水流條件對分流影響不大，且利用原有工程，布置緊湊，與河道連接自然，占地及工程投資大幅度降低，因此選擇方案1（合建方案）。

3 工程規模確定

侯莊分流工程規模的確定主要從以下幾個方面進行分析論證：①當滹滏區間發生10年一遇瀝水時，滏陽河衡水市區上游洪瀝水流量210m3/s，市區排水流量30m3/s，如滏陽河下游不頂托，該標準洪瀝水流量可以通過滏陽河市區下泄而不分流。但如果下游發生頂托，在市區段水位不超地面的情況下，滏陽河能夠通過的下泄流量介于120～160m3/s之間，10年一遇瀝水時可以向滏陽新河分流，分流流量為50～90m3/s，因此在滏陽河下游頂托條件下，分流量規模不宜小于90m3/s；②當滹滏區間發生20年一遇瀝水時，衡水市上游洪瀝水流量為280m3/s，市區排水流量為40m3/s，此時由于下游的頂托影響，滏陽河排瀝流量只能達到150m3/s左右，在能夠相機向滏陽新河分流的條件下，要求分流量達到170m3/s左右。為了減少工程量和投資，適當發揮侯莊節制閘以上河道的滯蓄功能，比選了分流量100，120，150m3/s 3個方案，各方案上游的淹沒水深及淹沒面積變化不大。因此，本次在滿足10年一遇的分流規模前提下，并適當考慮20年一遇，盡量減少上游的淹沒損失，綜合分析選定分流規模為120m3/s。

綜合上述分析，確定侯莊分流工程處滏陽河不同標準的流量和水位技術指標，見表2。最終確定侯莊節制閘（滏陽河）設計流量為150m3/s，分流渠道及分流穿堤涵洞設計流量120m3/s。

表2 侯莊分流工程處不同標準水位流量匯總表

4 主要建筑物的設計方案

4.1 穿堤洞設計方案比選

4.1.1 結構方案比選

適合該處工程的建設方案主要有兩種，即開敞式擋水閘方案和涵洞方案。滏陽新河為大型行洪河道，堤防高大，如采用開敞式擋水閘方案，技術難度及投資將會大幅度增加，且該方案不利于堤防穩定和安全。穿堤涵洞方案投資省，利于大堤穩定，在類似工程中經常采用，故本次采用涵洞方案，結構形式選用鋼筋混凝土箱涵。

4.1.2 布置方案比選

考慮與原有工程的結合，選取隔墻式和隔堤式兩種布置形式進行投資方面的比選：方案1為鋼筋混凝土隔墻式布置，分洪洞設6孔，每孔凈寬3.5m，引水洞1孔，孔凈寬3.0m，分洪涵洞與引水涵洞上游共用1條渠道和1個進水前池，渠道底寬23m，下游出口渠道用鋼筋混凝土隔墻分為兩條渠道，1條引水渠道底寬5.0m，1條分流渠道底寬18.0m；方案2為隔堤式布置，下游出口渠道用隔堤分為2條渠道，隔堤斷面：堤頂寬3.0m，堤頂高程20.2m，邊坡1∶1.5，全部用漿砌石護砌，土工防滲膜防滲。其他布置、尺寸兩方案相同。

工程量及造價比較見表3。

表3 工程量及造價比較

由表3可知，隔墻式方案鋼筋、混凝土工程量大于隔堤式方案，其他工程量相差不大，建筑工程投資隔墻式方案大于隔堤式方案212萬元，故選用隔堤式方案。

4.1.3 工程布置

（1）上游段。該分流涵洞與引水涵洞上游共用1條渠道和1個進水前池，上游渠道底寬23m，分流涵洞上游為圓弧式鋼筋混凝土懸臂式擋土墻與兩岸連接。上游護砌長72m，其中干砌石護砌10m，漿砌石護砌52m，鋼筋混凝土防滲板10m。

（2）洞身段。分流涵洞為兩聯，每聯3孔，共6孔，孔徑3.5m×3.5m。洞身長58.0m，分5節，進出口每節長14m（包括閘室段），其他每節長10m。洞身底板高程15.40m，底板厚0.7m，頂板、外側立墻厚0.6m，中隔墻、接縫處立墻厚0.5m；閘室段邊墩頂寬0.6m，底寬0.9m。進口閘室設胸墻及檢修門槽，出口閘室設3.5m×3.5m直升式鋼閘門6扇、2×80kN手電兩用螺桿式啟閉機6臺及機架橋。機架橋橋面高程26.20m，總寬2.5m。機架橋至滏陽新河左堤頂設引橋連接。引水涵洞不變，為1孔，孔徑3m×3m。

（3）下游段。下游出口兩側用漿砌石扭坡與兩岸連接。下游護砌長96m，其中消力池段25m，漿砌石海漫25m，漿砌石護砌16m，干砌石護砌30m。建筑物總長度274.7m。

4.2 工程設計方案

用直升式鋼閘門卷揚啟閉機與直升式鋼閘門液壓啟閉機啟閉兩種方案進行比選，閘室均采用岸墻式結構，按相同考慮，閘墩頂以上液壓啟閉機型式僅有混凝土導向排架，直升式鋼閘門卷揚機啟閉型式需要排架和機架橋。

4.2.1 造價比較

對不同部分進行比較，造價比較見表4。

表4 方案造價比較單位：萬元

由表4計算可知，卷揚機啟閉方案較液壓啟閉方案造價低41.83萬元。

4.2.2 其他比較

直升式鋼閘門卷揚機啟閉型式為常規啟閉方式，優點是結構緊湊，承載能力大，運行平穩可靠，安裝維修簡便，造價較低，啟閉靈活，運行后維修保養費用低；另外卷揚式啟閉機配有上下限位裝置或機械式高度指示裝置，還可按用戶要求配置電子荷重指示和開度指示，實現現場和遠程控制。

液壓啟閉方式是一種較先進的起重技術，該啟閉機利用較小的動力便能獲得較大的起重能力，操作簡便，啟閉速度較快，缺點是閘門偏載時，兩柱塞油缸的負載不均，易引起油缸的不同步，頂梁偏斜，柱桿彎起，要求閘門具有較好的導向裝置，側向滾輪和導軌的間隙要求很嚴。另外該系統要求加液壓油時必須過濾，油缸需進行嚴格的防銹處理，油泵吸油管易堵塞，液壓系統調試安裝復雜，造價及運行費用較高。工程經驗表明，在北方地區啟閉頻率低、閑置時間長，該型式缺點更為突出。

綜合考慮確定采用直升鋼閘門卷揚啟閉方案。

4.3 分流渠工程設計方案

侯莊分流渠利用滏陽新河深槽至滏陽河右堤之間的連接渠擴挖，總長500m。侯莊連接渠自滏陽河右堤穿堤洞經滏陽新河左堤穿堤洞、滏陽新河深槽倒虹吸、至滏陽新河右堤穿堤洞，長2.49km。現狀底寬5m，邊坡1∶2.5，渠深2～3.5m。為了減少占地，在現有侯莊連接渠基礎上進行擴挖。侯莊連接渠設計流量20m3/s，現狀渠底高程約15.84～15.82m。清淤擴挖后分流渠底寬15m，邊坡1∶3，河底高程15.43～15.40m，設計流量120m3/s。分流渠左堤為防洪堤，為與滏陽新河左堤銜接，堤頂寬確定為8m，堤頂高程為24.23m。分流渠右堤為擋水堤，堤頂寬5m，堤頂高程23.00m，不防御高標準洪瀝水，僅用于20年一遇標準以下洪瀝水分流和引水。

5 建筑方案確定

建筑方案主要進行了常規布置與結合景觀布置方面的比選。由于該處位于衡水市南部新區邊界，與衡水湖國家級自然保護區相連，因此，從場地布置到建筑造型考慮了景觀美化的因素。場地布置進行了綠化美化，節制閘機架橋及管理房進行了創新性的造型美化處理。

6 工程運用調度方案

6.1 當僅滹滏區間發生較高標準洪瀝水，而滏陽新河不行洪時

滏陽河通過節制閘控制下泄流量不超過150m3/s，其余通過分流渠分流入滏陽新河。

6.2 當滏陽新河、滏陽河上游同期發生20年一遇以下洪水時

5年一遇滏陽河控泄130m3/s，10年、20年一遇滏陽河控泄130m3/s，其余相機分流。

6.3 當兩河洪澇標準同大于20年一遇時

由于滹滏區間洪峰行程短，滏陽新河上游洪水需要先在上游洼地滯蓄，在滏陽新河洪峰到達前搶時機分流。當滏陽新河洪峰到達，且內河水位接近外河水位時，關閉分流穿堤洞，只通過滏陽河泄洪，剩余來水暫在閘上滯蓄，待滏陽新河洪峰過后，水位降至滿足分流要求時，提開穿堤洞閘門分流。

6.4 在平常時期

進行適當的景觀打造和服務設施建設，將其辟為市區和衡水湖景區的一處旅游景點，為市民及外地游客提供一處休閑、游玩的好去處。

參考資料：

［1］車連常.滏陽河侯莊分流工程的水文研究［J］.水科學與工程技術，2011（3）：14-16.

［2］河北省水利水電第二勘測設計研究院，衡水市水利勘察設計院.衡水市城市防洪規劃［R］.2007.

［3］河北省水利水電勘測設計研究院，衡水市水利勘察設計院.滏陽河衡水市區段防洪排澇綜合整治工程項目建議書（代可行性研究報告）［R］.2009.

Selection of Houzhuang Diversion Engineering Design of Fuyang River

CHE Lian-chang
（Water Authority of Hengshui City，Hengshui 053000，China）

Fuyang river diversion project in HouZhuang is Hengshui City flood control security key project，connection Fuyang river，Fuyang Xinhe，Fu east exhaust river and Hengshui Lake，set the flood control shunt，drainage disaster reduction，water diversion water storage，city landscape of functions in one，the project layout complex，design requirement is high，the engineering design on the overall plan layout，multi-function joint use，hydrology and engineering scale，structure scheme，construction scheme and so on research and innovation，and the result is applied in engineering construction，the effect is good.

engineering；scheme；results innovation

TV222

A

1672-9900（2013）01-0031-04

2012-10-29

車連常（1957-），男（漢族），河北景縣人，正高級工程師，主要從事水利工程規劃設計工作，（Tel）13932851131。