胖頭泡蓄滯洪區分洪口門方案比選

王 甜，王 冰

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱150080)

1 工程概況

胖頭泡蓄滯洪區范圍為嫩江、松花江干流的左岸，肇源縣的西北部，東以安肇新河下段右側堤防及林肇公路左側的自然崗地和新建堤防為界，南至養身地到古恰的松花江干流左側堤防，西以老龍口到養身地的嫩江干流左岸堤防為界，北至南引水庫的1～4 號、21 ～33 號堤壩，區內總面積1 994 km2［1］。

松花江洪水季節性強，峰高量大，而中下游河道泄洪能力相對不足，在安排修建水庫，堤防和整治河道的同時，利用嫩江松花江沿岸洼地和部分農田作為臨時分洪、滯洪場所，以緩解水庫、河道蓄泄不足的矛盾，是防御大洪水的重要措施。

松花江流域目前尚無蓄滯洪區，一遇特大洪水，只能依靠水庫(如豐滿、尼爾基、白山水庫和其它支流水庫等)和堤防承擔防洪任務，防洪形勢十分緊張。

松花江流域防洪規劃確定了以干流堤防、尼爾基、豐滿、白山等干流控制性水利樞紐工程和胖頭泡、月亮泡等流域性蓄滯洪區構成松花江干流防洪工程體系。其中胖頭泡、月亮泡蓄滯洪區是松花江流域防洪規劃提出的骨干調蓄工程，是松花江流域防洪體系的重要組成部分。

2 工程建設必要性

2.1 蓄滯洪區安全建設是松花江流域防洪形勢的需要

松花江流域共規劃兩處蓄滯洪區:①是月亮泡蓄滯洪區;②是胖頭泡蓄滯洪區。二者都是當哈爾濱水文斷面洪峰流量超過堤防設計流量17900 m3/s，并且水位還將上漲時啟用，但啟用順序不同。原則上先啟用月亮泡蓄滯洪區，蓄滿后維持最高水位134.57m，控制泄流量于洮兒河入流;當月亮泡蓄滯洪區分洪量無法滿足哈爾濱市防洪要求時，啟用胖頭泡蓄滯洪區，共同承擔哈爾濱市城區設計流量17900 m3/s 至200a 一遇洪水的防洪任務。因此，抓緊實施蓄滯洪區安全建設，是完善哈爾濱市防洪體系和松花江流域防洪形勢的需要。

2.2 蓄滯洪區安全建設工程建設是胖頭泡蓄滯洪區應急工程的有力補充

2008 年先期進行的蓄滯洪區應急工程建設是確保外部圍堤工程本身安全、大慶腹地的防洪安全和肇源縣城及安肇新河以東地區的防洪安全，最大能力地減輕哈爾濱市防洪壓力的需要。但應急工程建設還達不到規劃的防洪效果。在應急工程建設基礎上，進一步實施實施安全建設工程，對于有效發揮蓄滯洪區的分洪效果，保障哈爾濱防洪安全是十分必要的。

3 分洪口場址比選

從歷史洪水決口的情況看，1932 年洪水是從老龍口決口后進入肇源西部地區和大慶腹地的，1998年洪水是從胖頭泡決口后進入肇源西部地區。因此本次設計分洪口門選擇老龍口、胖頭泡兩處場址進行比選。比選的條件是在蓄滯洪區的規模已定的前提下，閘壩結合方案蓄滯洪區設計水位131.67 m。從地形地貌、蓄洪條件、地質條件、工程布置、施工及工程投資等方面進行綜合比較［2］。

3.1 從地形地貌、蓄洪條件看

老龍口位于胖頭泡上游，自然地勢較高，水流路徑較長，水流通暢，洪水主流先進入南引水庫的主、副庫然后再向下游宣泄，因此，南引水庫的主、副庫都能更好地發揮作用。胖頭泡位于老龍口下游，自然地勢較低，水流路徑較短，水流通暢。洪水主流直接向下游宣泄，南引水庫的主、副庫要發揮作用需靠鐵路的壅水才能實現，而鐵路路基的高程基本在130.0 m左右，南引水庫水位難以壅到設計水位131.67 m。因此，南引水庫的主、副庫不能很好的發揮作用。

3.2 從地質條件看

老龍口位于嫩江漫灘，地層主要為第四系全新統低漫灘沖積層。地下水為第四系孔隙潛水，含水層巖性為粉土質細砂，基礎大部座于低液限黏土層中，地基的穩定條件較好。

胖頭泡也位于嫩江漫灘，地層主要為第四系全新統沖積層，基礎大部座于高液限黏土層中，右側局部座于含細粒土細砂層中，地基的穩定條件較好。從地質條件分析，兩處位置地質條件都很好，均具有修建分洪口的條件。

3.3 從口門的工程布置及投資看

本次按閘壩結合方案進行比較。

3.3.1 老龍口堤防

老龍口堤防是一段長1 200 m的獨立堤段，堤兩端均為高崗地，分洪時不會影響其他堤段，且老龍口現狀有一處分洪口門凈寬175 m，本次利用已建老龍口分洪口門與新建老龍口分洪閘聯合運行分洪。該分洪口門中心線位于老龍口堤防樁號0+600 m 處，由進口導流堤、重力式漿砌石擋土墻以及出口導流堤組成，以中心線對稱布置。老龍口分洪口門處外江水位133.75 m，相應下游水位130.13 m，最大分洪流量4 246 m3/s。經計算還需修建新建老龍口分洪閘總凈寬204 m，分洪流量為1 900 m3/s。新建老龍口分洪閘軸線在老龍口堤防樁號1+000 m 處。由進口鋪蓋、閘室段、消力池段及海漫段組成。

3.3.2 胖頭泡堤段

胖頭泡堤段較長，地勢較低，考慮方案比較的一致性，口門型式同老龍口一樣，采用新建胖頭泡分洪口門與新建胖頭泡分洪閘聯合運行分洪，入口處外江水位133.01 m，相應庫水位130.19 m，最大分洪流量4 246 m3/s。新建胖頭泡分洪口門中心線位于胖頭泡堤防樁號1+700 m 處，分洪口門凈寬210 m。口門最大分洪流量958 m3/s。該口門采用扒口型式分洪，分洪口兩側布置高噴灌漿裹頭，對分洪口兩側大堤進行保護。新建胖頭泡分洪閘中心線位于胖頭泡堤防樁號2+000 m 處，分洪口門凈寬228 m。分洪閘最大分洪流量3 323 m3/s，口門及分洪閘合計最大分洪流量4 281 m3/s。新建胖頭泡分洪閘中心線位于胖頭泡堤防樁號2+000 m 處，分洪閘凈寬216 m。由進口鋪蓋、閘室段、消力池段及海漫段組成。

3.3.3 投資

經計算老龍口的工程投資為9915.57 萬元，胖頭泡的工程投資為16270.97 萬元，胖頭泡的工程投資比老龍口的工程投資多6355.40 萬元，因此，老龍口方案最優。

3.3.4 從施工條件

老龍口位于嫩江漫灘，地勢較平坦，施工場地開闊，交通便利。胖頭泡堤段地勢低洼，上游側臨近胖頭泡，施工場地不宜布置，且需修建施工圍堰。

3.4 綜合分析

綜上所述分洪口門老龍口場址從地形地貌、蓄洪條件、地質條件、工程布置、施工及工程投資等方面都優于胖頭泡場址。因此，本次選定老龍口堤防作為胖頭泡蓄滯洪區的分洪口門場址是可行的。

4 分洪口型式比選

分洪口門的型式有堤防加裹頭保護的扒口型式口門(以下稱無閘方案)，用閘門進行控制的全閘方案和二者相結合的閘堤結合方案，本次設計比較上述3 種型式。

4.1 永久分洪閘方案

不考慮應急度汛時修建的裹頭，將口門修建成永久的分洪閘。經計算閘孔總凈寬384 m，分32 孔布置，每孔凈寬12 m。堰型采用寬頂堰，閘采用開敞式結構，由進口段、閘室段、消力池段及海漫段組成［3］。

4.2 破堤扒口式口門

應急度汛工程中已建成臨時口門，采用汛期扒堤分洪，為保護兩側堤防安全，用漿砌石修建擋墻及進、出口修建有裹頭和翼墻，為防沖分洪時形沖坑，在口門底部修有0.6 m厚的漿砌石護底，該口門全長175 m。本次設計利用現有工程，對現有口門的過流能力進行復核，按最大分洪流量與現有過流能力的差值重新計算后220 m［4］。本次設計兩側采用高噴擋墻，進出口在平面布置上均成擴散形，擴散角分別為30°、10°。為了防止分洪時，水流對兩側堤身的淘刷，增加復堤難度，對裹頭兩側堤防進行防護，防護長度兩側各40 m，對堤防兩側邊坡均采用漿砌石護坡。護坡底部采用漿砌石固腳。

4.3 閘壩結合

該方案利用現有的臨時口門，根據臨時口門的過流能力與分洪流量的差值修建永久性的分洪閘。根據計算閘孔總凈寬204 m，分17 孔布置，單孔凈寬12 m。分洪閘采用開敞式結構，由進口段、閘室段、消力池段及海漫段組成。

老龍口進口口門方案投資比較成果見表1。

表1 方案投資比較成果表 萬元

4.4 綜合比較

4.4.1 永久性分洪閘方案(全閘)

4.4.1.1 優點

操作簡便、調度運用靈活，分洪準確、無無效分洪、淹沒范圍及淹沒損失最小，蓄滯區內水位131.28 m，最低。

4.4.1.2 缺點

施工技術復雜，需要經常維修且費用較大，工程投資較大。

4.4.2 破堤扒口式方案

4.4.2.1 優點

施工技術簡單，維修方便且費用最低，分洪時啟動較快但準確度不易控制。

4.4.2.2 缺點

調度運用靈活性最差，分洪準確性最低，淹沒范圍及淹沒損失最大，蓄滯洪區內水位132.28 m，最高，無效分洪量最大，工程總投資最大。

4.4.3 閘堤結合

4.4.3.1 優點

操作運用較簡便，調度運用較靈活，分洪準確性較高，淹沒范圍及淹沒損失較小，蓄滯洪區內水位131.67 m，工程投資最小。

4.4.3.2 缺點

施工技術較復雜，維修較方便，維修費用居中，工程總投資最低。

4.5 綜合分析

永久性分洪閘與破堤扒口式口門相結合方案工程投資最省，運用調度靈活，雖然不如全閘方案，但較破堤扒口式方案有較大改善［5］。特別是分洪準確對本工程意義更大，本工程的水文特點是一旦啟用，前3 d將達到最大分洪流量的90%以上。永久性分洪閘方案沒有問題，而閘堤結合方案也可達到，而破堤扒口式方案不能控制，據此分析推薦永久性分洪閘與破堤扒口式口門相結合方案。

5 結 論

胖頭泡蓄滯洪區分洪口擬建于老龍口堤段，計算采用1957 年年型的水力要素作為分洪口門的控制條件。分洪口型式為永久性分洪閘與破堤扒口式口門相結合方案。

［1］黑龍江省水利水電勘測設計研究院.黑龍江省松花江流域胖頭泡蓄滯洪區防洪工程與安全建設項目可行性研究報告［R］.哈爾濱:黑龍江省水利水電勘測設計研究院，2013.

［2］水利部水利水電規劃設計總院.GB50773—2012 蓄滯洪區設計規范［S］，北京:中國計劃出版社，2012.

［3］江蘇省水利勘測設計研究院.SL265—2001 水閘設計規范［S］，北京:中國水利水電出版社，2001.

［4］張芹.分蓄洪區口門流量計算研究［D］.武漢:武漢大學，2005.

［5］任必窮.西七里海蓄滯洪區分洪口門下移可行性研究［D］.天津:天津大學，2012.