胖頭泡蓄滯洪區吐洪口門方案比選

2016-09-05 09:25:10王甜，宋晨

黑龍江水利科技 2016年5期

王　甜，宋　晨

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

胖頭泡蓄滯洪區吐洪口門方案比選

王甜，宋晨

(黑龍江省水利水電勘測設計研究院，哈爾濱 150080)

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

蓄滯洪區；吐洪口門；扒口型式分洪；方案比選

1　工程概況

胖頭泡蓄滯洪區防洪工程與安全建設的主要任務：①與已建的白山、豐滿水庫和尼爾基水庫及現有城堤共同承擔哈爾濱市城市防洪任務。當預報哈爾濱水文站洪峰流量達到堤防設計流量17900m3/s，而且水位還將上漲時，開始啟用胖頭泡蓄滯洪區分洪，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害所造成的城市居民生命、財產損失；②要保證洪水“分的進、蓄的住、退得出”，不會對大慶油田腹地造成二次災害；③為保障蓄滯洪區內居民在分洪蓄水時的生命安全，對區內居民進行避洪安置。

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

分洪口門經比較選在蓄滯洪區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，聯合運用工況下，最大過閘流量4246m3/s，吐洪口門布置在蓄滯洪區西南部松花江干流下游左側堤防老坎子處，采用破堤扒口式口門，凈寬250m，最大過流量2960m3/s。

2　吐洪口門場址比選

根據胖頭泡蓄滯洪區自然地形，北高南低，西高東低，吐洪口門應選在胖頭泡蓄滯洪區的東南側松花江干流堤防古恰段，位于姜家崗到九間房之間，當地稱老坎子，地面高程在127.50m左右，是該區域的最低點。1998年特大洪水，胖頭泡決口，最后也是在古恰段堤防炸開20多個口子，排泄洪水。吐洪口門選在蓄滯洪區最低處，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。

根據地形地質及內外水條件，在松花江干流堤防樁號14+200m處布置老坎子吐洪口門，以保證在完成錯峰任務后，及時有效的將洪水泄入松花江，使蓄滯洪區的人民群眾盡快重建家園，恢復生產生活，安居樂業。

3　吐洪口門型式及規模比選

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200 a時才會啟用，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，保護口門兩側堤身免遭沖刷。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，應力求簡單、實用[2]。本次設計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行方案比較，比較成果見表1。

表1　退水口門方案比選表

由上表可以看出，灌注樁造價比旋噴樁造價少308萬元，但由于灌注樁成墻施工難度較大，施工工相對復雜，參考國內類似臨時扒口行洪口門設計的成功經驗，本次設計采用在口門兩側堤身土體內通過旋噴樁成墻形成裹頭。

3.2吐洪口門規模比較

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

4　吐洪口門布置

老坎子吐洪口門總凈寬250m，采用一孔布置，未啟用前過流段采用黏土堤防封堵。啟用時利用炸藥將口門內黏土堤炸開分洪。吐洪口將在設計爆破和水力沖擊共同作用打開吐洪口,設計中將吐洪口分二大類處理：中間的170m寬布置洞室爆破；兩側各40m讓水流自然沖潰。吐洪口門與兩側堤防型式相同，堤頂高程133.17m，堤頂寬度8m，堤防兩側邊坡1∶3.0，采用草皮護坡。

吐洪口門采用扒口型式分洪，吐洪口門兩側布置高噴灌漿裹頭，對吐洪口門兩側堤防進行保護。高噴體平面上成喇叭口形，通過高噴形成的壁狀加固體控制口門寬度，上游擴散角30°，下游擴散角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，下部高程應深入堤基一定深度，最大深度8m，堤腳范圍內深度減小到4m。根據地質勘查報告，吐洪口門基底位于粉土質細砂層，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，進入非液化土層1m[3]。

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40m，對堤防兩側邊坡均采用格賓護砌，格賓厚度0.5m，下設0.1m厚砂礫石墊層及無紡布一層。護坡底部采用2.0×2.0m的格賓石固腳。