新孟河界牌水利樞紐風景區(qū)規(guī)劃設計與思考

趙 波 ，鄭月林

（1.山東省臨沂市蘭山區(qū)水務局,山東 臨沂 276000；2.山東省臨沂市水利勘測設計院,山東 臨沂 276000）

0 引言

水利樞紐工程建設不僅需要承擔自身防洪排澇等常規(guī)作用，新時代要求下，水利樞紐工程也是改善當地生態(tài)環(huán)境、提升當地景觀格局的重要工程。水利樞紐工程建設過程中需要充分考慮景觀效益。周易[1]認為河道生態(tài)建設是河道治理的重要發(fā)展方向；孫健等[2]對櫻花園水利風景區(qū)規(guī)劃建設進行分析；馮琳[3]以淮安水利樞紐為例，對灌區(qū)水利適應性景觀規(guī)劃進行研究；水利景區(qū)規(guī)劃設計是一項復雜的工程[4～6]，需要考慮多方面因素：水力因素、地質因素、景觀因素、政策因素等。結合新孟河界牌水利樞紐工程建設為例，對水利景區(qū)規(guī)劃設計進行分析。

1 工程概況

新孟河界牌水利樞紐是改善太湖和湖西地區(qū)水環(huán)境的重要工程，可提高當地防洪標準，增強水資源配置能力，兼顧地區(qū)航運等。主要功能是擋潮、引排水和通航等。

2 水利樞紐規(guī)劃設計

2.1 站址比選

選取兩個方案進行比選。分別是方案一：斜向入江方案；方案二：正向入江方案。兩方案平面布置圖見圖1。

（1）方案一：斜向入江方案

新孟河向北廷伸段河道順直地從界牌鎮(zhèn)入大夾江，河道中心線與江提的夾角約為57.9°。樞紐位于界牌鎮(zhèn)入江口處，軸線距大夾江約350 m，軸線與入江口處的江堤夾角約為32.1°。斜向入江方案工程總平面布置見圖1（左）。

圖1 方案平面布置圖（左為斜向入江，右為正向入江）

（2）方案二：正向入江方案

新孟河向北延伸段河道在距大夾江約2200 m處向先西彎曲，再在距大夾江約1200 m處向東彎曲后從界牌鎮(zhèn)入大夾江，河道中心線與江堤垂直。樞紐位于界牌鎮(zhèn)入江口處，軸線距大夾江約400 m，軸線與入江口處的江堤平行。正向入江方案工程選址示意圖見圖1（右）。

（3）方案比選

比選結果見表1。由表1 可知：本次設計招標擬推薦整體水流條件相對較好的方案一。

2.2 閘站（節(jié)制閘、泵站）和船閘布置方案的比選

本樞紐共有3 類建筑物，分別是泵站、節(jié)制閘和船閘，從功能上看，船閘主要是通航、防洪，節(jié)制閘和泵站主要是引排水和防洪。結合已建類似工程的經驗，一般是將泵站和節(jié)制閘布置在一起的。船閘與閘站的相對位置有兩種方式：閘站和船閘分開布置（簡稱分建方案），兩者之間設導流（航）堤，上下游引河分開布置，分建方案布置見圖2。閘站和船閘結合在一起布置（簡稱合建方案），兩者之間不設導（航）堤，共用上下游引河，建筑物之間設隔水墻，合建方案布置見圖3。

表1 總平面布置方案比選表

圖2 分建方案

圖3 合建方案

總體布置方案比選見表2。

表2 總體布置方案比選表

分建方案占地較多，投資較大，合建方案占地比分建方案少151 畝。閘站引、排對船閘船舶的影響可通過增設隔水墻解決。方案二比方案一節(jié)省工程費用4200 萬元。經綜合分析，推薦方案二，即合建方案。

入江口位于浦河和小夾江之間，這段江堤的長度約為600 m，樞紐外河側的河口寬度約為300 m，且樞紐中心線與江堤的的夾角為57.9°，樞紐與浦河及小夾江的間距均較小。如將船閘布置在東岸即靠近小夾江側，小夾江與新孟河間的船舶通行由于轉彎半徑較小，且與進入小夾江的船舶航行有交差，不利于船舶航行安全。另外，本工程采用了斜向入江方案，東岸岸線較短，受船閘引航道的影響，外河側引河需要加長，增加了工程占地和土方開挖量。若將船閘布置在西岸，船閘在小夾江與新孟河間通行的轉彎半徑較大，能滿足要求，方便管理，且該側岸線較長，可縮短外河側引河長度，減少工程占地和和土方開挖量。故閘站、船閘分別布置于東、西岸。

2.3 閘站（節(jié)制閘、泵站）工程布置方案比選

閘站工程由一座裝機流量300 m3/s泵站和聞孔總凈寬為80m節(jié)制閘組成，總體布置初擬了三種方案：

方案一，泵站居中，節(jié)制閘分列兩側；方案二，節(jié)制閘居中，泵站分列兩側；方案三，節(jié)制閘和泵站均集中布置，分列于河道的左右兩岸。

三方案進行綜合比較見表3。

表3 閘站工程布置三方案技術比較表

由表3可見，閘站集中布置方案，水流條件好，結構設計合理，便于管理，投資省。因此，推薦方案三，即節(jié)制閘和泵站均集中布置。考慮到節(jié)制閘的引、排流量大，為取得較好的引排條件，將節(jié)制閘布置在西側，與船閘相鄰，也便于今后的管理；而泵站布置在東岸，有利于安裝間的布置和建成后的操作運行、檢修和監(jiān)控等。

3 導流（航）墻長度確定

1）節(jié)制閘和泵站間導流墻

根據南水北調東線解臺站（閘站結合）模型試驗和新溝河拓浚遙觀南樞紐（泵站節(jié)制閘、船閘合建）數模計算成果，在上游導流墻過長時，上游泵站側有較大的死水區(qū)及回流區(qū)，同時在導流墩靠閘側有旋渦，影響閘孔過流，并導致各閘孔流量分配不勻；下游導流墻有利于排水。本工程為雙向引排，上、下游導流墻長度需要兼顧引排要求，初步確定節(jié)制閘和泵站間的導流墻長度采用40 m。

2）節(jié)制閘與船閘間導航墻

初步分析，船閘與節(jié)制閘間的導航墩，既有隔水功能，又兼副導航墻作用，根據船舶長度，導航墻長度不宜小于40 m。同時導航墻越長節(jié)制閘引排對船閘待泊區(qū)的橫向流速影響越小，導航墻長度初步確定采用70 m。

本次采用MIKE3分別在設計流量、消能工況下對船舶停泊區(qū)橫向、順向流速，船閘與節(jié)制閘導航墻位置水流流態(tài)進行模擬。結果表明：船閘側導航墻越長，節(jié)制閘引排對船舶的影響越小，70 m長導航墻可以滿足船舶的流速要求。計算成果見表4，計算流速分布見圖4～圖7。

工況1：節(jié)制閘新孟河側水位5.79 m，長江側水位5.71 m。

圖4 工況1計算流速分布圖

工況2：節(jié)制閘新孟河側水位4.57 m，長江側水位4.65 m。

圖5 工況2計算流速分布圖

工況3：節(jié)制閘新孟河側水位4.79 m，長江側水位2.09 m。

圖6 工況3計算流速分布圖

工況4：節(jié)制閘新孟河側水位2.80 m，長江側水位4.39 m。

圖7 工況4計算流速分布圖

4 結論

以界碑水利樞紐工程規(guī)劃設計為例，使用兩種入江方案比選，選取斜向入江的方式，該方案具備節(jié)省投資、水力條件好等優(yōu)勢；閘站與船閘采用合建的方式可減少工程占地面積，降低工程投資；通過3 種方案比選選擇泵站、節(jié)制閘各自集中布置作為閘站布置方案，可降低后期管理難度。使用MIKE3 數值模擬分析，確定節(jié)制閘和泵站間導流墻長度為40 m，節(jié)制閘與船閘間導航墻長度為70 m。