莒縣黃花河攔河閘工程施工導流方案分析

馬 闊，栗瑞娟，張 超

（1.山東省水利工程局有限公司，山東 濟南250013；2.山東水務招標有限公司，山東 濟南250014；3.山東省水利勘測設計院，山東 濟南250014）

莒縣黃花河韓家村攔河閘位于柳青河支流黃花河上，是一座以防洪及灌溉為主的中型水利樞紐，設計灌溉面積265 hm2，主要灌溉莒縣閻莊、城陽鎮部分村的耕地。

1 主要建設內容

攔河閘除險加固工程主要建設內容包括：拆除原閘，新建8孔開敞式攔河閘，單孔凈寬10 m，閘室總凈寬80 m，主要由上游連接段、閘室段、下游消力池段、下游護坦及海漫段、下游防沖槽段等組成，新建機房橋頭堡并配套相應機電和金屬結構設備；新建1孔箱涵式引水閘，凈寬1.0 m，共2座，主要由進水口、閘室段、閘后圓涵段及出口段等組成；為了方便攔河閘與兩岸灘地的平順連接，在攔河閘左右兩岸設連接平臺，頂高程112.00 m；上下游河床整治段等。

2 工程條件

2.1 水文地質條件

攔河閘所在黃花河流域屬暖溫帶季風區大陸性氣候，降水量年際變化顯著，年內分布不均。夏季炎熱多雨，雨季一般集中在6～8月，雨量集中，強度較大，易造成洪澇災害。流域多年平均降水量804.5 mm，汛期6~9月降水量達598.0 mm，占全年降水量的74.3%。攔河閘主體工程宜安排在非汛期內施工。

攔河閘位于黃花河下游，所屬地貌單元為剝蝕堆積山間平原亞區，河道比降約5.5‰，主河槽呈U字形，河谷總寬度約206 m。攔河閘閘址處除兩岸堤體填土外，揭露地層上部為第四系松散堆積地層，下部基巖為白堊系地層。

2.2 工程特點

1）攔河閘位于柳青河支流黃花河上，河道內常年有水，為確保主體工程安全施工，施工期內必須做好施工導流工作。

2）攔河閘閘址處左右兩岸灘地較寬具備采取一次性攔斷河床明渠導流方式，河槽處相對較寬也具備采取分期導流條件。

3）工程區離村莊較近，施工期間對周邊村莊居民出行、噪音揚塵污染等有一定的影響，應采取必要的臨時工程措施及防護措施。

4）根據工程資金安排，同時結合河道汛期的防洪度汛要求，攔河閘主體工程應在一個非汛期內完成。

3 施工導流

3.1 導流標準

韓家村攔河閘工程為中型，工程等別為Ⅲ等，水閘等主要建筑物級別為3級，臨時建筑物級別為5級。

根據水利部《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252—2017）及《水利水電工程施工組織設計規范》（SL303—2017）規定，按所保護的對象、失事后果、導流建筑物使用年限和圍堰工程規模等因素，經綜合分析，確定本工程的導流建筑物級別為5級，相應施工導流洪水標準為10～5年重現期洪水。為了降低施工期間的導流風險，工程導流建筑物的洪水標準采用10年一遇重現期洪水。

3.2 導流流量

根據當地的降雨資料和河道的流量資料，經水文計算，閘址處河道非汛期11月至次年4月10年一遇洪峰流量為27.5 m3/s，10月至次年1月10年一遇洪峰流量為24.2 m3/s，2月至5月10年一遇洪峰流量為54.0 m3/s。

3.3 一次性攔斷河床明渠導流建筑物設計

1）導流明渠設計。閘址處河道兩側灘地較寬，其中左側寬約50 m，右側寬約75 m，具備開挖導流明渠的基本條件，在河道灘地較寬的右側開挖導流明渠，河床上下游修筑圍堰。

導流明渠長約310 m，底寬約10 m，邊坡1∶3，現狀河道河底上游高程約106.6 m，下游高程約105.7 m，右側灘地平均高程約110.5 m，最大渠深約4.8 m，經計算導流明渠內水深約0.75 m，流速約1.91 m/s。工程區內土質類別以壤土、礫質粗砂、含砂壤土為主，抗沖性能較差，對開挖后的導流明渠渠內水位0.5 m以上的渠坡及渠底進出口50 m范圍內進行護砌，采用編織袋裝土護砌。

2）上下游圍堰。上游圍堰高度按堰前正常擋水水位加安全超高加壅高與波浪爬高之和確定，即上游圍堰高度為1.94 m；下游圍堰高度按堰前正常擋水水位加安全超高確定，即下游圍堰高度為1.25 m。圍堰結構型式采用當地的土石圍堰，斷面尺寸為：頂寬4 m，邊坡采用1∶3。工程區內土質抗沖、防滲性能較差，需在圍堰迎水面采用復合土工膜防滲，其上采用編織袋裝土護砌。

3.4 分期導流導流建筑物設計

閘址處河道斷面較寬，約為90 m，河道底部平緩，具備采用分期施工的有利條件。

攔河閘主體工程計劃在一個非汛期內完成，采用分期導流方式，分左、右兩段進行施工。非汛期的10月至次年1月先施工右岸的攔河閘段，利用左側的河床進行導流，非汛期的2月至5月利用已建成的攔河閘導流，施工剩余的攔河閘工程。閘址處河道兩側灘地相對較寬，施工期內如遇超標準洪水，可適當將河槽向兩側灘地擴挖增加導流過水斷面，確保主體工程的施工安全。

第一期圍堰圍封主河槽右岸約45 m，河床束窄率約64.4%，河水從被束窄后的左岸河床通過，圍堰總長約270 m；二期圍堰圍封主河槽左岸約45 m，河床束窄率約66.7%，河水從已完建的右岸攔河閘段通過，圍堰總長約295 m。

一、二期圍堰上游頂高程按堰前正常擋水水位加安全超高加壅高與波浪爬高之和確定，下游頂高程按堰前正常擋水水位加安全超高確定，縱向頂高程按上下游圍堰頂高程的平均值確定。

3.5 導流設計方案確定

1）一次性攔斷河床明渠導流方案與分期導流方案均能滿足攔河閘主體工程干地施工的技術要求；全斷面導流方案中的導流明渠占用灘地，可作為主體工程的棄土區，分期導流方案中的圍堰灘地借土可結合主體工程棄土區選定，在方案比較時可不考慮占地投資影響。

2）一次性攔斷河床明渠導流方案：導流明渠土方開挖填量大，投資較大，約為56.48萬元，但施工期間受其他臨時工程干擾小，施工時間充足。

3）分期導流方案：圍堰填筑量大，從時間上分為兩拆兩筑，二期工程受一期工程施工牽制大，時間比較緊湊，主體工程有效施工天數相對較少；基坑開挖后宜發生滲透變形，型式為流土，縱向圍堰存在較大的安全隱患，不利于主體工程施工；為了保證工程的按時完成，需考慮冬季施工，混凝土等工程施工澆筑質量難以保證；導流措施費投資較小，約為45.67萬元。

經綜合比較后，一次性攔斷河床明渠導流方案主體工程施工時間充足，導流措施安全系數高，干擾性小，可避開冬季施工，投資雖比分期導流方案高10.81萬元，但利于工程實施，便于中標施工單位根據總體施工進度組織方案，利于協調，不浪費人力資源。