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摘要：針對奔牛水利樞紐2019年度汛前無法恢復新孟河的行洪能力，需要調整奔牛水利樞紐施工導流方案。經過方案調整分析，現狀奔牛水利樞紐1#~4#圍堰滿足100年一遇洪水位6.44m的防洪安全要求；在區域遭遇50年一遇洪水時，奔牛水利樞紐范圍內新孟河斷流施工導致京杭運河及區域防洪水位一定程度的升高，優化區域導流調度后，新孟河斷流引起九里站水位升高12cm；建議在京杭運河九里站水位超過100年一遇防洪水位6.44m時，啟動新孟河應急破堰行洪預案，即拆除3#、4#圍堰，臨時恢復新孟河北排行洪能力。本文對類似工程施工導流方案調整可提供借鑒。

關鍵詞：施工導流；調整方案；優化

一、工程背景

根據新孟河延伸拓浚工程總體規劃，奔牛水利樞紐工程為新孟河延伸拓浚工程干河樞紐工程之一，位于常州市奔牛鎮新孟河與京杭運河交匯處，工程的主要任務包括防洪、引排水和通航，樞紐由京杭運河立交地涵、船閘、節制閘和孟九橋組成（圖1）[1]。

二、樞紐區域內新孟河斷流施工防洪影響分析

根據奔牛水利樞紐合并工期后的施工導截流設計情況，在現狀京杭運河南側開挖導流/導航河道，然后通過京杭運河上的1#、2#圍堰，形成穿京杭運河立交地涵的施工基坑；通過新孟河上的3#、4#圍堰，形成船閘和節制閘的施工基坑（圖2）。1#、2#和4#圍堰擋京杭運河洪水，設計防洪標準為20年一遇，設計洪水位為6.06m；3#圍堰擋新孟河洪水，設計防洪標準為10年一遇，設計洪水位為5.86m[2]。根據奔牛水利樞紐施工導截流布置，在船閘、節制閘工期延遲后，新孟河3#、4#圍堰無法按原計劃于5月31日前拆除，需參與2019年度度汛防洪，需對截流圍堰確定新的防洪標準，重新進行安全復核。1．樞紐施工防洪安全分析（1）京杭運河1#、2#圍堰安全復核京杭運河上的1#和2#圍堰等級為4級[3]，設計水位為6.06m。考慮這2座圍堰需參與2019年的度汛防洪，本次安全復核分別按50年一遇洪水位6.29m和100年一遇洪水位6.44m作為校核工況進行計算。1#圍堰為對拉鋼板樁圍堰，鋼板樁內力采用彈性地基梁法[4]，計算工況取控制工況校核洪水期進行計算。計算結果詳見圖3及表1。圍堰選用的鋼板其主要力學性能為：屈服強度≥350MPa，抗拉強度為470~630MPa，伸長率≥21%。鋼板樁截面模數W=1,340cm3/m，則計算最大應力σ＝191MPa<設計強度315MPa，截面強度滿足抵抗100年一遇洪水為6.44m的安全要求。2#圍堰為土圍堰，圍堰抗滑穩定分析采用瑞典圓弧法，復核計算成果表2。圖4和表2的計算成果顯示，在遭遇100年一遇防洪水位6.44m時，2#圍堰的抗滑穩定滿足規范要求。（2）新孟河3#、4#圍堰安全復核3#、4#圍堰擋京杭運河水，圍堰等級為4級，設計防洪標準為20年一遇，相應防洪水位為6.06m。考慮這2座圍堰也需參與2019年的度汛防洪，本次安全復核分別按50年一遇洪水位6.29m和100年一遇洪水位6.44m作為校核工況進行計算。3#、4#圍堰均為土圍堰，圍堰抗滑穩定分析采用瑞典圓弧法，復核計算成果見表3。上述計算成果表明，在遭遇100年一遇防洪水位6.44m時，3#、4#圍堰的抗滑穩定和滲流穩定均滿足規范要求。2．區域防洪影響分析根據《新孟河延伸拓浚工程奔牛樞紐斷流施工防洪影響分析》報告，通過近年來的水文實測資料，按照湖西地區50年一遇洪水，典型年為1991年，設計時段為7天（暴雨起訖時間為6月30日~7月6日），采用太湖流域全流域河網水動力數學模型進行模擬計算，分析奔牛水利樞紐范圍內新孟河斷流施工對區域防洪的影響。對新孟河斷流前后進行對比分析，計算成果參見表4。表4計算成果表明，在奔牛樞紐斷流施工期間，大運河洪水經新孟河北排入江通道被切斷，遇湖西區50年一遇洪水時，京杭運河由于新孟河口封堵排水出路減少，引起運河沿線水位壅高，丹陽、九里、德勝河口、常州最高洪水位分別抬升6、13、7、7cm；造峰期內（6.30~7.6）新孟河排江水量減少0.18億m3，相應湖西區排江水量減少0.18億m3，湖西洮、滆湖水位分別上升2、4cm，給運河行洪和周邊區域防洪帶來一定壓力。

三、優化導流調度方案

為緩解奔牛水利樞紐范圍內新孟河斷流施工對京杭運河及區域防洪水位升高帶來的影響，具體調度方案和控制措施如下：諫壁樞紐、九曲河樞紐開閘水位由丹陽站4.5m降至4.2m、開泵水位由丹陽站6.0m降至5.0m；魏村樞紐開閘水位4.0m、開泵水位由常州站5.0m降至4.3m；新溝河江邊樞紐開閘水位4.2m、開泵水位由常州站4.6m降至4.3m。通過上述導流優化調度措施后，在湖西地區遭遇50年一遇洪水時，奔牛水利樞紐上游九里站水位變化及區域洪水影響計算成果詳見圖4。通過優化導流調度，提前啟用沿江口門排水，在湖西區遭遇50年一遇洪水時，相應大運河丹陽、九里、德勝河口、常州最高洪水位均降低1cm，洮湖、滆湖最高洪水位分別降低2、1cm，調度挖潛后大運河沿線與區域洪水位均有小幅下降，但與現狀工況即新孟河斷流前相比，大運河沿線最高洪水位仍然偏高5~12cm。

四、應急行洪預案

根據奔牛樞紐截流圍堰安全復核計算成果，1#~4#圍堰防滲及整體穩定均滿足100年一遇洪水位6.44m的防洪要求。2015年水文資料顯示，京杭運河九里站最大行洪流量為489m3/s，最高行洪水位6.56m發生在6月29日；2016年水文資料顯示，京杭運河九里站最大行洪流量為358m3/s，最高行洪水位6.55m發生在7月5日。建議當京杭運河九里站水位超過100年一遇防洪水位6.44m時，啟動新孟河應急破堰行洪預案。

五、結論

（1）現狀奔牛水利樞紐1#~4#圍堰及基坑，滿足100年一遇洪水位6.44m的防洪安全要求；（2）建議在京杭運河九里站水位超過100年一遇防洪水位6.44m時，啟動新孟河應急破堰行洪預案，即拆除3#、4#圍堰，臨時恢復新孟河北排行洪能力。

參考文獻

[1]錢祖賓等.奔牛水利樞紐初步設計報告[R].揚州：江蘇省水利勘測設計研究院有限公司，2015.

[2]SL252-2017，水利水電工程等級劃分及洪水標準[S].北京：中國水利水電出版社，2017：3-8.

[3]SL303-2017，水利水電工程施工組織設計規范[S].北京：中國水利水電出版社，2017：3-14.

[4]倪成.彈性地基梁法在巖基水閘底板內力計算中的應用[J].

作者：蘇葉平 吳佩鋒 徐靜 陸志明 單位：江蘇省水利勘測設計研究院有限公司 江陰市水利局 揚州市勘測設計研究院有限公司 云南農業大學水利水電學院