金寶航道大汕子樞紐工程總體布置分析

張麗娟 梁 軍

一、大汕子樞紐工程概況

大汕子河與金寶航道交匯于金寶航道樁號(hào)4+400處，此處金寶航道大致為東西走向，大汕子河從西北向而來(lái)與金寶航道斜交于樁號(hào)4+400處。

1.金寶航道

交匯處金寶航道南堤上（大汕子河口對(duì)面）建有寶應(yīng)湖退水閘，承擔(dān)從寶應(yīng)湖向高郵湖排澇的任務(wù)；金寶航道由此向下游約2km處與里運(yùn)河交匯，交匯處建有南運(yùn)西閘及船閘。金寶航道的主要功能包括通航、排澇、補(bǔ)水、調(diào)水等。

2.大汕子河

大汕子河以中心線為界，中心線西側(cè)屬淮安市金湖縣行政區(qū)劃，東側(cè)屬揚(yáng)州市寶應(yīng)縣行政區(qū)劃。與金寶航道交匯處大汕子河口寬約1500m，向上游河道漸漸開(kāi)闊，河道口寬逐漸增加。河道兩側(cè)皆為灘地，平均地面高程約為6.5m，河道內(nèi)正常水深約為6.0m，河底高程約為4.2m，是天然的水產(chǎn)養(yǎng)殖場(chǎng)，河道內(nèi)密布水產(chǎn)養(yǎng)殖網(wǎng)箱。

大汕子河是金寶航道與寶應(yīng)湖連通的主要河道，該段河道除作為養(yǎng)殖水面外，其主要的功能有：（1）汛期分泄寶應(yīng)湖200m3/s澇水。（2）寶應(yīng)湖枯水期，通過(guò)里運(yùn)河→南運(yùn)西閘→金寶航道→大汕子河向?qū)殤?yīng)湖補(bǔ)水。（3）該段河道還是寶應(yīng)湖內(nèi)漁船和生產(chǎn)船進(jìn)出金寶航道的主要水路。

3.工程規(guī)劃和樞紐建筑物組成

根據(jù)南水北調(diào)東線工程有關(guān)的規(guī)劃設(shè)計(jì)，大汕子處金寶航道采取封閉高水位輸水方案，需修建攔河壩將大汕子河與金寶航道分隔，以滿足向金湖站高水位輸水的需要。另外，為了兼顧大汕子河原有的排澇、補(bǔ)水和通航功能，在修建攔河壩的同時(shí)，尚需配套建設(shè)具排澇和引水功能的節(jié)制閘和通航的套閘。

因此，本次大汕子樞紐主要包括以下工程內(nèi)容：（1）大汕子攔河壩。長(zhǎng)約1.1km。（2）大汕子節(jié)制閘。設(shè)計(jì)排澇流量200m3/s（大汕子河—金寶航道），引水流量100m3/s（金寶航道—大汕子河）。（3）大汕子套閘。按等外級(jí)通航標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，套閘規(guī)模定為6×60m，通航凈空高3.0m。

二、樞紐位置及建筑物布置方案比選

1.樞紐位置比選

（1）本工程樞紐布置有泄水建筑物——節(jié)制閘，樞紐一側(cè)為通航河道——金寶航道，需考慮節(jié)制閘泄水時(shí)，在金寶航道一側(cè)產(chǎn)生的河道橫向流速對(duì)河道通航的影響。如樞紐布置移向大汕子上游，遠(yuǎn)離金寶航道，則下泄水流經(jīng)充分?jǐn)U散后，對(duì)河道通航的影響就可以不用忽略；如果樞紐靠近金寶航道布置，則須分析樞紐泄流對(duì)航道的影響，并采取必要的工程措施改善金寶航道的河態(tài)分布，保證樞紐泄流時(shí)不影響航道通航。

（2）本工程攔河壩較長(zhǎng)，投資約占整個(gè)樞紐工程投資的2/3，因此，樞紐布置應(yīng)盡可能縮短攔河壩的長(zhǎng)度，以降低工程造價(jià)。由于大汕子河越向上游河道越寬，攔河壩不宜向上游布置，宜布置在靠近金寶航道河道較窄處，并宜與河道中心線正交，以取得較小的壩長(zhǎng)。

（3）工程所在河道是地方群眾的養(yǎng)殖水面。除工程本身要占用一部分養(yǎng)殖水面外，工程建成后，攔河壩外側(cè)（金寶航道側(cè)）的養(yǎng)殖水面也將在金寶航道高水位調(diào)水時(shí)淹沒(méi)，失去養(yǎng)殖功能。此外，占用較多的養(yǎng)殖水面，也會(huì)增加工程征用地的費(fèi)用和難度。

以上幾個(gè)方面的因素互相制約、互有影響，綜合考慮各方面的因素，經(jīng)分析、討論，本次設(shè)計(jì)選定兩個(gè)樞紐位置進(jìn)行比選。

樞紐位置一：樞紐軸線布置于大汕子河樁號(hào)0+350處，樞紐軸線與河道中心線垂直。該方案壩址離大汕子河口較遠(yuǎn)，約為350m，節(jié)制閘泄流對(duì)金寶航道通航基本沒(méi)有影響；壩軸線與河道正交，攔河壩長(zhǎng)約為970m，占用大汕子河養(yǎng)殖水面約為615畝。

樞紐位置二：樞紐軸線布置于大汕子河樁號(hào)0+100處，樞紐軸線與與金寶航道中心線基本平行，與大汕子河道中心線夾角約60度。該方案壩址離大汕子河口約100m，節(jié)制閘泄流對(duì)金寶航道通航影響較大，需通過(guò)數(shù)模計(jì)算分析節(jié)制閘泄流對(duì)航道流態(tài)的影響，并需增加工程措施，消除節(jié)制閘泄流對(duì)航道的不利影響影響；壩軸線與河道正交，攔河壩長(zhǎng)約為1050m，占用大汕子河養(yǎng)殖水面約為180畝。

以上兩個(gè)樞紐位置，在同等的建筑物布置情況下，工程的施工組織難度、臨時(shí)工程設(shè)施等方面基本相同。兩種方案的差別主要反映在不同的布置方案所產(chǎn)生的攔河壩工程投資、養(yǎng)殖水面征用費(fèi)，以及為改善航道流態(tài)而增加的工程投資上。樞紐位置二方案比樞紐位置一方案增加投資約122萬(wàn)元，占樞紐工程總投資約（6000萬(wàn)元）的2.0%左右，增加的比例很小。由于建設(shè)工程的征地拆遷涉及地方群眾的利益，實(shí)施過(guò)程中往往會(huì)遇到不易協(xié)調(diào)的矛盾，對(duì)工程的投資和工期有著不確定性的影響。因此，本次設(shè)計(jì)選用樞紐位置二方案進(jìn)行樞紐布置，在基本不增加投資的情況下，減少工程建設(shè)對(duì)養(yǎng)殖水面的征用，以降低工程建設(shè)前期工作的難度。

2.建筑物布置

大汕子樞紐由大汕子攔河壩、大汕子節(jié)制閘、大汕子套閘3座建筑物組成，這3座建筑物主要有4種組合方案：

（1）節(jié)制閘和套閘分別布置在攔河壩兩側(cè)。

（2）節(jié)制閘、套閘布置于河道中間，攔河壩布置在建筑物兩側(cè)。

（3）節(jié)制閘、套閘布置在攔河壩東側(cè)。

（4）節(jié)制閘節(jié)制閘、套閘布置在攔河壩西側(cè)。

對(duì)這幾種布置方案的選擇，要綜合考慮建筑物布置對(duì)工程的運(yùn)行管理的影響，建筑物布置能否充分利用現(xiàn)有的地形條件，降低征地拆遷、施工圍堰及其他工程設(shè)施的造價(jià)等因素。

相對(duì)方案（1）、（2），方案（3）、（4）在工程的運(yùn)行管理和施工組織以及工程總體費(fèi)用等方面較為有利。其中方案（4）建筑物布置在大汕子河西側(cè)，該處河道內(nèi)有多條土埂，利用這些土埂可以減小施工圍堰的工程量，降低施工組織設(shè)計(jì)的費(fèi)用；另外，西側(cè)灘地交通不如東側(cè)灘地便利，水產(chǎn)養(yǎng)殖的漁塘較東側(cè)少，灘地的經(jīng)濟(jì)價(jià)值不如東側(cè)灘地，征地拆遷的難度和費(fèi)用較低。

綜合以上情況，本次設(shè)計(jì)選擇方案（4）進(jìn)行樞紐建筑物布置，并初步擬定建筑物布置方案：套閘規(guī)模為6×60m，臨大汕子河西側(cè)灘地布置，中軸線垂直于金寶航道主河槽；節(jié)制閘閘孔凈寬6×7m＝42m，在套閘東側(cè)與套閘平行布置，兩座建筑物中軸線相距85m，中間共用一條導(dǎo)流堤。攔河壩西接節(jié)制閘，東接大汕子河?xùn)|側(cè)灘地，長(zhǎng)約1.1km，壩軸線和節(jié)制閘、套閘上閘首交通線在一條直線上，與金寶航道主河槽平行，距大汕子河口約100m。

三、樞紐布置

金寶航道規(guī)劃為5級(jí)航道，航道內(nèi)橫向流速應(yīng)不大于0.25m/s。對(duì)上述樞紐布置方案進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整后，最終確定的樞紐布置方案為：套閘規(guī)模為6×60m，臨大汕子河西側(cè)灘地布置，中軸線垂直于金寶航道主河槽；節(jié)制閘閘孔凈寬6×9m＝54m，在套閘東側(cè)與套閘平行布置，兩座建筑物中軸線相距85m，中間共用一條導(dǎo)流堤，節(jié)制閘交通橋與套閘上閘首交通橋中心線在一條直線上。攔河壩西接節(jié)制閘金寶航道側(cè)導(dǎo)流堤，東接大汕子河?xùn)|側(cè)灘地，長(zhǎng)約1050m，壩軸線平行于金寶航道主河槽，和節(jié)制閘、套閘交通線相距60m（偏南）