新孟河界牌水利樞紐風(fēng)景區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)與思考

趙 波 ，鄭月林

（1.山東省臨沂市蘭山區(qū)水務(wù)局,山東 臨沂 276000；2.山東省臨沂市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院,山東 臨沂 276000）

0 引言

水利樞紐工程建設(shè)不僅需要承擔(dān)自身防洪排澇等常規(guī)作用，新時(shí)代要求下，水利樞紐工程也是改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、提升當(dāng)?shù)鼐坝^格局的重要工程。水利樞紐工程建設(shè)過(guò)程中需要充分考慮景觀效益。周易[1]認(rèn)為河道生態(tài)建設(shè)是河道治理的重要發(fā)展方向；孫健等[2]對(duì)櫻花園水利風(fēng)景區(qū)規(guī)劃建設(shè)進(jìn)行分析；馮琳[3]以淮安水利樞紐為例，對(duì)灌區(qū)水利適應(yīng)性景觀規(guī)劃進(jìn)行研究；水利景區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工程[4～6]，需要考慮多方面因素：水力因素、地質(zhì)因素、景觀因素、政策因素等。結(jié)合新孟河界牌水利樞紐工程建設(shè)為例，對(duì)水利景區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)進(jìn)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(dāng)?shù)胤篮闃?biāo)準(zhǔn)，增強(qiáng)水資源配置能力，兼顧地區(qū)航運(yùn)等。主要功能是擋潮、引排水和通航等。

2 水利樞紐規(guī)劃設(shè)計(jì)

2.1 站址比選

選取兩個(gè)方案進(jìn)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(jié)果見表1。由表1 可知：本次設(shè)計(jì)招標(biāo)擬推薦整體水流條件相對(duì)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(jié)合已建類似工程的經(jīng)驗(yàn)，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(duì)位置有兩種方式：閘站和船閘分開布置（簡(jiǎn)稱分建方案），兩者之間設(shè)導(dǎo)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(jié)合在一起布置（簡(jiǎn)稱合建方案），兩者之間不設(shè)導(dǎo)（航）堤，共用上下游引河，建筑物之間設(shè)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(duì)船閘船舶的影響可通過(guò)增設(shè)隔水墻解決。方案二比方案一節(jié)省工程費(fèi)用4200 萬(wàn)元。經(jīng)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(zhǎng)度約為600 m，樞紐外河側(cè)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(cè)，小夾江與新孟河間的船舶通行由于轉(zhuǎn)彎半徑較小，且與進(jìn)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(cè)引河需要加長(zhǎng)，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(zhuǎn)彎半徑較大，能滿足要求，方便管理，且該側(cè)岸線較長(zhǎng)，可縮短外河側(cè)引河長(zhǎng)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(jī)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(cè)；方案二，節(jié)制閘居中，泵站分列兩側(cè)；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(jìn)行綜合比較見表3。

表3 閘站工程布置三方案技術(shù)比較表

由表3可見，閘站集中布置方案，水流條件好，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(cè)，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(yùn)行、檢修和監(jiān)控等。

3 導(dǎo)流（航）墻長(zhǎng)度確定

1）節(jié)制閘和泵站間導(dǎo)流墻

根據(jù)南水北調(diào)東線解臺(tái)站（閘站結(jié)合）模型試驗(yàn)和新溝河拓浚遙觀南樞紐（泵站節(jié)制閘、船閘合建）數(shù)模計(jì)算成果，在上游導(dǎo)流墻過(guò)長(zhǎng)時(shí)，上游泵站側(cè)有較大的死水區(qū)及回流區(qū)，同時(shí)在導(dǎo)流墩靠閘側(cè)有旋渦，影響閘孔過(guò)流，并導(dǎo)致各閘孔流量分配不勻；下游導(dǎo)流墻有利于排水。本工程為雙向引排，上、下游導(dǎo)流墻長(zhǎng)度需要兼顧引排要求，初步確定節(jié)制閘和泵站間的導(dǎo)流墻長(zhǎng)度采用40 m。

2）節(jié)制閘與船閘間導(dǎo)航墻

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

本次采用MIKE3分別在設(shè)計(jì)流量、消能工況下對(duì)船舶停泊區(qū)橫向、順向流速，船閘與節(jié)制閘導(dǎo)航墻位置水流流態(tài)進(jìn)行模擬。結(jié)果表明：船閘側(cè)導(dǎo)航墻越長(zhǎng)，節(jié)制閘引排對(duì)船舶的影響越小，70 m長(zhǎng)導(dǎo)航墻可以滿足船舶的流速要求。計(jì)算成果見表4，計(jì)算流速分布見圖4～圖7。

工況1：節(jié)制閘新孟河側(cè)水位5.79 m，長(zhǎng)江側(cè)水位5.71 m。

圖4 工況1計(jì)算流速分布圖

工況2：節(jié)制閘新孟河側(cè)水位4.57 m，長(zhǎng)江側(cè)水位4.65 m。

圖5 工況2計(jì)算流速分布圖

工況3：節(jié)制閘新孟河側(cè)水位4.79 m，長(zhǎng)江側(cè)水位2.09 m。

圖6 工況3計(jì)算流速分布圖

工況4：節(jié)制閘新孟河側(cè)水位2.80 m，長(zhǎng)江側(cè)水位4.39 m。

圖7 工況4計(jì)算流速分布圖

4 結(jié)論

以界碑水利樞紐工程規(guī)劃設(shè)計(jì)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(shì)；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(guò)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(shù)值模擬分析，確定節(jié)制閘和泵站間導(dǎo)流墻長(zhǎng)度為40 m，節(jié)制閘與船閘間導(dǎo)航墻長(zhǎng)度為70 m。