滏阳河侯庄分流工程设计方案比选

车连常

（衡水市水务局，河北衡水 053000）

滏阳河侯庄分流工程设计方案比选

车连常

（衡水市水务局，河北衡水 053000）

滏阳河侯庄分流工程是衡水市区防洪保安的关键性工程，连接滏阳河、滏阳新河、滏东排河和衡水湖，集防洪分流、排水减灾、引水蓄水、城市景观等功能于一身，工程布置复杂，设计要求高，工程设计中对有关总体方案布置、多功能联合运用、水文及工程规模、结构方案、建筑方案等方面进行研究和创新，并将成果应用于工程建设中，效果良好。

分流工程；方案布置；成果创新

1 工程概况

滏阳河过去是子牙河南支的主要行洪、排沥、航运、灌溉综合性河道，自滏阳新河建成后，艾辛庄枢纽以下不再承担主要的行洪任务，而是主要排泄滹滏区间的沥水。滏阳河蜿蜒曲折自西南向东北穿过衡水市境内，流域内总长135.7km，设计流量150～290m3/s，是一条行洪排沥河道。

侯庄分流工程位于桃城区侯庄村南、衡水市区西南，距衡水市主城区约9km。工程区域属滹滏区间，地势平坦，西南高东北低，地面高程20.5～22.5m。

为提高衡水市区防洪保安能力，减轻市区及下游洪涝灾害的压力，衡水市在滏阳河市区上游侯庄村南修建了分流工程，当衡水市上游滏阳河发生高标准洪沥水时，通过分流工程进行调度，将部分洪沥水分流入滏阳新河，部分洪沥水通过滏阳河控制下泄，部分洪沥水短时间内滞蓄于侯庄分流工程上游。

工程分4大部分：①在滏阳河上修建节制闸，挡水位按20年一遇设计为23.21m，设计流量150m3/s；②在滏阳新河左堤52+800处新建分流穿堤洞，设计流量120m3/s；③扩挖滏阳新河与滏阳河之间的侯庄连接渠，分流流量达到120m3/s，同时在分流渠北岸滏阳新河左堤至节制闸及滏阳河左岸节制闸至原滏阳河旧堤之间按20年一遇修筑防洪围堤，形成一道防洪屏障；④拆除原滏阳河右堤穿堤洞，用交通桥代替，改造原滏阳新河左堤穿堤洞用于引水。

工程批复投资3750万元，目前工程已建成。

2 工程选址及总体方案

2.1 工程选址

工程布置在桃城区侯庄村南，该处滏阳河与滏阳新河距离最近，滏阳新河左堤与滏阳河右堤堤间距约286m，滏阳河主槽右河口至滏阳新河深槽中心距500m，又有旧工程侯庄连接渠可以利用，所以是布置分流工程的最佳地址。在滏阳河布置侯庄节制闸；在节制闸上游扩挖现有连接渠，将其改为分流渠；拆除现有滏阳河右堤侯庄穿堤洞，新建滏阳河右堤的交通桥；在滏阳新河左堤建分流穿堤洞；在分流渠右岸筑挡水堤，并在巨吴渠位置左右堤建排水涵洞；在分流渠左岸建防洪围堤，连接滏阳新河左堤、滏阳河右堤及节制闸，过节制闸后沿滏阳河主槽左岸河口向上游修筑防洪围堤，与滏阳河原左堤连接，初步形成防洪圈。工程布置结合原有滏阳新河左堤侯庄穿堤洞的引水要求，上游侧利用同一渠道，穿堤后引水和分流渠道分开。

工程建成后，通过滏阳河侯庄节制闸的节制使上游洪沥水进入分流渠，然后经滏阳新河左堤穿堤洞分流入滏阳新河。

2.2 总体工程布置方案

分流渠道线路布置对工程投资、工程优化起决定作用，故根据实际情况，选用两个方案比选确定。

2.2.1 方案1：分流渠与引水渠合建

工程位置现有一条引水渠道（原连接渠），该处两河距离最短，分流渠在原引水渠基础上进行扩挖改造。该方案优点是利用原有工程，线路短，占地少，工程量小，造价低；缺点为分流渠进口水流条件稍差，新旧工程结合较复杂。

2.2.2 方案2：分流渠与引水渠分建

新开挖分流渠，与引水渠分建，与引水渠平均堤距55m。该方案优点是水流条件较好，工程布置简单，新旧工程互不影响；缺点为新增占地多，工程量大，原有工程利用少。滏阳河右堤侯庄交通桥斜交角度大，桥长增加26m。侯庄分流涵洞与滏阳新河斜交，不符合有关对跨堤建筑物的要求，且洞身增长。巨吴渠与附近河道联通需增加两个节制涵洞，以上新增工程投资545.68万元。工程量及造价方案比较见表1。

表1 工程量及造价比较

2.2.3 方案比选

方案2（分建方案）虽然水流条件较好，但线路较长，且与河道斜交，工程复杂，工程量增加，投资增加很多，尤其是占地较多，且均为基本农田，征地困难，对当地群众生产生活造成不利影响。

方案1（合建方案）虽然水流条件较方案1稍差，新旧工程结合较复杂，但由于线路短，水流条件对分流影响不大，且利用原有工程，布置紧凑，与河道连接自然，占地及工程投资大幅度降低，因此选择方案1（合建方案）。

3 工程规模确定

侯庄分流工程规模的确定主要从以下几个方面进行分析论证：①当滹滏区间发生10年一遇沥水时，滏阳河衡水市区上游洪沥水流量210m3/s，市区排水流量30m3/s，如滏阳河下游不顶托，该标准洪沥水流量可以通过滏阳河市区下泄而不分流。但如果下游发生顶托，在市区段水位不超地面的情况下，滏阳河能够通过的下泄流量介于120～160m3/s之间，10年一遇沥水时可以向滏阳新河分流，分流流量为50～90m3/s，因此在滏阳河下游顶托条件下，分流量规模不宜小于90m3/s；②当滹滏区间发生20年一遇沥水时，衡水市上游洪沥水流量为280m3/s，市区排水流量为40m3/s，此时由于下游的顶托影响，滏阳河排沥流量只能达到150m3/s左右，在能够相机向滏阳新河分流的条件下，要求分流量达到170m3/s左右。为了减少工程量和投资，适当发挥侯庄节制闸以上河道的滞蓄功能，比选了分流量100，120，150m3/s 3个方案，各方案上游的淹没水深及淹没面积变化不大。因此，本次在满足10年一遇的分流规模前提下，并适当考虑20年一遇，尽量减少上游的淹没损失，综合分析选定分流规模为120m3/s。

综合上述分析，确定侯庄分流工程处滏阳河不同标准的流量和水位技术指标，见表2。最终确定侯庄节制闸（滏阳河）设计流量为150m3/s，分流渠道及分流穿堤涵洞设计流量120m3/s。

表2 侯庄分流工程处不同标准水位流量汇总表

4 主要建筑物的设计方案

4.1 穿堤洞设计方案比选

4.1.1 结构方案比选

适合该处工程的建设方案主要有两种，即开敞式挡水闸方案和涵洞方案。滏阳新河为大型行洪河道，堤防高大，如采用开敞式挡水闸方案，技术难度及投资将会大幅度增加，且该方案不利于堤防稳定和安全。穿堤涵洞方案投资省，利于大堤稳定，在类似工程中经常采用，故本次采用涵洞方案，结构形式选用钢筋混凝土箱涵。

4.1.2 布置方案比选

考虑与原有工程的结合，选取隔墙式和隔堤式两种布置形式进行投资方面的比选：方案1为钢筋混凝土隔墙式布置，分洪洞设6孔，每孔净宽3.5m，引水洞1孔，孔净宽3.0m，分洪涵洞与引水涵洞上游共用1条渠道和1个进水前池，渠道底宽23m，下游出口渠道用钢筋混凝土隔墙分为两条渠道，1条引水渠道底宽5.0m，1条分流渠道底宽18.0m；方案2为隔堤式布置，下游出口渠道用隔堤分为2条渠道，隔堤断面：堤顶宽3.0m，堤顶高程20.2m，边坡1∶1.5，全部用浆砌石护砌，土工防渗膜防渗。其他布置、尺寸两方案相同。

工程量及造价比较见表3。

表3 工程量及造价比较

由表3可知，隔墙式方案钢筋、混凝土工程量大于隔堤式方案，其他工程量相差不大，建筑工程投资隔墙式方案大于隔堤式方案212万元，故选用隔堤式方案。

4.1.3 工程布置

（1）上游段。该分流涵洞与引水涵洞上游共用1条渠道和1个进水前池，上游渠道底宽23m，分流涵洞上游为圆弧式钢筋混凝土悬臂式挡土墙与两岸连接。上游护砌长72m，其中干砌石护砌10m，浆砌石护砌52m，钢筋混凝土防渗板10m。

（2）洞身段。分流涵洞为两联，每联3孔，共6孔，孔径3.5m×3.5m。洞身长58.0m，分5节，进出口每节长14m（包括闸室段），其他每节长10m。洞身底板高程15.40m，底板厚0.7m，顶板、外侧立墙厚0.6m，中隔墙、接缝处立墙厚0.5m；闸室段边墩顶宽0.6m，底宽0.9m。进口闸室设胸墙及检修门槽，出口闸室设3.5m×3.5m直升式钢闸门6扇、2×80kN手电两用螺杆式启闭机6台及机架桥。机架桥桥面高程26.20m，总宽2.5m。机架桥至滏阳新河左堤顶设引桥连接。引水涵洞不变，为1孔，孔径3m×3m。

（3）下游段。下游出口两侧用浆砌石扭坡与两岸连接。下游护砌长96m，其中消力池段25m，浆砌石海漫25m，浆砌石护砌16m，干砌石护砌30m。建筑物总长度274.7m。

4.2 工程设计方案

用直升式钢闸门卷扬启闭机与直升式钢闸门液压启闭机启闭两种方案进行比选，闸室均采用岸墙式结构，按相同考虑，闸墩顶以上液压启闭机型式仅有混凝土导向排架，直升式钢闸门卷扬机启闭型式需要排架和机架桥。

4.2.1 造价比较

对不同部分进行比较，造价比较见表4。

表4 方案造价比较单位：万元

由表4计算可知，卷扬机启闭方案较液压启闭方案造价低41.83万元。

4.2.2 其他比较

直升式钢闸门卷扬机启闭型式为常规启闭方式，优点是结构紧凑，承载能力大，运行平稳可靠，安装维修简便，造价较低，启闭灵活，运行后维修保养费用低；另外卷扬式启闭机配有上下限位装置或机械式高度指示装置，还可按用户要求配置电子荷重指示和开度指示，实现现场和远程控制。

液压启闭方式是一种较先进的起重技术，该启闭机利用较小的动力便能获得较大的起重能力，操作简便，启闭速度较快，缺点是闸门偏载时，两柱塞油缸的负载不均，易引起油缸的不同步，顶梁偏斜，柱杆弯起，要求闸门具有较好的导向装置，侧向滚轮和导轨的间隙要求很严。另外该系统要求加液压油时必须过滤，油缸需进行严格的防锈处理，油泵吸油管易堵塞，液压系统调试安装复杂，造价及运行费用较高。工程经验表明，在北方地区启闭频率低、闲置时间长，该型式缺点更为突出。

综合考虑确定采用直升钢闸门卷扬启闭方案。

4.3 分流渠工程设计方案

侯庄分流渠利用滏阳新河深槽至滏阳河右堤之间的连接渠扩挖，总长500m。侯庄连接渠自滏阳河右堤穿堤洞经滏阳新河左堤穿堤洞、滏阳新河深槽倒虹吸、至滏阳新河右堤穿堤洞，长2.49km。现状底宽5m，边坡1∶2.5，渠深2～3.5m。为了减少占地，在现有侯庄连接渠基础上进行扩挖。侯庄连接渠设计流量20m3/s，现状渠底高程约15.84～15.82m。清淤扩挖后分流渠底宽15m，边坡1∶3，河底高程15.43～15.40m，设计流量120m3/s。分流渠左堤为防洪堤，为与滏阳新河左堤衔接，堤顶宽确定为8m，堤顶高程为24.23m。分流渠右堤为挡水堤，堤顶宽5m，堤顶高程23.00m，不防御高标准洪沥水，仅用于20年一遇标准以下洪沥水分流和引水。

5 建筑方案确定

建筑方案主要进行了常规布置与结合景观布置方面的比选。由于该处位于衡水市南部新区边界，与衡水湖国家级自然保护区相连，因此，从场地布置到建筑造型考虑了景观美化的因素。场地布置进行了绿化美化，节制闸机架桥及管理房进行了创新性的造型美化处理。

6 工程运用调度方案

6.1 当仅滹滏区间发生较高标准洪沥水，而滏阳新河不行洪时

滏阳河通过节制闸控制下泄流量不超过150m3/s，其余通过分流渠分流入滏阳新河。

6.2 当滏阳新河、滏阳河上游同期发生20年一遇以下洪水时

5年一遇滏阳河控泄130m3/s，10年、20年一遇滏阳河控泄130m3/s，其余相机分流。

6.3 当两河洪涝标准同大于20年一遇时

由于滹滏区间洪峰行程短，滏阳新河上游洪水需要先在上游洼地滞蓄，在滏阳新河洪峰到达前抢时机分流。当滏阳新河洪峰到达，且内河水位接近外河水位时，关闭分流穿堤洞，只通过滏阳河泄洪，剩余来水暂在闸上滞蓄，待滏阳新河洪峰过后，水位降至满足分流要求时，提开穿堤洞闸门分流。

6.4 在平常时期

进行适当的景观打造和服务设施建设，将其辟为市区和衡水湖景区的一处旅游景点，为市民及外地游客提供一处休闲、游玩的好去处。

参考资料：

［1］车连常.滏阳河侯庄分流工程的水文研究［J］.水科学与工程技术，2011（3）：14-16.

［2］河北省水利水电第二勘测设计研究院，衡水市水利勘察设计院.衡水市城市防洪规划［R］.2007.

［3］河北省水利水电勘测设计研究院，衡水市水利勘察设计院.滏阳河衡水市区段防洪排涝综合整治工程项目建议书（代可行性研究报告）［R］.2009.

Selection of Houzhuang Diversion Engineering Design of Fuyang River

CHE Lian-chang
（Water Authority of Hengshui City，Hengshui 053000，China）

Fuyang river diversion project in HouZhuang is Hengshui City flood control security key project，connection Fuyang river，Fuyang Xinhe，Fu east exhaust river and Hengshui Lake，set the flood control shunt，drainage disaster reduction，water diversion water storage，city landscape of functions in one，the project layout complex，design requirement is high，the engineering design on the overall plan layout，multi-function joint use，hydrology and engineering scale，structure scheme，construction scheme and so on research and innovation，and the result is applied in engineering construction，the effect is good.

engineering；scheme；results innovation

TV222

A

1672-9900（2013）01-0031-04

2012-10-29

车连常（1957-），男（汉族），河北景县人，正高级工程师，主要从事水利工程规划设计工作，（Tel）13932851131。