福建省莆田市木兰溪宁海闸导流工程方案探讨

陈瑞椿

（莆田市秋芦溪水电管理处福建莆田351100）

福建省莆田市木兰溪宁海闸导流工程方案探讨

陈瑞椿

（莆田市秋芦溪水电管理处福建莆田351100）

木兰溪宁海闸位于木兰溪下游感潮段，闸址上游流域面积大，施工导流十分关键，因地制宜选择合理的导流方案，确保水闸施工安全、两岸堤防安全以及区域防洪防潮安全具有十分重要的意义。本文结合木兰溪上游附近的江东水闸迁建，从宁海闸工程布置，探讨分析选择合理的导流方案，以确保宁海闸施工安全，同时确保江东水闸原有承担的排涝挡潮功能，供类似项目参考。

木兰溪宁海闸；施工导流；水闸迁建；方案探讨

1　工程概况

拟建木兰溪宁海闸为一座集挡潮、蓄淡、景观为一体综合效益的拦河闸，工程总投资约10亿元。闸址位于宁海古桥下游700m处，总体建设方案为“河中央3孔平板闸+两侧平面立轴弧形门”，工程等别为I等，水闸永久建筑物为1级，设计洪水标准为100年一遇，校核洪水标准为300年一遇，设计防潮标准为100年一遇［1］；水闸工程含闸室、门库、弧门支座、消能工、上下游接线护岸、控制房、两岸堤防（含穿堤建筑物）、生产管理区、闸区文化公园等建筑物。闸室总宽度276m，河中央平板闸3孔总净宽75m，闸底高程-2.5m；两侧大跨度平面立轴弧形双开钢闸门，单侧净宽90m，闸底高程-0.5m。同时在闸室两岸各布置大门库，在距门轨约120m的两岸设置C30钢筋混凝土弧门支座。宁海闸建成后可在木兰溪河道形成长16km、水域面积300万m2、有效库容1500万m3的淡水湖景观带，对木兰溪下游淡水资源利用、提高灌溉保证率、改善两岸地表不循环以及南北洋水环境，建设水生态文明城市具有重要意义。宁海闸工程将建成为莆田市的标志性建筑之一。

现有江东水闸位于宁海古桥下游500m处，是木兰溪下游右岸防洪堤上的穿堤水闸，承担南洋部分片区防洪、排涝任务，共3孔总净宽7.5m，排涝标准低。宁海闸工程施工时，江东水闸位于其基坑范围内无法发挥作用；而且在宁海闸建成后，现有江东水闸位于宁海闸上游，出口受宁海闸闸前水位影响大，排涝调度需两闸联动才能取得较好效果，为确保宁海闸建成后江江水闸的调度主动性，确保上游南洋片区洪涝水能赶潮快速排泄，迁建江东水闸至宁海闸下游十分必要。同时两闸相距较近关联度大，在选择宁海闸施工导流方案时充分考虑江东水闸迁建工程的作用尤为重要。两闸位置详见图1。

2　宁海闸导流方案

图1　宁海闸及江东水闸迁建工程平面示意图

宁海闸闸址上游流域面积1610km2，工程施工受上游洪水、下游潮水影响大，选择合理的导流方案，确保水闸施工安全、两岸堤防安全以及区域防洪防潮安全十分重要。导流建筑物设计洪水标准为10年一遇，枯水期11～4月时段的设计洪峰流量547m3/s，全年设计洪水洪峰流量2890m3/s［2］；宁海闸闸址处10年一遇全年设计洪水洪峰流量为2890m3/s，若采取全年木兰溪河道一次性断流导流方案，则两岸需新开挖平均宽度约200m的明渠，明渠两岸以筑堤型式填高，防洪标准不低于10年一遇。因闸址上下游有宁海古桥、涵黄公路桥、G15沈海高速公路桥等跨河建筑物，且左岸有涵江垃圾处理中心，右岸村庄密集，受地形、地貌条件制约，全年明渠导流的方案难于实施。另外，工程区地基土层主要为厚度大的淤泥及淤泥质粉质粘土，明渠需放缓岸坡，或采取工程措施加固，征地范围大，工程投资量大。故宁海闸工程施工不宜采取河道全年一次性断流、两岸新建明渠的导流方案，对施工导流进行以下两种方案比较。

2.1汛期河道泄洪+枯水期明渠导流方案

为分时段导流方案，即汛期利用现有河道泄洪，枯水期右岸新挖明渠导流。宁海闸闸室工程需经历2个枯水期才能建成，枯水期施工时段为11月～4月，拟对主河床采取一次性断流，并利用右岸新挖明渠导流。第一个枯水期完成主河床基坑内的基础加固工程施工；临汛期时，拆除主河床的上下游围堰，利用现有河道泄洪；第二个枯水期再次对主河床进行截流，完成闸室上部施工。主河床基坑在2个枯水期内施工，两期围堰导流标准与型式相同。上游围堰轴线位于闸轴线上游200m，两端接左右岸滩地，土围堰全长300m；下游围堰按防御10年一遇潮水位确定，堰顶高程为6.4m，顶宽3.0m。

根据施工进度计划，平面立轴弧形门安排在两侧门库内制作，门库工程及弧形闸门制安无法在两个枯水期内完成，为充分利用汛期时段施工，需在左右岸门库的临河侧修筑纵向围堰，以实现门库工程及弧形闸门制安全年施工。纵向土围堰挡水标准按照10年一遇全年洪水位和10年一遇设计潮水位外包线考虑，相应设计高水位为5.5m。单侧围堰长度420m，堰顶高程6.5m，顶宽4.0 m。右岸新挖明渠承担枯水期导流任务，按11月～4月枯水时段10年一遇洪水设计。明渠规模结合江东水闸迁建综合确定。

2.2分期导流方案

利用现有河道分期导流，一期围堰先围封河中2孔平板闸和右侧平面立轴弧形钢闸门及门库的基坑；并对左河床预先开挖，由左河床过流。二期围堰围封河中1孔平板闸和左侧平面立轴式弧形钢闸门及门库的基坑，并通过一期围堰时己建成的右侧弧形门闸室和河中1孔平板闸过流。围堰挡水标准按10年一遇全年设计洪水位和10年一遇高潮水位外包考虑，一、二期土围堰相应设计水位6.37m，长度分别为800m和780m，堰顶高程为7.7m，顶宽4.0m。

2.3方案选择

从投资与工期分析，分期导流方案投资略低，但闸室枢纽工程需分成两个时段施工，施工总工期为36个月，较“汛期河道泄洪+枯水期明渠导流”方案增加12个月。从围堰布置分析，宁海闸闸址现状河床底高程约为-l.0m～-3.5m，地基土又分布有深厚的淤泥，采用分期导流方案堰顶高程为7.7m，围堰高度及底宽较大，纵向围堰布置受到空间限制，工程布置难度较大。从对上游防洪安全的影响分析，宁海闸上游已建木兰溪一期、二期、三期防洪工程的设计洪水标准为50年一遇；三期荔涵段下游至宁海闸闸址河段两岸堤防顶高程仅为6.5m～7.0m。采取分期导流方案时，闸址处河道10年一遇的设计洪水位为6.35m，高于天然河道50年一遇设计洪水位5.92m，且逼近下游现有堤防的堤顶高程，将严重威胁上游两岸的防洪安全。

因此，宁海闸施工导流方案采取“汛期河道泄洪+枯水期明渠导流”的方案较为可行。

3　宁海闸施工导流工程与江东水闸迁建

宁海闸施工导流方案拟采取“汛期河道泄洪+枯水期明渠导流”方案，由于闸址所处木兰溪河道为感潮河段，导流工程的设计规模受潮汐影响大，可结合江东水闸迁建工程，对宁海闸导流工程作进一步分析。

宁海闸施工导流分汛期和枯水期采取不同的布置方案，枯水期采取河道全断面截流、岸边明渠导流。如果导流明渠出口利用迁建后的江东水闸挡潮，施工洪水利用上游木兰溪河槽库容调蓄，可以有效降低宁海闸基坑上游围堰高度、减小导流明渠的设计规模，可节省投资效益明显。因此，结合宁海闸施工导流工程布置，提前迁建江东水闸是合理可行的。迁建后的江东水闸位于原闸址下游500m处，水闸外引港出口布置在宁海闸消能工末端约100m，并与木兰溪主槽衔接，内引港与现有的江东渠连通，与宁海闸的主体工程布置和施工总布置无交叉矛盾。

江东水闸迁建工程位于木兰溪堤防上，堤防设计洪水标准为50年一遇，相应堤防建筑物级别为2级，水闸等别为III等，主要建筑物级别为3级。按不低于堤防工程的防洪标准确定水闸的主要建筑物级别为2级，水闸的设计洪水标准为50年一遇。水闸排涝标准按30年一遇的城市治涝标准设计，水闸闸室共3孔净宽30m，设计最大排水流量352m3/s，

3.1单一明渠导流布置方案

枯水期宁海闸施工导流时，不考虑江东水闸迁建工程作用，采取在右岸新挖明渠连通基坑上下游木兰溪河道。围堰与导流明渠设计的洪潮组合工况按（1）上游枯水期10年一遇设计洪水（洪峰流量547 m3/s）遭遇下游多年平均年最高潮位4.74m，与（2）P=10%设计潮水位5.15m。导流明渠规模按枯水期10年一遇的设计洪水洪峰流量547m3/s计算确定，渠底宽48m，两岸坡比1：3.0，明渠进口底高程1.0m，出口底高程0.2m，渠底坡降1‰。上下游围堰及导流明渠两岸顶高程按10%设计潮水位5.15m加超高确定。

3.2利用迁建后的江东水闸调蓄导流方案

江东水闸迁建后，水闸上游内引港与现有江东渠连通，外引港接木兰溪河道。宁海闸枯水期施工时，可通过新挖明渠连接段将江东水闸的内引港与基坑上游木兰溪河道连通，同时利用江东水闸合理调度来承担宁海闸枯水期施工任务。正常时段利用江东水闸闭门挡潮和启闭排水调度，使上游木兰溪河道始终处于低水位状态；当上游发生设计洪水遭遇下游涨潮时，关闭江东水闸挡潮，同时利用木兰溪河槽调蓄洪水，待退潮后赶潮排水。

设计洪潮组合工况按（1）上游枯水期10年一遇设计洪水遭遇下游多年平均年最高潮位4.74m，与（2）上游枯水期多年平均洪水流量遭遇下游P=10%设计潮水位5.15m，经分析宁海闸上游河道库容曲线并经河道调蓄计算，洪潮遭遇的较不利组合为洪峰与潮峰同时出现。推算工况（1）江江水闸内江紧随高水位4.32m，工况（2）江东水闸内江最高水位3.45m，取两种工况外包作为不利组织，施工期江东水闸的内江最高水位为4.32m。木兰溪河道起调水位为2.0m，经调蓄计算，确定导流明渠最大排水流量为300m3/s，水闸内引港及导流明渠连接段的底宽为36m，两岸坡比为1：3.0。

3.3枯水期明渠导流方案比选

在宁海闸施工采取“汛期河道泄洪+枯水期明渠导流”方案前提下，单一明渠方案，明渠设计流量547m3/s，底宽48m，上下游围堰按P=10%潮位5.15m设计，堰顶高程6.4m。利用江东水闸迁建工程调蓄导流方案，明渠设计流量300m3/s，底宽为36m，上游围堰按经木兰溪河道调蓄后的水位4.32m设计，堰顶高程5.15m，下游围堰按P=10%潮位5.15m设计，堰顶高程6.4m。可以看出：宁海闸枯水期施工时，利用迁建后的江东水闸挡潮、通过木兰溪河道调蓄施工期洪水，导流明渠的设计流量由547m3/s减小为300m3/s，明渠底宽缩至36m；上下游围堰及导流明渠的设计水位由5.15m降至4.32m，上游围堰及明渠两岸的岸顶高程降低1.0m，大大降低了上游围堰和导流明渠的设计规模，工程效益明显。

4　结语

木兰溪宁海闸施工导流采取“汛期河道泄洪+枯水期明渠导流”的方案较合理，因宁海闸工程建设导致原江东水闸几近失效，需进行江东水闸迁建。利用迁建后的江东水闸进行宁海闸施工导流，可大大减小宁海闸导流明渠及围堰工程投资，同时也确保了原江东水闸承担的南洋片区排涝挡潮功能。利用迁建后的江东水闸进行宁海闸施工导流布置是必要的，也是合理可行的。陕西水利

［1］福建省水利水电勘测设计研究院《福建省莆田市宁海闸导流工程结合江江水闸迁建项目实施方案报告》，2015年8月

［2］福建省水利水电勘测设计研究院《福建省莆田市宁海闸工程可行性研究报告》，2015年12月

（责任编辑：唐红云）

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