拉萨河综合整治工程1#闸施工导流方案优化设计

许正松，沙 涵，李梦雅，杨琼

（中水淮河规划设计研究有限公司，安徽 合肥 230601）

1 工程概况

拉萨河1#闸工程为拉萨河城区段综合整治工程的重要组成部分，位于拉萨市城南，系拉萨河城区段自下而上的第1 座拦河蓄水建筑物，位于2#闸（橡胶坝）下游约2.077km、青藏铁路拉萨河大桥上游约1.635km，桩号16+900。

工程为Ⅱ等大（2）型工程，包括气盾坝、调节闸、导流墙、鱼道和充排气泵房等部分。主要建筑物等级为2 级，次要建筑物等级为3 级。挡水建筑物设计洪水标准为50 年一遇，设计行洪流量3350m³/s，相应设计洪水3635.16m，校核洪水标准为200 年一遇，校核行洪流量3950m³/s，相应设计洪水位3635.43m。气盾坝共设6 孔，单孔长90.0m，气盾坝段总长为540m，调节闸共5 孔，单孔净宽8.0m，分别为三孔一联和两孔一联，总长49.3m，充排气泵房与调节闸结合布置。

拉萨河流域地处青藏高原中部，属高原温带季风气候区，多年平均降水量431mm，雨季6—9 月降水量约占全年的90%。拉萨河1#闸分期设计洪水成果见表1。

表1 拉萨河1#闸分期设计洪水成果表（m3/s）

2 初步设计施工导流方案

2.1 导流标准

拉萨河1#闸主要建筑物级别为2 级，次要建筑物级别为3 级，导流建筑物级别为4 级，导流标准取10 年一遇。

2.2 导流方式

拉萨河汛期行洪流量较大，工程施工安排在非汛期完成。结合地形地质情况、水文特性、水工建筑物的布置和型式等，采取分期围堰导流方式。

第一个非汛期（2020 年10 月至2021 年5 月）：筑一期围堰，施工右岸3 孔气盾坝、调节闸和鱼道工程，利用左岸河槽导流，2021 年5 月底水下工程具备度汛条件；第二个非汛期（2021 年10 月至2022年5月）：筑二期围堰，施工左岸剩余3孔气盾坝，利用一期已建成的3 孔坝和调节闸导流。导流时段10 月至次年5 月，导流流量为706m3/s。

3 施工导流方案优化

3.1 变化原因

（1）本工程征用的临时用地为其他在建项目的施工范围，两个项目存在交叉制约影响，本项目及早完成可以提前移交占用地，确保两个工程均可以提前投入使用并发挥效益。

（2）2021 年5 月23 日是西藏自治区和平解放70 周年纪念日，2021 年7 月1 日喜迎中国共产党百年华诞，本工程为拉萨河城区段综合整治工程的重要组成部分，是《拉萨市“十二五”水利发展规划》所确定的重点建设项目之一，因此，要求工程于2021 年5 月23 日实现下闸蓄水目标。

3.2 方案优化

工程于2020 年5 月开工建设，计划于2022 年7 月完工。因工期节点目标发生变化，需跨汛施工，一期围堰存在防洪度汛要求，本工程施工期临时度汛洪水标准为20年一遇，洪峰流量为2930m3/s。因此，需对导流方案和导流建筑物重新设计。

优化后的导流方案仍采用分期导流，一期围护右岸部分气盾坝及调节闸，利用左岸束窄后河床导流，导流时段为2020 年7 月至12 月，导流标准为20 年一遇，导流流量为2930m3/s；二期施工剩余左岸气盾坝，利用右岸施工完的气盾坝+调节闸导流，导流时段为2021 年1 月至5 月，导流流量为706m3/s，施工导流布置图见图1。

图1 拉萨河1#闸施工导流平面布置图

3.3 导流方案比选

根据分期导流流量和主体工程布置，进行了两种导流方案比选，具体如下：

方案一：一期围护右岸一孔半，先施工右岸一孔半气盾坝+调节闸，左岸束窄后河床泄流；二期施工剩余左岸气盾坝（四孔半），利用右岸施工完的一孔气盾坝+调节闸泄流。

方案二：一期围护右岸两孔半，先施工右岸两孔半气盾坝+调节闸，左岸束窄后河床泄流；二期施工剩余左岸气盾坝（三孔半），利用右岸施工完的两孔气盾坝+调节闸泄流。

上述两方案通过围堰填筑工程量和基坑渗水量进行经济技术比选，具体详见表2。

表2 围堰特性及基坑渗流量对比表

两种方案围堰高度和填筑量相差不大，基坑排水量相差也不大，但根据当地气候，冬季前可利用施工时间约为5 个月，冬季后可利用施工时间仅为3 个月，考虑到充分利用冬季前施工一期主体工程，保证二期主体工程能顺利泄流，同时也减轻二期主体工程施工进度压力。综合考虑，采用方案二作为推荐方案。

4 优化方案设计

4.1 水力计算

4.1.1 一期导流水力计算

一期导流标准为全年20 年一遇洪水，相应的洪峰流量为2930m3/s，泄水方式采用束窄后的左岸河床泄水。下游水位查河床水位～流量关系曲线，得到明渠出口水位为3634.1m。

导流明渠内水深采用分段累计法推算水面线，求得明渠进口下游侧明渠水深，明渠宽度（束窄河床底宽）b=350m，两侧边坡为1:2，河道纵坡取0.024%，糙率取0.035，经计算，明渠进口下游侧明渠水位为3634.45m。

上游围堰水深以导流明渠进口处水深作为堰后水深（3.32m），采用宽顶堰公式计算上游水深，堰顶宽度b=350m，堰前水深为3.52m，上游水位3634.65m。

4.1.2 二期导流水力计算

二期导流标准为枯水期10 年一遇洪水，相应的洪峰流量为706m3/s，二期泄流方式为2 孔气盾坝+5孔调节闸联合泄流，下游水位查河床水位～流量关系曲线为3632.1m。

（1）调节闸水力计算

调节闸布置在气盾坝右侧，调节闸共5 孔，单孔净宽8.0m，闸底板高程3630.80m，长度为16.00m。调节闸泄流宽顶堰计算，b=40m，调节闸上游水位与下泄流量关系见图2。

图2 调节闸上游水位与下泄流量关系图

（2）气盾坝水力计算

气盾坝共6 孔，单孔长90.0m，隔墩厚3.0m，底板顶高程3632.20m。二期气盾坝泄流按宽顶堰计算，过水宽度按两孔计算，b=180m，气盾坝上游水位与下泄流量关系见图3。

图3 气盾坝上游水位与下泄流量关系图

经计算，二期采用2 孔气盾坝和调节闸联合泄流时，上游水位为3634.00m，调节闸下泄流量为334.52m3/s，气盾坝下泄流量为438.59m3/s，总下泄流量为773.11m3/s。

4.2 围堰超高计算

堰顶超高按波浪爬高、风壅水面高度及安全加高之和确定。施工期水域堰前水深为3.72m，计算风速取最大风速16.3m/s，风区长度按等效风区长度计算为1.0km。经计算，波浪爬高为0.62m，风壅水面高为0.03m，4 级围堰安全加高0.50m，围堰超高为1.2m。

4.3 围堰设计

围堰采用土石结构，围堰顶宽为5.0m，两侧边坡均为1∶2。围堰顶高程根据设计洪水静水位加超高1.2m 确定。

一期上、下游横向围堰顶高程分别为3635.85m和3635.30m，纵向围堰顶高程3635.30～3635.85m。二期上、下游横向围堰顶高程分别为3635.20m 和3633.30m，纵向围堰顶高程3633.30～3635.20m。一、二期围堰高度为3.3～5.2m，迎水侧均采用土工膜防渗，一期、二期围堰3633.5 高程、3632.5 高程以下坡面采用钢筋石笼防护，以上坡面采用10cm 厚混凝土防护。

5 结论

施工导流作为水闸工程施工的前提和重要保障，施工导流方案的选择直接关系着工程的进度和顺利实施。拉萨河1#闸由于关键节点调整，缩短了工期，通过优化施工导流方案，调整导流时段，有效的压缩了关键线路工期，确保工程在约定时间顺利下闸蓄水，使项目提前投入使用并发挥效益■