第1章　黃河上的水閘加固特色

1.1　黃河大堤上的大型水閘概況

黃河是我國第二大河，發源于青藏高原巴顏喀拉山北麓的約古宗列盆地，流經青海、四川、甘肅、寧夏、內蒙古、陜西、山西、河南、山東九省（自治區），在山東墾利縣注入渤海。干流全長5464km，總落差4830 m，流域面積75萬km2，多年平均天然徑流量約580億m3。黃河自河源至內蒙古托克托縣的河口鎮為上游，河口鎮至河南鄭州以北的桃花峪為中游，桃花峪至入海口為下游。

黃河下游流域面積2.3萬km2，僅占全流域面積的3%；河道全長878km，河道上寬下窄，比降上陡下緩，由2.65/10000到1/10000，按其特性可分為4段：①白鶴至高村河段，長299km，河寬水散，沖淤幅度大，主槽擺動頻繁，為典型的游蕩性河段，兩岸大堤堤距一般為5～10km，最寬處達20多km，河道比降2.65/10000～1.72/10000，支流伊洛河、沁河在此河段匯入；②高村至陶城鋪河段，長165km，屬于游蕩性向彎曲性轉化的過渡性河段，通過河道整治，主流已趨于穩定，堤距1.4～8.5km，大部分在5km以上，河道平均比降1.15/10000；③陶城鋪至墾利寧海河段，長322km，現狀為受工程控制的彎曲性河段，堤距0.4～5km，一般為1～2km，河道平均比降1/10000左右，支流汶河在此段匯入；④寧海以下為河口段，長92km，隨著黃河口的淤積、延伸、擺動，流路相應改道變遷，現行入海流路是1976年人工改道的清水溝流路，已行河31a。

目前黃河干流上已建的大型水利工程有龍羊峽、劉家峽、三門峽、小浪底水庫等，其中龍羊峽水庫設計總庫容247億m3，對黃河上游的洪水有較大的調節作用；小浪底水庫設計總庫容126.5億m3，是黃河下游防洪工程體系的骨干工程之一。

1.1.1　韓墩引黃閘工程

韓墩引黃閘工程位于黃河下游濼口至利津水文站之間黃河北岸大堤樁號286+925處。濼口與利津之間河道長約170km，韓墩閘下距利津水文站約25km。

韓墩引黃閘位于山東省濱州市濱城區梁才鄉韓墩，該閘為兩聯六孔，每孔為凈寬3 m、凈高3 m的鋼筋混凝土箱式涵洞；全長70 m，共分7節，每節長10 m，首節涵洞中墩厚1 m，邊墩厚0.7 m，縫墩厚0.8 m，高度均為8 m，在14.30 m高程（大沽高程，下同，該閘的大沽高程與黃海高程高差1.381 m）和18.25 m高程上分別設有鋼筋混凝土撐梁。胸墻底高程為13.50 m，頂高程18.50 m，厚0.4 m，閘首底板長3.65 m，厚1.70 m，其余洞頂、底板厚均為0.85 m。其余6節中墻、縫墻均厚0.45 m，邊墻厚0.70 m，頂、底板厚均為0.85 m，頂、底板與洞墻交角都設有0.3 m×0.3 m的抹角。每聯各節均為整體結構，兩聯間及節間均設有厚0.5 m、寬1 m的鋼筋混凝土墊梁。閘門采用鋼筋混凝土肋形結構的平面閘門，扇寬3.62 m、高3.15 m，自重17t，采用80t單吊點啟閉機啟閉。

韓墩閘設計流量60 m3/s，加大流量100 m3/s，設計引黃水位12.86 m。底板高程10.50 m，堤頂高程22.37 m，設計防洪水位22.80 m。1982年建設，1983年建成投入使用。灌溉面積75萬畝，灌區主輸水渠道長29km，設計過水流量60 m3/s。近幾年平均放水量為1.5億m3左右，主要供濱州、沾化、東營地區15個鄉（鎮）、504個自然村的農村灌溉，以及城市生活用水和工業供水。

該閘由黃河惠民建筑安裝隊施工。韓墩閘建成后，一直屬于濱城區河務局管理，2006年7月移交濱州供水分局管理。

1.1.1.1　設計施工情況

韓墩閘工程建筑物等級按1級設計，該地區設計地震烈度為7度。

設計防洪水位（以2011年為準）22.80 m，校核防洪水位23.80 m，閘前設計引水位12.88 m（大河相應水位13.24 m，流量117 m3/s），設計引水流量60 m3/s，閘前最大設計引水位13.70 m（大河相應水位14.06 m，流量400 m3/s），最大設計引水量100 m3/s，閘前最高運用水位20.32 m（相應于2011年大河5000 m3/s的水位），閘前設計淤沙高程20.80 m，閘前校核淤沙高程21.80 m，閘底板設計高程10.50 m，堤頂設計高程24.90 m，堤頂校核高程25.90 m（本期工程填筑高程22.30 m），閘前啟門運用最大淤沙高程18.32 m。

工程于1982年2月15日開工，至10月底全部竣工。該工程由惠民地區農辦、惠民修防處、濱縣和沾化兩縣等聯合組成施工指揮部。惠民黃河安裝隊負責混凝土和鋼筋混凝土工程施工，桓臺縣公社石工隊承包石方工程，土方工程由沾化縣組織民工完成。其他觀測、止水安裝、供電、排水等由安裝隊承包。

完成的工程主要有：挖基、黏土環及鋪蓋回填、墊梁和墊層澆注、底板澆注、閘室洞身澆注、基坑及大堤回填、閘門吊裝、機架橋澆注、啟閉機安裝、全部砌石工程。共完成開挖土方43803 m3、回填土方38429 m3，管理臺土方8951 m3、石方2956 m3，混凝土及鋼筋混凝土4647.5 m3。

韓墩閘原工程特性見表1.1-1。

1.1.1.2　水閘運行情況

韓墩閘建成后，一直屬于濱城區河務局管理，2006年7月移交給濱州供水分局管理。

韓墩閘建成投入運用后，管理單位制定并落實了各項管理制度，嚴格執行《涵閘閘門及啟閉機操作規程》《涵閘啟閉機檢修規程》《觀測設備操作規程》《發電機操作規程》，嚴格落實了各項崗位責任制。按規定進行了工程、水文觀測、日常管理、維修養護，保證了閘門啟閉，運用安全。

1.1.1.3　安全鑒定結論

根據水利部頒發的《水閘安全鑒定規定》（SL 214—1998）和《水閘安全鑒定管理辦法》（水建管〔2008〕214號）及相關規范要求，有關單位完成了韓墩引黃閘的各項調查、檢測和安全鑒定工作。依據水利部黃河水利委員會《關于印發山東黃河西雙河等八座引黃閘安全鑒定報告書的通知》（黃建管〔2009〕13號，2009年4月）有關韓墩引黃閘的安全分析評價內容及水閘安全鑒定結論，韓墩引黃閘存在以下主要問題：

（1）閘基各沉降觀測點的最終沉降值為29.5～32.8c m，最大沉降值32.8c m，出現在閘首段，均超過規范值。由于洞身不均勻沉降，導致洞身結構出現垂直于水流方向的24條裂縫，其中，23條裂縫的最大寬度超過0.3 mm，最大裂縫寬度1.25 mm。

（2）閘基防滲長度83.4 m，根據規范計算需要防滲長度123 m，不滿足要求。水平段滲透坡降最大值為0.48，超過規范允許值，閘基滲透安全不能保證。

（3）在地震作用下，由于混凝土強度達不到現行規范的要求，排架柱與閘墩頂相接處抗剪能力不足，地震時會產生排架斷裂、倒塌。

（4）洞身混凝土質量較差，保護層厚度不均勻，局部偏小，并有多處混凝土順筋剝落及鋼筋銹蝕現象。

（5）閘門滾輪支座處鋼筋混凝土板的抗剪強度不夠，門槽埋件銹蝕嚴重，滾輪因銹蝕均不能靈活轉動。啟閉機老化，4號閘門無法控制啟閉高度，不適應防汛快速操作的需要。

（6）電氣設備和室外線路老化，存在安全隱患。

（7）12個沉陷觀測點由于堤頂硬化或壓蓋等原因未挖出而不能使用，6個測壓管由于堵塞無法使用。

綜上所述，該閘評定為三類閘。

1.1.1.4　核查結論

2011年9月水利部黃河水利委員會安全鑒定核查組對本閘安全鑒定進行了核查，核查意見認為：本工程安全鑒定程序、鑒定單位資質、安全鑒定專家組成員資格符合《水閘安全鑒定管理辦法》的要求，安全鑒定書面成果基本反映了水閘存在的主要問題。

該閘閘基最大沉降量超過規范允許值；洞身結構多處出現垂直于水流方向的裂縫，閘基防滲長度及滲透坡降不滿足要求；在地震作用下，排架柱與閘墩頂相接處抗剪能力不足；洞身多處出現混凝土順筋剝落及鋼筋銹蝕現象；門槽埋件銹蝕嚴重，滾輪銹死；電氣設備線路老化；啟閉機已超過規定折舊年限，觀測設施部分損壞。

同意三類閘的鑒定結論。

初步設計主要對水閘除險加固工程進行了復核，確定了除險加固工程內容和各建筑物加固設計方案、閘門及啟閉設備型式和接入電力系統方式等，選定了施工總布置和總進度、主要建筑物施工方法及主要施工設備等，提出了投資概算。

1.1.2　三義寨閘工程

1.1.2.1　工程區自然狀況

蘭考黃河大堤位于黃河下游上端，大堤于古城開封市北側穿行而過，上端與開封縣堤防相接，下端與山東東明縣堤防相連。該段堤防始建于金大定六年（公元1166年），經歷代河道的變遷、沖決堵筑不斷修建而成。起止樁號分別為126+640和156+050。

本區屬暖溫帶、半濕潤大陸性季風氣候。年平均氣溫為14.1℃，最冷月為1月，月平均氣溫為-0.3℃；最熱月為7月，月平均氣溫27.0℃。年平均降水量619.3 mm，6—8月降水量占全年降水量的57.8%。多年平均蒸發量1937.0 mm，平均相對濕度為68%。該區冬季寒冷干燥，春冬干旱多風沙，秋季天高氣爽，夏季高溫多雨。雨熱同季的氣候，不僅適宜小麥和水稻等農作物生長，而且對花生、西瓜等經濟作物的栽培也極為有利。

蘭考河段屬典型的游蕩型河段，河勢寬、淺、散、亂、游蕩多變，素有“豆腐腰”之稱。大洪水時主流居中，落水時主流位置變化無常，時常造成河道工程出現重大險情。近年來黃河下游來水偏枯，泥沙集中淤積在主槽內，“槽高灘低堤根洼”的險惡局面逐年加劇，臨黃大堤存在順堤行洪威脅。

三義寨閘位于蘭考縣境內黃河右岸大堤上，相應大堤樁號130+000處。該閘于1958年建成，為大型開敞式水閘，屬1級水工建筑物。閘室為鋼筋混凝土結構，安裝弧形鋼閘門，共分三聯六孔，每2孔為一聯，每孔凈寬12 m，閘總寬84.6 m。閘底板長21.5 m，閘前防沖槽長11 m，其后設有59.5 m長的防滲黏土鋪蓋；下游消力池長16 m，漿砌石海漫長40 m，干砌石海漫長35 m，防沖槽長15 m。三義寨引黃閘設計正常引水流量520 m3/s，設計效益為：灌溉豫東、魯西南的開封、商丘、菏澤兩省三市20個縣農田1980萬畝，放淤改造鹽堿沙荒地15.6萬畝。

1.1.2.2　水閘運行情況

由于三義寨閘在多年運用過程中，閘身強烈振動，導致閘墩、閘底板、機架橋大梁裂縫，特別是閘底板嚴重裂縫，遂于1974年和1990年進行了2次改建：第一次改建主要是改中聯兩孔弧形鋼閘門為四孔平板鋼閘門，閘門寬4.8 m、高4.5 m，兩邊聯閘底板加高2.5 m，中聯閘底板加高2.0 m，設計流量300 m3/s；第二次改建主要是保留中聯四孔平板鋼閘門，拆除邊聯四孔弧形閘門，在原疊梁閘門槽處修建鋼筋混凝土擋水墻。兩次改建后的設計流量為141 m3/s，擔負著開封、商丘兩市十縣的農業用水任務。

三義寨閘在長期使用后出現諸多問題，如閘身強烈振動和不均勻沉陷，導致閘墩、閘底板、機架橋大梁、交通橋嚴重裂縫；鋼閘門板銹蝕、漏水，沒有導向裝置和行走輪不轉動等問題將會造成閘的抗洪能力降低；閘前、閘后渠道的嚴重淤積，導致引水效益下降；閘的運行能力、防洪能力的降低，對該閘今后的防汛也產生一定的威脅。

1.1.2.3　安全鑒定結論

依據《水閘安全鑒定規定》（SL 214—1998）以及《黃河下游水閘安全鑒定規定》（黃建管〔2002〕9號），根據河南開封三義寨引黃閘工程現狀調查分析、現狀檢測成果分析及復核穩定計算成果分析，認為該閘運用指標無法達到設計標準，存在嚴重的安全問題，不能滿足正常使用要求，評定為四類閘。

三義寨引黃渠首閘位于國務院明確的黃河重點固守堤段，承擔著分蓄黃河大洪水的壓力，其安全運用與否，事關黃河防洪安全大局，鑒于該閘為四類閘，按照水利部《水閘安全鑒定規定》（SL 214—1998），同意報廢重建。

三義寨閘兩側彎道段的堤防（三義寨閘渠堤）是右岸鄭州至蘭考三義寨重點確保段唯一沒有進行堤防加固的堤段。堤防深入臨河側渠堤樁號為0+000（對應黃河大堤樁號129+300）～3+480（對應黃河大堤樁號130+831），其中三義寨引黃閘上游側渠堤范圍為0+000～1+475，渠堤長1475 m；下游側渠堤范圍為1+560～3+480，渠堤長1920 m。需要根據三義寨閘改建的工程布置確定渠堤堤防加固的范圍。