- 水閘加固與生態(tài)景觀設(shè)計(jì)
- 《水閘加固與生態(tài)景觀設(shè)計(jì)》編寫委員會(huì)編著
- 9372字
- 2021-10-22 20:18:50
1.2 東平湖二級(jí)湖堤上水閘概況
東平湖滯洪區(qū)總面積627km2,以二級(jí)湖堤為界,分為新、老兩個(gè)湖區(qū),實(shí)施滯洪分級(jí)運(yùn)用。設(shè)計(jì)滯洪水位46.00 m,相應(yīng)庫容39.79億m3;當(dāng)前運(yùn)用水位44.50 m,相應(yīng)庫容30.42億m3。
東平湖滯洪區(qū)位于山東省梁山、東平和汶上縣境內(nèi),位于黃河由寬河道進(jìn)入窄河道的轉(zhuǎn)折點(diǎn),是分滯黃河、汶河洪水,保證艾山以下窄河段防洪安全的重要水利工程。
東平湖地處黃河和汶河下游交匯的條形洼地上,位于大汶河下游山東省東平縣境西部,北緯35°30'~36°20',東經(jīng)116°00'~116°30'。東平湖上承大汶河來水,南與運(yùn)河相連,北由小清河與黃河溝通,為山東省第二大淡水湖,水資源豐富。
東平湖是黃河下游最大的滯洪區(qū),主要作用是削減黃河洪峰,調(diào)蓄黃河、汶河洪水,控制黃河艾山站下泄流量不超過10000 m3/s。東平湖在分滯黃河和大汶河洪水、保障黃河下游防洪安全等方面,發(fā)揮了重要的作用。
東平湖區(qū)域淡水資源主要來源有3個(gè):天然降水、大汶河來水和地下水。此外,還有黃河不定期分洪產(chǎn)生的水量。其中,大汶河來水是東平湖主要的供水水源。
東平湖為保障黃河下游防洪安全,充分發(fā)揮蓄滯洪區(qū)的防洪功能,其蓄水興利作用并不明顯,導(dǎo)致當(dāng)?shù)氐乇硭Y源利用率極低。據(jù)統(tǒng)計(jì),現(xiàn)狀條件下,東平湖區(qū)域水資源利用率只有5%左右,主要是利用地下水,地下水的開采率平均已達(dá)到72.8%,地表水資源利用率卻很低,地表水資源具有較大的開發(fā)潛力。
東平湖除了擁有豐富水資源條件之外,湖內(nèi)山水相依、綠樹成蔭,具有獨(dú)特的生態(tài)景觀,并擁有豐富水生物資源。東平湖古老、神秘的歷史變遷積淀了豐富的文化內(nèi)涵,這些都使其具有豐富的旅游資源。
由于黃河河道逐年淤積抬高,東平湖蓄洪運(yùn)用后向黃河排水越來越困難。為提高東平湖北排入黃河的泄流能力,2002年汛前對(duì)出湖河道進(jìn)行了開挖,使出湖河道最大泄流能力達(dá)到2350 m3/s,并在入黃口處修建了龐口防倒灌閘。這些工程在近兩年的防汛抗洪中發(fā)揮了顯著的作用。但是,由于龐口閘泄流能力明顯偏小,造成東平湖高水位持續(xù)時(shí)間長,加大了工程出險(xiǎn)概率,龐口防倒灌圍堰破除概率增大。一旦圍堰破除,黃河來水需要再次圍堵,不但取土困難,而且圍堵時(shí)機(jī)很難把握,圍堵不及時(shí)又將造成河道淤積。
東平湖老湖蓄滯洪運(yùn)用后一旦向北排水入黃河受阻,在緊急情況下可以利用八里灣閘通過流長河連通司垓退水閘向南四湖緊急泄水。南排流路雖然由于八里灣泄水閘的建成有了基本的控制手段,但整個(gè)排水系統(tǒng)尚不完善,一旦南排,必然產(chǎn)生倒灌,造成兩岸農(nóng)田受淹。因此,目前尚不具備向南泄水的條件。
東平湖二級(jí)湖堤是決定老湖調(diào)蓄能力的關(guān)鍵工程,設(shè)計(jì)為4級(jí)堤防,標(biāo)準(zhǔn)偏低,難以抵御風(fēng)浪的淘刷。石洼、林辛、陳山口等5座進(jìn)出湖閘供變電設(shè)備、啟閉設(shè)備及備用電廠機(jī)電設(shè)施已經(jīng)嚴(yán)重老化,運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)故障,而且維修困難,難以保證分泄洪閘的正常啟閉。東平湖沿湖建有多座小型排灌涵閘,但大部分涵閘建于20世紀(jì)60—70年代,目前存在設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)不足、滲徑達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)、基礎(chǔ)滲水、設(shè)備老化嚴(yán)重、堤身斷面不足、沉陷下蟄等安全問題。沿湖的臥牛堤、斑清堤、兩閘隔堤、青龍堤、玉斑堤修筑時(shí)由于多種原因,造成堤身質(zhì)量差,庫區(qū)蓄水運(yùn)用以來,高水位時(shí)全段滲水嚴(yán)重。石護(hù)坡年久失修,損壞嚴(yán)重,難以保證度汛安全。大清河險(xiǎn)工和控導(dǎo)工程已多年未進(jìn)行改建,坦石坡度較陡,根石臺(tái)頂寬小于2 m,壩頂寬度嚴(yán)重不足,極易出險(xiǎn)。一旦發(fā)生險(xiǎn)情,搶護(hù)困難,遇較大洪水時(shí)易造成垮壩事故。
東平湖滯洪區(qū)工程由圍壩、二級(jí)湖堤、山口隔堤及進(jìn)出湖閘等組成。二級(jí)湖堤將湖區(qū)分為新、老湖區(qū)兩部分,老湖區(qū)與汶河相通。東平湖圍壩從徐莊閘至武家漫全長88.30km,其中,徐莊閘—梁山國那里(0+000~10+471)為黃、湖兩用堤;梁山國那里—武家漫(10+471~88+300)為滯洪區(qū)圍壩,壩頂高程47.33~46.4 m(黃海高程,下同),壩頂寬9~10 m,壩高8~10 m,臨湖邊坡1∶3,背湖邊坡1∶2.5,臨湖干砌石護(hù)坡頂高程約43.90 m;老湖區(qū)設(shè)計(jì)分洪運(yùn)用水位44.79 m,新湖區(qū)設(shè)計(jì)分洪運(yùn)用水位43.79 m;二級(jí)湖堤從林辛閘至解河口長26.731km,堤頂高程46.79 m左右,頂寬6.0 m,堤高5~9 m,臨背邊坡均為1∶2.5,臨老湖區(qū)面46.59 m高程以下修有石護(hù)坡。
東平湖進(jìn)湖閘由石洼、林辛、十里堡、徐莊和耿山口5座閘組成,原設(shè)計(jì)總分洪流量11340 m3/s,由于徐莊、耿山口兩閘的引水渠較長和閘前淤積等因素影響,已堵復(fù)。根據(jù)1982年實(shí)際分洪情況分析,現(xiàn)東平湖最大分洪能力為8500 m3/s,考慮側(cè)向分洪不利因素,按7500 m3/s設(shè)計(jì);退水閘有陳山口和清河門兩座,原設(shè)計(jì)退水能力2500 m3/s,由于受黃河河床逐年淤積抬高的影響,退水日趨困難。為確保水庫運(yùn)用安全,并考慮湖區(qū)早日恢復(fù)生產(chǎn),1987年冬開始興建司垓退水閘,1989年竣工,退水入南四湖,設(shè)計(jì)退水能力1000 m3/s。
東平湖滯洪區(qū)共有水閘22座,其中,分洪閘6座,其他水閘16座。大多數(shù)閘修建于20世紀(jì)60—70年代,大多已運(yùn)行40多年,由于近幾年東平湖運(yùn)用情況發(fā)生了變化,1993年黃委批準(zhǔn)《東平湖擴(kuò)大老湖調(diào)蓄能力工程規(guī)劃報(bào)告》,老湖運(yùn)用水位由43.29 m提高到44.79 m。但這些水閘未進(jìn)行改建加固,其中許多水閘防洪標(biāo)準(zhǔn)不滿足要求;在近幾年運(yùn)用中,部分水閘出現(xiàn)機(jī)電設(shè)備老化、閘門漏水以及混凝土裂縫、炭化剝落、鋼筋銹蝕等現(xiàn)象。通過初步分析,馬口閘、碼頭泄水閘、流長河泄水閘、堂子排灌涵洞、臥牛排灌涵洞5座水閘需加固或改建。
1.2.1 林辛閘工程
林辛閘址位于東平縣戴廟鄉(xiāng)林辛村,樁號(hào)為臨黃堤右岸338+886~339+020。主要作用是當(dāng)黃河發(fā)生大洪水時(shí),通過石洼、林辛、十里堡等分洪閘分水入老湖,控制艾山下泄流量不超過10000 m3/s,確保下游防洪安全。
林辛閘修建于1968年,為樁基開敞式水閘,按2級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。全閘共15孔,孔寬6 m,高5.5 m,中墩厚1.0 m,邊墩厚1.1 m,全閘總寬106.2 m。閘底板高程38.79 m(除注明外均為黃海高程,下同),閘頂高程49.29 m,閘底板順?biāo)鞣较蜷L13.80 m。中孔閘室底板采用分離式,由閘孔中心分縫,底板寬7.0 m,閘墩下寬2.60 m、厚1.45 m,然后逐漸減薄至0.6 m。每塊底板下布置直徑0.85 m的鋼筋混凝土灌注樁18根,其中,7根長14 m,11根長12.5 m。邊孔為整體底板,由相鄰中孔的中心分縫,底板寬11.1 m,厚1.45 m,底板下設(shè)鋼筋混凝土灌注樁31根,其中,11根長14 m,20根長12.5 m。中墩底部長12 m,由高程39.29 m開始逐漸縮窄,至42.79 m高程處僅長5.5 m,在46.79 m高程又開始逐漸放長至10.4 m。頂部設(shè)移動(dòng)式啟閉機(jī),設(shè)公路和啟閉機(jī)混合橋1座,閘墩頂部凈寬10 m,兩側(cè)為鋼筋混凝土簡支公路橋板。中部設(shè)2根啟閉機(jī)行車梁,行車梁上平鋪鋼筋混凝土蓋板,在不啟閉閘門時(shí)全橋10 m均可通行汽車,閘門啟閉時(shí)汽車由兩側(cè)分上下道行駛。胸墻采用簡支式鋼筋混凝土疊梁結(jié)構(gòu)。閘室前黏土鋪蓋長40 m,上設(shè)0.5 m厚漿砌石防沖。在消力池首端38.79 m高程平臺(tái)下設(shè)反濾排水井1排,以減少閘基水位滲透壓力。消力池全長27.5 m,漿砌石結(jié)構(gòu),前半部有素混凝土護(hù)面,總厚1.2 m。消力池底高程36.79 m,消力坎頂高程37.79 m。下游海漫段漿砌石段長20 m,干砌石段長15 m,頂高程37.79 m,后接拋石槽。原設(shè)計(jì)水位為45.79 m,校核水位為46.79 m,分洪流量為1500 m3/s(遠(yuǎn)期1800 m3/s)。原工程特性見表1.2-1。
表1.2-1 林辛分洪閘原工程特性表

續(xù)表

水閘建成后,根據(jù)當(dāng)時(shí)的黃河防洪規(guī)劃,臨黃側(cè)設(shè)計(jì)水位由45.79 m抬高到49.79 m,校核水位由46.79 m抬高到50.79 m。由于上游水位的抬高,閘室所受的水平推力也增大,因此便需要添加井柱樁來承受加大的水平推力。此外由于水閘上下游水頭差的加大,閘室的防滲、消能及強(qiáng)度等方面都不能滿足安全的需要,因此要求采取相應(yīng)的加固和改建措施,遂于1977—1979年進(jìn)行改建。
凡屬新建部分按1級(jí)建筑物設(shè)計(jì),原有部分需要加固的按1級(jí)建筑物加固補(bǔ)強(qiáng)。加固措施是將上游閘墩及閘底板上延5.5 m,距上游2.65 m加一堰坎,溢流堰、閘門、胸墻及機(jī)架橋等均放在新建的底板及閘墩上。改建后的結(jié)構(gòu)情況如下:全閘共15孔,每孔凈寬6 m,底板長19.3 m,除兩邊孔為聯(lián)孔底板、寬11.1 m外,中墩為分離式底板,底板寬7.0 m,均在中孔分縫,下設(shè)灌注樁,邊孔48根,中孔30根。共計(jì)456根,樁徑0.85 m,長度12.7~19.7 m,底板高程39.79~39.17 m,門底堰頂高程40.79 m。閘室上部有公路橋、工作橋、機(jī)架橋、鐵路橋及機(jī)房、橋頭堡,閘室兩端各有漿砌石減載孔,填土高程44.29~43.79 m。
上游連接段總長59.5~74.5 m,其中,漿砌石鋪蓋長34.5 m,下設(shè)黏土防滲鋪蓋厚0.8~1.3 m,干砌石鋪蓋長25~40 m,前設(shè)拋石槽長5~8 m。
下游連接段長125.1 m,兩級(jí)消能,一級(jí)池長48.3 m,高程36.99~38.09 m,末端有尾坎,其高程40.39 m;二級(jí)消力池長15.2 m,底高程36.79 m;下游海漫長47.8 m,高程37.79 m,拋石槽長13.8 m。
1.2.1.1 水閘運(yùn)行情況
1.建設(shè)情況
林辛閘修建于1968年,為樁基開敞式水閘。1977—1979年進(jìn)行改建,凡屬新建部分按1級(jí)建筑物設(shè)計(jì);原有部分能加固的按1級(jí)加固補(bǔ)強(qiáng)。加固措施是將上游閘墩及閘底板上延5.5 m,距上游2.65 m加一堰坎,溢流堰、閘門、胸墻及機(jī)架橋等均放在新建的閘室上。
1982年4月,經(jīng)黃河水利委員會(huì)、山東黃河河務(wù)局聯(lián)合驗(yàn)收鑒定,除閘墩及底板混凝土標(biāo)號(hào)稍低于設(shè)計(jì)強(qiáng)度外,其他部位施工質(zhì)量屬尚好,可以交付使用。
改建施工時(shí),閘墩、消力池護(hù)面及一部分底板混凝土澆筑工程,由于黃砂顆粒偏細(xì)及使用了礦渣水泥,以致大部分混凝土齡期(28d)強(qiáng)度沒有達(dá)到要求,但經(jīng)檢驗(yàn)后期強(qiáng)度(60~90d)均已達(dá)到或超過設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。
2.運(yùn)行情況
該閘從初建完成至改建完成期間未正式運(yùn)用,初建后于1968年底進(jìn)行充水試驗(yàn),除閘門漏水外,其他情況正常。
1982年分洪運(yùn)用,分洪流量最大1350 m3/s。
2008年3月19日觀測資料顯示:最大沉降量561 mm,超過規(guī)范規(guī)定的最大沉降量150 mm,不滿足規(guī)范要求。最大沉降差為244 mm,超過規(guī)范規(guī)定的最大沉降差50 mm。
3.主要存在問題
通過現(xiàn)場調(diào)查分析,林辛閘主要存在如下的問題。
(1)部分閘墩表面有麻面、局部混凝土脫落現(xiàn)象;部分胸墻混凝土表面有麻面現(xiàn)象,個(gè)別部位混凝土脫落。
(2)閘門為鋼筋混凝土平面門,年久失修,3號(hào)、7號(hào)、10號(hào)和15號(hào)孔閘門混凝土脫落,金屬構(gòu)件出露、銹蝕嚴(yán)重;1號(hào)、6號(hào)、8號(hào)、13號(hào)、15號(hào)孔閘門頂止水裂開嚴(yán)重。
(3)機(jī)架橋橋面板有混凝土剝落、露筋及橋面板斷裂現(xiàn)象;交通橋橋板跨中部位混凝土剝蝕嚴(yán)重,鋼筋銹蝕裸露;工作橋護(hù)欄出現(xiàn)混凝土老化剝落、露筋及橋面板斷裂現(xiàn)象。
(4)左岸橋頭堡不均勻沉陷嚴(yán)重,上游南導(dǎo)墻、北翼墻、北減載孔墩與邊墩都出現(xiàn)裂縫。
(5)滲壓觀測管4組,在南北邊墩、5號(hào)和10號(hào)中墩上,原建每組有2管,設(shè)在下游鐵路橋面上,改建時(shí)每組在機(jī)房內(nèi)增設(shè)1管。從1982年開始,該閘A1~A4下游組泥土堵塞。
(6)電氣設(shè)備多為改建時(shí)架設(shè),部分為涵閘始建時(shí)配置,由于年久失修,部分線路已嚴(yán)重老化;電源開關(guān)部件為老式閘刀,開關(guān)不靈活,有黏滯現(xiàn)象;控制點(diǎn)沒有切斷總電源的緊急斷電開關(guān)。與石洼、十里堡分洪閘共用的備用電廠,35kV變電站,進(jìn)閘10kV變電設(shè)備不能正常使用。
(7)啟閉機(jī)已經(jīng)超過規(guī)范規(guī)定20年折舊年限,設(shè)備陳舊;啟閉機(jī)制動(dòng)器抱閘時(shí)出現(xiàn)冒煙現(xiàn)象,軸瓦老化;高度指示器均有不同偏差,有的失去作用;部分啟閉機(jī)減速器、聯(lián)軸器出現(xiàn)漏電現(xiàn)象;絕大部分啟閉機(jī)未設(shè)荷載限制器。
1.2.1.2 安全鑒定結(jié)論
2009年4月26日,黃河水利委員會(huì)在泰安組織召開了山東東平湖林辛閘安全鑒定會(huì)議,形成鑒定結(jié)論如下。
(1)防洪標(biāo)準(zhǔn)能夠滿足要求。
(2)閘室抗滑、抗?jié)B穩(wěn)定滿足規(guī)范要求,地基沉降差不滿足設(shè)計(jì)要求。
(3)地震工況下,機(jī)架橋排架結(jié)構(gòu)配筋不滿足要求,機(jī)架橋局部出現(xiàn)不均勻沉降。
(4)在樁基復(fù)核計(jì)算中,原底板樁基可滿足豎向承載力及水平承載力要求;新樁配筋滿足要求,中聯(lián)老樁配筋不滿足要求。
(5)消力池長度及深度滿足規(guī)范要求;海漫長度不滿足規(guī)范要求。
(6)過流能力滿足要求。
(7)閘墩混凝土結(jié)構(gòu)凍融破壞,不滿足抗凍等級(jí)要求,公路橋結(jié)構(gòu)配筋不滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。
(8)啟閉機(jī)已經(jīng)超過規(guī)范規(guī)定20a折舊年限。
(9)與石洼、十里堡分洪閘共用的備用電廠,35kV變電站,進(jìn)閘10kV變電設(shè)備不能正常使用。
(10)部分測壓管淤堵。
綜合以上情況,鑒于該閘存在機(jī)架橋排架,公路橋在設(shè)計(jì)工況下結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不滿足要求,樁基復(fù)核老樁配筋不滿足要求,地基沉降差不滿足設(shè)計(jì)要求,海漫長度不滿足規(guī)范要求,閘墩混凝土出現(xiàn)凍融損壞,啟閉設(shè)備超出使用折舊年限不能保證正常運(yùn)用,電氣設(shè)備老化等問題,該閘評(píng)定為三類閘,需要進(jìn)行除險(xiǎn)加固。建議措施:①對(duì)閘基進(jìn)行加固處理;②對(duì)機(jī)架橋、公路橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固;③加長海漫長度;④更新啟閉機(jī)設(shè)備和電氣設(shè)備。
1.2.1.3 核查結(jié)論
2011年5月水利部安全鑒定核查組對(duì)本閘安全鑒定進(jìn)行了核查。核查意見認(rèn)為:本工程安全鑒定程序、鑒定單位資質(zhì)、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,安全鑒定書面成果能夠客觀反映水閘存在的主要問題。核查認(rèn)為三類閘的鑒定結(jié)論是準(zhǔn)確的。
建議初步設(shè)計(jì)階段根據(jù)下游現(xiàn)狀地面高程進(jìn)一步復(fù)核水閘過水能力,必要時(shí)提出相應(yīng)處理措施。施工期進(jìn)一步檢查消能防沖建筑物性狀,優(yōu)化除險(xiǎn)加固方案。
1.2.1.4 除險(xiǎn)加固后工程特性表
林辛閘除險(xiǎn)加固后,2043水平年的工程特性表見表1.2-2。
表1.2-2 林辛閘除險(xiǎn)加固后2043水平年工程特性表

續(xù)表

1.2.2 碼頭泄水閘工程
1.2.2.1 工程位置及概況
東平湖碼頭泄水閘位于小安山隔堤以北,圍壩樁號(hào)25+281處,始建于1973年,為1級(jí)水工建筑物。設(shè)計(jì)5年一遇排澇流量為50 m3/s,設(shè)計(jì)泄水水位39.50 m(大沽高程,下同),設(shè)計(jì)防洪水位為44.50 m,校核防洪水位為46.00 m,下游水位37.50 m。
碼頭泄水閘為兩孔一聯(lián)鋼筋混凝土箱涵式泄水閘,閘室段底板厚1.3 m,閘底板高程為36.20 m(大沽高程,下同),孔口尺寸為4.5 m×5.5 m,中墩和邊墩厚均為0.8 m;洞身分為兩段,進(jìn)口段長20.0 m,出口段長16.0 m,洞身底板厚0.8 m,涵洞四角均設(shè)高0.5 m三角形護(hù)角,涵洞底板頂高程為36.20 m,頂板高程為42.50 m。水閘上游設(shè)黏土鋪蓋長30.0 m,厚度0.9~1.4 m,黏土鋪蓋上層設(shè)0.4 m漿砌石防沖層,上、下游翼墻均采用漿砌石扭曲面擋土墻與漿砌石護(hù)坡連接。
原碼頭泄水閘工程特性見表1.2-3。
表1.2-3 原碼頭泄水閘原工程特性表

1.2.2.2 工程現(xiàn)狀
碼頭泄水閘建成于1973年,目前該閘已不能正常運(yùn)行,從現(xiàn)場勘查及安全鑒定報(bào)告結(jié)果看,該閘主要存在以下問題:
(1)兩邊墩所設(shè)爬梯下部2 m銹蝕嚴(yán)重。
(2)南橋頭堡沉降嚴(yán)重,與啟閉機(jī)房嚴(yán)重錯(cuò)位。
(3)右岸翼墻有1處豎向裂縫,海漫上塊石凹陷且塊石與塊石結(jié)合部有砂漿脫落現(xiàn)象。
(4)左孔洞身第一節(jié)與閘室段相接處有一長40c m的順?biāo)飨蛄芽p。
(5)橋頭堡與啟閉機(jī)房存在大量裂縫,且縫寬較大。
(6)閘門面板、主梁及門槽埋件銹蝕嚴(yán)重。
(7)工作便橋橋面板底部有3處斷裂。
(8)啟閉設(shè)備無供電線路,升降閘門靠手動(dòng)。
(9)消力池漿砌石結(jié)構(gòu)表面平整度差,所用塊石形狀不規(guī)則,且存在多處砌縫砂漿脫落的情況。
1.2.2.3 安全鑒定結(jié)論
根據(jù)水利部頒發(fā)的《水閘安全鑒定管理辦法》(水建管〔2008〕214號(hào))和《水閘安全鑒定規(guī)定》(SL 214—1998)及相關(guān)規(guī)范要求,有關(guān)單位完成了碼頭泄水閘的各項(xiàng)調(diào)查、檢測和安全復(fù)核工作。專家組認(rèn)為對(duì)碼頭泄水閘各鑒定項(xiàng)目的分析評(píng)價(jià)比較全面且基本符合實(shí)際。經(jīng)過認(rèn)真討論,形成《碼頭泄水閘安全鑒定報(bào)告書》,鑒定結(jié)論如下:
(1)該閘防洪標(biāo)準(zhǔn)不滿足新湖防洪運(yùn)用水位要求。
(2)過流能力滿足設(shè)計(jì)要求。
(3)該閘消力池設(shè)計(jì)長度滿足要求。
(4)該閘防滲系統(tǒng)已破壞,不滿足防滲要求。
(5)在東平湖現(xiàn)設(shè)計(jì)防洪水位及校核防洪水位工況下,閘室最大基底應(yīng)力、基底應(yīng)力最大值和最小值之比不滿足規(guī)范要求;平均基底應(yīng)力和抗滑穩(wěn)定系數(shù)滿足規(guī)范要求。
(6)閘室段及洞身段混凝土強(qiáng)度,抗彎、抗剪能力及裂縫開展寬度均滿足現(xiàn)行規(guī)范要求。
(7)閘門及其埋件損壞嚴(yán)重,已無法正常運(yùn)行。
(8)啟閉設(shè)備及電氣控制系統(tǒng)已超過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定折舊年限,已無法正常運(yùn)行。
(9)啟閉機(jī)房及橋頭堡裂縫較多,已成為危房。
綜合以上情況,該閘存在嚴(yán)重安全隱患,評(píng)定為三類閘。建議盡快進(jìn)行除險(xiǎn)加固。
1.2.3 馬口閘工程
因閘址處東平湖圍壩為1級(jí)建筑物,根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50286—2013)的規(guī)定,馬口閘的建筑物級(jí)別也為1級(jí)建筑物。
根據(jù)國家地震局1990年《中國地震烈度區(qū)劃圖》,閘址區(qū)基本烈度為Ⅶ度,按照《水工建筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(DL 5073)規(guī)定,采用基本烈度作為設(shè)計(jì)烈度,即設(shè)計(jì)地震烈度為7度。
設(shè)計(jì)引水流量為4 m3/s,設(shè)計(jì)排澇流量為10 m3/s,設(shè)計(jì)防洪水位44.87 m,設(shè)計(jì)引水位38.79 m,最高設(shè)計(jì)引水位41.10 m,排澇設(shè)計(jì)水位41.79 m,排澇最高設(shè)計(jì)水位42.54 m,排澇最低設(shè)計(jì)水位37.44 m。
馬口閘縱軸線與原閘相同。涵閘及圍壩相關(guān)部分拆除后,由于涵閘與排澇壓力涵洞連接需要,出口豎井位置不變。涵閘分為進(jìn)口段(長24.0 m)、閘室段(長8.5 m)、箱涵段(長45.2 m)、出口豎井段(長7.0 m)、出口段(長20 m),總長度104.7 m。
圍壩開挖后按照原堤線高程回填,穿堤涵段原堤頂路面為瀝青混凝土型式,在工程結(jié)束后應(yīng)將路面恢復(fù)到原狀。
1.2.4 東平湖滯洪區(qū)
1.2.4.1 工程現(xiàn)狀
東平湖滯洪區(qū)包括圍壩、二級(jí)湖堤、山口隔堤、進(jìn)出湖閘等。東平湖圍壩從徐莊閘至武家漫全長88.30km,其中徐莊閘至梁山國那里(0+000~10+471)為黃河、東平湖兩用堤;梁山國那里至武家漫(10+471~88+300)為滯洪區(qū)圍壩。
山口隔堤分為3段,全長8.542km;進(jìn)湖閘由石洼、林辛、十里堡3座閘組成,退水閘有陳山口和清河門兩座,由于受黃河河床逐年淤積抬高的影響,退水日趨困難。1987—1989年興建司垓退水閘,退水入南四湖。
1.2.4.2 工程存在的主要問題
東平湖滯洪區(qū)共有水閘22座,除分洪閘3座、退水閘3座外,還有其他引水排澇水閘16座。其中馬口閘位于山東省東平縣洲城鎮(zhèn),位于大清河進(jìn)入東平湖(老湖)入口處,相應(yīng)圍壩樁號(hào)79+300處,該閘修建于1966年,是集灌溉、排澇于一體的工程,設(shè)計(jì)流量灌溉為4 m3/s,排澇為10 m3/s,1孔鋼筋混凝土箱型涵洞,閘全長為54.2 m,分為5段,閘室總寬3.6 m,閘底板高程為36.79 m。馬口閘出口側(cè)面接有馬口排灌站。
該閘于2004年8月被黃委會(huì)基本建設(shè)工程質(zhì)量檢測中心評(píng)定為四類閘。其安全鑒定結(jié)果:該閘現(xiàn)設(shè)計(jì)防洪水位為44.87 m,比原設(shè)計(jì)防洪水位為43.29 m高出1.58 m,達(dá)不到防洪標(biāo)準(zhǔn)要求;閘室穩(wěn)定存在嚴(yán)重問題,不滿足規(guī)范要求;滲徑不足,閘體洞身段沉陷縫止水均已老化損壞,容易造成滲透破壞,防滲設(shè)施不能滿足抗?jié)B穩(wěn)定要求;在閘首前緣出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫,結(jié)構(gòu)配筋不能滿足相應(yīng)的設(shè)計(jì)規(guī)范要求;混凝土閘門及鋼閘門的閘門槽銹蝕嚴(yán)重,啟閉機(jī)老化,啟閉設(shè)備滿足不了閘門開啟和關(guān)閉的要求;沒有安裝電氣設(shè)施,觀測設(shè)施已損壞,工作橋欄桿損毀,橋墩不均勻沉陷過大,橋板架空,啟閉機(jī)房年久失修,門窗破敗,屋頂漏雨;上下游擋墻開裂嚴(yán)重,涵洞內(nèi)部沉陷縫內(nèi)側(cè)橡膠止水老化開裂,損壞嚴(yán)重,壓板及螺栓嚴(yán)重銹蝕,部分螺栓已經(jīng)銹斷。
1.2.4.3 存在的主要問題
(1)分洪問題。分滯黃河洪水是東平湖滯洪區(qū)的首要功能,能及時(shí)分洪削峰是確保黃河下游安全的關(guān)鍵。目前,黃河向東平湖分洪有石洼、林辛、十里堡3座分洪閘,總設(shè)計(jì)分洪能力8500 m3/s。其中,石洼分洪閘向新湖區(qū)分洪,設(shè)計(jì)分洪流量5000 m3/s,始建于1967年,1969年完成,1979年完成改建;林辛、十里堡2座分洪閘向老湖區(qū)分洪,設(shè)計(jì)流量合計(jì)為3500 m3/s,分別始建于1968年和1960年,分別于1980年和1981年進(jìn)行了改建。目前,影響分洪的主要問題是3座分洪閘的機(jī)電設(shè)施嚴(yán)重老化:①所用機(jī)電設(shè)備(主要是啟閉電機(jī))均為20世紀(jì)60—70年代生產(chǎn),經(jīng)過多年運(yùn)用,自身老化嚴(yán)重,維修十分困難;②動(dòng)力部分,包括變壓器、動(dòng)力線路、配電盤等,由于一直沒有更換,早已被國家列為禁用產(chǎn)品,不僅運(yùn)行中經(jīng)常出現(xiàn)故障,維修困難,而且當(dāng)?shù)仉娏Σ块T已多次發(fā)出整改通知,要求立即進(jìn)行更新改造,否則,無法保證汛期正常供電。2004年對(duì)石洼等5座進(jìn)出湖閘的機(jī)電設(shè)備進(jìn)行了安全鑒定,結(jié)論是:大部分機(jī)電設(shè)備嚴(yán)重老化,屬三、四類設(shè)備,需要更換改造。在近幾年每年汛前的啟閉試驗(yàn)中,由于機(jī)電設(shè)施原因,經(jīng)常出現(xiàn)閘門不能一次開啟的情況。這種情況如果發(fā)生在實(shí)際分洪過程中,不僅會(huì)給防洪總體部署造成重大影響,而且還可能造成嚴(yán)重后果。
(2)排水問題。東平湖滯洪區(qū)的排水通暢與否,不僅影響湖區(qū)的運(yùn)用成本,而且也直接影響滯洪區(qū)的調(diào)蓄能力。尤其是老湖,如果在蓄滯黃河或汶河洪水后能夠及時(shí)退水,就可以相應(yīng)增加其調(diào)蓄能力,減少新湖的運(yùn)用;同時(shí),也可以為防汛工作爭取主動(dòng)。否則,將導(dǎo)致高水位時(shí)間延長,湖區(qū)損失加大,防守任務(wù)加重。因此,排水問題對(duì)東平湖滯洪區(qū)的防汛顯得尤為重要。
根據(jù)規(guī)劃,東平湖滯洪區(qū)的退水出路有兩個(gè)方向:①向黃河退水,俗稱“北排”,是東平湖最主要的退水出路;②通過梁濟(jì)運(yùn)河向南四湖排水,俗稱“南排”,由于南排涉及南四湖的防汛,所以只能是“相機(jī)”進(jìn)行。東平湖滯洪區(qū)無論是“北排”還是“相機(jī)南排”,都存在一些問題。
1)對(duì)于“北排”,總體上仍然不暢。一是由于湖區(qū)群眾在陳山口、清河門2座出湖閘前修建了一些生產(chǎn)堤,使本來寬闊的湖面變成了數(shù)百米寬的河道,縮窄了過水?dāng)嗝妫又舻獭垑魏退参锏挠绊懀档土藘砷l的過流速度。二是兩出湖閘到黃河河槽有近6km的出湖河道,黃河水極易對(duì)其形成倒灌淤積,影響退水入黃。2002年開挖以后,在其末端圍堰上建設(shè)了設(shè)計(jì)流量為450 m3/s的龐口防倒灌閘。由于規(guī)模小,汶河發(fā)生超過5年一遇洪水時(shí),還須破除圍堰泄流;而且,為避免黃河水的倒灌淤積,在排水后需要及時(shí)堵復(fù)。若遇黃河、汶河交替來水,圍堰的破除、堵復(fù)也須交替進(jìn)行。從運(yùn)用情況看,2007年8月東平湖洪水期間曾對(duì)圍堰進(jìn)行了破除和堵復(fù),花費(fèi)了大量的人力、物力,耗資近千萬元,圍堰堵復(fù)實(shí)施難度很大。三是“北排”受黃河水位的影響很大,“北排”很容易受到黃河水的頂托。
2)對(duì)于“相機(jī)南排”,主要是利用梁濟(jì)運(yùn)河作為排水通道,同時(shí),梁濟(jì)運(yùn)河也是南水北調(diào)東線的輸水路線,該段工程的前期工作已經(jīng)開展。據(jù)了解,沒有考慮“相機(jī)南排”的需求,一是斷面過水能力與“相機(jī)南排”的規(guī)模還不相適應(yīng),二是沿河一些支流缺少防止倒漾的措施。因此,即使南四湖具備接納洪水的條件,也很難實(shí)現(xiàn)洪水的“相機(jī)南排”。
(3)工程安全問題。多年來,國家及地方政府對(duì)東平湖滯洪區(qū)的建設(shè)十分重視,先后安排大量資金用于防洪工程的建設(shè)和除險(xiǎn)加固,老湖的設(shè)計(jì)防洪水位也由以前的44.50 m提高到46.00 m。通過多年的建設(shè),應(yīng)該說防洪工程的強(qiáng)度不斷增強(qiáng),許多問題不斷得以解決。但是,由于東平湖滯洪區(qū)遺留問題太多,至今仍存在不少問題影響著工程的安全運(yùn)行。如:圍壩石護(hù)坡老化,坍塌破損嚴(yán)重;沿湖堤防上有多座20世紀(jì)60—70年代修建的排灌涵閘,存在設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)不足、設(shè)備老化嚴(yán)重、結(jié)構(gòu)缺陷等問題;沿湖的斑清堤、兩閘隔堤、青龍堤、臥牛堤、玉斑堤等堤防存在基礎(chǔ)及山體結(jié)合部滲水、壩身斷面單薄等問題。由于這些問題的存在,運(yùn)用時(shí)都會(huì)影響防洪安全。但是,相比之下,目前影響防洪安全最為突出的還是二級(jí)湖堤的抗風(fēng)浪能力不足問題。
二級(jí)湖堤是決定東平湖老湖調(diào)蓄能力的關(guān)鍵工程,設(shè)計(jì)為4級(jí)堤防,設(shè)計(jì)防洪水位46.00 m。由于二級(jí)湖堤修建或加高時(shí)我國還沒有頒布《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50286—1998),有關(guān)風(fēng)浪計(jì)算采用了蘇聯(lián)的西曉夫公式,設(shè)計(jì)風(fēng)浪爬高僅1.5 m,所以設(shè)計(jì)堤頂高程為48.00 m。從近些年的運(yùn)行情況看,二級(jí)湖堤防風(fēng)浪能力嚴(yán)重不足,主要是堤頂高度不夠、石護(hù)坡厚度偏小。2001年戴村壩站流量2610 m3/s,老湖水位44.38 m,風(fēng)力6~7級(jí),陣風(fēng)8級(jí),其風(fēng)浪爬高接近堤頂;2003年湖水位43.20 m,風(fēng)力6級(jí),陣風(fēng)11級(jí),風(fēng)浪爬高超過3.6 m,石護(hù)坡坍塌損壞4.53萬m2。按照現(xiàn)行《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50286—1998)復(fù)核,堤頂高度差1 m以上。顯然,當(dāng)老湖水位超過了45.00 m,只要遇到較大的北風(fēng),二級(jí)湖堤很難保證安全。為此,幾年來,防汛預(yù)案一直將保證水位確定為44.50 m。但問題是,雖然黃河分洪的概率較小,但老湖蓄滯汶河洪水卻是經(jīng)常運(yùn)用。2001—2007年,有5年超過了警戒水位。經(jīng)計(jì)算,如果遭遇黃河水頂托,汶河10年一遇洪水,老湖水位就可以接近46.00 m。如果水位真的超過了44.50 m,只要在46.00 m以下,是不敢貿(mào)然使用新湖的。
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