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关键词:水工建筑物河闸; 结构设计
Abstract: the hydraulic structures in water project is one of the key research projects. Papers to the suzhou region hydraulic structure as an example, the project layout and design of hydraulic structure two aspects of WenLing HeZha and key business of the design of the gate is discussed in the paper, for similar project aims to provide a reference for the role.
Keywords: penstock hydraulic structures; Structure design
中图分类号:TV文献标识码: A 文章编号:
引 言:
近几年,随着我国城市化进程的不断完善,水工建筑物对于改善城市水环境,提高防洪能力保障社会经济的可持续发展有着不可替代的作用。论文以苏州平原地区的水工建筑物为例,探讨了水工建筑物结构设计关键问题。根据用地布局及现状水系特点,采用分组团联圩并圩设大包围的方案,即分区分片设防洪包围区,以缩短防洪战线,新建及加固堤防和控制建筑物,提高防洪能力;包围内水系调整,河道整治,使排水畅通,增、改建排涝泵站。
1工程概况
文陵河闸及商贸区套闸均位于苏州市相城区中央商贸区。工程任务是:一是防洪,通过此工程及后续工程的实施,结合中央商贸区整体规划,使城区达到百年一遇的防洪能力;二是航运,商贸区套闸需满足水上旅游游船通航功能。
工程规模为:文陵河闸工程实施二孔8.50m节制闸一座;商贸区套闸按等外级航道建筑物设计,闸首宽12.00m,闸室宽12.00m,闸室长60.00m。根据区域河道规划,闸身顺水流中心线与规划的河道中心线基本重合。为缩短防洪岸线,闸身尽可能靠近外河口布置。
(1)文陵河闸
文陵河闸位于相城区中央商贸区东部,文陵河与元河塘交界处,新建罗蒙索夫桥梁东侧8m处置处。闸为整体式钢筋砼结构,设三孔,其中二边孔为闸室,中孔封闭其上作平台。底板垂直水流总宽28.40m,顺水流向总长8.00m。每个闸室(边孔)宽8.50m,中孔宽4.00m,中墩厚2.50m,边墩厚1.20m,底板面高程0.00m,底板厚1.20m,墩顶高程6.50m。节制闸孔径8.50m,计二孔,闸门采用下卧式钢闸门结构形式。门顶高程5.20m,闸门启闭采用卷扬式启闭机(配减速机)。
(2)商贸区套闸
商贸区套闸位于相城区中央商贸区中部,元和塘新开河支河与沈思桥河交界处,为12m套闸,闸室与闸首同宽,宽12m,闸室长60m。
上闸首垂直水流总宽17.20m,顺水流向总长20.00m,闸室宽12.00m,底板面高程0.00m,底板厚1.20m,消力槛高程1.00m,墩顶高程6.50m。西侧墩墙厚1.20m,东侧边墩墩墙厚4.00m,其内布置输水廊道,闸门采用下卧式钢闸门结构形式。门顶高程5.20m,闸门启闭采用卷扬式启闭机。下闸首垂直水流总宽17.20m,顺水流向总长20.00m,闸室宽12.00m,底板面高程0.00m,底板厚1.20m,消力槛高程1.00m,墩顶高程5.80m。西侧墩墙厚1.20m,东侧边墩墩墙厚4.00m,其内布置输水廊道闸门采用下卧式钢闸门结构形式。门顶高程4.50m,闸门启闭采用卷扬式启闭机。
2工程布置及水工建筑物结构设计
2.1设计依据
(1)工程等级
根据《城市防洪工程设计规范》(CJJ50-92)、《水利水电工程等别划分及洪水标准》(SL252-2000)、《苏州市城市防洪规划报告》,苏州市城市中心区和工业园区的城市等别为Ⅱ等,工程规模为大(2)型;相城区和其他几个区的城市等别为Ⅲ等,工程规模为中型。相城区防洪标准为100年一遇,根据《堤防工程设计规范》(GB50286-98),外河堤防及堤防上的水闸、泵站等建筑物工程级别为Ⅱ级。主要建筑物级别为2级,次要建筑物为3级。
(2)通航标准
中央商贸区河道无航道等级要求,为满足水上旅游通航功能,拟建商贸区套闸工程按等外级航道上建筑物设计。
2.2工程总体布置
2.2.1 工程控制高程
(1)堤防。外河防洪设计水位4.80m,加上安全超高0.40m,外河侧堤防高程不低于5.20m;内河最高控制水位3.80m,加上安全超高0.30m,内河侧堤防高程不低于4.10m。
(2)闸顶高程。闸顶高程不低于堤顶高程。本次二闸工程主要任务是挡水(商贸区套闸兼顾通航)。挡水时闸顶高程不低于水闸设计(校核)洪水位加波浪计算高度和相应安全超高值之和。
(3)设计控制高程。根据以上两条基本要求,文陵河闸顶高程、商贸区套闸上闸首闸顶高程及各外河堤顶高程取5.20m ;商贸区套闸下闸首闸顶高程取4.50m;结合中央商贸区地面使用情况,内河侧堤顶及闸室挡墙顶高程取5.00m。
2.2.2闸位选择
闸位选择遵循以下原则:(1)工程总体布置与苏州市相城区城区防洪规划、元和塘以西地区控制性详细规划等要求相一致,建筑物外形与周边环境相协调;(2)满足防洪、航运和改善城市水环境的综合功能要求;(3)工程总体布置与规划河道相一致;(4)平面布局紧凑合理,满足规范要求。
文陵河闸位于相城区中央商贸区东部,文陵河与元河塘交界处,新建罗蒙索夫桥梁东侧8m处置处。文陵河规划河道宽度30m,是商贸区东西向骨干河道,根据该片区防洪规划,本工程实施2×8.5m节制闸一座。闸孔分别布置两侧,二闸孔间的中孔为封闭孔,此形式同新建桥梁外形相协调一致,目前闸址南北侧为规划绿地,施工场地可布置于闸南侧,交通较为方便。闸站顺水流向轴线与桥梁中心线重合。
商贸区套闸位于相城区中央商贸区中部,元和塘新开河支河与沈思桥河交界处,西侧为御窑路,北侧为活力岛。所在河道规划河道宽度20m,根据该片区防洪规划,本工程实施12m套闸一座,闸首与闸室同宽,宽12m,闸室长60m。目前闸址西侧为规划公路绿化带,东侧为规划小岛,施工场地可布置于闸东侧,位置相对来说较为开阔,交通也较为方便。套顺水流向轴线与规划河道中心线重合。
2.3水工建筑物设计
2.3.1文陵河闸
1 工程概述
塔下水轮泵站位于义乌市钓鱼矶公园旁的义乌江上,属市区范围,是义乌市城市防洪工程中一部分,为Ⅲ等工程。是以义乌城区防洪为主,结合灌溉、发电、景观于一体的综合利用水利工程,坝址以上流域面积为1325km2,正常蓄水位58.3m,库容为335万方。本工程主要建筑物有堰坝、电站及厂房、工作桥、库区防洪与护岸等。右岸布置电站,电站装机容量为(320KW3台+160KWl台)1120kw。左侧布置泄流段,共14孔8m宽,4.6m高升卧式钢闸门。
2 塔下水轮泵站防洪设计标准
塔下水轮泵站的防洪风险指的是水轮泵站在实际的运行过程之中发生洪水漫越泵站坝顶, 从而导致失事破坏事件的可能性。根据相关文献的统计资料可知, 目前世界上约三分之一的水轮泵站大坝失事是洪水漫坝造成的。
我国从50 年代至90 年代,洪水漫顶风险失事的大坝共有1147 座, 约占同期失事总数的47%。那么这说明, 洪水漫坝是影响水轮泵站大坝安全的一个重要因素。为了能够有效地控制防洪风险率, 规划、设计和建造水轮泵站防洪大坝时必须考虑两个标准: 一是设计洪水标准,它决定着大坝允许通过的最大洪水或对大坝设计起控制作用的洪水。任何水库的防洪能力总是有限的。 在一定的经济技术条件下, 大坝只能防御比较合理的设计洪水, 不可能防御超标准的稀遇洪水。因此, 设计洪水又是大坝所需防御的洪水, 决定着大坝的防洪安全程度。二是工程设计标准, 它决定着设计洪水条件下大坝所留有的防洪安全富余。大坝的防洪安全受诸多不确定因素的影响, 如水文、水力等随机不确定性作用, 导致设计者在调洪演算过程和泄洪建筑物设计规模、坝顶高程的决策中,常取偏保守的设计; 而工程、管理等模糊不确定性作用, 导致大坝对洪水位超越坝顶事故常有一定的承受能力。因此, 工程设计标准的选择, 决定着大坝自身承受各级洪水的安全可靠程度。
这两个标准的概念和作用不同。它们共同制约着大坝的防洪安全性,可以统称“防洪设计标准”。传统的大坝防洪安全分析, 仅从设计洪水标准出发, 认为漫坝风险主要来自超标准洪水, 从而给出如下公式:
PF1=1/Tr;
PFN=1-(1-1/Tr)N。
上式中:
Tr——设计洪水重现期;
N——运行年限;
PF1、PFN——分别为1年与N年的漫坝风险率。
第一个式子忽略了泵站大坝通常所具备的抗洪潜力,也就是工程设计标准之争所留有的安全余地,按照多年来我国所执行的泵站大坝设计洪水标准,由第一个式子计算所得的各级各类大坝的防洪风险率要远远大于实际统计的漫坝率。那么,这就说仅仅从设计洪水标准的角度,对大坝的防洪安全进行考察是不全面的,或者说是存在其片面性的。因此, 对大坝设计洪水选择的技术经济合理性论证,不能离开工程设计标准. 只有将这两个标准有机地联系起来综合考虑, 才有可能较为准确地评估大坝防洪风险率。
3 塔下水轮泵站防洪调度原则分析
在防洪调度上,泵站本着贯有的调度原则:
3.1 必须在保证工程安全的条件下,合理利用水资源,进行发电,充分发挥工程效益。
3.2 当兴利与防洪矛盾时,兴利服从防洪。
3.3 当发电与灌溉矛盾时,发电服从灌溉。
在洪水调度的过程中,泵站在坚持调度原则的同时,凭借多年积累的经验,结合天气预报进行适时适量的调洪。虽然在洪水来临时预先腾空了防洪库容,但是容易造成预泄过多水量,造成水资源浪费,利益得不到最大化。
因而,在兴利与防洪调度上,为保证安全防洪调度,又使利益最大化,我就兴利调度谈谈几点想法:
1)、与防办建立本流域降雨情报与汛情通报系统,利用泵站上、下游水位变送器密切监测水位。
2)、密切关注气候变化,根据气象部门的强降雨预报,对雨情、水情进行分析,分析上游预计来多少洪峰流量,汇流时间,从而根据初设报告计算闸门的开启度及开启时间。
3)、应与上游、下游建立水文观测联网系统。将上游河道测得的流量和流速及时通报给本站,使得本站及时了解上游来水情况。下游测得的流量也应及时通报给本站,使得使得本站及时了解下游河道断面流量,从而合理确定闸门的开启度。
4)、在全市普降大雨时,容易使市内内河水位抬高,从而导致市区发生水涝。泵站汛限水位应结合城市防洪的相关要求,结合内河水位来确定。在一般情况下(指没有发生内河水位抬高,市区没有发生水涝),汛限水位控制在正常水位58.3m。
5)、当汛限水位为58.3m时,当水位高于58.3米时,实行来多少泄多少的原则,根据洪水流量逐步隔孔开启升卧闸。(发电流量3×11.8m3/s。)
(1)、当水位高于58.3米,低于5年一遇时,可根据上游流量并密切关注本站水位的变化及天气情况,确定开闸孔数、高度及关闸时间。
如:单宽流量小于6.4 m3/s.m,采用自由出流公式计算Q=Ube√2gH式中:
Q――泄洪闸下泄总流量(m3/s);
U――流量系数=0.60-0.18e/H,适用于0.1<e/H<0.65
b――闸孔净宽(m);
e――闸门开启高度(m)。
H――堰顶水头
如:单宽流量大于6.4 m3/s.m,采用淹没出流公式计算
Q= σUbe√2gH:
式中:
Q――泄洪闸下泄总流量(m3/s);
σ ----淹没系数,可根据e/H及z/H查得
U――流量系数=0.60-0.18e/H,适用于0.1<e/H<0.65
b――闸孔净宽(m);
e――闸门开启高度(m)。
H――堰顶水头
(2)、当水位高于58.3米而达5年一遇洪水位时,洪峰洪量达1270 m3/s,开闸泄洪,逐步隔开14孔,开启高度2.2米。密切关注水位的变化及天气情况,确定关闸时间。
(3)当水位高于58.3米,高于5年一遇而低于10年一遇水位时,洪峰流量达1770 m3/s,开闸泄洪,逐步隔开14孔,开启高度3.0米。密切关注水位的变化及天气情况,确定关闸时间。
参考文献:
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论文摘要:以沙坪水闸年最高水位的统计分析为例,本文对P-Ⅲ、指数Γ分布线型和对数Γ分布线型与经验频率点据拟合结果进行了比较。作为一种尝试,采用指数Γ分布线型和对数Γ分布线型拟合沙坪水闸年最高水位资料系列进行频率特性分析,取得了较为合理的分析研究成果。研究结果表明对数Γ分布线型优于P-Ⅲ和指数Γ分布线型,验证了沙坪水闸年最高水位频率分布线型服从对数Γ分布线型。
洪水频率统计分析是防洪排涝科学决策和规划设计的重要依据。在水文频率计算中,规范[1]推荐采用P-Ⅲ线型,但同时规定,经分析论证,也可采用其他线型。本文在文献《广义Γ分布的特性和应用》(金光炎、董秀颖,2003) [2]研究的基础上,尝试应用指数Γ分布线型和对数Γ分布线型拟合沙坪水闸年最高水位资料系列进行频率特性的统计分析。
1.沙坪水闸年最高水位的描述性统计分析
沙坪水闸位于西江下游右岸沙坪河入江河口处,见图1。该水闸是广东省鹤山市的一座以防洪、排涝为主,结合蓄水灌溉和改善航运的综合运用的中型水闸。该闸有从1964年自建闸以来至2006年43年的闸外年最高水位观测资料系列,见表1。资料系列的最小值、最大值分别为2.73m和6.99m,为此将年最高水位系列分为11个组限,其中组距宽度hi为0.53m的9组,其他组距2组。计算在每个组限内的年最高水位出现的频数fi,相应的年最高水位各组距区间上的经验频率为fi/n(n=43,i=1,2,…,11)。沙坪水闸年最高水位经验频率分组计算详见表3。在各组距区间上作以平均频率密度fi/(nhi)为高的直方图,见图4。从图4可看出直方图呈近似的正态分布形态,它有一个中间主峰,两头低,主峰在区间4.625<x≤5.155m上;年最高水位平均值、中位数都落在区间4.625<x≤5.155m上,经计算平均值为4.93m,中位数为4.78m。用矩法计算年最高水位经验系列统计量分别为:标准 差σ
12m,变差系数Cv=0.227,偏态系数Cs=-0.0622,峰态系数Ce=-0.808。
鹤山市
鹤山市
图1 沙坪水闸地理位置示意图
2. P-Ⅲ、指数Γ分布和对数Γ分布线型比较分析
《水文分析与计算》(刘光文,1963)中提出了径流频率分析适线的线型选择原则[3]:⑴在计算简便的同时,具有尽量高的精度和弹性;⑵曲线与经验频率点据得到最好的拟合;⑶曲线的形状大致符合水文现象的一定物理性质,如曲线应该有一定的极限,不该出现负特征值。这一原则同样适用在年最高水位统计分析中,其中第⑶点的实质是合理性要求,《水文频率分析述评》(金光炎,1999)也认为按照水文物理概念,曲线应该有上限,并对Slade(1936)、谢家泽(1958) 等人的研究观点作了介绍[4]。因此本文在上述原则的基础上对备选的3种频率线型进行比较。
2.1 P-Ⅲ、指数Γ分布和对数Γ分布线型的密度函数表达式及计算方法
P-Ⅲ密度函数[2]为式⑴:
式⑴中有3个参数。密度函数的定义域为当β>0时a0≤x
四参数指数Γ分布线型[2]的密度函数如式⑵:
四参数指数Γ分布定义域为λ≤y
三参数对数Γ分布线型[2]的密度函数如式⑶:
三参数对数Γ分布定义域为,当β>0时,A0≤y
在采用P-Ⅲ、四参数指数Γ分布和对数Γ分布线型频率累积曲线函数拟合适线过程时,由于参数都为非线性关系形式,不能通过某种转换变为线性形式,因此只能采用非线性迭代回归的办法求解。进行非线性迭代回归时,首先确定频率累积曲线函数的表达式,确定参数的初始值,然后根据某种方法进行搜索迭代,反复调整初始值,按规范应用最小二乘法原理使得观测值与拟合值的离差平方和最小时(或者结合其他一些条件)结束迭代过程,得到各参数的最后计算结果。另外,P-Ⅲ线型可利用已有的Φ值表、四参数指数Γ分布线型可利用三参数指数Γ分布线型(克里茨基-闵凯里型)已有的模比系数Kp值表通过变量坐标的平移转换得到适线结果。四参数指数Γ分布和对数Γ分布线型都比式⑴的P-Ⅲ线型多了1个参数,因此适线弹性要比P-Ⅲ线型大。在当今计算机技术被广泛应用于各领域的条件下,就计算方法难易程度与精度比较而言与P-Ⅲ分布线型相当。本例适线结果如图2、3所示,点绘在概率格纸上的经验频率点据上部呈现出向下凹的分布
形态。图中点据旁标注数字是水位发生年份。
图3 沙坪水闸年最高水位-频率曲线指数Γ分布、对数Γ分布线型比较图
2.2 P-Ⅲ、指数Γ分布和对数Γ分布线型拟合优劣分析及统计判别
频率线型拟合优劣分析可分为:一是从适用范围上对频率线型是否与给定区域内的所有水文数据系列拟合得好进行分析,这需要对多站数据系列进行分析;二是对单站数据样本拟合优劣进行分析。本例仅就沙坪水闸年最高水位单站观测数据样本拟合优劣进行分析,因此可以应用统计学的距离分析和统计判别方法。统计判别分析是根据事物特点的变量值和它们所属的类求出判别函数,依据判别函数对未知所属类别的事物进行分类的一种分析方法。常用的判别方法有距离判别、贝叶斯判别、费歇尔判别以及逐步判别。而距离判别法较为直观,适用面广,对各类(或总体)的分布无特定要求[5],因此本文采用距离判别法。
多个总体的距离判别是计算样本x到每个总体的距离d2(x∈Gi,i=1,2,…,k),然后比较这些距离,如x到总体Gi的距离最短,则判x属于总体Gi。明氏距离特别是其中的欧氏距离是人们较为熟悉的,也是使用最多的距离[5]。在本例计算
按时间序列排序
年份 水位a
按水位大小排序
年份 水位a
频 率b
p m (%)
P-Ⅲ线型
拟合值a 离差c
指数Γ线型
拟合值a 离差c
对数Γ线型
拟合值a 离差c
欧氏距离的具体过程就是求解观测值与拟合值的离差平方和。各备选线型的计算结果见表1。经计算P-Ⅲ适线参数 4.92m, Cv=0.228, Cs=-0.22;指数Γ分布线型适线参数取 4.93m,Cv=0.232, Cs=0, λ=2.24m;对数Γ分布线型适线参数取 4.93m, Cv=0.237, Cs=-0.0427,C0=8.57 m。表1中最后一行离差的SUMSQ值是观测值点据与各线型拟合值的离差平方和,即为样本x到各个频率分布总体Gi的欧氏距离的平方。从表1得出样本x到对数Γ分布总体的欧氏距离的平方为最小,故判定沙坪水闸年最高水位观测数据属于四参数对数Γ分布总体。
2.3 P-Ⅲ、指数Γ分布和对数Γ分布线型合理性分析
在变量的定义域方面,在P-Ⅲ线型的概率密度函数里,随机变量的定义域为当β=2/(σ·Cs)
表2 年最高水位频率计算成果对照表
注:表中数值单位为m,计算基面为珠江基面
3. 四参数对数Γ分布线型统计假设χ2-卡方检验
若假设H0:F(x)=F0(x)为真,年最高水位x 的
分布函数f(x)已知,即可求得年最高水位x在给定区间里的概率P(Ai)期望值(见表3),由观测值和期望值计算χ2值。因样本个数N=43>30[7],可认为是大样本。在应用χ2-检验时计算χ2所用的期望值npi不应小于5,需将期望值npi小于5的组距合并[8],因此将样本分组数调整为m=7,四参数对数Γ分布函数参数个数l=4,则统计量ΣΔi服从自由度 df为m-l-1=2的χ2-分布。在给定的显著性水平α=0.05下,查表得置信限,从而有统计量χ2=ΣΔi
4.结语
⑴规范[1]在总则1.0.7条中作了“水文计算应科学、实用,对计算成果应进行多方面分析,检查论证其合理性”强制性规定。因此对水文频率分析计算作线型选择时需从数学上的适线方法、合理性检验和统计假设检验等方面进行充分的分析论证。本文应用合理性检验和统计学的χ2-检验法,从多方面来验证沙坪水闸年最高水位频率分布线型服从四参数对数Γ分布线型的统计假设。四参数指数
图4 年最高水位频率密度分布直方图
Γ分布和对数Γ分布线型都可以作为沙坪水闸年最高水位频率分析备选线型用来分析比较。⑵关于洪水的上限值大小问题,我国王国安的研究(1999)认为,从物理成因上看,中国大流域PMF的洪峰流量,一般都应小于皮尔逊Ⅲ型曲线的万年一遇值[9]。从合理性分析年最高水位上限值C0应大于PMF的洪峰流量对应的水位值。因此本例采用四参数对数Γ分布线型适线得出的水位上限C0=8.57 m,相当于按P-Ⅲ线型和指数Γ线型计算的重现期分别为10068a、24931a,可认为上限C0是合理的。⑶本例的计算成果与广东省水利厅颁布的《西、北江下游及其三角洲网河河道设计洪潮水面线(试行)》的计算成果[6]比较,是偏于安全的(见表2)。对于其他地区或三角洲河网更大区域范围内,也可以开展这方面的研究,进行地区范围内的综合、分析和比较,并对四参数对数Γ分布线型设计值的稳健性、置信区间估计等特性作更深入的研究,以期取得更加科学合理的计算结果。⑷参照文献[10]的研究观点,沙坪水闸年最高水位系列也可通过正态分布统计假设检验近似服从正态分布,见图4。因上限C0> ,下限C0- A0< ,下限C0- A0< ,按正态分布计算在此范围内包含了99.91%的水位频率分布特性,与统计学的“3σ”原则[14] 的表述“若随机变量特性值服从正态分布,那么,在±3σ范围内包含了0.9973 的随机变量特性值。因此可以断言,在±3σ范围内几乎100%地描述了随机变量特性值的总体分布规律。所以,在实际问题的研究中,已知研究的对象其总体服从(或近似服从)正态分布,就不必从-∞到+∞的范围去分析,只着重分析±3σ范围就可以了,因为±3σ范围几乎100%地代表了总体”相比较,同样可以认为本文的研究成果是合理的。
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【关键词】挡潮闸;闸下淤积;原因分析;防治对策
1.闸下淤积的原因
1.1自然原因
潮流的涨落运动给予输沙有利条件,大量泥沙被带入闸下河道。落潮作为一个沿程冲刷的过程,但对于粒径较小的泥沙而言,落潮流速小于起动流速,涨潮含沙量明显大于落潮含沙量,泥沙逐渐堆积。
1.1.1风暴和盛行风对于闸下壅水有促进作用,含沙量迅速增加,有助于泥沙落淤。若盛行风方向和入海水道方向一致则导致海风顶托潮水使得落潮流速减慢而涨潮流速加大,加速闸下淤积。
1.1.2闸下河段曲流的发育导致径流及落潮水流行水不畅,狭长而蜿蜒的河道,感潮迟缓,水面坡降在泄流时较小,流速低,启动和挟沙能力差,易淤积港道。
1.2工程原因
挡潮闸兴建在沿海河口后,闸下引河的淤积加快,主要体现在如下几个方面。
1.2.1建闸后径流分配过程改变及河流径流量减小
由于建闸前上游有水必排,冲淤及时,建闸后上游水源被控制,排水量减少,汛期将多余的壅水排放,非汛期则蓄水灌溉,这样难以有足够的水量保证“冲淤量年平衡”。
1.2.2围垦的负面效应
在沿海滩面不断淤积推进的前提下人工围垦扩大土地面积适应国民经济发展需求是合理的,但是随着围垦面积的急剧增加闸下淤积情况也随之恶化。
1.2.3潮流量减少
由于上溯到潮区界的潮流量被闸身截断,潮棱柱体相应减少,相对来说纳潮容量变小,平均落潮流量(包括上游下泄径流量)也随之相应减少。
1.2.4上游河道断面小于闸孔净宽,减弱了下泄速度,加重了闸下淤积。上游河道过水断面的大小、行水障碍、淤积程度都会直接影响排泄速度,同时影响闸下水道的稳定。来水量的快慢、多少与下游水道的淤积有着紧密的联系。
2.减淤措施
2.1水力冲淤
2.1.1进行水源调度,增加港道泄水量,集中水量进行冲淤。
2.1.2根据规律调整闸门运行,选择正确时段,用高速水流冲淤
可以利用洪水连续冲淤;也可以使用风速风向,潮汐规律等集中水头差冲淤;开孔流、去除上游淤积,近闸位置局部清淤等。
2.1.3纳潮冲淤
纳潮冲淤对于解决河口水力冲淤水源不足的情况十分有效。试验结果表明,纳潮冲淤成本低廉,水源充足,不与工农业生产用水冲突,但无法避免上游淤积的问题。纳潮冲淤必须具备一些条件:一是在农业不用水的时候;二是纳潮闸需配备有反冲设施,上游须建控制潮水上溯的工程;三是在咸水可能回溯的河段,各引水口建封闭闸,阻止咸水进入农田。
2.2机械冲淤
2.2.1高压水泵疏浚高压水泵冲淤施工原理简单,即用高压水冲刷淤泥成泥浆,且和水充分混合,带动水流紊动,加大水流的挟沙能力,从而达到清淤的成效。主要用于切除边滩、河道、河心岛水上部分淤泥。这种方法费用低,设备简单,冲淤效果好,但是无法进行水下清淤作业。
2.2.2挖泥船疏浚
下泄径流减少是挡潮闸下港口发生淤积主要原因之一,也就是缺少足够的冲淤水源。作为港口清淤方法之一,挖泥船疏浚必不可少。不受水源限制是其最大的优点,还可以使用排泥管和泥浆泵输送泥浆至预定的填土地点,进行综合利用,吹填造地。挖泥船疏浚清淤内河效率较高,成本低廉;在潮汐河口由于受潮汐涨落的影响较大,需候潮施工,清淤效率相对较低、成本较高,可作为缺水年份或少数情况下,港道清淤补充措施。
2.2.3裁弯取直
闸下河道发生严重弯曲是淤滩持续发展可能的结果,严重影径流或响落潮流的冲刷能力,从而影响排涝。裁弯就是借助水流的冲刷力,根据港口弯道发展规律,将极端弯曲的河道裁直的举措,降低弯道上游的洪水位是它的主要作用。裁弯取直相当于缩短闸下引河长度,裁弯后河流的流速、比降和水流的夹沙能力加大,有助于闸下清淤,提高排涝能力。裁弯取直虽然对于提高河道排水能力比较管用,但花费较高。
3.防淤措施
3.1工程防淤
修筑导堤
依据河口特性,因地制宜地拟定合理的工程措施,才能取得完好的结果。在河口一侧或两侧修筑导堤,一是稳定和约束下泄径流,束水攻沙,稳定并改善出口水深,从而达到减少引河淤积的效果;二是改变水流条件,切断由风浪掀起的海滩泥沙补给源,减少涨潮流挟带进入引河的沙量。
3.2植物防淤
在上游植树造林保持水土,在浅海滩涂大量种植固滩促淤植物,对于减少水中含沙率非常有效。 [科]
【参考文献】
[1]中国水利百科全书[M].北京:中国水利水电出版社,1990.
[2]刘兴年,曹叔尤等.粗细化过程中的非均匀沙起动流速[J].泥沙研究,2000,(4):10-13.
[3]周义珏,王均明.东台市沿海挡潮闸闸下水道淤积成因分析[J].盐城电大学报,2001,(1):46-48.
一、计划及前期工作(对照目标2、3全部完成)
1、计划工作。编制完成了2005、2006年财政预算安排计划、2005年基本建设计划。
前期工作是各项目建设实施的基础工作,前期工作的深度直接影响项目的审批立项和资金安排,也直接影响投资效益的发挥。项目安排要符合国家的投资政策,要抓住机遇,随时提出成熟的项目争取上级资金。项目的前期工作要深入细致,进行大量的资料收集整理和分析,充分论证项目的必要性,多方案进行科学比较,选择合理、可行的实施方案,编制可行性研究报告。
规划:出版了《某市城市水系环境规划》,某市城市水系规划多次向相关单位及有关领导汇报多次,并编制多媒体幻灯片向市领导进行汇报,经专家评审后,已正式出版。总结了“十五”期间的水利建设完成情况,对“十一五”期间的重点工程进行了筛选,对编制“十一五”规划的指导思想进行了广泛的研讨,编制完成了《某市水利发展“十一五”规划》(草稿)。组织编制完成了海河流域滞洪区安全规划和洪水河可研的编制工作。
水库:完成了两座小水库的初步设计的评审工作。根据国家发改委和水利部的要求,完成了石门水库和磊口、两个小水库计划的上报工作。
灌区:完成了红旗渠灌区节改工程年度计划的上报工作,预计2006年开工建设。
二、建设管理(对照目标1、4)
今年我市在建和新开工水利工程共10项,截至目前共计完成工程投资4314万元。对六项工程进行了施工、监理招标(环城河、琵琶寺、南谷洞、大功03、04年度、永兴供水)。
同时,配合省厅对在建工程进行了质量大检查,对琵琶寺水库进行了稽查。多次对在建工程的安全生产进行检查。
在建工程八项,即小南海泉域综合治理、某河河道治理、漳河护岸二期治理、马家岸水库、引黄入内工程、琵琶寺水库除险加固工程、南谷洞水库除险加固工程、引岳工业供水工程。新开工项目四项,即环城河引水工程、大功灌区节水技改2003、2004年度工程、永兴供水工程。其中启动环城河综合治理工程列为市政府十件实事之一;环城河治理、马家岩水库、小南海泉域综合治理、某河河道治理工程四项工程列为市重点工程。
基本建设工程越来越注重程序的管理,工作中我们严格规范“三项制度”,强化“政府监督、法人负责、监理控制、企业保障”的管理体制,建全机构,落实人员,制定制度,狠抓落实。严格执行建设管理程序,确保工程质量,确保安全生产,使每项工程能保质保量顺利完成。
2005年度各项基建工程完成情况:
1、环城河综合治理引水工程
环城河引水工程作为环城河综合治理的一部分,市发改委于2005年5月31日以安发改办[2005]267号文对可研报告进行了批复,7月19日又以安发改办[2005]383号文对初设报告进行了批复。核定后的工程建设内容及规模为:引水工程全长12.62公里,主要工程量土方开挖11.38万立方米、清淤4420立方米、玻璃钢纤维增强聚脂夹砂管道埋设12620米、钢筋砼顶管施工280.5米、拆除和修复路面7635平方米;核定概算投资1538.37万元,其中:建安工程费1247.83万元、工程建设其它费245.73万元、基本预备费44.81万元。
水利局作为环城河引水工程项目主管单位,成立了环城河引水工程建管局,报请规划局批复了引水工程规划红线,通过招标完成了施工、监理招标工作,选定了施工和监理单位,通过政府采购确定了管材生产厂家,工程于划9月10日正式开工。
截至目前,已完成管沟土方开挖8.78万方、清淤2210万方、管道安装7375米、钢筋砼顶管施工136米、拆除砼路面7635平米,完成投资631.4万元。
资金来源及到位情况:资金来源为市财政投资。管材部分由市政府采购办负责采购订货。目前,财政拨款1200万元到位。
存在问题:1、沿线征地、拆迁、协调难度大,设计变更多;2、铁西排洪沟段施工难度大,干扰多。
2、马家岩水库工程
某省发展计划委员会2002年8月31日以豫计农经[2002]1098号文对《某市马家岩水库可行性研究报告》进行了批复,某省水利厅2003年11月24日以豫水计[2003]178号文对《马家岩水库初步设计报告》进行了批复,批复工程总投资19920万元,计划建设工期42个月,主要建设内容:大坝(包括左、右岸挡水坝和中间溢流坝)、输水洞、放空洞等。2003年10月某市水利局成立了工程建设管理局,2004年3月建管局采用委托招标形式进行招标,确定了水库大坝及基础灌浆工作的施工及监理单位。工程于2004年5月8日正式开工建设,截至2004年年底主要完成临时工程、进场公路、砂石料系统、河槽开挖、坡积物清运、上下游围堰、地下截渗墙、导流明渠、移民安置、溢流坝段的基础开挖等工作,完成投资2301万元。
2005年计划投资1500万元,完成两岸边坡开挖、大坝回填、溢流坝段上下游齿槽砼浇筑及部分坝基浆砌石砌筑等。截至目前已完成溢流坝基础开挖、溢流坝上下游齿槽砼浇筑、溢流坝段基础固结灌浆及部分坝基浆砌石等内容,主要完成土方0.9万方、石方12.32万方、砼及钢筋砼44670方、灌浆5607延米,完成投资2014.83万元,占全年总投资计划的134%。现在正在进行剩余坝基浆砌石砌筑和廊道砼浇筑。
资金来源及到位情况:批复资金来源为申请国家投资9300万元,其余地方自筹。目前,国家到位资金8000万元,省补资金到位1400万元,地方自筹2400万元,共计到位资金11800万元。
目前存在的主要问题是:原设计料场与施工场地交叉影响,施工作业面小,影响进度。
下一步工作计划:设法开辟新的料场,继续完成坝基浆砌石砌筑和廊道砼浇筑。
3、某河河道治理工程
某省发展计划委员会2002年12月31日以豫计农经[2002]1780号文对《某河河道治理工程可行性研究报告》进行了批复,2004年3月15日又以豫发改办[2004]368号文对《某河河道治理工程初步设计报告》进行了批复,核定概算投资12275万元,主要建设内容:扩挖河槽和加固堤防53.05公里;险工治理13处,长3240米;改扩建、重建、加固建筑物72座,其中桥梁9座、节制闸2座、渡槽改倒虹2座、防洪闸19座,提灌站40座。核定主要工程量为:土石方开挖633万方、土方回填222万方、浆砌石46285方和砼28986方。2004年4月18日采用自行招标形式对2004年度工程进行了施工、监理招标,确定了施工、监理单位。工程于2004年9月22日开工。截至2004年年底,主要完成于曹至郭盆闸段11公里的测量放线工作、部分征地及河道开挖、900米筑堤,主要工程量为土方20万方,完成投资550万元。
2005年计划投资500万元,完成四个标段40万方土方工程及部分征地工作。截至目前已完成部分征地工作以及5.05Km河道开挖、2.85Km筑提,共计完成土方36.5万方,完成投资250万元。至此,到位800万元资金全部用完。
资金来源及到位情况:可研批复资金来源为省基建资金补助500万元,其余资金争取国家补助、申请银行贷款或市、县自筹。截至目前国家资金到位300万元,省资金500万元,共计到位资金800万元。
目前存在的主要问题是:资金缺口大,征地困难。
下一步计划:根据市财政资金到位情况安排落实下段施工。
4、小南海泉域综合治理工程
某市发展与计划委员会2003年4月20日以安计投资[2003]182号文对《小南海泉综合治理一期工程可行性研究报告》进行了批复,2003年9月9日以安计设计[2003]538号文对《小南海泉综合治理一期工程初步设计》进行了批复,核定工程总投资2025万元,计划建设工期2年,主要建设内容有:3.8km河道清淤、河岸护砌、污水截流管沟、拦砂堰8座、溢流堰2座、踏步等。2003年5月某市水利局成立了小南海泉域综合治理工程建设管理局,2003年11月16日建管局采用自行招标形式通过招标确定了施工和监理单位。工程于2004年3月19日开工,截至2004年年底主要完成2.05公里河道的清淤、河岸护砌,3座拦砂堰和2座溢流堰,完成主要工程量土石方30万方,砼及钢筋砼575方,完成投资1113万元。
2005年计划完成剩余全部工程,包括1.35Km的河道清淤、河岸护砌,5座拦砂堰以及全线3.8Km的沿岸绿化等内容,投资912万元。截至目前已完成:征用河滩地89.48亩、河道土方12万方、砌石8900方、砼400方、泉区绿化30亩、主泉区两岸植树19800棵,完成投资829万元,占全年总投资计划的91%。
资金来源及到位情况:批复资金来源为从水资源费中解决,不足部分由市水利局负责申请贷款,贷款本息从以后的水资源费中列支。目前,建设单位贷款500万元、水资源费支出700万元。
存在问题:资金缺口大(目前缺口825万元),施工环境差,协调工作难度大。
预计全年完成情况:全部工程完工。
5、琵琶寺水库除险加固工程
省水利厅于2002年2月以豫水计[2002]22号文对琵琶寺水库除险加固工程初步设计作了批复,省计委于2002年9月以豫水计农经[2002]1160号文对工程可行性研究作了批复。工程主要内容是:坝基防渗、上下游坝坡整修、溢洪道、泄洪洞和南北灌溉洞及观测和管理等配套设施,工程总投资2630万元,主要工程量为土石方开挖4.64万方、土方回填0.83万方、砼及钢筋砼1.15万方、灌浆16838.3延米,计划工期两年。2002年7月某市水利局成立了工程建设管理局,2002年11月通过自行招标选定了施工、监理单位。工程于2002年10月开工,截至到2004年年底,主要完成了坝基防渗帷幕灌浆、大坝上游坡砼护砌、泄洪洞和南、北灌溉洞建筑物改建、溢洪道开挖衬砌和工程管理设施项目。累计完成坝基防渗钻孔灌浆18492米、帷幕灌浆8500米、灌浆孔687个、土石方6.18万方、钢精砼浇筑9845方和砌体1630方等,累计完成投资1787.7万元。
2005年计划完成剩余部分工程。截至目前,已完成泄洪洞和灌溉洞灌浆、观测设施、坝定防浪墙改造、坝定路面、渡槽等项。完成土石方0.36万方、灌浆890延米、砼及钢筋砼2960方,完成投资151.8万元。
资金来源及到位情况:批复资金来源为申请中央投资1300万元,其余地方自筹。目前,中央国债资金1300万元已到位,市配套资金230万元,累计到位资金1530万元。
存在问题:地方配套资金到位不足,影响部分工程建设。
下一步计划:2006年主体工程完工并验收。配套项目根据市财政资金到位情况安排落实。
6、南谷洞水库除险加固工程
2002年5月省水利厅以豫水计[2002]40号文对《某市南谷洞水库除险加固工程初步设计》作了批复。主要工程内容是大坝沥青砼面板翻修,两坝肩帷幕灌浆,下游坝面整修加固,坝顶路面翻修、防浪墙拆除、沥青砼面板降温设施更换,坝体排水观测廊道交通竖井改建和增加坝体观测设施;溢洪道工程的进口段、出口段开挖整平、衬护防漏和出口修建导流坝;一级洞、二级洞维修等,工程总投资2756万元,主要工程量为石方开挖1.84万方、帷幕灌浆8420延米、固结灌浆2034延米、砌体1.30万方、砼及钢筋砼0.46万方、沥青砼0.44万方,计划工期2年。某市水利局2003年5月以安水[2003]78号文成立了工程建设管理局,管理局2003年7月自行招标确定了施工和监理单位。工程于2003年9月开工,截至2004年年底,主体工程已完工,完成投资1539万元。
2005年计划完成剩余部分工程。8月份已进行了招投标工作,选定了施工单位,9月底施工单位进场施工。截至目前,管理设施基础开挖已完成,正在进行上部结构建设,完成土方8800方、石方1540方、砼140方,完成投资59万元。
资金来源及到位情况:批复资金来源为申请中央投资1400万元,其余地方自筹。目前,中央国债资金1380万元已到位,市配套资金170万元,累计到位资金1550万元。
存在问题:地方配套资金不到位,影响部分工程建设。
下一步计划:2006年主体工程完工并验收。配套项目根据市财政资金到位情况安排落实。
7、漳河护岸二期工程
某省发展计划委员会2002年12月5日以豫计农经[2002]1646号文对《漳河三省桥至观台河段护岸二期工程可行性研究报告》进行了批复,2003年12月31日又以豫计设计[2003]2481号文对《漳河三省桥至观台河段护岸二期工程初步设计报告》进行了批复,批复概算总投资3000万元,核定建设内容为:护岸、护地工程16处,总护岸长度14.965公里(其中某市4.92公里,某县10.045公里)。2004年3月某县水利局成立了某县段工程建设管理局,2004年5月某县段建管局采用自行招标形式确定了工程监理和施工单位。某县段工程于2004年5月开工。截至到2004年年底,主要完成七个村3756米护岸,完成土石方51400方,砼及钢筋砼46370方,完成投资885万元。
2005年计划投资1115万元,完成某县段剩余全部工程。由于2005年度计划未下达,本年度仅完成2004年度剩余工程,完成投资115万元,完成主要工程量为砼6900方。目前2004年度工程已进行验收。
资金来源及到位情况:批复资金来源为省基建定额补助某县投资300万元,某市投资1000万元,其余申请国家补助和两县自筹解决。目前,省补300万元已到位,某市到位200万元,某县自筹资金500万元。
存在问题:资金缺口较大,市、县配套资金到位不足,无法完成剩余部分工程。
下一步计划:根据市财政资金到位情况安排落实剩余项目的建设。
8、某县引黄补源工程
某省计划委员会2000年2月14日以豫计农经[2000]168号文对《某县引黄补源工程可行性研究报告》进行了批复,2000年7月25日某省水利厅又以豫水计字[2000]074号文对《某县引黄补源工程初步设计报告》进行了批复,核定建设内容为61.38Km的总干渠、7条干渠、1座引水闸、1座引水涵闸、4座节制闸及总干、干渠渠系建筑物,核定概算投资4890万元,主要工程量土方750万方、砌体0.84万方、砼及钢筋砼1.86万方。2000年某市水利局成立工程建设管理局,建管局通过自行招标确定了施工及监理单位。工程于2000年11月开工,截至2004年年底,已完成61公里总干渠开挖,总干渠建筑物已建成24座,其中干渠进水闸及节制闸10座,桥梁13座,金堤河拦河闸1座,累计完成投资4096.88万元。
2005年计划投资794万元,完成剩余全部工程,截至目前完成投资73.45万元,完成5座桥及古建筑遗址改线工作。至此,61.38公里的干渠已建成通水,等待验收。
资金来源及到位情况:批复资金来源为省补1400万元,市配套1200万元,县自筹2290万元。目前,省补1400万元已到位,市配套资金到位465万元,县自筹资金2305万元。
存在问题:市配套资金不到位,影响干渠配套工程(支渠等)建设。
下一步计划:配套项目根据市财政资金到位情况安排落实。
9、大功引黄灌区节水续建配套2003年度工程(某部分)
某省水利厅2004年5月13日以豫水计[2004]7号文对《大功引黄灌区节水续建配套2003年度实施方案》进行了批复。核定预算投资266.5万元,主要建设项目为:重建某高平干渠节制闸1座、支渠进水闸4座;重建某瓦岗干渠、高平干渠、柳青干渠生产桥7座。工程于2005年6月开工,截至目前已完成蒙堤、孙白2桥和万古、新庄、向门头、今古店支渠进水闸4座,累计完成投资109.12万元。
10、大功引黄灌区节水续建配套2004年度工程(某部分)
某省水利厅2005年3月9日以豫水计[2005]4号文对《大功引黄灌区节水续建配套2004年度实施方案》进行了批复。核定预算投资200.23万元,主要建设项目为:新建某城关干渠北关节制闸、城关干渠五干排分水闸、贾公干渠节制分水闸3座水闸;重建某城关干渠景庄、苗固、白庄3座生产桥。工程于2005年6月开工,截至目前已完成白庄、苗固生产桥2座和贾工干渠分水闸1座,累计完成投资81.2万元。
三、质量监督(对照目标5全部完成)
根据《某省水利工程质量监督实施细则》,2005年对我市10项在建水利工程进行了质量监督,即引黄入内工程、大功节水技改工程2003、2004年度工程、琵琶寺水库除险加固工程、南谷洞水库除险加固工程、小南海泉域综合治理、某河河道治理工程、漳河护岸二期治理、马家岸水库、永兴供水、引岳工业供水、环城河引水工程。在监督过程中,认真履行政府对水利工程质量的监督职能,以抽查方式为主,定期和不定期到施工现场进行监督检查。加强工程质量管理,建立健全施工质量抽查体系,推行全面质量管理制度。核准工程项目划分,检查施工质量评定表填写是否真实、及时、准确。规范工程管理程序,严格把好每道工序质量关,对施工中发现的问题及时提出整改措施。参加各分部工程、隐蔽工程、单位工程验收。配合省厅对我市在建工程,特别是使用国债资金的工程,进行多次系统的监督检查,省厅领导对我们的质量监督工作给予鼓励和表扬。通过各参建单位的共同努力,保证了工程的顺利实施。
截止目前,对5项新建工程,即环城河引水工程、大功灌区节水技改2003、2004年度工程、永兴供水工程、引岳工业供水工程的项目划分进行了核准,共核准单位工程11个,分部工程64个,单元工程2200个。对2005年完工的四项工程中的9个单位工程进行了验收,即南谷洞水库除险加固工程溢洪道单位工程、大坝单位工程、婴儿沟综合治理工程、漳河护岸二期工程、引黄补源工程某段桥梁工程。其中,7个单位工程达到优良;分部工程37个,27个达到优良;单元工程991个,705个达到优良。完成小南海泉A标、引岳工业供水、永兴供水工程、引黄补源工程单位工程的验收。
四、统计工作(对照目标6全部完成)
1、完成了2004年水利综合年报的上报工作。按照省厅和市有关单位的要求,实事求是的、及时的,完成了本年的前9个月水利基建报表任务和水利综合统计双月报上报任务。
2、组织召开全市水利统计工作会议,安排布置2005年水利统计年报的编制工作。继续做好在建工程基建统计月报、水利综合统计月报的编制和上报工作。
五、科室其它工作(对照目标7、8)
1、参与组织召开了2005年全省水利规划计划与建设管理工作会议。
2、督导完成了卫河重度污染区的农村饮水项目建设。
3、完成市级以上科技成果1项(《某市城市水系环境规划》获省建设厅二等奖、省城乡规划一等奖、市科技三等奖),发表了3篇论文,报送信息8条。
4、完成防汛值班和治安值班工作。
5、完成局领导交办的其他工作。
2006年工作安排
一、完成安丰沟、洪水河的前期工作。
二、继续做好在建工程马家岩水库、南谷洞水库、琵琶寺水库、红旗渠技改、大功灌区技改2003、2004年度工程的建设管理和质量监督,完成南谷洞水库、琵琶寺水库除险加固工程的主体工程验收、环城河引水工程、引岳工业供水工程、永兴供水工程、大功灌区技改2003、2004年度工程、小南海泉综合治理工程的竣工验收。
三、争取石门水库、水库和磊口水库的除险加固工程的资金和工程开工。
四、完成某市水资源优化配置规划的编制。
五、编制2006年市财政预算安排计划、全市水利工程基本建设计划和年度综合计划。
六、负责在建工程基建统计月报和水利综合统计月报及年度报表的编制上报工作。
【论文摘要】生产村护岸工程位于1976年黄河清水沟流路改道点下首右岸,是胜利油田为制止黄河左岸引水工程相继脱河于1995年始建的,2002年在7#坝下部修建了长150米的插板桩护岸。2004年7月黄河小浪底调水调沙期间,受大溜淘刷,插板桩下首坍塌30m。本文就生产村护岸插板桩的建设及坍塌原因进行了探讨。
一、概述
为稳定黄河清水沟入海流路,自1986年起先后在崔家河弯下游左岸修建了西河口,八连及右岸的苇改闸控导工程,与已有的扬水船,护林,十八公里控导工程一起,形成了节点工程,稳定了河势。1993年汛期,崔家河弯大幅度坍塌,使得苇改闸和扬水船工程全部脱河,主溜直冲东大堤下游850m长范围的滩岸,坍塌严重。西河口控导工程处主溜右移、下延。若任其发展,不但西河口工程脱河,而且下游的护林、八连等工程也将溜势发生变化。为稳定该河段河势,保护已有的河道整治成果,1995年在苇改闸工程下游1100m处修做了生产村控导护岸工程。工程建成后,滩岸的坍塌得到了控制,在中小洪水时能将主溜平顺送至西河口工程,保证了西河口引水工程的取水。但工程上游未修工程处,经过1995年汛期冲刷,滩岸平均坍塌宽度30余m,并有超工程后路的趋势。为此,1996年,又将原工程进行上延续建,上中部的1~4号鱼鳞坝为迎溜导溜段,下部的5~6号顺坝为送溜段,长度205m。工程顶高程7.5m(黄海标高)。黄河“96·8”洪水期间,随着流势的不断下移,该工程所有坝垛均受主溜顶冲,工程坝顶水深达0.9~1.0m,坝顶走溜,所有坝垛均出现了蛰陷坍塌现象,5~6号坝损坏最严重,两段坝全部坍落于河中,滩岸也塌进了10余m。97-98年,胜利油田投资对1-6#坝进行了重新修建和加固,并把工程顶部高程提高到8.5m。根据流势的变化情况,99年在工程未部修建了插板桩护岸。
二、插板桩工程简介
插板桩用于黄河河道整治是胜利油田的一项专利技术,自1997年起曾先后在十四公里险工、丁字路取水口、八连控导、生产村护岸、清三控导等工程中使用,取得了良好的运行效果。
插板桩结构形式为预制钢筋混凝土桩板,板内预埋充水管,板底设喷水管和喷头,用高压水泵充水,借助水对河床泥沙的冲击力将板桩插入就位。板桩的两侧一侧设有凹槽,一侧埋设滑板,以便相临板桩紧密地结合在一起。板桩插入定位后,板缝内灌水泥浆。板桩顶部预留钢筋,用连梁连接,每30m预留一道变形缝。生产村护岸工程插板桩板高12.0m,板厚0.3m,板宽1.0m,连梁断面尺寸为0.3m×0.3m,连梁顶高程8.5m,插板桩护岸设计长度225m,实做长度150m。
三、插板桩护岸修做后工程的着溜变化情况
黄河崔家控导工程以下河道溜势极不稳定,近十几年来主溜线不断左移下延。2004年插板桩护岸修建后,8月下旬至9月份利津流量100-510m3/s时,生产村护岸工程1-6#坝靠主溜,插板桩靠边溜;10月9日利津流量达1120m3/s,其后溜势逐渐下延,1-6#坝前出滩脱溜,插板桩靠主溜;2000年-2002年6月,由于黄河水量较小,溜势缓慢下延,插板桩下首着主溜,其后长500余米范围内滩地坍塌,最大坍塌宽度260m。2002年7月4日黄河小浪底开始调水调沙实验,7月10日利津流量1770 m3/s时,生产村护岸水位达最高值7.52m,溜势稍有上提,插板桩全部着主溜。其后虽然流量不断加大,7月20日利津流量达到2510m3/s,但由于河口河道发生溯源冲刷,泄流能力增大,水位下降了0.2-0.3m,河道内溜势逐渐左移下延,插板桩下首主溜顶冲,造成坍塌30m。调水调沙实验结束时,溜势进一步下延,插板桩全部出滩脱溜。
四、插板桩坍塌原因分析
(一) 水流集中冲刷,插板桩两边形成局部冲刷坑,插板桩失稳坍塌。调水调沙期间,插板桩下首板前受主溜顶冲,板后受回溜淘刷,形成局部冲刷坑。采用武水《水利计算手册》水流斜冲防护岸坡产生的冲刷计算公式:
Δhp=23tg(σ/2)vj2/g(1+m2)-1/2-30d
式中:Δhp——从河底算起的局部冲深;
σ——水流流向与岸坡交角;
m——防护建筑物迎水面边坡系数;
d——坡角外土壤计算粒径;
vj——水流偏斜时,水流的局部冲刷流速。
计算的局部冲刷深度为3.3m,相应最大冲刷水深为10.3m。插板桩处水位为7.52m,相应冲刷坑底高程为-2.78m,而插板桩底高程为-3.8m,埋深仅1m左右,插板桩因整段(30m)失稳而坍塌。
(二) 由于资金等方面的原因,该工程没有按设计实施。插板桩护岸设计长度225m,实修150m,少修了75m,对工程整体挑溜送溜作用的发挥产生了不利影响;板桩后填土没填到设计高程,保持插板桩稳定的锚墩拉杆没做,使插板桩在水流淘刷冲击下无法维持自身的稳定。
(三)该工程有胜利油田投资兴建和管理,但由于1-6#坝脱溜后造成西河口控导油田取水口脱溜,没有达到修建的目的,所以插板桩建成后一直处于无人管理状态,不能及时进行观测、维修和加固。
五、几点认识
(一)黄河口控导工程的修建,要上下游统一规划。如果上游河势得不到控制,处于经常变化中,那么,下游修做的工程很难发挥出应有的效用。
关键字:矮塔斜拉桥;七闸大桥;工程设计
Abstract: With the continuous development of the bridge construction technology in China, has been applied in more and more places of extradosed cable-stayed bridge. This paper firstly introduces the development situation of domestic and foreign extradosed cable-stayed bridge, and then analyzes the characteristics, the application of the technology in the process of the extradosed cable-stayed bridge in Yangzhou city of seven gates in actual construction were analyzed, aiming to provide beneficial help to promote the construction of bridges.
Key words: low tower cable-stayed bridge; the seven gate bridge; engineering design
中图分类号:U448.27文献标识码:文章编号:
一、矮塔斜拉桥的概述
(一)矮塔斜拉桥的简介
矮塔斜拉桥,又称为“部分斜拉桥”,为近30年来出现的一种新桥型,是介于梁桥与传统斜拉桥之间的一种桥型结构,其拥有优越的结构性能,良好的经济指标,显现出巨大的发展潜力。矮塔斜拉桥的受力是以梁为主,拉索为辅,梁体建筑高度介于同等跨度的连续梁与斜拉桥之间,截面一般采用变截面,也可采用等截面或局部变高度梁的型式。矮塔斜拉桥的塔高较矮,一般为主跨的1/8~1/12,有时受条件限制或桥梁造型的需要,塔高也可适当加高。矮塔斜拉桥的拉索布置与常规斜拉桥雷同,空间上可布置成单索面和双索面,双索面又可分为竖直双索面和倾斜双索面。拉索在索面内的布置可分为三种基本型式:辐射形、竖琴形及扇形。矮塔斜拉桥的结构体系有三种形式。分别为:塔梁固结、梁底设支座;塔墩固结、塔梁分离;塔梁墩固结。
(二)国外、国内应用现状
1988年,法国的Mathivat教授第一个提出了矮塔斜拉桥这一结构形式,1994年,日本建成了世界上第一座矮塔斜拉桥——小田原港桥。此后,日本又连续修建了几十座矮塔斜拉桥,跨径从初期的122m发展到近300m。其中,屋代南桥(跨径布置:64.2+105.0+105.0+64.2)、屋代北桥(跨径布置:54.3+90.0+54.3)、冲原桥(跨径布置:65.4+180.0+54.3)、蟹泽大桥(跨径布置:99.3+180.0+99.3)、西唐柜新桥(跨径布置:74.1+140.0.0+69.1)、东唐柜新桥(跨径布置:66.1+120.0.0+42.1)、士狩大桥(跨径布置:94.0+120.0.0+42.1)、长者桥(主跨292.2m)等桥梁为此桥型的典型作品。同时,菲律宾、老挝、瑞士、韩国、美国、孟加拉国、巴西等国也相继建成了一批矮塔斜拉桥。一系列该桥型的建设,为桥梁建设者们积累了大量的经验,推动了该新型桥梁形式和新技术在桥梁建设中的广泛应用和发展。
矮塔斜拉桥建造在我国起步稍晚,我国第一座矮塔斜拉桥,即芜湖长江大桥(公、铁两用钢桁梁斜拉桥)于2000年建成。至今,我国已建成了几十座矮塔斜拉桥,包括福建漳州战备桥、厦门同安银湖大桥、兰州小西湖黄河大桥、江苏常澄高速常州运河桥、山西汾河桥、广西柳州三门江大桥、扬州七闸大桥等。这些桥梁建造过程中所进行的科研、设计、施工与管理过程中所积累的经验,为在我国的进一步发展这种桥型奠定了良好的基础。
二、矮塔斜拉桥桥型的特征
① 与PC连续刚构箱梁桥相比,梁高较低的等断面柔细的上部结构,并减轻下部结构的负担。
② 因梁高较低,前后引线区段结构物可做得较低。
③ 结构上对斜索的依赖程度较少,斜索拉力变动对梁的影响较小,不需要再张拉,不象一般斜拉桥需要再张拉的斜拉索体系。根据以上原因可节省综合建设费。
④ 与过去的斜拉桥相比,梁的刚度较大,挠度减小。
⑤ 因对斜索依赖程度小,斜索应力变动可大幅度减小,抗疲劳性能提高。
⑥ 塔高比过去斜拉桥降低一半以下,斜索长度短,索的垂度小,振动等引起次应力变动小。
⑦ 与PC连续刚构箱梁桥相比,因为有塔可创造出标志性景观,而且,又没有斜拉桥的塔高,作为市区的建设,少了些威压感,多了些新近感。
⑧ 有一定程度的梁高,斜索的锚头可放在梁内,外观较整洁。
⑨ 与过去斜拉桥相比,对斜索的依赖程度较少,施工中不必调整斜索拉力。
⑩ 适度的梁高(梁内人可立着步行),而且梁高普遍相等,施工和维修作业特别优越
三、七闸大桥的设计
扬州市七闸大桥是江都城区跨越高水河的桥梁,沟通高水河两侧的东方红西路和东方红东路,全线总长约753.0m,其中桥梁总长为449.84m。主桥采用(55+85+55)m的矮塔斜拉桥结构。
根据江苏省干线航道网规划,桥位处通航标准为60x7m,最高通航水为位为8.5m,梁底标高需大于15.5m,较老桥抬高了2.5m左右,由于新桥桥面标高的抬高,考虑到路线与两侧相交道路的平交,在加大路线纵坡的前提下,应尽量降低主桥的建筑高度。经多次方案比较及认证后,此桥最终采用矮塔斜拉桥桥型,既满足了通航净空的要求,路线也能和现状相交道路顺接,同时为江都城区增添了一景。
(一)总体设计
对桥跨布置设计工作应根据桥下通航净空、河道宽度以及主边跨合理匹配来进行。设计布置工作的主要任务是完成对立面、横断面、平面的布置,总的布跨应遵循以下几点原则: 首先,在进行结构纵向布置确定墩、塔的桩位时应参考通航净宽及河道宽度来进行;其次,结构横向布置应遵循设计技术指标;最后,桥跨布置中确定索塔高度时应根据梁塔高度比例及桥型整体效果来确定。
在确定主梁的标准节段长度,拟定主梁无索段索距,桥塔索距等基本设计参数时应调研部分梁斜拉桥的实例资料,并建立计算模型采用MIDAS软件进行计算确定合理的数据。在满足以上原则的基础上,根据多次计算分析和调整,桥跨的布置最终如下:桥梁主跨采用88m的局部变高度梁,施工方法采用挂蓝悬臂现浇,结构体系为塔梁墩固结。
(二)索塔控制尺寸确定
根据斜拉索的布置、桥面宽度和跨度等因素,一般情况下,索塔采用钢结构或钢筋混凝土结构,有时为了满足需要也可采用预应力混凝土结构。七闸大桥由于桥跨不大,从桥面算起的塔高为15m,比较低,同时拉索较少,索塔受力较小。综合考虑相关因素,并进行计算分析,最终,七闸大桥共设置索塔四个,索塔顺桥向厚度为2.0~3.5m,横桥向厚度为1.5m,采用钢筋混凝土结构。考虑到城市景观需求,索塔采用曲线状,塔身中心小,两头大,逐渐变化,塔身采用凹线条进行美化。
(三)拉索设计
矮塔斜拉桥的主要承重构件之一是拉索,关系到结构整体刚度和经济合理性。一方面,斜拉索的作用为:体外预应力索、平衡支点负弯矩、降低刚构桥梁梁高,即加固主梁。另一方面,一些拉索也对主梁起弹。斜拉技术的发展是建立在混凝土预应力技术的基础上,拉索和预应的体外索作用相当。七闸大桥与传统斜拉桥的斜拉索拥有共同特点,即抗疲劳性能强、承载能力高、弹性模量稳定且高、耐久性、便于拆换、锚固可靠和抗腐蚀性良好,它对响桥梁的结构性能,施工方法和经济性都有很大影响。
在斜拉索布索形式上矮塔斜拉桥相比普通矮塔斜拉桥有许多新的特点:首先,矮塔斜拉桥的拉索宜布置成扇形,充分利用了部分的高度;其次,矮塔斜拉桥由于桥梁上部结构的刚度较大,单端锚索是矮塔斜拉桥的特征构件;最后, 矮塔斜拉桥与连续梁桥在受力方面相似,起主要作用的是主梁,斜拉索只是起辅作用,所以矮塔斜拉桥的拉索较少,间距较大。
基于以上因素考虑,结合该桥自身的特点,七闸大桥斜拉索最终采用双面索(每一索面由两排索组成),扇形布置,全桥共8对,32根。斜拉索在梁顶纵向间距为7.0m,塔上竖向间距采用1.5m,与水平线的夹角为19.473~32.966度。每根斜拉索单端锚于主梁主侧。斜拉索采用群锚体系,每根拉索由12根φs15.20环氧树脂全涂钢绞线组成。斜拉索钢绞线外包裹PE管。
结论:本文通过对矮塔斜拉桥桥型特性的研究,以及该桥型在七闸大桥建设中的应用分析,提出了该桥型在城市建设采用的优点:不仅为城市带来了美丽的风景,工程造价较低,同时降低了桥梁结构建筑高度,解决了引道与现状交叉道路的衔接问题等。通过本论文的研究,对今后实际工程建设中遇到的问题的解决具有十分重要的意义。
参考文献
[1] 顾安邦.徐君兰.矮塔斜拉桥,中国公路学会学术讨论会论文集
论文摘要:通过对海河流域综合规划修编的需求、地面沉降分析、水准标石破坏程度、现有高程控制网的不足等方面的研究,详细地阐述了海河流域高程控制网复测的必要性,并提出对于海河流域东部平原区高程控制网应以5年左右为周期进行复测建议。
海河流域具有特殊的地理位置,我国首都北京位居其中,是我国的政治、经济、文化中心。流域内有北京、天津两大直辖市,有环渤海经济开发带,有“十一五”规划重点发展区域——滨海新区,京津冀都市圈将成为全国三大经济中心之一,其地理位置十分重要。
高程控制网有两个方面的应用:一是为国民经济建设提供统一的高程控制,二是为科学研究提供可靠的高程数据。对于海河流域,布测高程控制网的目的在于建立沿海河流域各主要河道干支流为主的精密水准网,作为扩展低等级高程控制网的基础,为水文观测、水利工程建设和运行管理提供高程依据和基础数据。为满足流域水利工程建设和管理的需求,需要以足够的精度定期复测以提供现势性强的高程数据。因此,流域高程控制网复测,不是以复测为目的的简单重复,而是既要兼顾当前流域内各个部门的需要,又要保证今后一定时期内使用。
1海河流域高程控制网布测的历史情况
海河流域在不同的历史时期曾先后2次布测高程控制网:第1次是1983年启动的海河流域水准测量规划,将全流域的高程系统统一到1985国家高程基准,从1985年5月~1989年5月全部完成。第2次是2000年启动的海河流域京津沉降区及漳卫南运河系堤防水准测量项目,从2001年4月~2002年12月全部完成。第1次布测的海河流域高程控制网统一了长期未能统一的高程系统,先于国家和其它流域水利部门,建立了高精度的高程控制网,为海河流域水土资源综合利用规划设计、水文水利计算、水利水电工程建设、工程管理、防洪减灾及其它各项国民经济建设,提供了统一的和可靠的高程依据;2001-2002年布测的海河流域京津沉降区及漳卫南运河系堤防水准测量,使得海河流域平原地区的部分河道第1次获得了宝贵的沉降资料,初步掌握了河道的沉降状况,为河道整治、水工建筑物运行管理、规划设计提供了必须要掌握的相关信息,为流域规划设计提供了科学依据。
2现有高程控制网存在的问题
现有海河流域高程控制网受当时技术水平和经费不足等条件的制约,存在一些不足,有待完善和改进。
(1)蓄、滞洪区的水准点布设数量不足,不能满足现在安全建设和湿地保护等生态环境建设需要。
(2)从满足水利水电规划、设计、施工和管理的需求考虑,原海河流域高程控制网二等水准点密度不够,不能满足平远地区基本等高距0.5m地形图的测绘要求。
(3)现有海河流域高程控制网由于受当时技术发展水平和资料来源的限制,在平差计算时二等水准未进行重力异常改正。
(4)2001-2002年施测的水准测量未单独联测重点的水库大坝、闸、水文站等水工建筑物及基准点高程。
3海河流域高程控制网复测的必要性分析
经济社会的迅猛发展和水资源情势的变化,对水利提出了新要求,要保障流域经济社会可持续发展,需要对原有的流域高程控制网进行复测和完善,以适应流域情况变化,满足流域综合规划体系的需要。
3.1流域防洪减灾保障的需要
海河流域防洪形势非常严峻。海河流域防洪体系构架虽已形成,但防洪设施薄弱,洪水灾害依然是流域的心腹之患。主要体现在以下6个方面:第一。河道淤积严重,尾闾不畅,泄洪能力锐减。仅海河水系主要入海河道的淤积总量约1.5亿m3,泄洪能力由原来的24680m3/s下降到15040/s。第二,堤防质量差,隐患多。全流域一、二级堤防近50%堤段填筑质量不符合规范要求。第三,病险水库多,尚有97座大中小型病险水库未安排治理。第四,蓄滞洪区启用难度大,蓄滞洪区内有349万人安全避险问题没有解决,还存在着工程设施薄弱、预警预报设施不足、管理落后等问题。第五。“两小”问题没有得到解决,中小河流、小水库常引发较大灾害。第六,流域防洪预报与调度指挥系统需要完善。
建设海河流域防洪减灾保障体系是以《海河流域防洪规划》为基础,完善“上蓄、中疏、下排、适当地滞”的防洪减灾体系,重点是提高骨干防洪工程和重点区域防洪能力,重要城市和地区达到防洪标准;加强洪水风险管理能力;全面恢复主要河道中下游行洪能力,保障蓄滞洪区安全蓄泄,重点做好河系沟通与通畅下泄,以及河口的规划治理。
为保证防洪减灾整体目标的实现,需要控制和调节各条河流上下游及蓄滞洪区的蓄泄关系,整修加固河道堤防及水库大坝等,这些工作都需要准确的高程数据作为基础资料。因此,流域高程网复测,主要是沿水库周边、河流堤防、蓄滞洪区等沿线布测,并联测重要水工建筑物,为建设海河流域防洪体系提供具有现势性的高精度高程信息。
3.2流域水资源配置的需要
受全球气候变化、不合理的水资源开发利用以及区域经济快速发展等的影响,海河流域水资源供需矛盾非常突出,已经成为全国水资源紧缺的区域之一。合理的配置流域内水资源,建设重大水资源工程,满足流域内农业、工业、城市等用水需求,需要大量测绘基础资料。尤其海河流域是南水北调工程的受水区,需要将南水北调工程纳入流域内的水资源配置的总体布局考虑。南水北调东、中线工程高程控制网均采用国家第二期一等水准网复测成果起算,海河流域高程控制网应与其保持一致。因此为处理好南水北调水资源与海河流域水资源合理的配置关系,需要将流域高精度高程控制网与南水北调工程的高程控制网统一起来。这在前两次水准测量时是未涉及到的。
3.3流域水生态环境保护与修复的需要
海河流域水生态环境保护与修复的重点区域是山区重要水源地、平原主要天然河流及重要湿地,以及地下水城市水源地和严重超采区。山区重要水源地的高程控制资料还是1985-1989年布测的高程控制网,这些资料早已失去了现势性;平原区的重要湿地没有高精度的高程控制网资料。流域高程网复测对实现海河流域水生态环境的保护与修复,明确生态供水的水源与水量,实施河系沟通工程保障生态调水、加强生态供水的管理具有重要意义。
3.4海河流域东部地区地面沉降监测的需要
海河流域东部地区地面沉降形成于20世纪60年代中后期,主要发生在天津地区和京津以南的中东部平原。据有关部门监测,1969--1975年期间,海河流域东部地区地面沉降仅发生在14个地下水降落漏斗中心地带。随着深层地下水的大规模开采,地面沉降的范围随之扩大,到1985年,整个中东部平原均开始了地面沉降,累积地面沉降量大于500otni的面积达到数十平方千米,天津、沧州、任丘、霸州等沉降中心的平均下降速率7.8—47.3mm/a。1985-1990年,随着地下水水位下降速率的加快,地面沉降范围不断扩大,累积地面沉降量大于500otni的面积达到8200km2,沉降速率增大到23.4 100mm/a。至1998年,海河流域东部地区累计沉降量大于300otni的面积达1.82×104krn以上,大于1000otni的面积为755knq2。天津地区,累计沉降量大于1500toni的面积为133knq2,大于2000otni的面积为37km2。
目前,海河流域东部地区已经形成了天津、保定、沧州、衡水、任丘、南宫、霸州、大城、邯郸、唐海、晋州等多个沉降中心区。
地面沉降是我国平原地区的重要地质灾害之一,由于地面沉降会给人类工程经济活动和生存环境产生极大的危害,也给水利工程造成极大的危害。河流和水闸跟随地面下沉,降低了河流的泄洪和抗风暴潮能力,造成堤防和闸体的水位和过水能力变化,影响堤防和闸体的防洪和抗灾能力。海河流域的天津滨海新区和沧州地区位于环渤海湾,地面沉降与海平面上升叠加一起,将会进一步丧失地面标高、降低河流的泄洪和抗风暴潮的能力。
根据海河流域1989年与2002年二期水准测量资料对比,看到各条河流呈现不均匀沉降,独流减河年均沉降量最大,为59mm/a,还乡河年均沉降量最小,为2mm/a,年均沉降量大于10mm/a的河流占统计总数的78.6%,可见海河流域东部平原沉降是非常严重的,必须引起政府和水利部门高度关注,要定期对河流、堤防、水闸进行沉降监测,为水利规划设计、水利工程建设、管理和防洪减灾提供重要的基础数据。海河流域东部平原各河流平均沉降统计量见表1。
3.5水准标石丢失破坏现象严重
改革开放以来,我国社会经济快速发展,GDP日益增长,随着道路交通和城镇乡村的飞速建设,致使原有高程控制网的水准标石丢失和破坏都很严重,需要重建、重测。
2007年11月,中水北方勘测设计研究有限责任公司航测遥感院安排海河流域高程控制网水准标石野外调查工作,其中选择1985-1989年线路3条,分别为滦河、洵河和浊漳河;选择2001-2002年水准线路4条,分别为蓟运河、大清河、北运河、滹沱河等。经过调查发现,滦河14座水准标石有2座可以使用,破坏率高达85.7%;洵河13座水准标石有2座可以使用,破坏率达84.6%;浊漳河16座水准标石12座被破坏或丢失,破坏率达75%;蓟运河10座水准标石3座被破坏,破坏率达30%;北运河12座水准标石6座被破坏,破坏率达50%;大清河15座水准标石3座被破坏,破坏率达20%;滹沱河14座水准标石2座被破坏,破坏率达14.3%。通过此次调查,发现1985-1989年施测的高程控制网破坏率在80%以上,几乎破坏殆尽,为海河流域做出巨大贡献的第一期高程控制网几乎不复存在了;2001-2002年施测的高程控制网破坏率几乎近30%。由此可见,海河流域现有高程控制网破坏程度是非常高的。
3.6维持高程控制网现势性
国家第二期一等水准网复测已经完成复测和平差计算工作并公布使用,从公布的结果来看,各水准点的高程均有变化。1987-1989年布测的海河流域高程控制网是以国家第二期一、二等水准网布测的成果为起算依据进行高程控制网的设计和平差计算的,为了维持高程控制骨干网的现势性,应将国家公布的最新成果联测到海河流域高程控制网中来,从而提高海河流域高程控制网的精度和可靠度。
3.7流域信息化建设的需要
从上世纪90年代起,空间技术、计算机技术、网络技术、信息技术和通讯技术取得了快速的发展,特别是水利信息化飞速发展的今天,海河水利委员会开展了“数字海河”建设,初步建成了流域骨干防汛信息网络和以海委为中心的委系统骨干信息传输网络,潘家口水利枢纽等委属重点工程实现了自动监控;完成了流域水资源保护信息系统,初步建成了京津重要水源地水质自动监测系统;密云水库上游水土保持监测系统投人试运行;全面开展了海委数据中心、流域防汛抗旱指挥系统等建设。所有这些系统的建设都离不开基础空间信息数据库,而高程控制网是基础空间信息数据库的最重要的空间数据组成部分,需要进一步更新和完善。
3.8经济建设的需要
经济建设需要测绘工作提供服务是显而易见和毋庸置疑的,规划是龙头,测绘是基础,因此,为维护经济建设的可持续发展,布测海河流域高程控制网是完全有必要的。而且,海河流域综合规划修编的很多项工作都需要测绘工作的支持,而高程控制网复测是这些工作的基础工作和前期工作。
关键词:水系治理;湿地;地表水V水质
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.05.237
1 工程背景
该水系位于山东省东北部地区,包含溢洪河及其主要支流六干排、东营河流域河水,设计处理规模为400000m3/d。目前,溢洪河中、上游排污点较多且类型复杂,较多的直排和不达标污水进入河道,致使溢洪河流域水体污染较为严重,部分污染物质严重超标,水体质量较差,河道自净能力明显降低。溢洪河主要污染源为河道两岸排放的生活污水及工业废水,COD、氨氮等检出值较高,COD、氨氮为主要的污染物质,属有机污染。现有污水处理厂2座,溢洪河干流沿线东兴污水处理厂、东城北污水处理厂的处理标准为一级A(COD≤50mg/L,氨氮≤5~8mg/L),实际运行排水不能达到Ⅴ类水质标准(COD≤40mg/L,氨氮≤2mg/L)。
随着国家及政府对环境的重视,根据山东省省控河道水质要求和《2015年东营市水气污染整治专项行动实施方案》:2015年治理河道水质全面达到《地表水环境质量标准》Ⅴ类水质,水体环境质量明显改善,消除恶臭水体。要求溢洪河水质在2015年达到Ⅴ类水质要求。
2 设计方案
2.1 工程规模的确定
溢洪河湿地主要位于溢洪河的下游,其进入湿地的污水主要来自排入溢洪河的污水,而在溢洪河的两岸主要有6处污水处理厂的污水间接或直接排入溢洪河,同时还有部分未辐射污水管网区域的污水及部分雨水排入溢洪河,因此溢洪河湿地的水量主要分以下三部分组成:污水处理厂收集区域及规划处理水量23万m?/d;未敷设污水管网区域的污水量3.04万m?/d;排入溢洪河的部分雨水量13.15万m3/d。
综上所述,排入溢洪河湿地的总污水量为39.19万m3/d工程设计规模按40万m3/d设计。
2.2 工艺流程设计
针对目前河道的现状,本工程采用“外源减排+内源治理+河道生态构建+溢洪河湿地+监控运营+广北水库引水”的基本技术路线;
溢洪河湿地工艺流程为:溢洪河水―前处理塘―提升泵站―潜流湿地―表流湿地―溢洪河。通过修复河道周边的围挡与护坡、在河道内建设生态植物带的方式提高河道污染物的去除能力,除此以外,修建拦水坝等构筑物提升河道的水位,增加河道湿地水力的停留时间,进而提高污染物去除率。基于上述方式,恢复河道的自净能力。
2.3 壅水构筑物工艺选择
在溢洪河、六干排和东营河三条河流上构筑壅水建筑物,用于河水的截留导蓄。在河道内形成一定的容积,提高污染河水在河道内的水力停留时间。根据目前应用较多的壅水构筑物形式,本工程比选橡胶坝和钢坝两种结构形式。
橡胶坝由进口引渠段、橡胶坝段、消力池段、海漫段及控制室段五部分组成。引渠段采用干砌石护底结构,护岸采用浆砌石挡土墙结构。橡胶坝段由底板、岸墙、坝袋与锚固结构、冲排水系统等组成。堰体底板与岸墙整体连接采用钢筋砼U型槽结构。坝段下钢筋砼结构的矩形消力池。在消力池下游设海漫段,采用干砌石结构,海漫末端设防冲槽。控制室为钢筋砼结构,分为吸水池、水泵室和控制室。
钢坝由进口河道干砌石护砌段、钢筋砼铺盖段、闸室段、消力池段、干砌石海漫段和尾水渠等部分组成。进口段、海漫段结构形式和橡胶坝结构类似。闸门迎水面以钢臂铰接于闸底板上,背水面铰结于液压结构。闸门启闭由控制室液压系统操作。
在非汛期可以在河道里蓄水,河水由钢坝顶部溢流至下游,对水体进行充氧。汛期钢坝打开泄洪。
2.4 湿地部分设计
溢洪河湿地设计包含前处理塘、潜流湿地、表流湿地三大部分。通过在六干排和东营河构筑壅水建筑物,河道增氧以及构建生态植物带等措施,构建河道式污水处理厂,提高河道自净能力,长效保持城市水体水质。
在东营河、六干排上设置壅水构筑物,形成缓冲净化区,同时利用壅水构筑物跌水对河道充氧。每个壅水构筑物处的出水水质控制在COD≤50mg/l以下。水质恶劣时,开闸集中排污。
在河道内设置增氧装置,布置表面增氧装置及喷泉式曝气,对水体搅拌及富氧,改善水体厌氧h境,促进水体好氧净化,并加大区域水体流动性,抑制恶臭。
构建生态植物带,通过生态系统的恢复与系统构建,持续去除水体污染物,改善生态环境和景观。
通过以上措施,构建河道式污水处理厂,提高河道自净能力,长效保持城市水体水质。
溢洪河湿地进水量按照20万m3/d设计,其出水与溢洪河未处理污水20万m3/d混合后稳定达标。溢洪河流域水质水量控制目标如下:稳定塘进水COD50 mg/L氨氮2.5 mg/L出水COD47.5氨氮2.4mg/L去除率均为5%;潜流湿地进水COD47.5mg/L氨氮2.4 mg/L出水COD23.5mg/L氨氮1.4 mg/L去除率分别为50%、40%;表流湿地COD40mg/L氨氮2mg/L出水COD26mg/L氨氮1.7 mg/L去除率分别为35%、10%。
3 工程运行情况
该工程竣工后,通过环保部门验收,通过检测数据,可见,运行逐步稳定,达到预期效果。
4 结论
选用湿地作为河道治理的一种手段,是可以使出水达到稳定达标的;系统的生态环境良好,有良好的经济效益与环境效益。结合湿地工艺,排放水质符合地表水V水质;该工程占地面积大,湿地工程适用于周边有大量可利用土地的项目中。
参考文献:
[1]赖长邈.多级人工湿地结构设计及其水力特征研究[D].成都理工大学硕士学位论文,2014(06).