摘要：針對奔牛水利樞紐2019年度汛前無法恢復(fù)新孟河的行洪能力，需要調(diào)整奔牛水利樞紐施工導(dǎo)流方案。經(jīng)過方案調(diào)整分析，現(xiàn)狀奔牛水利樞紐1#~4#圍堰滿足100年一遇洪水位6.44m的防洪安全要求；在區(qū)域遭遇50年一遇洪水時，奔牛水利樞紐范圍內(nèi)新孟河斷流施工導(dǎo)致京杭運河及區(qū)域防洪水位一定程度的升高，優(yōu)化區(qū)域?qū)Я髡{(diào)度后，新孟河斷流引起九里站水位升高12cm；建議在京杭運河九里站水位超過100年一遇防洪水位6.44m時，啟動新孟河應(yīng)急破堰行洪預(yù)案，即拆除3#、4#圍堰，臨時恢復(fù)新孟河北排行洪能力。本文對類似工程施工導(dǎo)流方案調(diào)整可提供借鑒。
關(guān)鍵詞：施工導(dǎo)流；調(diào)整方案；優(yōu)化
一、工程背景
根據(jù)新孟河延伸拓浚工程總體規(guī)劃，奔牛水利樞紐工程為新孟河延伸拓浚工程干河樞紐工程之一，位于常州市奔牛鎮(zhèn)新孟河與京杭運河交匯處，工程的主要任務(wù)包括防洪、引排水和通航，樞紐由京杭運河立交地涵、船閘、節(jié)制閘和孟九橋組成（圖1）[1]。
二、樞紐區(qū)域內(nèi)新孟河斷流施工防洪影響分析
根據(jù)奔牛水利樞紐合并工期后的施工導(dǎo)截流設(shè)計情況，在現(xiàn)狀京杭運河南側(cè)開挖導(dǎo)流/導(dǎo)航河道，然后通過京杭運河上的1#、2#圍堰，形成穿京杭運河立交地涵的施工基坑；通過新孟河上的3#、4#圍堰，形成船閘和節(jié)制閘的施工基坑（圖2）。1#、2#和4#圍堰擋京杭運河洪水，設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，設(shè)計洪水位為6.06m；3#圍堰擋新孟河洪水，設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，設(shè)計洪水位為5.86m[2]。根據(jù)奔牛水利樞紐施工導(dǎo)截流布置，在船閘、節(jié)制閘工期延遲后，新孟河3#、4#圍堰無法按原計劃于5月31日前拆除，需參與2019年度度汛防洪，需對截流圍堰確定新的防洪標(biāo)準(zhǔn)，重新進(jìn)行安全復(fù)核。1．樞紐施工防洪安全分析（1）京杭運河1#、2#圍堰安全復(fù)核京杭運河上的1#和2#圍堰等級為4級[3]，設(shè)計水位為6.06m。考慮這2座圍堰需參與2019年的度汛防洪，本次安全復(fù)核分別按50年一遇洪水位6.29m和100年一遇洪水位6.44m作為校核工況進(jìn)行計算。1#圍堰為對拉鋼板樁圍堰，鋼板樁內(nèi)力采用彈性地基梁法[4]，計算工況取控制工況校核洪水期進(jìn)行計算。計算結(jié)果詳見圖3及表1。圍堰選用的鋼板其主要力學(xué)性能為：屈服強(qiáng)度≥350MPa，抗拉強(qiáng)度為470~630MPa，伸長率≥21%。鋼板樁截面模數(shù)W=1,340cm3/m，則計算最大應(yīng)力σ＝191MPa<設(shè)計強(qiáng)度315MPa，截面強(qiáng)度滿足抵抗100年一遇洪水為6.44m的安全要求。2#圍堰為土圍堰，圍堰抗滑穩(wěn)定分析采用瑞典圓弧法，復(fù)核計算成果表2。圖4和表2的計算成果顯示，在遭遇100年一遇防洪水位6.44m時，2#圍堰的抗滑穩(wěn)定滿足規(guī)范要求。（2）新孟河3#、4#圍堰安全復(fù)核3#、4#圍堰擋京杭運河水，圍堰等級為4級，設(shè)計防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，相應(yīng)防洪水位為6.06m�？紤]這2座圍堰也需參與2019年的度汛防洪，本次安全復(fù)核分別按50年一遇洪水位6.29m和100年一遇洪水位6.44m作為校核工況進(jìn)行計算。3#、4#圍堰均為土圍堰，圍堰抗滑穩(wěn)定分析采用瑞典圓弧法，復(fù)核計算成果見表3。上述計算成果表明，在遭遇100年一遇防洪水位6.44m時，3#、4#圍堰的抗滑穩(wěn)定和滲流穩(wěn)定均滿足規(guī)范要求。2．區(qū)域防洪影響分析根據(jù)《新孟河延伸拓浚工程奔牛樞紐斷流施工防洪影響分析》報告，通過近年來的水文實測資料，按照湖西地區(qū)50年一遇洪水，典型年為1991年，設(shè)計時段為7天（暴雨起訖時間為6月30日~7月6日），采用太湖流域全流域河網(wǎng)水動力數(shù)學(xué)模型進(jìn)行模擬計算，分析奔牛水利樞紐范圍內(nèi)新孟河斷流施工對區(qū)域防洪的影響。對新孟河斷流前后進(jìn)行對比分析，計算成果參見表4。表4計算成果表明，在奔牛樞紐斷流施工期間，大運河洪水經(jīng)新孟河北排入江通道被切斷，遇湖西區(qū)50年一遇洪水時，京杭運河由于新孟河口封堵排水出路減少，引起運河沿線水位壅高，丹陽、九里、德勝河口、常州最高洪水位分別抬升6、13、7、7cm；造峰期內(nèi)（6.30~7.6）新孟河排江水量減少0.18億m3，相應(yīng)湖西區(qū)排江水量減少0.18億m3，湖西洮、滆湖水位分別上升2、4cm，給運河行洪和周邊區(qū)域防洪帶來一定壓力。
三、優(yōu)化導(dǎo)流調(diào)度方案
為緩解奔牛水利樞紐范圍內(nèi)新孟河斷流施工對京杭運河及區(qū)域防洪水位升高帶來的影響，具體調(diào)度方案和控制措施如下：諫壁樞紐、九曲河樞紐開閘水位由丹陽站4.5m降至4.2m、開泵水位由丹陽站6.0m降至5.0m；魏村樞紐開閘水位4.0m、開泵水位由常州站5.0m降至4.3m；新溝河江邊樞紐開閘水位4.2m、開泵水位由常州站4.6m降至4.3m。通過上述導(dǎo)流優(yōu)化調(diào)度措施后，在湖西地區(qū)遭遇50年一遇洪水時，奔牛水利樞紐上游九里站水位變化及區(qū)域洪水影響計算成果詳見圖4。通過優(yōu)化導(dǎo)流調(diào)度，提前啟用沿江口門排水，在湖西區(qū)遭遇50年一遇洪水時，相應(yīng)大運河丹陽、九里、德勝河口、常州最高洪水位均降低1cm，洮湖、滆湖最高洪水位分別降低2、1cm，調(diào)度挖潛后大運河沿線與區(qū)域洪水位均有小幅下降，但與現(xiàn)狀工況即新孟河斷流前相比，大運河沿線最高洪水位仍然偏高5~12cm。
四、應(yīng)急行洪預(yù)案
根據(jù)奔牛樞紐截流圍堰安全復(fù)核計算成果，1#~4#圍堰防滲及整體穩(wěn)定均滿足100年一遇洪水位6.44m的防洪要求。2015年水文資料顯示，京杭運河九里站最大行洪流量為489m3/s，最高行洪水位6.56m發(fā)生在6月29日；2016年水文資料顯示，京杭運河九里站最大行洪流量為358m3/s，最高行洪水位6.55m發(fā)生在7月5日。建議當(dāng)京杭運河九里站水位超過100年一遇防洪水位6.44m時，啟動新孟河應(yīng)急破堰行洪預(yù)案。
五、結(jié)論
（1）現(xiàn)狀奔牛水利樞紐1#~4#圍堰及基坑，滿足100年一遇洪水位6.44m的防洪安全要求；（2）建議在京杭運河九里站水位超過100年一遇防洪水位6.44m時，啟動新孟河應(yīng)急破堰行洪預(yù)案，即拆除3#、4#圍堰，臨時恢復(fù)新孟河北排行洪能力。
參考文獻(xiàn)
[1]錢祖賓等.奔牛水利樞紐初步設(shè)計報告[R].揚州：江蘇省水利勘測設(shè)計研究院有限公司，2015.
[2]SL252-2017，水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國水利水電出版社，2017：3-8.
[3]SL303-2017，水利水電工程施工組織設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國水利水電出版社，2017：3-14.
[4]倪成.彈性地基梁法在巖基水閘底板內(nèi)力計算中的應(yīng)用[J].
