胖头泡蓄滞洪区分洪口门方案比选

王 甜，王 冰

(黑龙江省水利水电勘测设计研究院，哈尔滨150080)

1 工程概况

胖头泡蓄滞洪区范围为嫩江、松花江干流的左岸，肇源县的西北部，东以安肇新河下段右侧堤防及林肇公路左侧的自然岗地和新建堤防为界，南至养身地到古恰的松花江干流左侧堤防，西以老龙口到养身地的嫩江干流左岸堤防为界，北至南引水库的1～4 号、21 ～33 号堤坝，区内总面积1 994 km2［1］。

松花江洪水季节性强，峰高量大，而中下游河道泄洪能力相对不足，在安排修建水库，堤防和整治河道的同时，利用嫩江松花江沿岸洼地和部分农田作为临时分洪、滞洪场所，以缓解水库、河道蓄泄不足的矛盾，是防御大洪水的重要措施。

松花江流域目前尚无蓄滞洪区，一遇特大洪水，只能依靠水库(如丰满、尼尔基、白山水库和其它支流水库等)和堤防承担防洪任务，防洪形势十分紧张。

松花江流域防洪规划确定了以干流堤防、尼尔基、丰满、白山等干流控制性水利枢纽工程和胖头泡、月亮泡等流域性蓄滞洪区构成松花江干流防洪工程体系。其中胖头泡、月亮泡蓄滞洪区是松花江流域防洪规划提出的骨干调蓄工程，是松花江流域防洪体系的重要组成部分。

2 工程建设必要性

2.1 蓄滞洪区安全建设是松花江流域防洪形势的需要

松花江流域共规划两处蓄滞洪区:①是月亮泡蓄滞洪区;②是胖头泡蓄滞洪区。二者都是当哈尔滨水文断面洪峰流量超过堤防设计流量17900 m3/s，并且水位还将上涨时启用，但启用顺序不同。原则上先启用月亮泡蓄滞洪区，蓄满后维持最高水位134.57m，控制泄流量于洮儿河入流;当月亮泡蓄滞洪区分洪量无法满足哈尔滨市防洪要求时，启用胖头泡蓄滞洪区，共同承担哈尔滨市城区设计流量17900 m3/s 至200a 一遇洪水的防洪任务。因此，抓紧实施蓄滞洪区安全建设，是完善哈尔滨市防洪体系和松花江流域防洪形势的需要。

2.2 蓄滞洪区安全建设工程建设是胖头泡蓄滞洪区应急工程的有力补充

2008 年先期进行的蓄滞洪区应急工程建设是确保外部围堤工程本身安全、大庆腹地的防洪安全和肇源县城及安肇新河以东地区的防洪安全，最大能力地减轻哈尔滨市防洪压力的需要。但应急工程建设还达不到规划的防洪效果。在应急工程建设基础上，进一步实施实施安全建设工程，对于有效发挥蓄滞洪区的分洪效果，保障哈尔滨防洪安全是十分必要的。

3 分洪口场址比选

从历史洪水决口的情况看，1932 年洪水是从老龙口决口后进入肇源西部地区和大庆腹地的，1998年洪水是从胖头泡决口后进入肇源西部地区。因此本次设计分洪口门选择老龙口、胖头泡两处场址进行比选。比选的条件是在蓄滞洪区的规模已定的前提下，闸坝结合方案蓄滞洪区设计水位131.67 m。从地形地貌、蓄洪条件、地质条件、工程布置、施工及工程投资等方面进行综合比较［2］。

3.1 从地形地貌、蓄洪条件看

老龙口位于胖头泡上游，自然地势较高，水流路径较长，水流通畅，洪水主流先进入南引水库的主、副库然后再向下游宣泄，因此，南引水库的主、副库都能更好地发挥作用。胖头泡位于老龙口下游，自然地势较低，水流路径较短，水流通畅。洪水主流直接向下游宣泄，南引水库的主、副库要发挥作用需靠铁路的壅水才能实现，而铁路路基的高程基本在130.0 m左右，南引水库水位难以壅到设计水位131.67 m。因此，南引水库的主、副库不能很好的发挥作用。

3.2 从地质条件看

老龙口位于嫩江漫滩，地层主要为第四系全新统低漫滩冲积层。地下水为第四系孔隙潜水，含水层岩性为粉土质细砂，基础大部座于低液限黏土层中，地基的稳定条件较好。

胖头泡也位于嫩江漫滩，地层主要为第四系全新统冲积层，基础大部座于高液限黏土层中，右侧局部座于含细粒土细砂层中，地基的稳定条件较好。从地质条件分析，两处位置地质条件都很好，均具有修建分洪口的条件。

3.3 从口门的工程布置及投资看

本次按闸坝结合方案进行比较。

3.3.1 老龙口堤防

老龙口堤防是一段长1 200 m的独立堤段，堤两端均为高岗地，分洪时不会影响其他堤段，且老龙口现状有一处分洪口门净宽175 m，本次利用已建老龙口分洪口门与新建老龙口分洪闸联合运行分洪。该分洪口门中心线位于老龙口堤防桩号0+600 m 处，由进口导流堤、重力式浆砌石挡土墙以及出口导流堤组成，以中心线对称布置。老龙口分洪口门处外江水位133.75 m，相应下游水位130.13 m，最大分洪流量4 246 m3/s。经计算还需修建新建老龙口分洪闸总净宽204 m，分洪流量为1 900 m3/s。新建老龙口分洪闸轴线在老龙口堤防桩号1+000 m 处。由进口铺盖、闸室段、消力池段及海漫段组成。

3.3.2 胖头泡堤段

胖头泡堤段较长，地势较低，考虑方案比较的一致性，口门型式同老龙口一样，采用新建胖头泡分洪口门与新建胖头泡分洪闸联合运行分洪，入口处外江水位133.01 m，相应库水位130.19 m，最大分洪流量4 246 m3/s。新建胖头泡分洪口门中心线位于胖头泡堤防桩号1+700 m 处，分洪口门净宽210 m。口门最大分洪流量958 m3/s。该口门采用扒口型式分洪，分洪口两侧布置高喷灌浆裹头，对分洪口两侧大堤进行保护。新建胖头泡分洪闸中心线位于胖头泡堤防桩号2+000 m 处，分洪口门净宽228 m。分洪闸最大分洪流量3 323 m3/s，口门及分洪闸合计最大分洪流量4 281 m3/s。新建胖头泡分洪闸中心线位于胖头泡堤防桩号2+000 m 处，分洪闸净宽216 m。由进口铺盖、闸室段、消力池段及海漫段组成。

3.3.3 投资

经计算老龙口的工程投资为9915.57 万元，胖头泡的工程投资为16270.97 万元，胖头泡的工程投资比老龙口的工程投资多6355.40 万元，因此，老龙口方案最优。

3.3.4 从施工条件

老龙口位于嫩江漫滩，地势较平坦，施工场地开阔，交通便利。胖头泡堤段地势低洼，上游侧临近胖头泡，施工场地不宜布置，且需修建施工围堰。

3.4 综合分析

综上所述分洪口门老龙口场址从地形地貌、蓄洪条件、地质条件、工程布置、施工及工程投资等方面都优于胖头泡场址。因此，本次选定老龙口堤防作为胖头泡蓄滞洪区的分洪口门场址是可行的。

4 分洪口型式比选

分洪口门的型式有堤防加裹头保护的扒口型式口门(以下称无闸方案)，用闸门进行控制的全闸方案和二者相结合的闸堤结合方案，本次设计比较上述3 种型式。

4.1 永久分洪闸方案

不考虑应急度汛时修建的裹头，将口门修建成永久的分洪闸。经计算闸孔总净宽384 m，分32 孔布置，每孔净宽12 m。堰型采用宽顶堰，闸采用开敞式结构，由进口段、闸室段、消力池段及海漫段组成［3］。

4.2 破堤扒口式口门

应急度汛工程中已建成临时口门，采用汛期扒堤分洪，为保护两侧堤防安全，用浆砌石修建挡墙及进、出口修建有裹头和翼墙，为防冲分洪时形冲坑，在口门底部修有0.6 m厚的浆砌石护底，该口门全长175 m。本次设计利用现有工程，对现有口门的过流能力进行复核，按最大分洪流量与现有过流能力的差值重新计算后220 m［4］。本次设计两侧采用高喷挡墙，进出口在平面布置上均成扩散形，扩散角分别为30°、10°。为了防止分洪时，水流对两侧堤身的淘刷，增加复堤难度，对裹头两侧堤防进行防护，防护长度两侧各40 m，对堤防两侧边坡均采用浆砌石护坡。护坡底部采用浆砌石固脚。

4.3 闸坝结合

该方案利用现有的临时口门，根据临时口门的过流能力与分洪流量的差值修建永久性的分洪闸。根据计算闸孔总净宽204 m，分17 孔布置，单孔净宽12 m。分洪闸采用开敞式结构，由进口段、闸室段、消力池段及海漫段组成。

老龙口进口口门方案投资比较成果见表1。

表1 方案投资比较成果表 万元

4.4 综合比较

4.4.1 永久性分洪闸方案(全闸)

4.4.1.1 优点

操作简便、调度运用灵活，分洪准确、无无效分洪、淹没范围及淹没损失最小，蓄滞区内水位131.28 m，最低。

4.4.1.2 缺点

施工技术复杂，需要经常维修且费用较大，工程投资较大。

4.4.2 破堤扒口式方案

4.4.2.1 优点

施工技术简单，维修方便且费用最低，分洪时启动较快但准确度不易控制。

4.4.2.2 缺点

调度运用灵活性最差，分洪准确性最低，淹没范围及淹没损失最大，蓄滞洪区内水位132.28 m，最高，无效分洪量最大，工程总投资最大。

4.4.3 闸堤结合

4.4.3.1 优点

操作运用较简便，调度运用较灵活，分洪准确性较高，淹没范围及淹没损失较小，蓄滞洪区内水位131.67 m，工程投资最小。

4.4.3.2 缺点

施工技术较复杂，维修较方便，维修费用居中，工程总投资最低。

4.5 综合分析

永久性分洪闸与破堤扒口式口门相结合方案工程投资最省，运用调度灵活，虽然不如全闸方案，但较破堤扒口式方案有较大改善［5］。特别是分洪准确对本工程意义更大，本工程的水文特点是一旦启用，前3 d将达到最大分洪流量的90%以上。永久性分洪闸方案没有问题，而闸堤结合方案也可达到，而破堤扒口式方案不能控制，据此分析推荐永久性分洪闸与破堤扒口式口门相结合方案。

5 结 论

胖头泡蓄滞洪区分洪口拟建于老龙口堤段，计算采用1957 年年型的水力要素作为分洪口门的控制条件。分洪口型式为永久性分洪闸与破堤扒口式口门相结合方案。

［1］黑龙江省水利水电勘测设计研究院.黑龙江省松花江流域胖头泡蓄滞洪区防洪工程与安全建设项目可行性研究报告［R］.哈尔滨:黑龙江省水利水电勘测设计研究院，2013.

［2］水利部水利水电规划设计总院.GB50773—2012 蓄滞洪区设计规范［S］，北京:中国计划出版社，2012.

［3］江苏省水利勘测设计研究院.SL265—2001 水闸设计规范［S］，北京:中国水利水电出版社，2001.

［4］张芹.分蓄洪区口门流量计算研究［D］.武汉:武汉大学，2005.

［5］任必穷.西七里海蓄滞洪区分洪口门下移可行性研究［D］.天津:天津大学，2012.