深浅孔闸间的分流岛

整体水工模型试验发现,按初步设计建筑物导堤布置型式,深、浅孔闸之间在各级水位下均存在一定范围的回流与横向流。为改善流态,将深、浅孔闸之间导流建筑物布置型式修改为顺导堤布置分流岛,并提出三种布置方案,并通过水工模型试验对其进一步比较与验证。

方案1:在深、浅孔闸之间的上、下游,沿其导堤筑分流岛。上游分流岛顺水流向布置长200m (自坝轴线算起,下同),下游分流岛顺水流向长250m;上游分流岛顶高程30.5m,下游分流岛顶高程27.6m。

方案2:深、浅孔闸之间上游分流岛布置型式同方案1,下游分流岛顺水流向布置长500m,分流岛顶高程同方案1。

方案3:深、浅孔闸之间上游分流岛布置型式同方案1,取下游分流岛顺水流向长度700m,分流岛顶高程同方案1。

与初步设计相比,深、浅孔闸之间筑分流岛后,抬高了该范围内主坝坝脚高程,主坝的加固条件也相应改变。为便于了解填筑分流岛对工程量的影响,在设计比较中,对分流岛面以上的坝体加固按原设计不变,并据此计列主坝加固工程量变化。为保护分流岛边坡抗冲稳定,根据水工模型试验结果,对上、下游分流岛迎水坡进行护砌,其中属建筑物导流堤范围的护砌按原设计不变,对其范围外的分流岛迎水面采用混凝土面板和草皮相结合的方式进行护砌。其中混凝土面板护坡厚12cm,下设厚l0cm 碎石垫层。

对三个深、浅孔闸间分流岛方案比较如下。

(1)从水工模型试验初步成果看,将深、浅孔闸上游导堤之间的区域填筑成30.5m 高程,形成前端距坝轴线200m 的分流岛,可以大大改善深、浅孔闸间水流流态。下游深、浅孔闸之间区域按前述三个方案填筑成顶高程为27.0m 的分流岛后,均能不同程度地改善下游水流流态,其中方案3流态最好,可完全消除深、浅孔闸间下游回流,而方案2在泄量5000m3/s时,仅在分流岛坡面出现局部回流,方案1的分流岛较短,后面仍有一定范围内回流。(www.xing528.com)

(2)深、浅孔闸间的上、下游分流岛主要利用上、下游引河开挖土方填筑,仍采用挖泥船吹填施工。分流岛作为引河开挖的充填区,与原设计充填区比,可降低该部分土方的吹填排距,下游分流岛充填土方由原设计施工排距2km 降至600m,上游分流岛吹填土方由原设计施工排距800m 降至600m。为满足吹填要求,需先在上下游分流岛外围填筑充填围堰,与原设计比,冲填区围堰的填筑量稍有增加。下游分流岛的三个方案,其施工方法基本一致,因其冲填容量不同及填筑围堰土方量各异,而使它们在投资上有差别。

(3)与原建筑物工程初步设计相比,深、浅孔闸之间筑岛后,原土方平衡规划的工农兵排涝站东边的4号弃土区可不予征用,船闸上下游河道清淤土方、封闭堤清淤土方及船闸下游围堰拆除水下方共约7.4万m3均可弃至分流岛冲填区。

(4)施工安排上影响:有无分流岛对引河施工进度安排影响较小,但考虑分流岛冲填区需堆放建筑物开挖弃土和进行外坡护砌,分流岛冲填区围堰需与深孔闸、船闸施工安排相协调,而附近段引河开挖需在深孔闸基本完工时进行施工,因此,分流岛冲填区的围堰应提前并另行组织实施。

(5)对于分流岛冲填区退水而言,较原设计圩内充填区有利有弊,有利的方面在于,原上游引河开挖土方冲至3号冲填区,存在排内水的问题,而分流岛冲填区退水则可直接排至淮河,不利的方面在于建筑物清淤施工时的冲填退水,对建筑物的施工(主要是从引河取土)会有一些影响,但可以采用埋管等办法解决。

(6)从工程投资上比,深、浅闸之间填筑分流岛较初步设计总体投资是省的。方案1节省投资73.34万元(含主坝护坡减少节省的投资,下同),方案2节省投资106.93万元,方案3节省投资125.06万元,以方案3最省。

综上设计比较,方案2、方案3均能较好地改善上、下游水流流态,节省工程投资。但从城西湖退水闸布置及运行条件看,退水闸反向进洪时由淮河侧向进水,若深、浅孔闸之间下游分流岛过长,侧向水面不能有效扩散,则易引起退水闸下引河口出现回流等不利流态。经综合考虑,设计推荐按方案2实施。