龙江河赤吟水闸枢纽工程闸址综合优选探究_黎枢.pdf

ISSN 1672-2841CN 44-1587/Z广东水利电力职业技术学院学报 2023 年 第 21 卷 第 2 期Journal of Guangdong Polytechnic of Water Resources and Electric Engineering，2023，Vol.21，No.2收稿日期：2022-08-26作者简介：黎枢，女，工程师，主要从事水利水电工程设计工作。24-27龙江河赤吟水闸枢纽工程闸址综合优选探究黎 枢（广东省水利电力勘测设计研究院有限公司，广州 510635）摘 要：水闸闸址的选定既是水闸工程设计的重要内容，也是水利工程设计的难点。若未对水闸选址进行全面、长远考虑，易导致水闸不适应长远规划及社会发展要求。对此，以广东省惠来县龙江河赤吟水闸工程为例，分别从地形地质、施工条件、征占地、工程造价及管理等方面，探析现代水闸闸址的综合比选过程。工程最终选定赤吟闸址+狮山尾闸址方案，不仅满足了水闸功能需求，优化了整体布局，节省了工程投资，而且为当地生态水利系统建设奠定了基础。工程经验可为类似工程提供参考。关键词：水闸；选址；水利工程中图分类号：TV61 文献标识码：A 文章编号：1672-2841（2023）02-0024-04 水闸选址是水闸建设最关键的一步。马兴建等1指出在实际工程中，水闸选址往往受各方因素影响，部分水闸的布置很不合理。水闸选址除考虑自身功能外，还应根据水文规划及工程任务及运行调度特点，综合考虑地形地质情况、施工组织、管理运维及周围环境等要素，通过经济技术比较确定。广东惠来龙江河赤吟水闸枢纽工程闸址经比选采用了赤吟闸址+狮山尾闸址的推荐方案，满足了水闸功能需求，占地更省。同时优化了整体布局，节省了工程投资，为粤东新城的生态水利系统建设奠定了基础。本研究以该工程为例，探析水闸闸址综合比选过程，可供类似工程参考。1 工程简况1 工程简况赤吟水闸位于广东惠来县境内龙江的新开河道与旧河道交汇处2，是以水系连通、改善水环境及灌溉为主，兼顾挡潮、改善航运条件及备用水源的综合利用水利枢纽。水闸建成后，水体、湖心岛湿地、两岸周边绿地以及水生生物联为一体，可形成较大的天然生态系统，能有效提高城市水体环境容量，增强自净能力，成为粤东新城的“肺”（见图 1）。2 水闸功能及任务2 水闸功能及任务（1）水系连通，改善水环境。该工程承担连通新老河道、恢复老河道 3 km 河流及改善其下游至神泉港水环境的功能。工程建成后蓄水形成水面，为粤东新城开发和产业发展提供生态空间。（2）灌溉。作为蜈蚣岭水库和石榴潭水库调度的替代水源，可灌溉东陇片 2.49 万亩、隆江片1.78 万亩、赤吟片 0.76 万亩，共 5.0 万亩农田。灌溉面积分布见图 2。（3）挡潮。水闸建成后，当发生 30 年一遇以上大洪水时，能为新开河分 1/3 的洪峰流量，同时图 1 赤吟水闸枢纽工程位置25黎 枢：龙江河赤吟水闸枢纽工程闸址综合优选探究可防御风暴潮。项目所在河段为感潮河段，水闸建成后可抵御潮水上溯，改善龙江下游两岸农田盐碱化程度。（4）改善航运条件。由于龙江老河道被封，下游河道来水只有罗溪水、雷岭水等小支流，造成下游河道至神泉港航道淤积，影响通航。工程建成后，通过开闸泄洪可改善下游河道水动力条件，缓解神泉港淤积，进而改善通航条件。（5）城市备用水源。龙江河水质为 III 类水标 准，当粤东新城和大南海石化工业区的供水水源出现水污染事故时，可为两地提供备用水源。3 闸址方案3 闸址方案3.1 规划设计3.1.1 明确选址原则3.1.1 明确选址原则按照上述水闸功能定位，闸址选择应满足：打开旧河道河口，恢复龙江河同罗溪水、雷岭河和盐岭河等支流的连通状态，改善工程区域内及旧河道下游至神泉港的水环境，为粤东新城提供生态空间；库容可保证两岸农田的灌溉需求；有效调控新开河与旧河道的流量分配，使旧河道下游段不受涝且能达到冲淤的目的；枢纽运行管理、施工导流及施工期通航等条件方便，同时征地少及工程总投资合理。3.1.2 闸址方案3.1.2 闸址方案根据上述条件，在龙江河叉口处的新、旧河道各设一拦河闸；按照航运要求，在新河道闸址处预留船闸位置。（1）新开河河段。新开河右岸属大南海石化工业区，溪西排涝渠出口位于新、旧河道河口下游，距河口约 500 m。目前新开河右岸地面高程在 1.72.4 m，溪西排涝渠渠底高程约-0.3 m。若将闸址选在排涝渠出口下游，枢纽蓄水后将影响大南海石化工业区及右岸现有大片农田的排涝，因此闸坝须位于排涝渠出口上游。若对排涝渠进行改线，需增加渠道、新建渠口中型水闸及征地等投资，且闸址越靠下游河床越深，建闸工程量越大，因此该段可选闸址有限。闸址拟选在龙江河下游新开河上，邻近赤吟村，故称赤吟闸址。（2）旧河段。目前两岸堤围加固工程惠来县东陇海堤达标加固工程、惠来县西港海堤达标加固工程已开工建设，洪（潮）水标准为 50 年一遇。考虑到枢纽蓄水后将增加两岸村庄排涝压力，故库区范围不宜太大。初拟两条闸轴线进行比选，轴线一位于新、旧河道河口交汇处，为邦庄闸址；轴线二位于旧河道与罗溪水河口交汇处，为狮尾山闸址。闸址位置见图 3。3.2 闸址方案选定3.2.1 闸址布置方案组合3.2.1 闸址布置方案组合方案一：赤吟闸址+邦庄闸址（正常蓄水位为 2.55 m）；方案二：赤吟闸址+狮山尾闸址（正常蓄水位为 1.50 m）。各闸址情况如下：（1）赤吟闸址（新开河）。受溪西排涝渠影响，赤吟闸址唯一。该闸址位于新开河河口处，拦河闸布置在河槽中央，共 15 孔，右岸预留船闸位置。拦河建筑物与两岸的连接采用均质土堤。（2）邦庄闸址（旧河道方案一）。邦庄闸线选在邦庄村旧河道河口处，河道宽约 450 m。受地形限制，拦河闸靠右岸布置，共 7 孔。中间为拦河闸，左、右岸设置均质土堤。旧河道河口堤防破除后，其交通功能由邦庄水闸承担。（3）狮山尾闸址（旧河道方案二）。狮山尾闸址选在旧河道支流罗溪水汇入处，距邦庄坝址 3.1 km。考虑到以下原因，狮山尾闸址不宜选在罗溪水河口下游：罗溪水是两岸村庄的排涝通道。老河道北岸的邦庄村、罗溪水沿岸的钓石村、图 3 闸址位置示意图 2 赤吟水闸灌区分布2023，21（2）26广东水利电力职业技术学院学报吉清村等村庄的涝水和生活污水均从罗溪水排出。如果将罗溪水纳入赤吟水闸枢纽库区，工程正常蓄水位 1.5 m，两岸地面高程在 1.52.0 m，蓄水后势必影响这些村庄的排涝，为解决排涝问题需付出较大的工程代价。排水进入水闸枢纽库区有悖生态屏障的期许。若将罗溪水纳入赤吟水闸枢纽库区，周边村庄的涝水及污水进入库区，势必影响库区水质。罗溪水两岸堤防标准较低。罗溪水两岸现状为农村，堤防标准较低，如果纳入水闸枢纽库区，两岸堤防需提高防洪标准，给枢纽工程带来较大的投资压力。平原河网地区交叉河口附近建闸，闸址宜在距离交叉河口较远处3。综上，狮山尾闸址拟选在罗溪水河口上游，即现有狮山闸处。3.2.2 闸址的优缺条件比选3.2.2 闸址的优缺条件比选由于新开河段从叉口至溪西排涝渠出口距离仅 500 m，对水闸选址限制较大，因此，赤吟闸址已无其他位置可选。旧河道两个闸址方案拦河闸均为 7 孔，每孔净宽 12 m。由于库面大小的差异，为保证灌溉所需兴利库容，两个方案的正常蓄水位有所不同，其中赤吟闸址+邦庄闸址正常蓄水位为 2.55 m，赤吟闸址+狮山尾闸址正常蓄水位为 1.50 m。对旧河道闸址方案分析比较如下：（1）地形地质条件邦庄闸址位于邦庄村旧河道河口处，龙江河改道后旧河床已断流，河床现已变成鱼塘及农田。多年来，该处河道下切严重，目前河底高程约-4.0 m。狮山尾闸址位于钓石村罗溪水与旧河道交汇处，该处河道平缓，宽约 300 m。现状为 2.5 m 宽 3.7 m 高 2 孔的旧挡潮闸及长约 300 m 的土质堤埂。该处河床稳定，底高程约-1.0 m。两闸址均位于旧河道上，邦庄闸址位于上游，狮山尾闸址位于下游。两闸址地质剖面对比见图 4 和图 5。邦庄闸址方案闸线基础大部分为-2 淤泥质粘土，厚度达 20 m，承载力较低，因此需对闸坝、消力池及翼墙基础采用桩基进行处理以达到承载力要求。狮山尾拦河闸方案基础从上至下依次为-4 淤质粉细砂层（厚 2 m）、-2 含砾砂层及中砂层（厚 14 m）、-2 淤质含砾砂层（厚 9 m）及弱风化花岗岩，其中-2 含砾砂层及中砂层承载力较高，因此闸坝基础仅需将-4 淤质粉细砂层（厚 2 m）进行挖除换填即可。从地质条件来看，两个方案均需进行基础处理，狮山尾闸址基础处理规模较邦庄闸址小，因此该方案较优。（2）施工条件两闸址的优缺点分析如下。邦庄闸址优点：水闸施工可在旱地进行，施工场地开阔；邦庄闸址与赤吟闸址相距较近，施工比较集中。缺点：图 4 邦庄闸址方案闸轴线地质剖面图 5 狮山尾闸址方案闸轴线地质剖面27黎 枢：龙江河赤吟水闸枢纽工程闸址综合优选探究河床深度较狮山尾拦河闸处深约 3 m，地质较差，围堰方量及基础处理量较大。狮山尾闸址优点：水闸施工可在旱地进行，施工场地开阔；河床深度较浅，地质情况良好，围堰方量及基础处理量较小。缺点：与赤吟闸址相距较远，施工比较分散。经综合比较，从临时工程投资角度出发，狮山尾闸址方案较优。（3）淹没、占地、排涝及灌溉两闸址方案在征占地面积方面差别不大，其余比较如下。邦庄闸址优点：邦庄闸下游、老河道两岸村庄排涝体系不变，仍可自流排水；缺点：库面较小，为满足本工程 5.04 万亩农田灌溉任务，正常蓄水位需达 2.55 m。目前龙江河上游两岸堤后地面高程约 1.8 m，因此推行本方案将增加库区两岸共约 10 km 堤防截渗工程，投资较大。狮山尾闸址优点：库面较大，正常蓄水位仅需 1.5 m 即可满足农田灌溉任务。缺点：老河道两岸村庄涝水将无法自流排除，需修建排涝泵站。推行邦庄方案工程量大，实施困难，相比之下狮山尾拦河闸方案蓄水位较低，仅需修建两座排涝泵站，投资占比小。因此狮山尾闸址更优。（4）工程投资及管理主要工程量及投资比较见表1。从投资角度看，狮山尾闸址明显更优。表 1 各方案主体工程量及投资比较项目单位邦庄闸址狮山尾闸址正常蓄水位m2.551.50工程量土方开挖万 m323.2121.94土方回填万 m351.3137.78混凝土万 m38.239.23钢筋t3 3944 150水闸基础处理桩万 m23.870水闸基础换填m304 800堤防防渗墙m270 0000桥梁基础桩m01 000投资建筑工程万元37 93423 737其中：堤防防渗墙万元14 0000其中：桥梁万元02 471投资差额万元14 197/根据以上分析比较，新开河段闸址选定赤吟闸址方案。旧河道闸址：狮山尾闸址地质较优，施工条件良好，临时投资较少，对两岸的淹没情况优于邦庄闸址；虽然两闸相距较远，但水库蓄水位低，枢纽运行风险较小，从长远来看，有利于工程管理和运行。同时，将老河道闸址下移至狮山尾闸址，可形成近 3 km 长 450 m 宽的水面。狮山尾闸址方案工程一次性投资较小，且带来的经济、土地利用及生态效益更有利于区域远期发展，因此，狮山尾闸址方案更优。综合以上，推荐方案为：赤吟闸址+狮山尾闸址方案。推荐闸址见图 6。4 结论4 结论水闸选址直接影响综合功能的发挥和各项技术经济指标4，可从如下方面考虑：（1）明确水闸功能及任务。水闸功能及任务是一切构造布置的前提条件，明确后可基本确定水闸规模及选址的基本要素。（2）提出选址原则。原则为：稳定安全、满足使用需求、水流流态稳定、便于管理、造价经济合理5。（3）比选闸址的地形地质条件。应充分考虑当地的地理环境及地质条件6，良好的地形地质条件既是工程建设的保障，也是节省工程投资的要点。（4）比较施工条件及占地。施工条件及占地直接影响水闸实施的可行性，应进行全面详细的比较论证。（5）对比工程投资及运行管理。两者属于水闸经济性及功能指标，运行管理涉及工程后期的投入与运作，项目建设须重点关注。参考文献：1 马兴建，潘军海.中型水闸及小型水闸建设中若干技术问题的探讨 J.浙江水利水电学院学报，2016,28（3）:34-36,40.2 谢树平，覃艳涛.赤吟水闸工程拦河闸设计 J.甘肃水利水电技术,2003(02):119-120.3 江苏省水利勘测设计研究院有限公司.SL265-2016 水闸设计规范 S.北京：中国水利水电出版社，2001.4 靳玉芹.闸址选址和水闸的孔口尺寸确定 J.水利科技与经济，2013(12):56-57.5 陈健.深度探讨水闸设计要点及方法 J.科技咨询，2010(33):107-108.6 马美英.关于水闸设计要点方法探究 J.民营科技，2013(10):13.（下转第 31 页）图 6 闸址推荐方案示意31庞春华，冯伟添：潖江蓄滞洪区总体布置与堤线选择探讨生态型堤岸等，并列出了重点堤线选择与布置的实例，以供类似工程借鉴。参考文献：1 陈广洲，艾锐.潖江蓄滞洪区建设与管理工程初步设计报告 R.广州：广东省水利电力勘测设计研究院，2019.2 韩智娟.潖江蓄滞洪区建设及管理初探 J.广东水利水电，2016(10):59-61.3 郭凤清，曾辉，丛沛桐，等.潖江蓄滞洪区洪灾风险分析及避难转移安置研究 J.灾害学，2013,28(3):89-90.4 候传河，沈福新.我国蓄滞洪区规划与建设的思路 J.中国水利，2010(20):40-43.5 黄琼珠.浅析堤防工程的堤线布置及堤型选择 J.水利技术监督，2018,16(3):38-40.6 郑伟坤.潖江蓄滞洪区水利工程规划设计探析 J.中华建设，2021(19):114-115.图 4 官路唇围平面示意General Layout and Dike Line Selection of Pajiang Flood Storage and Detention AreaPANG Chun-hua,FENG Wei-tian(Guangdong Hydropower Planning&Design Institute Co.,Ltd.,Guangzhou 510635,China)Abstract:The Pajiang flood storage and detention area is an important part of the flood control engineering system in the middle and lower reaches of the West River and North River in Guangdong province.Affected by many factors such as dikes,terrain conditions,land acquisition and resettlement,and embankment structures,the overall layout of the flood storage and detention area is very difficult.This paper discusses and studies the general layout and dike line selection of the construction and management project of the Pajiang flood storage and detention area,further explores the process and key points of the construction layout of the flood storage and detention area,and puts forward the method of the selection and layout of the dike line in the flood storage and detention area for reference.Key words:flood storage and detention area;dike;flood control engineering;Pajiang River（上接第 27 页）Comprehensive Optimization of Gate Site Selection for Chiyin Sluice Complex Project on Longjiang RiverLI Shu(Guangdong Hydropower Planning&Design Institute Co.,Ltd.,Guangzhou 510635,China)Abstract:The selection of sluice site is an important content of sluice engineering design.The site selection of a large-scale comprehensive sluice project is a difficulty in hydraulic engineering designs.From the aspects of topography and geology,construction conditions,land acquisition,project cost and management,etc.,and taking the sluice project on Longjiang River in Huilai County,Guangdong province as a typical example,this paper explores the process of comprehensive comparison and selection of modern sluice sites.The design plan of Chiyin sluice+Shishanwei sluice was finally selected as the project site,which can meet the function requirements of a sluice,realize the optimized layout,reduce the construction costs,and lay a sound fundament for local ecological and hydraulic system construction.The research may provide some reference for similar projects.Key words:sluice;site selection;water conservancy project