分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘的緊急封堵方案設(shè)計

1、 分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘的緊急封堵方案設(shè)計 摘要：為確保蓄滯洪后庇護于安全區(qū)人民的安全，根據(jù)荊江分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘預(yù)分洪中的一些實際情況，認為安全區(qū)涵閘分洪前封堵存在著封堵的時限不具備可操作性、封堵的標準缺乏針對性、安全區(qū)涵閘的設(shè)計中未考慮分洪前填土封堵的特殊性和安全區(qū)所屬干堤潰口后對分蓄洪區(qū)影響事件的突發(fā)性等問題，為重點蓄滯洪區(qū)、一般蓄滯洪區(qū)已建和擬建的安全區(qū)排水涵閘的規(guī)劃與勘測、設(shè)計及分洪前封堵與突發(fā)性洪水封堵提出了具體的建議。 關(guān)鍵詞：分蓄洪區(qū)；安全區(qū)涵閘；分洪前封堵；突發(fā)性洪水封堵 the urgent plugging of culverts and sluices in safety

2、zones abstract: in order to shield people from dangers in safety zones after flood diversion and detention, according to the practical situations of flood diversion exercises in jingjiang flood diversion and detention areas, it draws a conclusion that there are following problems: the time limit of

3、the plugging of culverts and sluices in safety zones before diversion lacks operability, the standard of plugging lacks pertinence, the specificity of plugging before diversion when designing culverts and sluices and the suddenness of the accidents after dike breach in safety zones are not fully con

4、sidered. to solve these problems, this paper puts forward some concrete suggestions on the planning and surveying, the design, the plugging before diversion and the sudden flood plugging for the culverts and sluices which have been built or are to be built in main or common flood diversion and deten

5、tion areas. key words: flood diversion and detention district; culverts and sluices in safety zones; plugging prior to flood diversion; plugging for sudden floods 1引言 根據(jù)蓄滯洪區(qū)設(shè)計規(guī)范（征求意見稿），重點蓄滯洪區(qū)、一般蓄滯洪區(qū)可新建安全區(qū)；蓄滯洪保留區(qū)不宜建設(shè)安全區(qū)。當安全區(qū)新建穿堤排水涵閘時，涵閘設(shè)計流量應(yīng)與原設(shè)計排水流量相適應(yīng)1。安全區(qū)是分蓄洪區(qū)人民的最后一道屏障，而安全區(qū)涵閘則是這道屏障中最薄弱的一個環(huán)節(jié)。分洪后安全區(qū)外

6、無法取土，安全區(qū)內(nèi)無土可取，故分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘關(guān)閉閘門后還需緊急封堵以確保安全，根據(jù)其運行環(huán)境和當時所處狀態(tài)，安全區(qū)涵閘緊急封堵分為分洪前封堵和突發(fā)性洪水封堵，但國家對此一直無相關(guān)標準和規(guī)定，易導(dǎo)致分洪前的混亂。我國的分蓄洪區(qū)主要集中在長江、黃河、淮河和海河中下游兩岸低洼平原和湖區(qū)，2010年水利部公布的國家蓄滯洪區(qū)修訂名錄國家級蓄滯洪區(qū)98個。水利水電工程設(shè)計尤其是防洪減災(zāi)中，關(guān)于方案的比較論證及潰口事故的研究較多2-4關(guān)于分蓄洪區(qū)的研究文獻也不鮮見5-7，而關(guān)于分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘尤其是分洪前封堵和突發(fā)性洪水封堵的研究一直是防洪減災(zāi)中的一個空白和盲區(qū)，如何確保分蓄洪后庇護于安全區(qū)的人民的安

7、全，是一個非常重要的課題。安全區(qū)涵閘的封堵工作極具針對性和時效性，荊江分蓄洪區(qū)作為國家級重點蓄滯洪區(qū)，歷史上有過2次分洪前封堵，1954年分洪前因20個安全區(qū)只有5座排水涵閘，且孔徑小，封堵過程中未反應(yīng)出明顯問題；1998年預(yù)分洪時19個安全區(qū)的22座排水涵閘中，臨洪面的16座需緊急封堵。因無相關(guān)規(guī)范、標準，各級、各部門封堵的時限、標準各不相同，實施時現(xiàn)場混亂，并直接影響到排水涵閘的安全和干堤的防汛搶險。隨著人口的增長和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的發(fā)達，重點蓄滯洪區(qū)、一般蓄滯洪區(qū)新建安全區(qū)及安全區(qū)排水涵閘將越來越多，為確保分蓄洪后庇護于安全區(qū)的人民的安全，擬以荊江分蓄洪區(qū)為例，針對分蓄洪后安全區(qū)排水涵閘的封堵加

8、以論述。 2荊江分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘分洪前封堵中存在的問題 荊江分蓄洪區(qū)歷史上進行過2次安全區(qū)涵閘分洪前的封堵。1954年分洪前，荊江分蓄洪區(qū)20個安全區(qū)共建有0.60.6m箱涵3座，直徑0.8m的管涵2座，分洪前封堵的安全區(qū)涵閘數(shù)量少、孔徑小，不具代表性。本文主要就1998年荊江分蓄洪區(qū)預(yù)分洪前19個安全區(qū)所屬臨分蓄洪區(qū)側(cè)的16座安全區(qū)涵閘封堵中的問題加以探討和分析。 2.1 分洪前安全區(qū)涵閘封堵的時限要求 安全區(qū)涵閘的封堵必須在分洪前完成，但各級部門的要求混亂且與實際情況有很大的偏差。1998年轉(zhuǎn)移時，政府要求全分蓄洪區(qū)需轉(zhuǎn)移的人口在12h之內(nèi)完成轉(zhuǎn)移8，據(jù)此安全區(qū)涵閘的封堵應(yīng)在分洪令下達后

9、12h內(nèi)完成，而荊江分蓄洪區(qū)的分洪預(yù)案規(guī)定的轉(zhuǎn)移時間為24h8，1998年8月6日16時技術(shù)人員接到的命令是在3小時內(nèi)完成封閘任務(wù),當時荊江分洪區(qū)有33萬人需在24小時內(nèi)轍離轉(zhuǎn)移到鄰近四縣去，人心失散，16座臨分蓄洪區(qū)側(cè)需及時封堵的安全區(qū)涵閘,無一處能按標準、按時間完成。 2.2 分洪前安全區(qū)涵閘封堵的標準要求 荊江分蓄洪區(qū)設(shè)計蓄洪水位42.00m（吳淞高程，下同），安全區(qū)圍堤堤項高程41.0045.96m，地面高程36.0043.00m，安全區(qū)涵閘底板高程33.0037.59m。1998年安全區(qū)涵閘封堵的標準要求為：因無條件做擋水試驗，為確保安全，在閘門關(guān)閉后，對四周止水橡皮輔以棉絮堵塞，再

10、填土料及袋土封堵，填至高程42.50m，上部平臺超出閘門兩側(cè)范圍應(yīng)不小于2m，上部平臺寬5m，坡度1:2。即使在15天后，當時的16座臨分蓄洪區(qū)側(cè)需及時封堵的安全區(qū)涵閘,也無一處能按此標準完成。 2.3 封堵過程及封堵后出現(xiàn)的問題 從1998年荊江分蓄洪區(qū)預(yù)分洪時吳達河安全區(qū)涵閘的封堵來看，分洪前安全區(qū)涵閘的封堵中及封堵后出現(xiàn)的一些問題至今仍然存在。 吳達河安全區(qū)圍堤堤項高程44.30m，地面高程37.00m，安全區(qū)涵閘底板高程34.25m，孔徑1.71.0 m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼平面閘門。 吳達河安全區(qū)涵閘在1992年的公安縣荊江分蓄洪區(qū)安全區(qū)圍堤、涵閘普測普查中就存在螺桿欠長，閘門關(guān)不到位

11、，底止水距底板2cm；角止水、兩邊側(cè)止水橡皮漏水；閘首段頂板上的漿砌塊石擋土墻斷裂，裂縫4條，最大縫寬8毫米。閘身及上下游渠道、消力池淤積，底板和閘身頂部情況皆不明朗及無搶險預(yù)備土、欠分洪預(yù)備土等問題。 分洪前安全區(qū)涵閘封堵工作實施時，對底止水距底板2cm的空隙和角止水、兩邊側(cè)止水橡皮輔以棉絮堵塞，先填散土，再填壓袋土。堤內(nèi)外皆為水田，附近可取土源不足，主要土場距涵閘約1200m，人工開挖，填堵的土料由農(nóng)用車運到堤頂后，再由人工裝袋轉(zhuǎn)運至閘室胸墻上的平臺后拋擲于閘門前的底板上。夜間無照明設(shè)施。封堵工作從8月6日16時開始，至8月8日13時技術(shù)人員得到指令暫停安全區(qū)涵閘封堵工作，閘門前的外填封堵

12、只進行到高程約36.00m，坡度約1:1.5。直到后來在部隊的幫助下，才填至高程37.50m，坡度約1:1.8。 封堵中閘首段頂板上的漿砌塊石擋土墻裂縫逐漸擴大，最后擴展為20毫米。從1992年安全區(qū)涵閘的普查到2011年的調(diào)查，仍有73% 的涵閘欠分洪預(yù)備土需臨時尋找土源取土填箱封閘；65%的涵閘無上下設(shè)施及圍欄需臨時借木梯上下工作；4.3%的涵閘無止水橡皮，需臨時領(lǐng)取、切割、安裝或用棉絮緊急堵塞；分洪前遇上這些問題,極易耽誤時間，十分被動。 3分洪前安全區(qū)涵閘封堵的分析 3.1 分洪前安全區(qū)涵閘封堵的時限 根據(jù)中國水利水電科學(xué)研究院災(zāi)害與環(huán)境研究中心對荊江分蓄洪區(qū)所作的風(fēng)險分析研究9表明，

13、洪水從分洪閘到楊家廠安全區(qū)需23d，到八家鋪安全區(qū)需45d，分洪前安全區(qū)涵閘封堵的時限要求如果按洪水的傳播過程，并結(jié)合每座涵閘的地形地貌、結(jié)構(gòu)形式來確定，更具可操作性。如果直接把所需的分洪預(yù)備土就近堆放，更能大大縮短封堵的時間。 3.2 分洪前安全區(qū)涵閘封堵的標準 荊江分蓄洪區(qū)設(shè)計蓄洪水位42.00m，但填筑要求按超設(shè)計蓄洪水位0.5m，填筑標準高程定為42.50m只是一種理論上的想法。從歷史情況看，各安全區(qū)歷史最高蓄洪水位并不一樣。如荊右的埠河安全區(qū)歷史最高蓄洪水位42.56m，雷州安全區(qū)歷史最高蓄洪水位42.44m，斗湖堤安全區(qū)歷史最高蓄洪水位42.00m；虎左的義和安全區(qū)歷史最高蓄洪水位

14、42.49m，水月安全區(qū)歷史最高蓄洪水位42.27m，故僅按設(shè)計蓄洪水位來確定封堵平臺的高程標準是不夠客觀、全面和充分的，缺乏一定的針對性。 3.3 分洪前安全區(qū)涵閘封堵的安全核算 分洪前安全區(qū)涵閘封堵時填筑的平臺平均高度約7.5m，遠大于按正常蓄水位組合計算的水重，從水閘設(shè)計規(guī)范10看，在正常蓄水位情況和設(shè)計洪水位情況下,分別按正常蓄水位組合和按設(shè)計洪水位組合計算水重,靜水壓力,揚壓力及浪壓力；在校核洪水位情況下，按校核洪水位組合計算水重,靜水壓力,揚壓力及浪壓力?？梢娀竞奢d組合和特殊荷載組合均未考慮安全區(qū)涵閘封堵時閘前填土的荷載，如果設(shè)計中將閘前填土的荷載列入規(guī)范中其他出現(xiàn)機會較少的荷載

15、考慮，則是安全的，否則應(yīng)根據(jù)核算結(jié)果在保證閘室穩(wěn)定的前提下，確定閘前填土封堵的標準或方式。而實際設(shè)計中，設(shè)計人員因不了解安全區(qū)涵閘分洪前排水和分洪時關(guān)閉并于閘門前填土封堵的雙重需要，水閘設(shè)計規(guī)范對此也無明確規(guī)定，故往往將安全區(qū)涵閘當做一般排水閘來設(shè)計，很少會考慮到安全區(qū)涵閘分洪時還需要填土封堵這一情況。從吳達河安全區(qū)涵閘封堵中出現(xiàn)閘首段頂板上的漿砌塊石擋土墻裂縫擴大的問題看，至2012年5月止，現(xiàn)有的17座臨分蓄洪區(qū)面需及時封堵的安全區(qū)涵閘地質(zhì)條件不同、結(jié)構(gòu)形式不同、設(shè)計和施工的年代不同、封堵時各閘填土后所受的荷載也不同，故有必要就安全區(qū)涵閘的特殊性做填土后的安全核算。 4突發(fā)性洪水封堵與安全

16、核算 突發(fā)性洪水是指由于防洪工程失事而造成的洪水。突發(fā)性洪水的洪峰流量、洪水流程、沿程流量、水位具有相當?shù)碾S機性。為盡量控制災(zāi)害范圍，最大限度地減少災(zāi)害損失，對現(xiàn)有17座臨分蓄洪區(qū)側(cè)的安全區(qū)涵閘所屬的15個安全區(qū)，應(yīng)考慮各安全區(qū)所屬干堤潰口后,洪水沖進、淹沒安全區(qū)時，安全區(qū)涵閘腹背受水的可能性。為將險情與損失控制在局部范圍，出現(xiàn)突發(fā)性洪水后的第一決策是人員的轉(zhuǎn)移和安全區(qū)涵閘的關(guān)閉與封堵，以免分蓄洪區(qū)未分洪而遭滅頂之災(zāi)。從荊江分蓄洪區(qū)所屬安全區(qū)涵閘的現(xiàn)狀來看，設(shè)計人員并未考慮防洪工程失事后，安全區(qū)涵閘需緊急關(guān)閉與封堵這一現(xiàn)實問題，各安全區(qū)涵閘內(nèi)側(cè)均無閘門槽和搶險截流閘門及啟閉設(shè)施，從水閘設(shè)計規(guī)范

17、10看，對突發(fā)性洪水中安全區(qū)涵閘搶險時的緊急關(guān)閉與封堵也未考慮，同樣存在填土后的安全穩(wěn)定核算問題。 5結(jié)語 從歷史情況和荊江分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘的現(xiàn)狀看，安全區(qū)涵閘分洪前封堵的時限不具備可操作性，分洪前封堵的統(tǒng)一標準缺乏針對性，安全區(qū)涵閘的設(shè)計中也未考慮分洪前填土封堵的特殊性，更未考慮安全區(qū)所屬干堤潰口后對分蓄洪區(qū)影響事件的突發(fā)性。從最不利因素及防患于未然的角度出發(fā)，建議分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘的緊急封堵方案設(shè)計宜作如下考慮： （1）蓄滯洪區(qū)設(shè)計規(guī)范或水閘設(shè)計規(guī)范應(yīng)對安全區(qū)涵閘封堵時閘前填土的荷載做明確規(guī)定；臨分蓄洪區(qū)側(cè)的安全區(qū)涵閘內(nèi)側(cè)均無閘門槽，更無搶險截流閘門和啟閉設(shè)施，在結(jié)構(gòu)布置上應(yīng)考慮突發(fā)性洪

18、水發(fā)生后的應(yīng)急措施。 （2）對有條件筑月堤的安全區(qū)涵閘，可建不低于當?shù)貧v史最高蓄洪水位或與涵閘堤項高程等高的月堤,既解決了分洪前封堵的時效與質(zhì)量問題，還可消除或減小滲透破壞對堤、閘的影響,更可抵御風(fēng)浪對安全區(qū)圍堤的直接沖擊，可做為分洪后安全區(qū)涵閘的第一道防線。 （3）對無條件筑月堤的安全區(qū)涵閘，應(yīng)充分考慮安全區(qū)涵閘封堵時閘前填土的荷載，根據(jù)荷載核算結(jié)果在保證閘室穩(wěn)定的前提下，結(jié)合各安全區(qū)歷史最高蓄洪水位確定封堵平臺的高程標準。測繪臨分蓄洪區(qū)側(cè)安全區(qū)涵閘平面圖和橫斷面圖, 按封閘標準,事先打樁放樣，做好分洪前封閘的技術(shù)準備工作；同時準確計算外堵截滲平臺所需土方及編織袋，根據(jù)各安全區(qū)涵閘的實際情況，在閘室附近臨分蓄洪區(qū)一側(cè)備好分洪預(yù)備土及照明設(shè)施，做好分洪前封