分蓄洪區(qū)安全區(qū)涵閘的緊急封堵方案設(shè)計(jì)

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摘要：為確保蓄滯洪后庇護(hù)于平安區(qū)人民的平安，根據(jù)荊江分蓄洪區(qū)平安區(qū)涵閘預(yù)分洪中的一些實(shí)際情況，認(rèn)為平安區(qū)涵閘分洪前封堵存在著封堵的時(shí)限不具備可操作性、封堵的標(biāo)準(zhǔn)缺乏針對(duì)性、平安區(qū)涵閘的設(shè)計(jì)中未考慮分洪前填土封堵的特殊性和平安區(qū)所屬干堤潰口后對(duì)分蓄洪區(qū)影響事件的突發(fā)性等問題，為重點(diǎn)蓄滯洪區(qū)、一般蓄滯洪區(qū)已建和擬建的平安區(qū)排水涵閘的規(guī)劃與勘測(cè)、設(shè)計(jì)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)；平安區(qū)涵閘；分洪前封堵；突發(fā)性洪水封堵

TheUrgentPluggingofCulvertsandSluicesinSafetyZones

Abstract:Inordertoshieldpeoplefromdangersinsafetyzonesafterflooddiversionanddetention,accordingtothepracticalsituationsofflooddiversionexercisesinJingjiangFloodDiversionandDetentionAreas,itdrawsaconclusion

thattherearefollowingproblems:thetimelimitofthepluggingofculvertsandsluicesinsafetyzonesbeforediversionlacksoperability,thestandardofplugginglackspertinence,thespecificityofpluggingbeforediversionwhendesigningculvertsandsluicesandthesuddennessoftheaccidentsafterdikebreachinsafetyzonesarenotfullyconsidered.Tosolvetheseproblems,thispaperputsforwardsomeconcretesuggestionsontheplanningandsurveying,thedesign,thepluggingbeforediversionandthesuddenfloodpluggingfortheculvertsandsluiceswhichhavebeenbuiltoraretobebuiltinmainorcommonflooddiversionanddetentionareas.

Keywords:FloodDiversionandDetentionDistrict;culvertsandsluicesinsafetyzones;pluggingpriortoflooddiversion;pluggingforsuddenfloods

1．引言

根據(jù)蓄滯洪區(qū)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)〔征求意見稿〕，重點(diǎn)蓄滯洪區(qū)、一般蓄滯洪區(qū)可新建平安區(qū)；蓄滯洪保存區(qū)不宜建設(shè)平安區(qū)。當(dāng)平安區(qū)新建穿堤排水涵閘時(shí)，涵閘設(shè)計(jì)流量應(yīng)與原設(shè)計(jì)排水流量相適應(yīng)[1]。平安區(qū)是分蓄洪區(qū)人民的最后一道屏障，而平安區(qū)涵閘那么是這道屏障中最薄弱的一個(gè)環(huán)節(jié)。分洪后平安區(qū)外無法取土，平安區(qū)內(nèi)無土可取，故分蓄洪區(qū)平安區(qū)涵閘關(guān)閉閘門后還需緊急封堵以確保平安，根據(jù)其運(yùn)行環(huán)境和當(dāng)時(shí)所處狀態(tài)，平安區(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(guó)家對(duì)此一直無相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定，易導(dǎo)致分洪前的混亂。我國(guó)的分蓄洪區(qū)主要集中在長(zhǎng)江、黃河、淮河和海河中下游兩岸低洼平原和湖區(qū)，2021年水利部公布的?國(guó)家蓄滯洪區(qū)修訂名錄?國(guó)家級(jí)蓄滯洪區(qū)98個(gè)。水利水電工程設(shè)計(jì)尤其是防洪減災(zāi)中，關(guān)于方案的比擬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(xiàn)也不鮮見[5-7]，而關(guān)于分蓄洪區(qū)平安區(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(gè)空白和盲區(qū)，如何確保分蓄洪后庇護(hù)于平安區(qū)的人民的平安，是一個(gè)非常重要的課題。平安區(qū)涵閘的封堵工作極具針對(duì)性和時(shí)效性，荊江分蓄洪區(qū)作為國(guó)家級(jí)重點(diǎn)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(gè)平安區(qū)只有5座排水涵閘，且孔徑小，封堵過程中未反響出明顯問題；1998年預(yù)分洪時(shí)19個(gè)平安區(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)標(biāo)準(zhǔn)、標(biāo)準(zhǔn)，各級(jí)、各部門封堵的時(shí)限、標(biāo)準(zhǔn)各不相同，實(shí)施時(shí)現(xiàn)場(chǎng)混亂，并直接影響到排水涵閘的平安和干堤的防汛搶險(xiǎn)。隨著人口的增長(zhǎng)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的興旺，重點(diǎn)蓄滯洪區(qū)、一般蓄滯洪區(qū)新建平安區(qū)及平安區(qū)排水涵閘將越來越多，為確保分蓄洪后庇護(hù)于平安區(qū)的人民的平安，擬以荊江分蓄洪區(qū)為例，針對(duì)分蓄洪后平安區(qū)排水涵閘的封堵加以論述。

2．荊江分蓄洪區(qū)平安區(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(jìn)行過2次平安區(qū)涵閘分洪前的封堵。1954年分洪前，荊江分蓄洪區(qū)20個(gè)平安區(qū)共建有0.6×0.6m箱涵3座，直徑0.8m的管涵2座，分洪前封堵的平安區(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(gè)平安區(qū)所屬臨分蓄洪區(qū)側(cè)的16座平安區(qū)涵閘封堵中的問題加以探討和分析。

2.1

分洪前平安區(qū)涵閘封堵的時(shí)限要求

平安區(qū)涵閘的封堵必須在分洪前完成，但各級(jí)部門的要求混亂且與實(shí)際情況有很大的偏差。1998年轉(zhuǎn)移時(shí)，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)此平安區(qū)涵閘的封堵應(yīng)在分洪令下達(dá)后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(shí)間為24h[8]，1998年8月6日16時(shí)技術(shù)人員接到的命令是在3小時(shí)內(nèi)完成封閘任務(wù),當(dāng)時(shí)荊江分洪區(qū)有33萬人需在24小時(shí)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(shí)封堵的平安區(qū)涵閘,無一處能按標(biāo)準(zhǔn)、按時(shí)間完成。

2.2

分洪前平安區(qū)涵閘封堵的標(biāo)準(zhǔn)要求

荊江分蓄洪區(qū)設(shè)計(jì)蓄洪水位42.00m〔吳淞高程，下同〕，平安區(qū)圍堤堤項(xiàng)高程41.00～45.96m，地面高程36.00～43.00m，平安區(qū)涵閘底板高程33.00～37.59m。1998年平安區(qū)涵閘封堵的標(biāo)準(zhǔn)要求為：因無條件做擋水試驗(yàn)，為確保平安，在閘門關(guān)閉后，對(duì)四周止水橡皮輔以棉絮堵塞，再填土料及袋土封堵，填至高程42.50m，上部平臺(tái)超出閘門兩側(cè)范圍應(yīng)不小于2m，上部平臺(tái)寬5m，坡度1:2。即使在15天后，當(dāng)時(shí)的16座臨分蓄洪區(qū)側(cè)需及時(shí)封堵的平安區(qū)涵閘,也無一處能按此標(biāo)準(zhǔn)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(shí)吳達(dá)河平安區(qū)涵閘的封堵來看，分洪前平安區(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(dá)河平安區(qū)圍堤堤項(xiàng)高程44.30m，地面高程37.00m，平安區(qū)涵閘底板高程34.25m，孔徑1.7×1.0m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼平面閘門。

吳達(dá)河平安區(qū)涵閘在1992年的公安縣荊江分蓄洪區(qū)平安區(qū)圍堤、涵閘普測(cè)普查中就存在螺桿欠長(zhǎng)，閘門關(guān)不到位，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(xiǎn)預(yù)備土、欠分洪預(yù)備土等問題。

分洪前平安區(qū)涵閘封堵工作實(shí)施時(shí)，對(duì)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，附近可取土源缺乏，主要土場(chǎng)距涵閘約1200m，人工開挖，填堵的土料由農(nóng)用車運(yùn)到堤頂后，再由人工裝袋轉(zhuǎn)運(yùn)至閘室胸墻上的平臺(tái)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(shí)開始，至8月8日13時(shí)技術(shù)人員得到指令暫停平安區(qū)涵閘封堵工作，閘門前的外填封堵只進(jìn)行到高程約36.00m，坡度約1:1.5。直到后來在部隊(duì)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(kuò)大，最后擴(kuò)展為20毫米。從1992年平安區(qū)涵閘的普查到2021年的調(diào)查，仍有73%的涵閘欠分洪預(yù)備土需臨時(shí)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(shí)借木梯上下工作；4.3%的涵閘無止水橡皮，需臨時(shí)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(shí)間，十分被動(dòng)。

3．分洪前平安區(qū)涵閘封堵的分析

3.1

分洪前平安區(qū)涵閘封堵的時(shí)限

根據(jù)中國(guó)水利水電科學(xué)研究院災(zāi)害與環(huán)境研究中心對(duì)荊江分蓄洪區(qū)所作的風(fēng)險(xiǎn)分析研究[9]說明，洪水從分洪閘到楊家廠平安區(qū)需2～3d，到八家鋪平安區(qū)需4～5d，分洪前平安區(qū)涵閘封堵的時(shí)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(shí)間。

3.2

分洪前平安區(qū)涵閘封堵的標(biāo)準(zhǔn)

荊江分蓄洪區(qū)設(shè)計(jì)蓄洪水位42.00m，但填筑要求按超設(shè)計(jì)蓄洪水位0.5m，填筑標(biāo)準(zhǔn)高程定為42.50m只是一種理論上的想法。從歷史情況看，各平安區(qū)歷史最高蓄洪水位并不一樣。如荊右的埠河平安區(qū)歷史最高蓄洪水位42.56m，雷州平安區(qū)歷史最高蓄洪水位42.44m，斗湖堤平安區(qū)歷史最高蓄洪水位42.00m；虎左的義和平安區(qū)歷史最高蓄洪水位42.49m，水月平安區(qū)歷史最高蓄洪水位42.27m，故僅按設(shè)計(jì)蓄洪水位來確定封堵平臺(tái)的高程標(biāo)準(zhǔn)是不夠客觀、全面和充分的，缺乏一定的針對(duì)性。

3.3

分洪前平安區(qū)涵閘封堵的平安核算

分洪前平安區(qū)涵閘封堵時(shí)填筑的平臺(tái)平均高度約7.5m，遠(yuǎn)大于按正常蓄水位組合計(jì)算的水重，從水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[10]看，在正常蓄水位情況和設(shè)計(jì)洪水位情況下,分別按正常蓄水位組合和按設(shè)計(jì)洪水位組合計(jì)算水重,靜水壓力,揚(yáng)壓力及浪壓力；在校核洪水位情況下，按校核洪水位組合計(jì)算水重,靜水壓力,揚(yáng)壓力及浪壓力。可見根本荷載組合和特殊荷載組合均未考慮平安區(qū)涵閘封堵時(shí)閘前填土的荷載，如果設(shè)計(jì)中將閘前填土的荷載列入標(biāo)準(zhǔn)中其他出現(xiàn)時(shí)機(jī)較少的荷載考慮，那么是平安的，否那么應(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(biāo)準(zhǔn)或方式。而實(shí)際設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員因不了解平安區(qū)涵閘分洪前排水和分洪時(shí)關(guān)閉并于閘門前填土封堵的雙重需要，水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此也無明確規(guī)定，故往往將平安區(qū)涵閘當(dāng)做一般排水閘來設(shè)計(jì)，很少會(huì)考慮到平安區(qū)涵閘分洪時(shí)還需要填土封堵這一情況。從吳達(dá)河平安區(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(kuò)大的問題看，至2021年5月止，現(xiàn)有的17座臨分蓄洪區(qū)面需及時(shí)封堵的平安區(qū)涵閘地質(zhì)條件不同、結(jié)構(gòu)形式不同、設(shè)計(jì)和施工的年代不同、封堵時(shí)各閘填土后所受的荷載也不同，故有必要就平安區(qū)涵閘的特殊性做填土后的平安核算。

4．突發(fā)性洪水封堵與平安核算

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(dāng)?shù)碾S機(jī)性。為盡量控制災(zāi)害范圍，最大限度地減少災(zāi)害損失，對(duì)現(xiàn)有17座臨分蓄洪區(qū)側(cè)的平安區(qū)涵閘所屬的15個(gè)平安區(qū)，應(yīng)考慮各平安區(qū)所屬干堤潰口后,洪水沖進(jìn)、淹沒平安區(qū)時(shí)，平安區(qū)涵閘腹背受水的可能性。為將險(xiǎn)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)移和平安區(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)所屬平安區(qū)涵閘的現(xiàn)狀來看，設(shè)計(jì)人員并未考慮防洪工程失事后，平安區(qū)涵閘需緊急關(guān)閉與封堵這一現(xiàn)實(shí)問題，各平安區(qū)涵閘內(nèi)側(cè)均無閘門槽和搶險(xiǎn)截流閘門及啟閉設(shè)施，從水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)[10]看，對(duì)突發(fā)性洪水中平安區(qū)涵閘搶險(xiǎn)時(shí)的緊急關(guān)閉與封堵也未考慮，同樣存在填土后的平安穩(wěn)定核算問題。

5結(jié)語

從歷史情況和荊江分蓄洪區(qū)平安區(qū)涵閘的現(xiàn)狀看，平安區(qū)涵閘分洪前封堵的時(shí)限不具備可操作性，分洪前封堵的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)缺乏針對(duì)性，平安區(qū)涵閘的設(shè)計(jì)中也未考慮分洪前填土封堵的特殊性，更未考慮平安區(qū)所屬干堤潰口后對(duì)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)平安區(qū)涵閘的緊急封堵方案設(shè)計(jì)宜作如下考慮：

〔1〕蓄滯洪區(qū)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或水閘設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)對(duì)平安區(qū)涵閘封堵時(shí)閘前填土的荷載做明確規(guī)定；臨分蓄洪區(qū)側(cè)的平安區(qū)涵閘內(nèi)側(cè)均無閘門槽，更無搶險(xiǎn)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)性洪水發(fā)生后的應(yīng)急措施。

〔2〕對(duì)有條件筑月堤的平安區(qū)涵閘，可建不低于當(dāng)?shù)貧v史最高蓄洪水位或與涵閘堤項(xiàng)高程等高的月堤,既解決了分洪前封堵的時(shí)效與質(zhì)量問題，還可消除或減小滲透破壞對(duì)堤、閘的影響,更可抵御風(fēng)浪對(duì)平安區(qū)圍堤的直接沖擊，可做為分洪后平安區(qū)涵閘的第一道防線。

〔3〕對(duì)無條件筑月堤的平安區(qū)涵閘，應(yīng)充分考慮平安區(qū)涵閘封堵時(shí)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)合各平安區(qū)歷史最高蓄洪水位確定封堵平臺(tái)的高程標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)繪臨分蓄洪區(qū)側(cè)平安區(qū)涵閘平面圖和橫斷面圖,按封閘標(biāo)準(zhǔn),事先打樁放樣，做好分洪前封閘的技術(shù)準(zhǔn)備工作；同時(shí)準(zhǔn)確計(jì)算外堵截滲平臺(tái)所需土方及編織袋，根據(jù)各平安區(qū)涵閘的實(shí)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，做好分洪前封閘的物質(zhì)準(zhǔn)備工作；根據(jù)工程量的大小和封堵的時(shí)限，確定所需的人、材、機(jī)的數(shù)量，做好分洪前封閘的組織準(zhǔn)備工作；綜合考慮以上各方面的因素，按關(guān)鍵線路或事故樹分析結(jié)果，據(jù)此確定平安區(qū)涵閘的封堵時(shí)限。

參考文獻(xiàn)：