大中型水闸除险加固研究与处理措施
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1.2 东平湖滞洪区存在的问题

1.2.1 分洪问题

分滞黄河洪水是东平湖滞洪区的首要功能,能及时分洪削峰是确保黄河下游安全的关键。目前,黄河向东平湖分洪有石洼、林辛、十里堡等三座分洪闸,总设计分洪能力8500m3/s。其中石洼分洪闸向新湖区分洪,设计分洪流量5000m3/s,始建于1967年,1969年完成,1979年完成改建;林辛、十里堡两座分洪闸向老湖区分洪,设计流量合计为3500m3/s,分别始建于1968年和1960年,分别于1980年和1981年进行了改建。目前,影响分洪的主要问题是3座分洪闸的机电设施严重老化。一是所用机电设备(主要是启闭电机)均为20世纪六七十年代生产,经过多年运用,自身老化严重,维修十分困难;二是动力部分,包括变压器、动力线路、配电盘等,由于一直没有更换,早已被国家列为禁用产品,不仅运行中经常出现故障,维修困难,而且当地电业部门已多次发出整改通知,要求立即进行更新改造,否则,无法保证汛期正常供电。2004年对石洼等5座进出湖闸的机电设备进行了安全鉴定,结论是:大部分机电设备严重老化,属三类、四类设备,需要更换改造。在近几年每年汛前的启闭试验中,由于机电设施原因,经常出现闸门不能一次开启的情况。这种情况如果发生在实际分洪过程中,不仅会给防洪总体部署造成重大影响,而且还可能造成严重后果。

1.2.2 排水问题

东平湖滞洪区的排水通畅与否,不仅影响湖区的运用成本,而且也直接影响滞洪区的调蓄能力。尤其是老湖,如果在蓄滞黄河或汶河洪水后能够及时退水,就可以相应增加其调蓄能力,减少新湖的运用,同时,也可以为防汛工作争取主动。否则,将导致高水位时间延长,湖区损失加大,防守任务加重。因此,排水问题对东平湖滞洪区的防汛显得尤为重要。

根据规划,东平湖滞洪区的退水出路有两个方向:向黄河退水,俗称“北排”,是东平湖最主要的退水出路;通过梁济运河向南四湖排水,俗称“南排”,由于南排涉及南四湖的防汛,所以只能是“相机”进行。东平湖滞洪区无论是北排还是相机南排,都存在一些问题。

对于北排,总体上仍然不畅。一是由于湖区群众在陈山口、清河门两座出湖闸前修建了一些生产堤,使本来宽阔的湖面变成了数百米宽的河道,缩窄了过水断面,加之格堤、残坝和水生植物的影响,降低了两闸的过流速度。二是两出湖闸到黄河河槽有近6km的出湖河道,黄河水极易对其形成倒灌淤积,影响退水入黄。2002年开挖以后,在其末端围堰上建设了设计流量为450m3/s的庞口防倒灌闸。由于规模小,汶河发生超过5年一遇洪水时,还须破除围堰泄流,而且,为避免黄河水的倒灌淤积,在排水后需要及时堵复。若遇黄河、汶河交替来水,围堰的破除、堵复也须交替进行。从运用情况看,2007年8月东平湖洪水期间曾对围堰进行了破除和堵复,花费了大量的人力、物力,耗资近千万元,围堰堵复实施难度很大。三是北排受黄河水位的影响很大,北排很容易受到黄河水的顶托。

对于相机南排,主要是利用梁济运河作为排水通道,同时,梁济运河也是南水北调东线的输水路线,该段工程的前期工作已经开展,据了解,没有考虑相机南排的需求。目前利用梁济运河实施相机南排:一是断面过水能力与相机南排的规模还不相适应;二是沿河一些支流缺少防止倒漾的措施。因此,即使南四湖具备接纳洪水的条件,也很难实现洪水的相机南排。

1.2.3 工程安全问题

多年来,国家及地方政府对东平湖滞洪区的建设十分重视,先后安排大量资金用于防洪工程的建设和除险加固,老湖的设计防洪水位也由以前的44.50m提高到46.00m。通过多年的建设,应该说防洪工程的强度不断增强,许多问题不断得以解决。但是,由于东平湖滞洪区遗留问题太多,至今仍存在不少问题影响着工程的安全运行。如:围坝石护坡老化,坍塌破损严重;沿湖堤防上有多座20世纪六七十年代修建的排灌涵闸,存在设防标准不足、设备老化严重、结构缺陷等问题;沿湖的斑清堤、两闸隔堤、青龙堤、卧牛堤、玉斑堤等堤防存在基础及山体结合部渗水、坝身断面单薄等问题。由于这些问题的存在,运用时都会影响防洪安全。但是,相比之下,目前影响防洪安全最为突出的还是二级湖堤的抗风浪能力不足问题。

二级湖堤是决定东平湖老湖调蓄能力的关键工程,设计为4级堤防,设计防洪水位46.0m。由于二级湖堤修建或加高时我国还没有颁布《堤防工程设计规范》,有关风浪计算采用了前苏联的西晓夫公式,设计风浪爬高仅1.5m,所以设计堤顶高程48.00m。从近些年的运行情况看,二级湖堤防风浪能力严重不足,主要是堤顶高度不够、石护坡厚度偏小。2001年戴村坝站流量2610m3/s,老湖水位44.38m,风力6~7级,阵风8级,其风浪爬高接近堤顶;2003年湖水位43.20m,风力6级,阵风11级,风浪爬高超过3.6m,石护坡坍塌损坏4.53万m2。按照现行《堤防工程设计规范》(GB 50286—2013)复核,堤顶高度差1m以上。显然,当老湖水位超过了45.00m,只要遇到较大的北风,二级湖堤很难保证安全。为此,几年来,防汛预案一直将保证水位确定为44.50m。但问题是,虽然黄河分洪的几率较小,但老湖蓄滞汶河洪水却是经常运用。2001~2007年,有5年超过了警戒水位。经计算,如果遭遇黄河水顶托,汶河10年一遇洪水,老湖水位就可以接近46.00m。如果水位真的超过了44.50m,只要在46.00m以下,是不敢贸然使用新湖的。