摘要：针对奔牛水利枢纽2019年度汛前无法恢复新孟河的行洪能力，需要调整奔牛水利枢纽施工导流方案。经过方案调整分析，现状奔牛水利枢纽1#~4#围堰满足100年一遇洪水位6.44m的防洪安全要求；在区域遭遇50年一遇洪水时，奔牛水利枢纽范围内新孟河断流施工导致京杭运河及区域防洪水位一定程度的升高，优化区域导流调度后，新孟河断流引起九里站水位升高12cm；建议在京杭运河九里站水位超过100年一遇防洪水位6.44m时，启动新孟河应急破堰行洪预案，即拆除3#、4#围堰，临时恢复新孟河北排行洪能力。本文对类似工程施工导流方案调整可提供借鉴。
关键词：施工导流；调整方案；优化
一、工程背景
根据新孟河延伸拓浚工程总体规划，奔牛水利枢纽工程为新孟河延伸拓浚工程干河枢纽工程之一，位于常州市奔牛镇新孟河与京杭运河交汇处，工程的主要任务包括防洪、引排水和通航，枢纽由京杭运河立交地涵、船闸、节制闸和孟九桥组成（图1）[1]。
二、枢纽区域内新孟河断流施工防洪影响分析
根据奔牛水利枢纽合并工期后的施工导截流设计情况，在现状京杭运河南侧开挖导流/导航河道，然后通过京杭运河上的1#、2#围堰，形成穿京杭运河立交地涵的施工基坑；通过新孟河上的3#、4#围堰，形成船闸和节制闸的施工基坑（图2）。1#、2#和4#围堰挡京杭运河洪水，设计防洪标准为20年一遇，设计洪水位为6.06m；3#围堰挡新孟河洪水，设计防洪标准为10年一遇，设计洪水位为5.86m[2]。根据奔牛水利枢纽施工导截流布置，在船闸、节制闸工期延迟后，新孟河3#、4#围堰无法按原计划于5月31日前拆除，需参与2019年度度汛防洪，需对截流围堰确定新的防洪标准，重新进行安全复核。1．枢纽施工防洪安全分析（1）京杭运河1#、2#围堰安全复核京杭运河上的1#和2#围堰等级为4级[3]，设计水位为6.06m。考虑这2座围堰需参与2019年的度汛防洪，本次安全复核分别按50年一遇洪水位6.29m和100年一遇洪水位6.44m作为校核工况进行计算。1#围堰为对拉钢板桩围堰，钢板桩内力采用弹性地基梁法[4]，计算工况取控制工况校核洪水期进行计算。计算结果详见图3及表1。围堰选用的钢板其主要力学性能为：屈服强度≥350MPa，抗拉强度为470~630MPa，伸长率≥21%。钢板桩截面模数W=1,340cm3/m，则计算最大应力σ＝191MPa<设计强度315MPa，截面强度满足抵抗100年一遇洪水为6.44m的安全要求。2#围堰为土围堰，围堰抗滑稳定分析采用瑞典圆弧法，复核计算成果表2。图4和表2的计算成果显示，在遭遇100年一遇防洪水位6.44m时，2#围堰的抗滑稳定满足规范要求。（2）新孟河3#、4#围堰安全复核3#、4#围堰挡京杭运河水，围堰等级为4级，设计防洪标准为20年一遇，相应防洪水位为6.06m。考虑这2座围堰也需参与2019年的度汛防洪，本次安全复核分别按50年一遇洪水位6.29m和100年一遇洪水位6.44m作为校核工况进行计算。3#、4#围堰均为土围堰，围堰抗滑稳定分析采用瑞典圆弧法，复核计算成果见表3。上述计算成果表明，在遭遇100年一遇防洪水位6.44m时，3#、4#围堰的抗滑稳定和渗流稳定均满足规范要求。2．区域防洪影响分析根据《新孟河延伸拓浚工程奔牛枢纽断流施工防洪影响分析》报告，通过近年来的水文实测资料，按照湖西地区50年一遇洪水，典型年为1991年，设计时段为7天（暴雨起讫时间为6月30日~7月6日），采用太湖流域全流域河网水动力数学模型进行模拟计算，分析奔牛水利枢纽范围内新孟河断流施工对区域防洪的影响。对新孟河断流前后进行对比分析，计算成果参见表4。表4计算成果表明，在奔牛枢纽断流施工期间，大运河洪水经新孟河北排入江通道被切断，遇湖西区50年一遇洪水时，京杭运河由于新孟河口封堵排水出路减少，引起运河沿线水位壅高，丹阳、九里、德胜河口、常州最高洪水位分别抬升6、13、7、7cm；造峰期内（6.30~7.6）新孟河排江水量减少0.18亿m3，相应湖西区排江水量减少0.18亿m3，湖西洮、滆湖水位分别上升2、4cm，给运河行洪和周边区域防洪带来一定压力。
三、优化导流调度方案
为缓解奔牛水利枢纽范围内新孟河断流施工对京杭运河及区域防洪水位升高带来的影响，具体调度方案和控制措施如下：谏壁枢纽、九曲河枢纽开闸水位由丹阳站4.5m降至4.2m、开泵水位由丹阳站6.0m降至5.0m；魏村枢纽开闸水位4.0m、开泵水位由常州站5.0m降至4.3m；新沟河江边枢纽开闸水位4.2m、开泵水位由常州站4.6m降至4.3m。通过上述导流优化调度措施后，在湖西地区遭遇50年一遇洪水时，奔牛水利枢纽上游九里站水位变化及区域洪水影响计算成果详见图4。通过优化导流调度，提前启用沿江口门排水，在湖西区遭遇50年一遇洪水时，相应大运河丹阳、九里、德胜河口、常州最高洪水位均降低1cm，洮湖、滆湖最高洪水位分别降低2、1cm，调度挖潜后大运河沿线与区域洪水位均有小幅下降，但与现状工况即新孟河断流前相比，大运河沿线最高洪水位仍然偏高5~12cm。
四、应急行洪预案
根据奔牛枢纽截流围堰安全复核计算成果，1#~4#围堰防渗及整体稳定均满足100年一遇洪水位6.44m的防洪要求。2015年水文资料显示，京杭运河九里站最大行洪流量为489m3/s，最高行洪水位6.56m发生在6月29日；2016年水文资料显示，京杭运河九里站最大行洪流量为358m3/s，最高行洪水位6.55m发生在7月5日。建议当京杭运河九里站水位超过100年一遇防洪水位6.44m时，启动新孟河应急破堰行洪预案。
五、结论
（1）现状奔牛水利枢纽1#~4#围堰及基坑，满足100年一遇洪水位6.44m的防洪安全要求；（2）建议在京杭运河九里站水位超过100年一遇防洪水位6.44m时，启动新孟河应急破堰行洪预案，即拆除3#、4#围堰，临时恢复新孟河北排行洪能力。
参考文献
[1]钱祖宾等.奔牛水利枢纽初步设计报告[R].扬州：江苏省水利勘测设计研究院有限公司，2015.
[2]SL252-2017，水利水电工程等级划分及洪水标准[S].北京：中国水利水电出版社，2017：3-8.
[3]SL303-2017，水利水电工程施工组织设计规范[S].北京：中国水利水电出版社，2017：3-14.
[4]倪成.弹性地基梁法在岩基水闸底板内力计算中的应用[J].
作者：苏叶平 吴佩锋 徐静 陆志明 单位：江苏省水利勘测设计研究院有限公司 江阴市水利局 扬州市勘测设计研究院有限公司 云南农业大学水利水电学院
