新孟河界牌水利枢纽风景区规划设计与思考

赵 波 ，郑月林

（1.山东省临沂市兰山区水务局,山东 临沂 276000；2.山东省临沂市水利勘测设计院,山东 临沂 276000）

0 引言

水利枢纽工程建设不仅需要承担自身防洪排涝等常规作用，新时代要求下，水利枢纽工程也是改善当地生态环境、提升当地景观格局的重要工程。水利枢纽工程建设过程中需要充分考虑景观效益。周易[1]认为河道生态建设是河道治理的重要发展方向；孙健等[2]对樱花园水利风景区规划建设进行分析；冯琳[3]以淮安水利枢纽为例，对灌区水利适应性景观规划进行研究；水利景区规划设计是一项复杂的工程[4～6]，需要考虑多方面因素：水力因素、地质因素、景观因素、政策因素等。结合新孟河界牌水利枢纽工程建设为例，对水利景区规划设计进行分析。

1 工程概况

新孟河界牌水利枢纽是改善太湖和湖西地区水环境的重要工程，可提高当地防洪标准，增强水资源配置能力，兼顾地区航运等。主要功能是挡潮、引排水和通航等。

2 水利枢纽规划设计

2.1 站址比选

选取两个方案进行比选。分别是方案一：斜向入江方案；方案二：正向入江方案。两方案平面布置图见图1。

（1）方案一：斜向入江方案

新孟河向北廷伸段河道顺直地从界牌镇入大夹江，河道中心线与江提的夹角约为57.9°。枢纽位于界牌镇入江口处，轴线距大夹江约350 m，轴线与入江口处的江堤夹角约为32.1°。斜向入江方案工程总平面布置见图1（左）。

图1 方案平面布置图（左为斜向入江，右为正向入江）

（2）方案二：正向入江方案

新孟河向北延伸段河道在距大夹江约2200 m处向先西弯曲，再在距大夹江约1200 m处向东弯曲后从界牌镇入大夹江，河道中心线与江堤垂直。枢纽位于界牌镇入江口处，轴线距大夹江约400 m，轴线与入江口处的江堤平行。正向入江方案工程选址示意图见图1（右）。

（3）方案比选

比选结果见表1。由表1 可知：本次设计招标拟推荐整体水流条件相对较好的方案一。

2.2 闸站（节制闸、泵站）和船闸布置方案的比选

本枢纽共有3 类建筑物，分别是泵站、节制闸和船闸，从功能上看，船闸主要是通航、防洪，节制闸和泵站主要是引排水和防洪。结合已建类似工程的经验，一般是将泵站和节制闸布置在一起的。船闸与闸站的相对位置有两种方式：闸站和船闸分开布置（简称分建方案），两者之间设导流（航）堤，上下游引河分开布置，分建方案布置见图2。闸站和船闸结合在一起布置（简称合建方案），两者之间不设导（航）堤，共用上下游引河，建筑物之间设隔水墙，合建方案布置见图3。

表1 总平面布置方案比选表

图2 分建方案

图3 合建方案

总体布置方案比选见表2。

表2 总体布置方案比选表

分建方案占地较多，投资较大，合建方案占地比分建方案少151 亩。闸站引、排对船闸船舶的影响可通过增设隔水墙解决。方案二比方案一节省工程费用4200 万元。经综合分析，推荐方案二，即合建方案。

入江口位于浦河和小夹江之间，这段江堤的长度约为600 m，枢纽外河侧的河口宽度约为300 m，且枢纽中心线与江堤的的夹角为57.9°，枢纽与浦河及小夹江的间距均较小。如将船闸布置在东岸即靠近小夹江侧，小夹江与新孟河间的船舶通行由于转弯半径较小，且与进入小夹江的船舶航行有交差，不利于船舶航行安全。另外，本工程采用了斜向入江方案，东岸岸线较短，受船闸引航道的影响，外河侧引河需要加长，增加了工程占地和土方开挖量。若将船闸布置在西岸，船闸在小夹江与新孟河间通行的转弯半径较大，能满足要求，方便管理，且该侧岸线较长，可缩短外河侧引河长度，减少工程占地和和土方开挖量。故闸站、船闸分别布置于东、西岸。

2.3 闸站（节制闸、泵站）工程布置方案比选

闸站工程由一座装机流量300 m3/s泵站和闻孔总净宽为80m节制闸组成，总体布置初拟了三种方案：

方案一，泵站居中，节制闸分列两侧；方案二，节制闸居中，泵站分列两侧；方案三，节制闸和泵站均集中布置，分列于河道的左右两岸。

三方案进行综合比较见表3。

表3 闸站工程布置三方案技术比较表

由表3可见，闸站集中布置方案，水流条件好，结构设计合理，便于管理，投资省。因此，推荐方案三，即节制闸和泵站均集中布置。考虑到节制闸的引、排流量大，为取得较好的引排条件，将节制闸布置在西侧，与船闸相邻，也便于今后的管理；而泵站布置在东岸，有利于安装间的布置和建成后的操作运行、检修和监控等。

3 导流（航）墙长度确定

1）节制闸和泵站间导流墙

根据南水北调东线解台站（闸站结合）模型试验和新沟河拓浚遥观南枢纽（泵站节制闸、船闸合建）数模计算成果，在上游导流墙过长时，上游泵站侧有较大的死水区及回流区，同时在导流墩靠闸侧有旋涡，影响闸孔过流，并导致各闸孔流量分配不匀；下游导流墙有利于排水。本工程为双向引排，上、下游导流墙长度需要兼顾引排要求，初步确定节制闸和泵站间的导流墙长度采用40 m。

2）节制闸与船闸间导航墙

初步分析，船闸与节制闸间的导航墩，既有隔水功能，又兼副导航墙作用，根据船舶长度，导航墙长度不宜小于40 m。同时导航墙越长节制闸引排对船闸待泊区的横向流速影响越小，导航墙长度初步确定采用70 m。

本次采用MIKE3分别在设计流量、消能工况下对船舶停泊区横向、顺向流速，船闸与节制闸导航墙位置水流流态进行模拟。结果表明：船闸侧导航墙越长，节制闸引排对船舶的影响越小，70 m长导航墙可以满足船舶的流速要求。计算成果见表4，计算流速分布见图4～图7。

工况1：节制闸新孟河侧水位5.79 m，长江侧水位5.71 m。

图4 工况1计算流速分布图

工况2：节制闸新孟河侧水位4.57 m，长江侧水位4.65 m。

图5 工况2计算流速分布图

工况3：节制闸新孟河侧水位4.79 m，长江侧水位2.09 m。

图6 工况3计算流速分布图

工况4：节制闸新孟河侧水位2.80 m，长江侧水位4.39 m。

图7 工况4计算流速分布图

4 结论

以界碑水利枢纽工程规划设计为例，使用两种入江方案比选，选取斜向入江的方式，该方案具备节省投资、水力条件好等优势；闸站与船闸采用合建的方式可减少工程占地面积，降低工程投资；通过3 种方案比选选择泵站、节制闸各自集中布置作为闸站布置方案，可降低后期管理难度。使用MIKE3 数值模拟分析，确定节制闸和泵站间导流墙长度为40 m，节制闸与船闸间导航墙长度为70 m。