北运河防洪安全评估与防洪除险加固方案

北运河防洪安全评估与防洪除险加固方案

关中分洪枢纽位于通州北航道，由两个部分组成：防洪港和分洪港。1960年建成的拦河闸在右侧主河道上,1963年建成的分洪闸位于左侧是运潮减河的渠首。两闸相距500m,呈一字型分布,中间土堤相连。该枢纽是北京市东南郊防洪工程的重要建筑物,平时蓄水,汛期调节运用。由于北运河下游河北省境内的河道行洪能力较低,在汛期就需要将北运河的洪水分向潮白河,50年一遇标准的洪峰流量为2055m3/s,由拦河闸向北运河主河槽泄洪1155m3/s;由分洪闸向运潮减河分洪900m3/s。北关分洪枢纽下游还有通惠河及凉水河在北京市境内汇入北运河。据20世纪70年代对北运河干流治理工作成果表明,通惠河20年一遇标准的洪水流量为100m3/s、凉水河为620m3/s。也就是说碰到北运河发生50年一遇的洪水,碰到通惠河、凉水河20年一遇的洪水,在省市边界上杨洼闸的流量为1875m3/s。但由于北运河下游河北省境内的河道行洪能力低,1972年上下游省、市经协商,规定杨洼闸遇到50年一遇标准的洪水,只能下泄1713m3/s,多余的162m3/s的洪峰产出洪水要利用北运河宽阔的复式河床进行槽蓄,就地消化。1旧闸的加固必要性1999年和2000年有关科研检测部门分别对北关分洪枢纽的2座闸进行检测,其结论为:由于设计标准低、施工质量差,经40余年的运行,各种缺陷和损伤均已显露,闸室整体抗滑稳定不够、混凝土开裂、碳化、钢筋严重锈蚀,已不能安全运行,必须进行除险加固。此结论经北京市水利局技术委员会2次召开有关专家的会议,否定了加固旧闸的提议,认为对北关分洪枢纽进行拆除重建是十分必要的。但在何地建设新闸产生了分歧。一种意见认为,在原址重建;另一种意见认为,新建的北关分洪枢纽应下移800m左右,做到能控制通惠河。2北京分洪枢纽下沉的优点新建的北关分洪枢纽位置下移利大于弊。(1)可以扩大水面面积15万～20万m2,增加蓄水量100万m3,大大改善通州城的环境。我们现在兴建大型水利工程,不应只有单一的目的,应该为生态环境和经济发展尽最大的努力做贡献。现北运河通州城段东部已建设了很多住宅区和旅游娱乐设施,北关分洪枢纽下游800m处的滩地也变成了大型的绿地文化公园,环境十分优美,如果在公园上游营造大片的水面,那么大运河的源头就将名副其实。(2)不必再建船闸。如果北关分洪枢纽重建的位置在原址左右,那么实现“三环碧水绕京城”,发展通航旅游,仅建船闸和航道,其拆迁费用将十分巨大。而下移北关分洪枢纽,则很自然地将温榆河和通惠河通畅连接,城市水系将和郊区河道紧紧连在一起。不必说通过运潮减河,还可以航行到潮白河上,江南水乡的景色,可早日在京城实现。此外,北关分洪枢纽下移,几乎没有征地拆迁费用发生,即这种费用的比例很小,目前这种情况是很少见的。(3)北关分洪枢纽下移,可更合理使用环境用水。北京在实现了南水北调之后,不管用长江的水还是密云水库的水,环境用水都是从西向东流,而通惠河是城市水系环境用水的总退水口,它的合理流向是在北关分洪枢纽处稀释上游来的经处理后的城市生活污水,使水质进一步提高,然后再流向下游或通过运潮减河进入潮白河,这样比从密云水库直接调水给潮白河兴各庄以下的2座橡胶坝补水更合理。(4)北关以上河道的坡降仅0.029‰,几乎是平底。北关分洪枢纽下移后,其拦洪闸的闸底板要降低1.08m,则河道的坡降要增加0.068‰,达到0.097‰。这样可加快河水流速,对于减少非汛期时的淤积,更顺畅的排洪将十分有利。3枢纽下移,分洪能力下降不同意北关分洪枢纽位置下移的意见及其理由,主要是:①认为枢纽下移后,通惠河改由闸上入河,势必顶托通惠河水位,影响北京城市排水;②担心枢纽下移后,通州城周围须建1.6m高的防洪墙,造成对通州城的威胁;③认为下移的枢纽闸,无法控制分洪水位,不能保证分洪。对于枢纽下移,会顶托通惠河水位,影响北京城区排水及通州城周围须建1.6m高的防洪墙的议论,有的人可能不清楚新建闸的底板高程为多少。通惠河入北运河河口的河底高程是15.92m,新建枢纽拦洪闸的底高程也应是15.92m,比原闸底板17.00m下降1.08m。这样在50年一遇标准泄洪的洪水水位,要从23.13m降到22.05m。根据市水利规划设计院在“北运河通州段工程改造规划方案”中“北运河改造工程纵断图”表明,北关拦洪闸50年一遇标准洪水中,当闸上水位为23.13m时,其闸下水位为22.88m,到通惠河入北运河河口处的水位为22.41m,显然这顶托水位要高于新建枢纽拦洪闸在50年一遇22.08m的最高洪水水位。结论明显的是拦洪闸下移后,即使在防洪最高标准的情况下,通惠河排洪将更顺畅。这样顺畅的排洪,不存在抬高通惠河在20年一遇标准的洪水水位。那么枢纽下移后,通州城周围须建1.6m高的防洪墙的结论也就不存在了。不但不应加高通惠河的防洪墙,在同一防洪标准下反而应铲低0.33m,使通惠河还清后美丽的景色尽收眼底,在非汛期高水位运行中,让人们更亲近自然。现在再来看下移的枢纽闸,无法控制分洪水位,不能保证分洪的问题。枢纽下移后,闸前50年一遇的洪水水位降到22.13m,由于运潮减河的纵坡只有0.1‰,因此分洪闸的闸底板不可能降低,只能在原17.00m处。当分洪闸前50年一遇的洪水水位为22.13m时,其分洪能力630m3/s,距目前的900m3/s分洪能力尚差270m3/s。分洪闸为10孔,每孔为6m×5m,在50年一遇洪水标准下,其单孔最大泄洪能力为90m3/s。所幸的是,就在通惠河入北运河河口的对岸,留有一个施工导流沟未全填平,可在此至少建4孔,每孔为6m×5m的另一处分洪闸,或建能泄270m3/s以上的橡胶坝,备用于遭遇到50年一遇的标准洪水,可妥善地保证分洪的能力。在运行上稍微复杂一点,但这种复杂运行的几率很低,同样是50年一遇。还有的意见是,原址建闸,在原址下游700m处建1座橡胶坝,满足环境要求。且不说运行管理的繁杂和多付的抽水鼓袋、塌袋的电费,单说建橡胶坝的规模标准就费心思。在常年流水的河槽上建,虽省钱,但要发生20年一遇以上的洪水,那左岸坝肩的墩子是立在河滩里,墩子小了,洪水会冲垮它;墩子大了,这段河道过水断面小,再把断面弄的更小了,那50年一遇的标准洪水根本过不去。因此,此意见不可采纳。至于关注通州区的防洪安全问题,笔者认为:北关分洪枢纽下游700m处,通惠河汇入。由于北京城市规模扩大,通惠河疏挖整治完成了,其20年一遇的洪水标准,由20世纪70年代的100m3/s,调整为如今的611m3/s。在北关分洪枢纽下游22km榆林庄闸处,凉水河汇入,凉水河的疏挖整治也完成了,由于同样原因,其20年一遇的洪水标准,由过去620m3/s,调整为956m3/s。这2条城市排水河道整治后,按目前使用的“城市雨洪管理模型”(SWMM),当北运河发生50年一遇的洪水要碰这2条支流20年一遇的洪水,在杨洼闸处的流量就要增加847m3/s。本文前面已谈到水利部海委、天津院要求北运河北京段河道在发生50年一遇的洪水时要限泄洪水,已有162m3/s的流量产生洪水,要利用宽阔的河道槽蓄,就地消纳。再增加847m3/s的流量,就变成1049m3/s,相当于北运河干流50年一遇的洪水。北运河的河道再宽,也槽蓄不了这么多洪水。疏挖整治完的河道是不能再填回去了,就是说不能限制排放城市雨洪了。出路在哪儿,通惠河及凉水河最好要利用本次重建北关分洪枢纽的时机,让这两条大支流错峰,首先要做到灵活调度;然后加大运潮减河的