第1章　黄河上的水闸加固特色

1.1　黄河大堤上的大型水闸概况

黄河是我国第二大河，发源于青藏高原巴颜喀拉山北麓的约古宗列盆地，流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西、河南、山东九省（自治区），在山东垦利县注入渤海。干流全长5464km，总落差4830 m，流域面积75万km2，多年平均天然径流量约580亿m3。黄河自河源至内蒙古托克托县的河口镇为上游，河口镇至河南郑州以北的桃花峪为中游，桃花峪至入海口为下游。

黄河下游流域面积2.3万km2，仅占全流域面积的3%；河道全长878km，河道上宽下窄，比降上陡下缓，由2.65/10000到1/10000，按其特性可分为4段：①白鹤至高村河段，长299km，河宽水散，冲淤幅度大，主槽摆动频繁，为典型的游荡性河段，两岸大堤堤距一般为5～10km，最宽处达20多km，河道比降2.65/10000～1.72/10000，支流伊洛河、沁河在此河段汇入；②高村至陶城铺河段，长165km，属于游荡性向弯曲性转化的过渡性河段，通过河道整治，主流已趋于稳定，堤距1.4～8.5km，大部分在5km以上，河道平均比降1.15/10000；③陶城铺至垦利宁海河段，长322km，现状为受工程控制的弯曲性河段，堤距0.4～5km，一般为1～2km，河道平均比降1/10000左右，支流汶河在此段汇入；④宁海以下为河口段，长92km，随着黄河口的淤积、延伸、摆动，流路相应改道变迁，现行入海流路是1976年人工改道的清水沟流路，已行河31a。

目前黄河干流上已建的大型水利工程有龙羊峡、刘家峡、三门峡、小浪底水库等，其中龙羊峡水库设计总库容247亿m3，对黄河上游的洪水有较大的调节作用；小浪底水库设计总库容126.5亿m3，是黄河下游防洪工程体系的骨干工程之一。

1.1.1　韩墩引黄闸工程

韩墩引黄闸工程位于黄河下游泺口至利津水文站之间黄河北岸大堤桩号286+925处。泺口与利津之间河道长约170km，韩墩闸下距利津水文站约25km。

韩墩引黄闸位于山东省滨州市滨城区梁才乡韩墩，该闸为两联六孔，每孔为净宽3 m、净高3 m的钢筋混凝土箱式涵洞；全长70 m，共分7节，每节长10 m，首节涵洞中墩厚1 m，边墩厚0.7 m，缝墩厚0.8 m，高度均为8 m，在14.30 m高程（大沽高程，下同，该闸的大沽高程与黄海高程高差1.381 m）和18.25 m高程上分别设有钢筋混凝土撑梁。胸墙底高程为13.50 m，顶高程18.50 m，厚0.4 m，闸首底板长3.65 m，厚1.70 m，其余洞顶、底板厚均为0.85 m。其余6节中墙、缝墙均厚0.45 m，边墙厚0.70 m，顶、底板厚均为0.85 m，顶、底板与洞墙交角都设有0.3 m×0.3 m的抹角。每联各节均为整体结构，两联间及节间均设有厚0.5 m、宽1 m的钢筋混凝土垫梁。闸门采用钢筋混凝土肋形结构的平面闸门，扇宽3.62 m、高3.15 m，自重17t，采用80t单吊点启闭机启闭。

韩墩闸设计流量60 m3/s，加大流量100 m3/s，设计引黄水位12.86 m。底板高程10.50 m，堤顶高程22.37 m，设计防洪水位22.80 m。1982年建设，1983年建成投入使用。灌溉面积75万亩，灌区主输水渠道长29km，设计过水流量60 m3/s。近几年平均放水量为1.5亿m3左右，主要供滨州、沾化、东营地区15个乡（镇）、504个自然村的农村灌溉，以及城市生活用水和工业供水。

该闸由黄河惠民建筑安装队施工。韩墩闸建成后，一直属于滨城区河务局管理，2006年7月移交滨州供水分局管理。

1.1.1.1　设计施工情况

韩墩闸工程建筑物等级按1级设计，该地区设计地震烈度为7度。

设计防洪水位（以2011年为准）22.80 m，校核防洪水位23.80 m，闸前设计引水位12.88 m（大河相应水位13.24 m，流量117 m3/s），设计引水流量60 m3/s，闸前最大设计引水位13.70 m（大河相应水位14.06 m，流量400 m3/s），最大设计引水量100 m3/s，闸前最高运用水位20.32 m（相应于2011年大河5000 m3/s的水位），闸前设计淤沙高程20.80 m，闸前校核淤沙高程21.80 m，闸底板设计高程10.50 m，堤顶设计高程24.90 m，堤顶校核高程25.90 m（本期工程填筑高程22.30 m），闸前启门运用最大淤沙高程18.32 m。

工程于1982年2月15日开工，至10月底全部竣工。该工程由惠民地区农办、惠民修防处、滨县和沾化两县等联合组成施工指挥部。惠民黄河安装队负责混凝土和钢筋混凝土工程施工，桓台县公社石工队承包石方工程，土方工程由沾化县组织民工完成。其他观测、止水安装、供电、排水等由安装队承包。

完成的工程主要有：挖基、黏土环及铺盖回填、垫梁和垫层浇注、底板浇注、闸室洞身浇注、基坑及大堤回填、闸门吊装、机架桥浇注、启闭机安装、全部砌石工程。共完成开挖土方43803 m3、回填土方38429 m3，管理台土方8951 m3、石方2956 m3，混凝土及钢筋混凝土4647.5 m3。

韩墩闸原工程特性见表1.1-1。

1.1.1.2　水闸运行情况

韩墩闸建成后，一直属于滨城区河务局管理，2006年7月移交给滨州供水分局管理。

韩墩闸建成投入运用后，管理单位制定并落实了各项管理制度，严格执行《涵闸闸门及启闭机操作规程》《涵闸启闭机检修规程》《观测设备操作规程》《发电机操作规程》，严格落实了各项岗位责任制。按规定进行了工程、水文观测、日常管理、维修养护，保证了闸门启闭，运用安全。

1.1.1.3　安全鉴定结论

根据水利部颁发的《水闸安全鉴定规定》（SL 214—1998）和《水闸安全鉴定管理办法》（水建管〔2008〕214号）及相关规范要求，有关单位完成了韩墩引黄闸的各项调查、检测和安全鉴定工作。依据水利部黄河水利委员会《关于印发山东黄河西双河等八座引黄闸安全鉴定报告书的通知》（黄建管〔2009〕13号，2009年4月）有关韩墩引黄闸的安全分析评价内容及水闸安全鉴定结论，韩墩引黄闸存在以下主要问题：

（1）闸基各沉降观测点的最终沉降值为29.5～32.8c m，最大沉降值32.8c m，出现在闸首段，均超过规范值。由于洞身不均匀沉降，导致洞身结构出现垂直于水流方向的24条裂缝，其中，23条裂缝的最大宽度超过0.3 mm，最大裂缝宽度1.25 mm。

（2）闸基防渗长度83.4 m，根据规范计算需要防渗长度123 m，不满足要求。水平段渗透坡降最大值为0.48，超过规范允许值，闸基渗透安全不能保证。

（3）在地震作用下，由于混凝土强度达不到现行规范的要求，排架柱与闸墩顶相接处抗剪能力不足，地震时会产生排架断裂、倒塌。

（4）洞身混凝土质量较差，保护层厚度不均匀，局部偏小，并有多处混凝土顺筋剥落及钢筋锈蚀现象。

（5）闸门滚轮支座处钢筋混凝土板的抗剪强度不够，门槽埋件锈蚀严重，滚轮因锈蚀均不能灵活转动。启闭机老化，4号闸门无法控制启闭高度，不适应防汛快速操作的需要。

（6）电气设备和室外线路老化，存在安全隐患。

（7）12个沉陷观测点由于堤顶硬化或压盖等原因未挖出而不能使用，6个测压管由于堵塞无法使用。

综上所述，该闸评定为三类闸。

1.1.1.4　核查结论

2011年9月水利部黄河水利委员会安全鉴定核查组对本闸安全鉴定进行了核查，核查意见认为：本工程安全鉴定程序、鉴定单位资质、安全鉴定专家组成员资格符合《水闸安全鉴定管理办法》的要求，安全鉴定书面成果基本反映了水闸存在的主要问题。

该闸闸基最大沉降量超过规范允许值；洞身结构多处出现垂直于水流方向的裂缝，闸基防渗长度及渗透坡降不满足要求；在地震作用下，排架柱与闸墩顶相接处抗剪能力不足；洞身多处出现混凝土顺筋剥落及钢筋锈蚀现象；门槽埋件锈蚀严重，滚轮锈死；电气设备线路老化；启闭机已超过规定折旧年限，观测设施部分损坏。

同意三类闸的鉴定结论。

初步设计主要对水闸除险加固工程进行了复核，确定了除险加固工程内容和各建筑物加固设计方案、闸门及启闭设备型式和接入电力系统方式等，选定了施工总布置和总进度、主要建筑物施工方法及主要施工设备等，提出了投资概算。

1.1.2　三义寨闸工程

1.1.2.1　工程区自然状况

兰考黄河大堤位于黄河下游上端，大堤于古城开封市北侧穿行而过，上端与开封县堤防相接，下端与山东东明县堤防相连。该段堤防始建于金大定六年（公元1166年），经历代河道的变迁、冲决堵筑不断修建而成。起止桩号分别为126+640和156+050。

本区属暖温带、半湿润大陆性季风气候。年平均气温为14.1℃，最冷月为1月，月平均气温为-0.3℃；最热月为7月，月平均气温27.0℃。年平均降水量619.3 mm，6—8月降水量占全年降水量的57.8%。多年平均蒸发量1937.0 mm，平均相对湿度为68%。该区冬季寒冷干燥，春冬干旱多风沙，秋季天高气爽，夏季高温多雨。雨热同季的气候，不仅适宜小麦和水稻等农作物生长，而且对花生、西瓜等经济作物的栽培也极为有利。

兰考河段属典型的游荡型河段，河势宽、浅、散、乱、游荡多变，素有“豆腐腰”之称。大洪水时主流居中，落水时主流位置变化无常，时常造成河道工程出现重大险情。近年来黄河下游来水偏枯，泥沙集中淤积在主槽内，“槽高滩低堤根洼”的险恶局面逐年加剧，临黄大堤存在顺堤行洪威胁。

三义寨闸位于兰考县境内黄河右岸大堤上，相应大堤桩号130+000处。该闸于1958年建成，为大型开敞式水闸，属1级水工建筑物。闸室为钢筋混凝土结构，安装弧形钢闸门，共分三联六孔，每2孔为一联，每孔净宽12 m，闸总宽84.6 m。闸底板长21.5 m，闸前防冲槽长11 m，其后设有59.5 m长的防渗黏土铺盖；下游消力池长16 m，浆砌石海漫长40 m，干砌石海漫长35 m，防冲槽长15 m。三义寨引黄闸设计正常引水流量520 m3/s，设计效益为：灌溉豫东、鲁西南的开封、商丘、菏泽两省三市20个县农田1980万亩，放淤改造盐碱沙荒地15.6万亩。

1.1.2.2　水闸运行情况

由于三义寨闸在多年运用过程中，闸身强烈振动，导致闸墩、闸底板、机架桥大梁裂缝，特别是闸底板严重裂缝，遂于1974年和1990年进行了2次改建：第一次改建主要是改中联两孔弧形钢闸门为四孔平板钢闸门，闸门宽4.8 m、高4.5 m，两边联闸底板加高2.5 m，中联闸底板加高2.0 m，设计流量300 m3/s；第二次改建主要是保留中联四孔平板钢闸门，拆除边联四孔弧形闸门，在原叠梁闸门槽处修建钢筋混凝土挡水墙。两次改建后的设计流量为141 m3/s，担负着开封、商丘两市十县的农业用水任务。

三义寨闸在长期使用后出现诸多问题，如闸身强烈振动和不均匀沉陷，导致闸墩、闸底板、机架桥大梁、交通桥严重裂缝；钢闸门板锈蚀、漏水，没有导向装置和行走轮不转动等问题将会造成闸的抗洪能力降低；闸前、闸后渠道的严重淤积，导致引水效益下降；闸的运行能力、防洪能力的降低，对该闸今后的防汛也产生一定的威胁。

1.1.2.3　安全鉴定结论

依据《水闸安全鉴定规定》（SL 214—1998）以及《黄河下游水闸安全鉴定规定》（黄建管〔2002〕9号），根据河南开封三义寨引黄闸工程现状调查分析、现状检测成果分析及复核稳定计算成果分析，认为该闸运用指标无法达到设计标准，存在严重的安全问题，不能满足正常使用要求，评定为四类闸。

三义寨引黄渠首闸位于国务院明确的黄河重点固守堤段，承担着分蓄黄河大洪水的压力，其安全运用与否，事关黄河防洪安全大局，鉴于该闸为四类闸，按照水利部《水闸安全鉴定规定》（SL 214—1998），同意报废重建。

三义寨闸两侧弯道段的堤防（三义寨闸渠堤）是右岸郑州至兰考三义寨重点确保段唯一没有进行堤防加固的堤段。堤防深入临河侧渠堤桩号为0+000（对应黄河大堤桩号129+300）～3+480（对应黄河大堤桩号130+831），其中三义寨引黄闸上游侧渠堤范围为0+000～1+475，渠堤长1475 m；下游侧渠堤范围为1+560～3+480，渠堤长1920 m。需要根据三义寨闸改建的工程布置确定渠堤堤防加固的范围。