水闸加固与生态景观设计
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1.2 东平湖二级湖堤上水闸概况

东平湖滞洪区总面积627km2,以二级湖堤为界,分为新、老两个湖区,实施滞洪分级运用。设计滞洪水位46.00 m,相应库容39.79亿m3;当前运用水位44.50 m,相应库容30.42亿m3

东平湖滞洪区位于山东省梁山、东平和汶上县境内,位于黄河由宽河道进入窄河道的转折点,是分滞黄河、汶河洪水,保证艾山以下窄河段防洪安全的重要水利工程。

东平湖地处黄河和汶河下游交汇的条形洼地上,位于大汶河下游山东省东平县境西部,北纬35°30'~36°20',东经116°00'~116°30'。东平湖上承大汶河来水,南与运河相连,北由小清河与黄河沟通,为山东省第二大淡水湖,水资源丰富。

东平湖是黄河下游最大的滞洪区,主要作用是削减黄河洪峰,调蓄黄河、汶河洪水,控制黄河艾山站下泄流量不超过10000 m3/s。东平湖在分滞黄河和大汶河洪水、保障黄河下游防洪安全等方面,发挥了重要的作用。

东平湖区域淡水资源主要来源有3个:天然降水、大汶河来水和地下水。此外,还有黄河不定期分洪产生的水量。其中,大汶河来水是东平湖主要的供水水源。

东平湖为保障黄河下游防洪安全,充分发挥蓄滞洪区的防洪功能,其蓄水兴利作用并不明显,导致当地地表水水资源利用率极低。据统计,现状条件下,东平湖区域水资源利用率只有5%左右,主要是利用地下水,地下水的开采率平均已达到72.8%,地表水资源利用率却很低,地表水资源具有较大的开发潜力。

东平湖除了拥有丰富水资源条件之外,湖内山水相依、绿树成荫,具有独特的生态景观,并拥有丰富水生物资源。东平湖古老、神秘的历史变迁积淀了丰富的文化内涵,这些都使其具有丰富的旅游资源。

由于黄河河道逐年淤积抬高,东平湖蓄洪运用后向黄河排水越来越困难。为提高东平湖北排入黄河的泄流能力,2002年汛前对出湖河道进行了开挖,使出湖河道最大泄流能力达到2350 m3/s,并在入黄口处修建了庞口防倒灌闸。这些工程在近两年的防汛抗洪中发挥了显著的作用。但是,由于庞口闸泄流能力明显偏小,造成东平湖高水位持续时间长,加大了工程出险概率,庞口防倒灌围堰破除概率增大。一旦围堰破除,黄河来水需要再次围堵,不但取土困难,而且围堵时机很难把握,围堵不及时又将造成河道淤积。

东平湖老湖蓄滞洪运用后一旦向北排水入黄河受阻,在紧急情况下可以利用八里湾闸通过流长河连通司垓退水闸向南四湖紧急泄水。南排流路虽然由于八里湾泄水闸的建成有了基本的控制手段,但整个排水系统尚不完善,一旦南排,必然产生倒灌,造成两岸农田受淹。因此,目前尚不具备向南泄水的条件。

东平湖二级湖堤是决定老湖调蓄能力的关键工程,设计为4级堤防,标准偏低,难以抵御风浪的淘刷。石洼、林辛、陈山口等5座进出湖闸供变电设备、启闭设备及备用电厂机电设施已经严重老化,运行中经常出现故障,而且维修困难,难以保证分泄洪闸的正常启闭。东平湖沿湖建有多座小型排灌涵闸,但大部分涵闸建于20世纪60—70年代,目前存在设防标准不足、渗径达不到标准、基础渗水、设备老化严重、堤身断面不足、沉陷下蛰等安全问题。沿湖的卧牛堤、斑清堤、两闸隔堤、青龙堤、玉斑堤修筑时由于多种原因,造成堤身质量差,库区蓄水运用以来,高水位时全段渗水严重。石护坡年久失修,损坏严重,难以保证度汛安全。大清河险工和控导工程已多年未进行改建,坦石坡度较陡,根石台顶宽小于2 m,坝顶宽度严重不足,极易出险。一旦发生险情,抢护困难,遇较大洪水时易造成垮坝事故。

东平湖滞洪区工程由围坝、二级湖堤、山口隔堤及进出湖闸等组成。二级湖堤将湖区分为新、老湖区两部分,老湖区与汶河相通。东平湖围坝从徐庄闸至武家漫全长88.30km,其中,徐庄闸—梁山国那里(0+000~10+471)为黄、湖两用堤;梁山国那里—武家漫(10+471~88+300)为滞洪区围坝,坝顶高程47.33~46.4 m(黄海高程,下同),坝顶宽9~10 m,坝高8~10 m,临湖边坡1∶3,背湖边坡1∶2.5,临湖干砌石护坡顶高程约43.90 m;老湖区设计分洪运用水位44.79 m,新湖区设计分洪运用水位43.79 m;二级湖堤从林辛闸至解河口长26.731km,堤顶高程46.79 m左右,顶宽6.0 m,堤高5~9 m,临背边坡均为1∶2.5,临老湖区面46.59 m高程以下修有石护坡。

东平湖进湖闸由石洼、林辛、十里堡、徐庄和耿山口5座闸组成,原设计总分洪流量11340 m3/s,由于徐庄、耿山口两闸的引水渠较长和闸前淤积等因素影响,已堵复。根据1982年实际分洪情况分析,现东平湖最大分洪能力为8500 m3/s,考虑侧向分洪不利因素,按7500 m3/s设计;退水闸有陈山口和清河门两座,原设计退水能力2500 m3/s,由于受黄河河床逐年淤积抬高的影响,退水日趋困难。为确保水库运用安全,并考虑湖区早日恢复生产,1987年冬开始兴建司垓退水闸,1989年竣工,退水入南四湖,设计退水能力1000 m3/s。

东平湖滞洪区共有水闸22座,其中,分洪闸6座,其他水闸16座。大多数闸修建于20世纪60—70年代,大多已运行40多年,由于近几年东平湖运用情况发生了变化,1993年黄委批准《东平湖扩大老湖调蓄能力工程规划报告》,老湖运用水位由43.29 m提高到44.79 m。但这些水闸未进行改建加固,其中许多水闸防洪标准不满足要求;在近几年运用中,部分水闸出现机电设备老化、闸门漏水以及混凝土裂缝、炭化剥落、钢筋锈蚀等现象。通过初步分析,马口闸、码头泄水闸、流长河泄水闸、堂子排灌涵洞、卧牛排灌涵洞5座水闸需加固或改建。

1.2.1 林辛闸工程

林辛闸址位于东平县戴庙乡林辛村,桩号为临黄堤右岸338+886~339+020。主要作用是当黄河发生大洪水时,通过石洼、林辛、十里堡等分洪闸分水入老湖,控制艾山下泄流量不超过10000 m3/s,确保下游防洪安全。

林辛闸修建于1968年,为桩基开敞式水闸,按2级建筑物设计。全闸共15孔,孔宽6 m,高5.5 m,中墩厚1.0 m,边墩厚1.1 m,全闸总宽106.2 m。闸底板高程38.79 m(除注明外均为黄海高程,下同),闸顶高程49.29 m,闸底板顺水流方向长13.80 m。中孔闸室底板采用分离式,由闸孔中心分缝,底板宽7.0 m,闸墩下宽2.60 m、厚1.45 m,然后逐渐减薄至0.6 m。每块底板下布置直径0.85 m的钢筋混凝土灌注桩18根,其中,7根长14 m,11根长12.5 m。边孔为整体底板,由相邻中孔的中心分缝,底板宽11.1 m,厚1.45 m,底板下设钢筋混凝土灌注桩31根,其中,11根长14 m,20根长12.5 m。中墩底部长12 m,由高程39.29 m开始逐渐缩窄,至42.79 m高程处仅长5.5 m,在46.79 m高程又开始逐渐放长至10.4 m。顶部设移动式启闭机,设公路和启闭机混合桥1座,闸墩顶部净宽10 m,两侧为钢筋混凝土简支公路桥板。中部设2根启闭机行车梁,行车梁上平铺钢筋混凝土盖板,在不启闭闸门时全桥10 m均可通行汽车,闸门启闭时汽车由两侧分上下道行驶。胸墙采用简支式钢筋混凝土叠梁结构。闸室前黏土铺盖长40 m,上设0.5 m厚浆砌石防冲。在消力池首端38.79 m高程平台下设反滤排水井1排,以减少闸基水位渗透压力。消力池全长27.5 m,浆砌石结构,前半部有素混凝土护面,总厚1.2 m。消力池底高程36.79 m,消力坎顶高程37.79 m。下游海漫段浆砌石段长20 m,干砌石段长15 m,顶高程37.79 m,后接抛石槽。原设计水位为45.79 m,校核水位为46.79 m,分洪流量为1500 m3/s(远期1800 m3/s)。原工程特性见表1.2-1。

表1.2-1 林辛分洪闸原工程特性表

续表

水闸建成后,根据当时的黄河防洪规划,临黄侧设计水位由45.79 m抬高到49.79 m,校核水位由46.79 m抬高到50.79 m。由于上游水位的抬高,闸室所受的水平推力也增大,因此便需要添加井柱桩来承受加大的水平推力。此外由于水闸上下游水头差的加大,闸室的防渗、消能及强度等方面都不能满足安全的需要,因此要求采取相应的加固和改建措施,遂于1977—1979年进行改建。

凡属新建部分按1级建筑物设计,原有部分需要加固的按1级建筑物加固补强。加固措施是将上游闸墩及闸底板上延5.5 m,距上游2.65 m加一堰坎,溢流堰、闸门、胸墙及机架桥等均放在新建的底板及闸墩上。改建后的结构情况如下:全闸共15孔,每孔净宽6 m,底板长19.3 m,除两边孔为联孔底板、宽11.1 m外,中墩为分离式底板,底板宽7.0 m,均在中孔分缝,下设灌注桩,边孔48根,中孔30根。共计456根,桩径0.85 m,长度12.7~19.7 m,底板高程39.79~39.17 m,门底堰顶高程40.79 m。闸室上部有公路桥、工作桥、机架桥、铁路桥及机房、桥头堡,闸室两端各有浆砌石减载孔,填土高程44.29~43.79 m。

上游连接段总长59.5~74.5 m,其中,浆砌石铺盖长34.5 m,下设黏土防渗铺盖厚0.8~1.3 m,干砌石铺盖长25~40 m,前设抛石槽长5~8 m。

下游连接段长125.1 m,两级消能,一级池长48.3 m,高程36.99~38.09 m,末端有尾坎,其高程40.39 m;二级消力池长15.2 m,底高程36.79 m;下游海漫长47.8 m,高程37.79 m,抛石槽长13.8 m。

1.2.1.1 水闸运行情况

1.建设情况

林辛闸修建于1968年,为桩基开敞式水闸。1977—1979年进行改建,凡属新建部分按1级建筑物设计;原有部分能加固的按1级加固补强。加固措施是将上游闸墩及闸底板上延5.5 m,距上游2.65 m加一堰坎,溢流堰、闸门、胸墙及机架桥等均放在新建的闸室上。

1982年4月,经黄河水利委员会、山东黄河河务局联合验收鉴定,除闸墩及底板混凝土标号稍低于设计强度外,其他部位施工质量属尚好,可以交付使用。

改建施工时,闸墩、消力池护面及一部分底板混凝土浇筑工程,由于黄砂颗粒偏细及使用了矿渣水泥,以致大部分混凝土龄期(28d)强度没有达到要求,但经检验后期强度(60~90d)均已达到或超过设计标准。

2.运行情况

该闸从初建完成至改建完成期间未正式运用,初建后于1968年底进行充水试验,除闸门漏水外,其他情况正常。

1982年分洪运用,分洪流量最大1350 m3/s。

2008年3月19日观测资料显示:最大沉降量561 mm,超过规范规定的最大沉降量150 mm,不满足规范要求。最大沉降差为244 mm,超过规范规定的最大沉降差50 mm。

3.主要存在问题

通过现场调查分析,林辛闸主要存在如下的问题。

(1)部分闸墩表面有麻面、局部混凝土脱落现象;部分胸墙混凝土表面有麻面现象,个别部位混凝土脱落。

(2)闸门为钢筋混凝土平面门,年久失修,3号、7号、10号和15号孔闸门混凝土脱落,金属构件出露、锈蚀严重;1号、6号、8号、13号、15号孔闸门顶止水裂开严重。

(3)机架桥桥面板有混凝土剥落、露筋及桥面板断裂现象;交通桥桥板跨中部位混凝土剥蚀严重,钢筋锈蚀裸露;工作桥护栏出现混凝土老化剥落、露筋及桥面板断裂现象。

(4)左岸桥头堡不均匀沉陷严重,上游南导墙、北翼墙、北减载孔墩与边墩都出现裂缝。

(5)渗压观测管4组,在南北边墩、5号和10号中墩上,原建每组有2管,设在下游铁路桥面上,改建时每组在机房内增设1管。从1982年开始,该闸A1~A4下游组泥土堵塞。

(6)电气设备多为改建时架设,部分为涵闸始建时配置,由于年久失修,部分线路已严重老化;电源开关部件为老式闸刀,开关不灵活,有黏滞现象;控制点没有切断总电源的紧急断电开关。与石洼、十里堡分洪闸共用的备用电厂,35kV变电站,进闸10kV变电设备不能正常使用。

(7)启闭机已经超过规范规定20年折旧年限,设备陈旧;启闭机制动器抱闸时出现冒烟现象,轴瓦老化;高度指示器均有不同偏差,有的失去作用;部分启闭机减速器、联轴器出现漏电现象;绝大部分启闭机未设荷载限制器。

1.2.1.2 安全鉴定结论

2009年4月26日,黄河水利委员会在泰安组织召开了山东东平湖林辛闸安全鉴定会议,形成鉴定结论如下。

(1)防洪标准能够满足要求。

(2)闸室抗滑、抗渗稳定满足规范要求,地基沉降差不满足设计要求。

(3)地震工况下,机架桥排架结构配筋不满足要求,机架桥局部出现不均匀沉降。

(4)在桩基复核计算中,原底板桩基可满足竖向承载力及水平承载力要求;新桩配筋满足要求,中联老桩配筋不满足要求。

(5)消力池长度及深度满足规范要求;海漫长度不满足规范要求。

(6)过流能力满足要求。

(7)闸墩混凝土结构冻融破坏,不满足抗冻等级要求,公路桥结构配筋不满足现行规范要求。

(8)启闭机已经超过规范规定20a折旧年限。

(9)与石洼、十里堡分洪闸共用的备用电厂,35kV变电站,进闸10kV变电设备不能正常使用。

(10)部分测压管淤堵。

综合以上情况,鉴于该闸存在机架桥排架,公路桥在设计工况下结构强度不满足要求,桩基复核老桩配筋不满足要求,地基沉降差不满足设计要求,海漫长度不满足规范要求,闸墩混凝土出现冻融损坏,启闭设备超出使用折旧年限不能保证正常运用,电气设备老化等问题,该闸评定为三类闸,需要进行除险加固。建议措施:①对闸基进行加固处理;②对机架桥、公路桥结构进行加固;③加长海漫长度;④更新启闭机设备和电气设备。

1.2.1.3 核查结论

2011年5月水利部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,安全鉴定书面成果能够客观反映水闸存在的主要问题。核查认为三类闸的鉴定结论是准确的。

建议初步设计阶段根据下游现状地面高程进一步复核水闸过水能力,必要时提出相应处理措施。施工期进一步检查消能防冲建筑物性状,优化除险加固方案。

1.2.1.4 除险加固后工程特性表

林辛闸除险加固后,2043水平年的工程特性表见表1.2-2。

表1.2-2 林辛闸除险加固后2043水平年工程特性表

续表

1.2.2 码头泄水闸工程

1.2.2.1 工程位置及概况

东平湖码头泄水闸位于小安山隔堤以北,围坝桩号25+281处,始建于1973年,为1级水工建筑物。设计5年一遇排涝流量为50 m3/s,设计泄水水位39.50 m(大沽高程,下同),设计防洪水位为44.50 m,校核防洪水位为46.00 m,下游水位37.50 m。

码头泄水闸为两孔一联钢筋混凝土箱涵式泄水闸,闸室段底板厚1.3 m,闸底板高程为36.20 m(大沽高程,下同),孔口尺寸为4.5 m×5.5 m,中墩和边墩厚均为0.8 m;洞身分为两段,进口段长20.0 m,出口段长16.0 m,洞身底板厚0.8 m,涵洞四角均设高0.5 m三角形护角,涵洞底板顶高程为36.20 m,顶板高程为42.50 m。水闸上游设黏土铺盖长30.0 m,厚度0.9~1.4 m,黏土铺盖上层设0.4 m浆砌石防冲层,上、下游翼墙均采用浆砌石扭曲面挡土墙与浆砌石护坡连接。

原码头泄水闸工程特性见表1.2-3。

表1.2-3 原码头泄水闸原工程特性表

1.2.2.2 工程现状

码头泄水闸建成于1973年,目前该闸已不能正常运行,从现场勘查及安全鉴定报告结果看,该闸主要存在以下问题:

(1)两边墩所设爬梯下部2 m锈蚀严重。

(2)南桥头堡沉降严重,与启闭机房严重错位。

(3)右岸翼墙有1处竖向裂缝,海漫上块石凹陷且块石与块石结合部有砂浆脱落现象。

(4)左孔洞身第一节与闸室段相接处有一长40c m的顺水流向裂缝。

(5)桥头堡与启闭机房存在大量裂缝,且缝宽较大。

(6)闸门面板、主梁及门槽埋件锈蚀严重。

(7)工作便桥桥面板底部有3处断裂。

(8)启闭设备无供电线路,升降闸门靠手动。

(9)消力池浆砌石结构表面平整度差,所用块石形状不规则,且存在多处砌缝砂浆脱落的情况。

1.2.2.3 安全鉴定结论

根据水利部颁发的《水闸安全鉴定管理办法》(水建管〔2008〕214号)和《水闸安全鉴定规定》(SL 214—1998)及相关规范要求,有关单位完成了码头泄水闸的各项调查、检测和安全复核工作。专家组认为对码头泄水闸各鉴定项目的分析评价比较全面且基本符合实际。经过认真讨论,形成《码头泄水闸安全鉴定报告书》,鉴定结论如下:

(1)该闸防洪标准不满足新湖防洪运用水位要求。

(2)过流能力满足设计要求。

(3)该闸消力池设计长度满足要求。

(4)该闸防渗系统已破坏,不满足防渗要求。

(5)在东平湖现设计防洪水位及校核防洪水位工况下,闸室最大基底应力、基底应力最大值和最小值之比不满足规范要求;平均基底应力和抗滑稳定系数满足规范要求。

(6)闸室段及洞身段混凝土强度,抗弯、抗剪能力及裂缝开展宽度均满足现行规范要求。

(7)闸门及其埋件损坏严重,已无法正常运行。

(8)启闭设备及电气控制系统已超过标准规定折旧年限,已无法正常运行。

(9)启闭机房及桥头堡裂缝较多,已成为危房。

综合以上情况,该闸存在严重安全隐患,评定为三类闸。建议尽快进行除险加固。

1.2.3 马口闸工程

因闸址处东平湖围坝为1级建筑物,根据《堤防工程设计规范》(GB 50286—2013)的规定,马口闸的建筑物级别也为1级建筑物。

根据国家地震局1990年《中国地震烈度区划图》,闸址区基本烈度为Ⅶ度,按照《水工建筑物抗震设计规范》(DL 5073)规定,采用基本烈度作为设计烈度,即设计地震烈度为7度。

设计引水流量为4 m3/s,设计排涝流量为10 m3/s,设计防洪水位44.87 m,设计引水位38.79 m,最高设计引水位41.10 m,排涝设计水位41.79 m,排涝最高设计水位42.54 m,排涝最低设计水位37.44 m。

马口闸纵轴线与原闸相同。涵闸及围坝相关部分拆除后,由于涵闸与排涝压力涵洞连接需要,出口竖井位置不变。涵闸分为进口段(长24.0 m)、闸室段(长8.5 m)、箱涵段(长45.2 m)、出口竖井段(长7.0 m)、出口段(长20 m),总长度104.7 m。

围坝开挖后按照原堤线高程回填,穿堤涵段原堤顶路面为沥青混凝土型式,在工程结束后应将路面恢复到原状。

1.2.4 东平湖滞洪区

1.2.4.1 工程现状

东平湖滞洪区包括围坝、二级湖堤、山口隔堤、进出湖闸等。东平湖围坝从徐庄闸至武家漫全长88.30km,其中徐庄闸至梁山国那里(0+000~10+471)为黄河、东平湖两用堤;梁山国那里至武家漫(10+471~88+300)为滞洪区围坝。

山口隔堤分为3段,全长8.542km;进湖闸由石洼、林辛、十里堡3座闸组成,退水闸有陈山口和清河门两座,由于受黄河河床逐年淤积抬高的影响,退水日趋困难。1987—1989年兴建司垓退水闸,退水入南四湖。

1.2.4.2 工程存在的主要问题

东平湖滞洪区共有水闸22座,除分洪闸3座、退水闸3座外,还有其他引水排涝水闸16座。其中马口闸位于山东省东平县洲城镇,位于大清河进入东平湖(老湖)入口处,相应围坝桩号79+300处,该闸修建于1966年,是集灌溉、排涝于一体的工程,设计流量灌溉为4 m3/s,排涝为10 m3/s,1孔钢筋混凝土箱型涵洞,闸全长为54.2 m,分为5段,闸室总宽3.6 m,闸底板高程为36.79 m。马口闸出口侧面接有马口排灌站。

该闸于2004年8月被黄委会基本建设工程质量检测中心评定为四类闸。其安全鉴定结果:该闸现设计防洪水位为44.87 m,比原设计防洪水位为43.29 m高出1.58 m,达不到防洪标准要求;闸室稳定存在严重问题,不满足规范要求;渗径不足,闸体洞身段沉陷缝止水均已老化损坏,容易造成渗透破坏,防渗设施不能满足抗渗稳定要求;在闸首前缘出现严重裂缝,结构配筋不能满足相应的设计规范要求;混凝土闸门及钢闸门的闸门槽锈蚀严重,启闭机老化,启闭设备满足不了闸门开启和关闭的要求;没有安装电气设施,观测设施已损坏,工作桥栏杆损毁,桥墩不均匀沉陷过大,桥板架空,启闭机房年久失修,门窗破败,屋顶漏雨;上下游挡墙开裂严重,涵洞内部沉陷缝内侧橡胶止水老化开裂,损坏严重,压板及螺栓严重锈蚀,部分螺栓已经锈断。

1.2.4.3 存在的主要问题

(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3座分洪闸,总设计分洪能力8500 m3/s。其中,石洼分洪闸向新湖区分洪,设计分洪流量5000 m3/s,始建于1967年,1969年完成,1979年完成改建;林辛、十里堡2座分洪闸向老湖区分洪,设计流量合计为3500 m3/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:①所用机电设备(主要是启闭电机)均为20世纪60—70年代生产,经过多年运用,自身老化严重,维修十分困难;②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,而且当地电力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、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。

(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:①向黄河退水,俗称“北排”,是东平湖最主要的退水出路;②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。

1)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2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,加之隔堤、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450 m3/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。

2)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,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”。

(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44.50 m提高到46.00 m。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60—70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46.00 m。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》(GB 50286—1998),有关风浪计算采用了苏联的西晓夫公式,设计风浪爬高仅1.5 m,所以设计堤顶高程为48.00 m。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2610 m3/s,老湖水位44.38 m,风力6~7级,阵风8级,其风浪爬高接近堤顶;2003年湖水位43.20 m,风力6级,阵风11级,风浪爬高超过3.6 m,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—1998)复核,堤顶高度差1 m以上。显然,当老湖水位超过了45.00 m,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44.50 m。但问题是,虽然黄河分洪的概率较小,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46.00 m。如果水位真的超过了44.50 m,只要在46.00 m以下,是不敢贸然使用新湖的。