第三节 设计

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一、防洪工程设计
    山东黄河防洪工程设计工作分为1986-1997年和1998-2005年两个时间段。
    1986-1997年,山东黄河防洪工程建设每年的投入相对较少,主要工程有:涵闸
工程、堤防加培(加高)、放淤固堤、堤防加固(后戗)、险工改建和控导工程建设等。
    涵闸工程。工程设计任务由山东河务局下达,山东黄河设计院承担完成。工程设
计经山东河务局审查批复后,负责将施工图纸发送至建设单位。1986-2005年,山东
黄河设计院共计完成涵闸工程设计52项。

1986-2005年山东黄河设计院完成的涵闸工程设计统计表
表2-8

┌──┬──┬─────────────────────────┐
│年份│项数│工程名称                                          │
├──┼──┼─────────────────────────┤
│1986│4   │阳谷陶城铺引黄闸、鄄城旧城引黄闸、惠民大崔引黄闸、│
│    │    │齐河韩刘引黄闸                                    │
├──┼──┼─────────────────────────┤
│1987│3   │利津王庄引黄闸、惠民小开河引黄闸、河口神仙沟引黄闸│
├──┼──┼─────────────────────────┤
│1988│6   │梁山司垓退水闸、垦利胜干灌溉闸、东明高村引黄闸、章│
│    │    │丘土城子引黄闸、利津宫家引黄闸、垦利胜利引黄闸    │
├──┼──┼─────────────────────────┤
│1989│6   │惠民簸箕李西引黄闸、东营麻湾引黄闸、东营大孙灌溉闸│
│    │    │、滨州道旭引黄闸、济阳葛家店引黄闸、齐河豆腐窝引黄│
│    │    │闸                                                │
└──┴──┴─────────────────────────┘

续表

┌──┬──┬─────────────────────────┐
│年份│项数│工程名称                                          │
├──┼──┼─────────────────────────┤
│1990│3   │东明新谢寨引黄闸、阳谷明堤引水闸、垦利“五七”引黄│
│    │    │闸                                                │
├──┼──┼─────────────────────────┤
│1991│3   │济阳张辛引黄闸、滨州大道王引黄闸、邹平张桥引黄闸  │
├──┼──┼─────────────────────────┤
│1992│3   │郓城杨集引黄闸、利津罗家屋子引黄闸、济阳邢家渡引黄│
│    │    │闸                                                │
├──┼──┼─────────────────────────┤
│1993│3   │滨州新小开河引黄闸、东平湖二级湖堤桑园排灌闸、利津│
│    │    │东关引黄闸                                        │
├──┼──┼─────────────────────────┤
│1995│3   │济南市大王庙引黄闸、莘县高堤口引水闸、齐河豆腐窝分│
│    │    │凌分洪闸                                          │
├──┼──┼─────────────────────────┤
│1996│5   │河口三十公里引黄闸、阳谷陶城铺(东)引黄闸、垦利路庄│
│    │    │引黄闸、济阳沟阳引黄闸、东平湖清河门出湖闸        │
├──┼──┼─────────────────────────┤
│1998│7   │济南历城霍家溜引黄闸、惠民归仁引黄闸、东平湖陈山口│
│    │    │出湖闸、济南北展宽堤大吴排水闸和东平湖二级湖堤刘口│
│    │    │排灌闸、辘轳吊排灌闸、宋金河排灌闸                │
├──┼──┼─────────────────────────┤
│2000│2   │济南北展宽堤后市排水闸、济阳邢家渡引黄闸          │
├──┼──┼─────────────────────────┤
│2002│2   │垦利宁海排灌闸、路干泄水闸                        │
├──┼──┼─────────────────────────┤
│2003│2   │东平湖退水入黄河道庞口防倒灌闸、东平湖二级湖堤八里│
│    │    │湾泄洪闸                                          │
├──┼──┼─────────────────────────┤
│合计│52  │                                                  │
└──┴──┴─────────────────────────┘

    放淤固堤工程。山东黄河放淤固堤宽度:险工堤段为100米,平工堤段为50米,
工程实施不进行单项设计,一般由市级河务局提出放淤固堤计划(包括工程的宽度、
长度和工程量),报山东河务局。山东河务局经过审查和现场查勘,在下达计划时确
定工程的土地征用和放淤固堤工程量。
    堤防加培(加高)和堤防加固(前、后戗)、险工改建等工程,设计内容主要是横断
面设计,标准有明确规定,一般由市级河务局组织有关人员按标准进行设计。其中堤
防加固(前、后戗)工程一般进行单项设计,经山东河务局审查批复后实施,而堤防加
培(加高)和险工改建等一般不进行单项批复,只在下达计划时明确相应的工程量。
    控导工程。原有工程加固,不进行单项设计,由建设单位在报送计划时提出加固
方案和工程量,经山东河务局审查后直接列入年度基本建设计划;新建工程由山东河
务局有关部门或市级河务局(修防处)提出建设方案,经批准后,再由山东河务局和建
设单位组织有关人员进行工程设计。
    对于河口河段的工程,由于多属于新建,且大部分工程涉及胜利油田的投资,因
此,多由山东黄河设计院单项设计。

1986-1997年山东黄河设计院完成河口河段主要工程设计情况表
表2-9

┌─────────────────────────┬─────────────────────────┬────┐
│项目                                              │主要内容                                          │完成时间│
├─────────────────────────┼─────────────────────────┼────┤
│黄河河口北大堤及河道整治近期工程施工详图设计      │大堤加固(44.585公里),二十二公里险工和三十公里险工│1986.02 │
│                                                  │,中古店、崔家、苇改闸、西河口、八连等控导        │        │
├─────────────────────────┼─────────────────────────┼────┤
│北大堤顺六号路延长堤段淤临工程及二级泵站工程施工详│取水口、输水干渠、二级泵站、沉沙条渠、六号路堤段帮│1996.03 │
│图设计                                            │宽、三十公里引黄闸等                              │        │
├─────────────────────────┼─────────────────────────┼────┤
│黄河河口清8人工出汊造陆采油工程施工详图设计       │引河开挖、截流和导流工程等                        │1996.05 │
├─────────────────────────┼─────────────────────────┼────┤
│黄河河口南防洪堤加高加固及延长工程初步设计        │南防洪堤加高加固及延长(共27.735公里)              │1996.09 │
├─────────────────────────┼─────────────────────────┼────┤
│顺北大堤24+280至30+000堤段淤临工程施工详图设计    │沉沙条渠、节制闸等                                │1997.12 │
├─────────────────────────┼─────────────────────────┼────┤
│罗家屋子水源沉沙池二期工程施工详图设计            │泵站、渠道、节制闸、沉沙条渠等                    │1997.08 │
├─────────────────────────┼─────────────────────────┼────┤
│黄河下游挖河固堤启动工程设计                      │朱家屋子至6断面河段开挖和以下局部河段疏通         │1997.11 │
└─────────────────────────┴─────────────────────────┴────┘

    1998年开始,国家推行基本建设管理体制改革,山东黄河工程建设严格执行相关
工作程序,由计划管理改为实行项目管理,每项工程必须由具有相应资质的专业设计
单位编制单项设计。山东河务局机关和各市河务局由于不具备设计资质,不再承担工
程设计。按照工程类型和相应资质要求,山东黄河防洪工程设计主要由山东黄河设计
院承担,部分项目由黄委设计院承担。
    1998年长江、松花江发生大水后,国家加大水利基本建设投入。1998年8月,黄
委下达山东河务局1998年、1999年防洪工程建设计划投资15.6亿元,涉及大堤加培、
堤防加固(包括放淤固堤)、河道整治、堤防道路、防浪林、东平湖除险加固等工程项
目。山东河务局随即组织开展建设前期工作,进行工程初步设计和施工详图设计编制、
上报与审批工作。1998-1999年汛前共分两期:
    第一期安排投资3.3亿元。要求1998年底前完成60%工程量;1998年8月,山东河
务局完成第一期工程初步设计,上报黄委,9月上报补充设计;同年10月、11月,黄
委先后批复第一期工程初步设计(二批),计投资3.58亿元。

1998-1999年汛前第一期防洪工程初步设计批复工程量和投资统计表
表2-10

┌───────────────┬──┬─────┬─────┬─────┬─────┬────┐
│工程项目                      │处数│工程长度  │土方      │石方      │防浪林    │投资    │
│                              │    │(公里)    │(万立方米)│(万立方米)│(万株)    │(万元)  │
├───────────────┼──┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┤
│一、堤防加高                  │10  │47.299    │333.45    │          │          │8002.76 │
├───────────────┼──┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┤
│二、大堤加培                  │25  │56.252    │751.19    │0.17      │          │12264.33│
├───────────────┼──┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┤
│1.放淤固堤                    │22  │27.230    │490.17    │          │          │6772.22 │
├───────────────┼──┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┤
│2.后戗                        │3   │5.846     │151.71    │          │          │3059.48 │
├───────────────┼──┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┤
│3.包边盖顶                    │    │23.176    │95.52     │          │          │2292.33 │
├───────────────┼──┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┤
│4.虹吸拆除                    │    │          │13.79     │0.17      │          │140.30  │
├───────────────┼──┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┤
│三、河道整治                  │73  │225段     │117.37    │20.00     │          │5459.79 │
├───────────────┼──┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┤
│1.控导工程                    │7   │43段4.357 │112.25    │10.63     │          │3967.43 │
├───────────────┼──┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┤
│2.险工加高改建                │12  │27段      │5.12      │3.16      │          │575.37  │
├───────────────┼──┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┤
│3.根石加固                    │54  │155段     │          │6.21      │          │916.99  │
├───────────────┼──┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┤
│四、防浪林                    │5   │61.992    │          │          │高柳12.29 │2456.71 │
│                              │    │          │          │          │丛柳160.06│        │
├───────────────┼──┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┤
│五、堤防道路                  │4   │54.133    │11.28     │0.42      │          │2706.65 │
├───────────────┼──┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┤
│六、东平湖除险加固二级湖堤加高│3   │11.349    │89.17     │7.74      │          │4886.59 │
├───────────────┼──┼─────┼─────┼─────┼─────┼────┤
│合计                          │120 │231.025   │1302.46   │28.33     │172.35    │35776.83│
└───────────────┴──┴─────┴─────┴─────┴─────┴────┘

    第二期安排投资12.3亿元。山东河务局以山东黄河设计院为主,从各部门、各市
河务局抽调技术人员,集中办公,统一组织和协调,每个项目明确总体负责人、技术
负责人和具体设计人员。项目完成后,山东河务局组织初步审查。1998年9月至1999
年1月,完成1998-1999年汛前第二期(第一批)工程初步设计,1999年1月19日上报黄
委。1 999年2月初,黄委批准山东黄河280个工程项目。1999年5月,山东河务局编制
《199 9年山东黄河防洪工程补充初步设计》并上报黄委,1999年6月,黄委批复
《1999年黄河下游防洪工程初步设计(第二批)》,批准山东黄河48个工程项目。两批
合计批准3 28个工程项目。

1998-1999年汛前第二期防洪工程初步设计批复工程量及投资统计总表
表2-11

┌───────┬──┬───┬─────┬─────┬─────┬─────┐
│工程项目      │处数│长度  │土方      │石方      │防浪林    │投资      │
│              │    │(公里)│(万立方米)│(万立方米)│(万株)    │(万元)    │
├───────┼──┼───┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│堤防加高      │35  │237.12│2326.52   │0.63      │          │62936.93  │
├───────┼──┼───┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│堤防加固      │123 │244.83│11001.99  │          │          │154195.94 │
├───────┼──┼───┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│河道整治      │150 │1406段│313.890   │131.85    │          │27216.78  │
├───────┼──┼───┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│堤防道路      │5   │35.77 │          │          │          │1788.60   │
├───────┼──┼───┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│防浪林        │8   │78.05 │          │          │          │2379.73   │
├───────┼──┼───┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│东平湖除险加固│7   │37.46 │175.570   │4.43      │高柳29.56 │6803.28   │
│              │    │      │          │          │丛柳125.91│          │
├───────┼──┼───┼─────┼─────┼─────┼─────┤
│合计          │328 │633.23│13817.97  │136.91    │155.47    │255321.26 │
└───────┴──┴───┴─────┴─────┴─────┴─────┘

    至2005年,各项工程设计均由建设单位委托具有相应资质的专业设计单位承担。
其中,大部分工程由山东黄河设计院完成,部分工程由黄委设计院完成。

二、设计技术
    1986年后,山东黄河设计院为提高设计效率和质量,逐步开发和引进多项计算机
程序。
    1986-1994年,山东黄河设计院研制开发“水工程序”软件包,其中包括:“土
石坝稳定计算”程序,箱涵(一联一孔、一联二孔、一联三孔)的荷载、内力、配筋计
算程序,刚架内力计算程序(一跨两层、两跨两层、三跨一层、三跨两层),河道水面
线计算程序,桩基计算程序,水闸稳定计算程序等,并逐步在设计中广泛运用。
    1990年,山东河务局研制“调洪演算程序”,在“东平湖扩大老湖调蓄能力工程
规划”中运用,满足了编制规划的要求。
    1991年,在“黄河河口北大堤顺六号路延长堤段淤临工程可行性研究报告”中引
进由省水利勘测设计院编制的“沉沙条渠计算程序”(Sab12,一度流超饱和输沙)。
    1994年,山东黄河设计院编制“东平湖老湖蓄水兴利计算程序”,并在“利用东
平湖蓄水东调工程可行性研究报告”中运用,满足了编制可研报告的要求。
    1994年,山东黄河设计院研制开发“建筑物及堤坝沉降计算程序”,在“鹊山调
蓄水库工程”等工程设计中逐步得到运用。
    1995年,山东黄河设计院编制“串连湖泊式沉沙池计算程序”,按摆淤体积法、
二度流泥沙扩散方程编制,主要用于引黄水库的沉沙池设计等。在“滨州给水工程东
郊水库可行性研究报告”及“利用黄河垦利南展宽末端修建东张水库工程可行性研究
报告”中得到运用。
    1998年,引进由河海大学工程软件研究所编制的“软土地基上水工结构内力计算
与图形处理”(SGR2.0)程序,适合于水利工程中常见的水闸、船闸、涵洞、泵站、水
池等水工建筑物的平面结构内力计算。可以自动生成计算用数据文件和图形文件,计
算成果自动整理成图形和文本文件,自动绘制结构简图、荷载图、地基反力分布图、
结构位移图和结构轴力图、剪力图、弯矩图以及弯矩包络图,且全部图形可以直接传
入到AutoCAD(自动计算机辅助设计)中,生成DWG文件。
    1998年,山东黄河设计院引进“断面CAD”软件,在AutoCADR14的基础上二次开
发,用于绘制堤坝、河道、沟渠、路基的纵横断面图,计算工程量,最后给出工程量
表和铺工放样表。1998-1999年,在大堤加高加固设计实践中,经不断修改完善,得
到广泛应用。
    1998-2005年,工程设计的制图全部由计算机完成,不再进行人工绘图和描图,
工作效率和设计质量不断提高。