南陵縣漳河蓄水閘總體布置設(shè)計(jì)

朱玉珍

（安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院 安徽 合肥 230088）

南陵縣漳河蓄水閘總體布置設(shè)計(jì)

朱玉珍

（安徽省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)院 安徽 合肥 230088）

漳河蓄水閘是南陵縣漳河城區(qū)段景觀規(guī)劃帶的蓄水建筑物，以蓄水為主，兼顧行洪功能，中型水閘。本文介紹了根據(jù)河道景觀規(guī)劃和行洪要求，蓄水閘的閘址、閘孔規(guī)模確定，對(duì)河道建閘、灘地建閘擬定了兩種方案進(jìn)行分析比較，最終確定右灘地建閘的總體布置方案。

防洪河道；漳河蓄水閘；總體布置；技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

1　工程概況

漳河位于長(zhǎng)江中下游南岸的蕪湖市境內(nèi)，跨南陵縣、繁昌縣和三山區(qū)等縣（區(qū)），漳河與水陽(yáng)江、青弋江一并稱謂“三江”，是我省長(zhǎng)江南岸的最大支流。南陵縣縣城地處南陵縣中部城關(guān)鎮(zhèn)，位于漳河流域中游，漳河穿南陵縣城而過(guò)，南陵縣通過(guò)漳河城區(qū)段河道景觀規(guī)劃及配套蓄水閘的建設(shè)，修復(fù)河道的生態(tài)功能和提升縣城的景觀風(fēng)貌。

南陵縣城市防洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，漳河蓄水閘設(shè)計(jì)防洪標(biāo)準(zhǔn)50年一遇，校核防洪標(biāo)準(zhǔn)200年一遇；漳河蓄水閘屬中型水閘，其主要建筑物為3級(jí)，次要建筑物為4級(jí)，閘上交通橋及兩岸連接橋按公路-Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。閘址處設(shè)計(jì)水位為13.04m（閘下水位），相應(yīng)的河道設(shè)計(jì)流量為1000m3/s，正常蓄水位取9.0m，最高蓄水位取灘地平均高程10.0m。

2　閘址擬定

漳河蓄水閘主要功能是為漳河城區(qū)段景觀工程生態(tài)蓄水，根據(jù)南陵縣漳河城區(qū)景觀工程規(guī)劃方案，景觀帶位于南陵縣城中部，南起峨嶺路，北至李家發(fā)路。因此，閘址首先考慮選在漳河下游李家發(fā)路附近，以滿足景觀帶的蓄水要求；其次閘址選擇要避讓下游正在建設(shè)的銅南宣高速路防護(hù)范圍；第三南陵縣政府要求漳河蓄水閘采取與李家發(fā)路橋閘結(jié)合方式布置。李家發(fā)規(guī)劃路為東西方向，穿越漳河處位于后港河下游約1.7km處。綜上分析，漳河蓄水閘閘址擬定在后港河口下游約1.7km的葉村。閘址見(jiàn)圖1。

圖1　漳河蓄水閘閘址示意圖

3　蓄水閘閘孔規(guī)模確定

3.1閘址處地形地貌及地質(zhì)條件

閘址處河道寬340～420m，主河槽呈S彎，河槽偏左堤側(cè)，河槽寬50～64m，河底寬約20～32m，河道底高程1.22～2.64m；左岸河灘地寬75～85m，灘地高程9.2～10.7m；右岸河灘地寬約220～ 270m，灘地高程8.1～10.2m。

根據(jù)本次勘察成果，勘察深度范圍內(nèi)地層自上而下分述如下：人工填土層、①輕～中粉質(zhì)壤土層、②重粉質(zhì)壤土層、③淤泥質(zhì)中粉質(zhì)壤土層、④砂壤土層、⑤砂礫石層、⑥礫卵石層、⑦砂巖層，各土層物理力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表1，蓄水閘持力層為⑤砂礫石層及⑥礫卵石層。

表1　各土層承載力、力學(xué)性指標(biāo)建議值表

3.2過(guò)閘流量確定

按照《水力學(xué)》，粗糙度不同的明渠及復(fù)式斷面明渠的水力計(jì)算，將現(xiàn)狀河道河槽、河灘行洪流量分?jǐn)俒1]，計(jì)算公式如下：

式中：Q——過(guò)流流量（m3/s）；

A——過(guò)流面積（m2）；

C——謝才系數(shù)；

R——水力半徑（m）；

i——水面比降；

K——流量模數(shù)（m3/s）；

n——粗糙系數(shù)；

λ——濕周（m）。

經(jīng)計(jì)算，50年一遇設(shè)計(jì)洪水，閘下水位13.04m，河槽行洪流量452m3/s，河灘行洪流量548m3/s，現(xiàn)狀河道行洪流量1000m3/s。要求蓄水閘過(guò)閘流量不小于452m3/s。

3.3閘孔凈寬確定

閘址處河底高程一般在1.22～2.64m之間，考慮到底板厚度，擬定閘檻高程2.5m、3.0m兩個(gè)方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，經(jīng)計(jì)算，閘底檻高程定為3.0m，閘孔總凈寬60m，4孔，單孔凈寬15m。

漳河蓄水閘具有蓄水、行洪功能，在非汛期閘門關(guān)閉擋水，最高設(shè)計(jì)蓄水位為10.0m。在汛期行洪時(shí)，閘門完全打開(kāi)，50年一遇設(shè)計(jì)洪水位為13.04m、200年一遇校核洪水位為14.04m，正常蓄水位與洪水位相差較大，閘門選用弧形鋼閘門型式。

3.4閘室結(jié)構(gòu)布置

水閘采用開(kāi)敞式閘室型式，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，共4孔，單孔凈寬15m，總凈寬60m。水閘底檻高程為3.0m，閘室順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)30m，閘室總寬度為81m。閘室采用墩墻分縫結(jié)構(gòu)，閘室共分兩塊，以閘中心線對(duì)稱布置，閘墩為實(shí)體結(jié)構(gòu)，分縫處閘墩寬0.8m，中、邊墩均寬1.2m，上下游墩頭均設(shè)計(jì)為圓弧形。在閘墩側(cè)面設(shè)梯型牛腿埋設(shè)閘門支鉸，牛腿厚1.2m。閘室結(jié)構(gòu)布置見(jiàn)圖2。

圖2　閘室結(jié)構(gòu)布置圖

4　蓄水閘總體布置方案比選

4.1蓄水閘總體布置方案擬定

根據(jù)地形、地質(zhì)條件，擬定右灘地建閘和河道內(nèi)建閘兩個(gè)總平面布置方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，因此選擇以下兩個(gè)方案進(jìn)行比較，擇優(yōu)選用[2]。

方案一：在右灘地上建閘（見(jiàn)圖3）。右灘地閘中心線距離原河道中心線約146m，將原河道主槽裁彎取直。建筑物順?biāo)飨蚩傞L(zhǎng)146m（上游護(hù)底、閘室、下游至防沖槽末端），閘室段總寬82m；上下游開(kāi)挖引河與現(xiàn)狀河道連接，上游引河最長(zhǎng)開(kāi)挖320m，下游引河最長(zhǎng)開(kāi)挖110m；兩岸布置連接橋與左右堤防相連，左岸連接橋長(zhǎng)213m，右岸連接橋長(zhǎng)126m，含閘上交通橋在內(nèi)，交通橋總長(zhǎng)413.8m。

方案二：在原河道內(nèi)建閘（見(jiàn)圖4），河槽斷面不足部分，向右灘地?cái)U(kuò)挖建閘，閘中心線較原河道中心線右移30m。建筑物順?biāo)飨蚩傞L(zhǎng)146m（上游護(hù)底、閘室、下游至防沖槽末端），閘室段總寬82m；上游河道最長(zhǎng)開(kāi)挖長(zhǎng)300m，下游河道最長(zhǎng)開(kāi)挖長(zhǎng)200m；兩岸布置連接橋與左右堤防相連，左岸連接橋長(zhǎng)103m，右岸連接橋長(zhǎng)236m，含閘上交通橋在內(nèi)，交通橋總長(zhǎng)413.8m。

4.2方案比選

圖3　蓄水閘總體布置方案一（右灘地）

圖4　蓄水閘總體布置方案二（原河道）

（1）從地質(zhì)條件分析

方案一和方案二地質(zhì)情況基本一致。根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，河道底部地層自上而下分布為⑤層砂礫石、⑥層礫卵石、⑦層砂巖；右灘地地層自上而下分布為①層輕～中粉質(zhì)壤土、③層淤泥質(zhì)中粉質(zhì)壤土、④層砂壤土、⑤層砂礫石、⑥層礫卵石、⑦層砂巖；兩閘址地基土層分布十分相似，持力層均為⑤層砂礫石，該層土透水性較強(qiáng)，強(qiáng)度高，壓縮性低，地勘報(bào)告推薦承載力為240kPa；持力層以下均為⑥層礫卵石、⑦層砂巖。

因此，兩閘址方案水閘地基承載力能滿足要求，不需處理；但相對(duì)透水層⑤砂礫石透水性較強(qiáng)，均需要進(jìn)行閘基防滲處理，方案一閘底板以下⑤砂礫石層、⑥礫卵石層向主槽側(cè)逐漸加厚，方案一閘底板下⑦砂巖層頂標(biāo)高為-3.20，方案二閘底板下⑦砂巖層頂標(biāo)高為-3.64，閘基防滲處理措施需截穿透水⑤砂礫石、⑥礫卵石層，進(jìn)入不透水⑦砂巖層，所以，從地質(zhì)條件上看，方案一地質(zhì)條件略優(yōu)于方案二。

（2）從平面布置及進(jìn)、泄洪效果分析

兩方案的結(jié)構(gòu)布置相似，閘檻高程均為3.0m，水閘規(guī)模均為4孔×15m。平面布置上方案一將主槽S彎裁彎取直，重新開(kāi)挖上下游引河與原河道連接，建閘后上、下游河道較順直，而方案二在原河道內(nèi)建閘，僅向右灘擴(kuò)挖布置，現(xiàn)狀河槽為S彎，建閘后上、下游河道彎曲，泄流后對(duì)下游河道沖刷較大，因此從平面布置及進(jìn)、泄洪效果上，方案一優(yōu)于方案二。

（3）從工程占地上：方案一永久占地為118.86畝，方案二永久占地73.18畝，方案二優(yōu)于方案一。

（4）工程量與投資

上述兩方案的主體結(jié)構(gòu)相同，工程量主要差別在基坑的開(kāi)挖與回填、上下游引河的開(kāi)挖與回填、施工期臨時(shí)工程、工程占地，兩方案除去相同結(jié)構(gòu)的工程量，差異項(xiàng)工程量投資對(duì)比見(jiàn)表2。

表2　總體布置方案差異項(xiàng)工程量造價(jià)對(duì)比表

綜上所述，從工程總體布局的水力條件、上下游河勢(shì)影響、行洪效果、施工導(dǎo)流條件及工程投資等多方面分析，方案一閘址具有較為明顯的優(yōu)點(diǎn)，故推薦方案一即右灘地建閘方案。工程鳥(niǎo)瞰圖見(jiàn)圖5。

5　結(jié)語(yǔ)

隨著工程技術(shù)以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，水利工程建設(shè)的制約因素已經(jīng)由工程技術(shù)條件轉(zhuǎn)變?yōu)樯鐣?huì)經(jīng)濟(jì)條件，尤其對(duì)于城市水利樞紐工程，受現(xiàn)狀河道及周邊環(huán)境的制約條件多，工程選址及總體布置，要擬定多個(gè)方案，進(jìn)行綜合比選，保證工程總體布置經(jīng)濟(jì)、合理。

圖5　南陵漳河蓄水閘鳥(niǎo)瞰圖

[1]吳持恭.水力學(xué).高等教育出版社，2000.

[2]陳寶華，張世汝.水閘.中國(guó)水利水電出版社，2003.

TV66

A

1673-0038（2015）36-0332-03

2015-8-22

朱玉珍（1982-），中級(jí)工程師，主要從事水利水電工程水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，任項(xiàng)目設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人。