紅樓水閘設(shè)計(jì)方案比較及參數(shù)選定

□江建平（惠州市惠州大堤南堤管理中心）

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紅樓水閘設(shè)計(jì)方案比較及參數(shù)選定

□江建平（惠州市惠州大堤南堤管理中心）

摘要：在進(jìn)行水閘工程方案比選時(shí)，必須充分考慮閘頂高程、閘底板高程、閘孔總凈寬、單孔凈寬等基本尺寸，還要考慮主要工程量、工程投資等因素，筆者正是從這幾個(gè)方面進(jìn)行了惠州大堤（南堤）紅樓水閘遷建工程水閘方案比較，在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了水閘參數(shù)設(shè)計(jì)的探討，在確定水閘參數(shù)時(shí)，必須經(jīng)過詳細(xì)分析和嚴(yán)格論證，選擇既能滿足泄流及防洪標(biāo)準(zhǔn)又經(jīng)濟(jì)合理的參數(shù)。

關(guān)鍵詞：水閘，比較，參數(shù)設(shè)計(jì)，探討

1工程概況

紅樓水閘位于惠州大堤（南堤）白沙仔排水分區(qū)內(nèi)，是白沙仔分區(qū)主要的自排水閘。白沙仔排水分區(qū)所在外江為西枝江，西枝江是東江第二大支流，發(fā)源于惠東縣與紫金縣交界處的竹坳頂，于惠州市東新橋下注入東江，全長(zhǎng)176 km，河床比降0.90‰，流域面積4120 km2，多年平均徑流量44.20億m3。上游建成白盆珠大型水庫(kù)工程。因受東江干流洪水倒流影響，兩岸150 km2灘地在圍墾前為歷史滯洪區(qū)，現(xiàn)下游兩岸筑堤圍墾，減少了滯洪容積5～6億m3。白沙仔排水分區(qū)是惠州大堤（南堤）內(nèi)最大的排水分區(qū)，總集雨面積63.72 km2，干流河長(zhǎng)15.02 km，干流河床坡降2.10×10-3。白沙仔分區(qū)以西枝江老河道作為主要的調(diào)蓄容積，其平均水面面積為1.19 km2。白沙仔分區(qū)內(nèi)支流眾多，主要支流有蓮塘布水、冷水坑水、河橋水和吊雞瀝，其中吊雞瀝水部分分流到橫江瀝排出西枝江。區(qū)內(nèi)建有蓮塘布?。?）型水庫(kù)，總庫(kù)容327萬m3。

2水閘方案比較及參數(shù)設(shè)計(jì)

2.1水閘方案

方案1：閘底高程為7.40 m，尺寸采用18m（寬）×6.50 m（高），經(jīng)蓄排澇計(jì)算，結(jié)果如下：西枝江的新開河分洪工程為現(xiàn)狀情況下，水閘設(shè)計(jì)流量為341.54 m3/s，閘內(nèi)外最大水位差0.45 m，過閘單寬流量19.00 m3/s，圍內(nèi)調(diào)蓄最高水位14.03 m；西枝江的新開河分洪工程為規(guī)劃開通情況下，水閘設(shè)計(jì)流量為350.02 m3/s，閘內(nèi)外最大水位差0.73 m，過閘單寬流量19.40 m3/s，圍內(nèi)調(diào)蓄最高水位13.29 m。

方案2：閘底高程為8.00 m，尺寸采用18 m（寬）×6.00 m（高），經(jīng)蓄排澇計(jì)算，結(jié)果如下：西枝江的新開河分洪工程為現(xiàn)狀情況下，水閘設(shè)計(jì)流量為325.75 m3/s，閘內(nèi)外最大水位差0.53 m，過閘單寬流量18.10 m3/s，圍內(nèi)調(diào)蓄最高水位14.05 m；西枝江的新開河分洪工程為規(guī)劃開通情況下，水閘設(shè)計(jì)流量為330.69 m3/s，閘內(nèi)外最大水位差0.88 m，過閘單寬流量18.40 m3/s，圍內(nèi)調(diào)蓄最高水位13.44 m。

方案3：閘底高程為8.00 m，尺寸采用20 m（寬）×6.00 m（高），經(jīng)蓄排澇計(jì)算，結(jié)果如下：西枝江的新開河分洪工程為現(xiàn)狀情況下，水閘設(shè)計(jì)流量為338.56 m3/s，閘內(nèi)外最大水位差0.45 m，過閘單寬流量16.90 m3/s，圍內(nèi)調(diào)蓄最高水位14.04 m；西枝江的分洪工程為規(guī)劃開通情況下，水閘設(shè)計(jì)流量為345.74 m3/s，閘內(nèi)外最大水位差0.76 m，過閘單寬流量17.30 m3/s，圍內(nèi)調(diào)蓄最高水位13.32 m。

方案4：閘底高程為8.00 m，尺寸采用22 m（寬）×6.00 m（高），經(jīng)蓄排澇計(jì)算，結(jié)果如下：西枝江的新開河分洪工程為現(xiàn)狀情況下，水閘設(shè)計(jì)流量為351.33 m3/s，閘內(nèi)外最大水位差0.39 m，過閘單寬流量15.97 m3/s，圍內(nèi)調(diào)蓄最高水位14.03 m；西枝江的分洪工程為規(guī)劃開通情況下，水閘設(shè)計(jì)流量為358.76 m3/s，閘內(nèi)外最大水位差0.66 m，過閘單寬流量16.31 m3/s，圍內(nèi)調(diào)蓄最高水位13.22 m。

2.2方案比較

各方案設(shè)計(jì)情況見表1和表2。

表1　各方案蓄排澇計(jì)算成果表（新開河現(xiàn)狀情況）

根據(jù)以上4個(gè)方案比較可以看出，現(xiàn)狀水閘寬度主要是根據(jù)10 a一遇標(biāo)準(zhǔn)以及考慮圍內(nèi)地面以農(nóng)田為主的情況下計(jì)算而得，在20 a一遇標(biāo)準(zhǔn)和圍內(nèi)城市化的情況下明顯偏小。

計(jì)算閘底高程選用了7.40 m和8.00 m進(jìn)行了比較，凈寬則選用了18，20 ，22 m的方案進(jìn)行了比較。根據(jù)地質(zhì)鉆探資料，擬建閘址處5.00 m高程以下為砂，5.00 ～8.00 m高程為粉質(zhì)粘土，本次選定閘底高程為7.40 ～8.00 m，而粉質(zhì)粘土允許單寬流量為15～20 m3/s，從單寬流量看各方案均可滿足要求，但是由于高程5.00 m以下為砂，所以適當(dāng)抬高閘底高程可以更有效保護(hù)土層不被破壞，從這個(gè)角度出發(fā)，此次推薦采用8.00 m作為閘底高程；隨著水閘凈寬的加大，上下游水位差則逐漸減??；從圍內(nèi)最高調(diào)蓄水位看，則各方案最高調(diào)蓄水位基本相差不多，在新開河開通的情況下，均可滿足低于13.67 m的要求；從場(chǎng)地布置看，水閘凈寬22 m方案由于占地較多，在布置上存在一定的困難，而其他方案則可以滿足要求。

在可研究階段已根據(jù)投資和技術(shù)等多方面對(duì)以上各方案進(jìn)行了比較，最終選定方案3作為推薦方案，并經(jīng)惠州市水利局審批通過，即采用閘底高程8.00 m，單寬20 m的設(shè)計(jì)方案。

2.3參數(shù)設(shè)計(jì)

2.3.1水閘規(guī)模

根據(jù)選定搶排水閘方案，新建紅樓水閘閘底高程為8.00 m，閘孔尺寸為20 m（寬）×6.00 m（高）。

2.3.2水閘設(shè)計(jì)參數(shù)

2.3.2.1水閘設(shè)計(jì)流量

按《水利工程水利計(jì)算規(guī)范》（SL104-95）規(guī)定，對(duì)有較大蓄澇區(qū)的排水閘，可根據(jù)擬定的排水運(yùn)行方式，通過蓄澇區(qū)的蓄排澇演算推求設(shè)計(jì)排水流量，以最大排水流量作為水閘設(shè)計(jì)流量，本次設(shè)計(jì)流量取蓄排澇最大排水流量。

2.3.2.2水閘設(shè)計(jì)水位

閘上設(shè)計(jì)水位：由于本區(qū)域受外江頂托嚴(yán)重，蓄澇區(qū)內(nèi)最高水位并不一定對(duì)應(yīng)水閘最大排水流量，因此，本次取相應(yīng)水閘最大排水流量的內(nèi)水水位作為水閘設(shè)計(jì)水位。

閘下設(shè)計(jì)水位：取對(duì)應(yīng)水閘最大排水流量對(duì)應(yīng)的承泄區(qū)水位；防洪水位：取與堤防設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)相同的水位，這里為1%的防洪水位。最低水位：取東江水利樞紐建成后運(yùn)行期最低水位。水閘設(shè)計(jì)參數(shù)見表3。

白沙仔分區(qū)由紅樓水閘和白沙仔排澇站組成整體的排澇體系，運(yùn)行調(diào)度原則如下：以惠州東江水利樞紐開閘流量對(duì)應(yīng)紅樓水閘處水位11.40 m為控制水位，當(dāng)圍內(nèi)水位＜11.40 m時(shí)，開啟紅樓水閘排除澇水；當(dāng)圍內(nèi)水位＞11.40 m時(shí)，根據(jù)外江水位情況，當(dāng)內(nèi)江水位高于外江水位時(shí)，開啟紅樓水閘排除澇水，當(dāng)外江水位高于內(nèi)江水位時(shí)，關(guān)閉紅樓水閘，白沙仔排澇站開機(jī)排除澇水。

3結(jié)語

水閘方案確定后，其參數(shù)的設(shè)計(jì)在一定程度上決定了工程規(guī)模的大小，而其中很多參數(shù)受到人為因素的影響。有人認(rèn)為，水閘閘頂高程越高、底板越低、閘孔總凈寬越大的話，防洪標(biāo)準(zhǔn)就會(huì)越高，過流能力也會(huì)越大，這是一種完全不顧工程投資的盲目想法，只會(huì)造成建設(shè)資金嚴(yán)重浪費(fèi)。在確定水閘參數(shù)時(shí)，每個(gè)參數(shù)都必須經(jīng)過詳細(xì)分析和嚴(yán)格論證，選擇既能滿足泄流及防洪標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)又有經(jīng)濟(jì)合理的參數(shù)。

參考文獻(xiàn)

［1］劉立波，惠州大堤（南堤）紅樓水閘遷建工程施工導(dǎo)流重點(diǎn)難點(diǎn)探討［J］，水利科技與經(jīng)濟(jì)，2014（6）：147-148.

［2］陳秀青，水閘基本尺寸設(shè)計(jì)方案比較［J］，水利技術(shù)監(jiān)督，2013（4）：49-52.

（責(zé)任編輯：薛靜）

表2　各方案蓄排澇計(jì)算成果表（新開河規(guī)劃開通情況）

表3　水閘設(shè)計(jì)水位流量參數(shù)表

中圖分類號(hào)：TV62

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1673-8853（2016）05-0072-02

收稿日期：2016-04-25