液壓升降壩工程對河道防洪的影響

馬貴友

（海城市水利工程建設質(zhì)量安全監(jiān)督站，遼寧 海城 114200）

液壓升降壩工程對河道防洪的影響

馬貴友

（海城市水利工程建設質(zhì)量安全監(jiān)督站，遼寧 海城 114200）

液壓升降壩是近年來發(fā)展起來的一種新型攔河建筑物，它對河道防洪可能產(chǎn)生的各種影響，目前尚無權威性結論，文中通過對遼寧省海城市液壓升降壩的防洪影響研究表明，液壓升降壩比傳統(tǒng)的攔河建筑物對河道產(chǎn)生的影響小。

液壓升降壩；防洪影響；研究

1 工程概況

海城河液壓升降壩工程為海城河整治工程的重要組成部分，位于新立橋與新海高跨河大橋之間的海城河河段上，工程形式采用液壓升降壩，閘室長10.50 m，凈寬240.20 m，閘頂高程25.50 m，底板高程21.50 m，擋水高度4.0 m，40扇，每扇6.0 m。邊墩、面板及底板均采用鋼筋混凝土結構，強度等級C30，抗?jié)B等級W 4，抗凍等級F200。運行方式為汛期全部開啟行洪，非汛期攔河蓄水。

2 防洪影響分析

2.1 水文計算分析

這次海城河水文計算，參考遼寧省水利水電勘測設計研究院所做《海城河全流域規(guī)劃報告》（經(jīng)過省廳評審），考慮液壓壩的重要性，偏于安全起見，采用表1洪水成果：

表1 海城站設計洪水成果表 Q（m3/s）

2.2 水力計算方案分析

采用計算機軟件并輔以傳統(tǒng)水力計算，分析對工程實施前后的水流運動條件進行模擬，計算分析了設計洪水條件下，工程實施后河道水位和流速變化情況及工程對河道行洪的影響。海城河起點水位采用遼寧省水科院《海城河河道治理規(guī)劃報告》推求的成果，以海城河太子河入河口為起點水位，數(shù)值為8.07 m。

1）水力計算程序基本原理。水面線計算程序采用能量方程式推算建壩前后的水面線及流速變化。

曼寧公式：

C=1/nR1/6

式中：C為謝才系數(shù)；n為糙率；R為水力半徑。

流量計算：

Q=AC（Ri）1/2

式中：A為過水斷面積；i為河道坡降。

能量方程式：

式中：Z1，Z2分別為下、上游斷面的水位，單位為m；hf，hj分別為上下斷面間的沿程、局部水頭損失，m；u1，u2分別為下、上游斷面的流速，m/s。

計算頻率為P=2%。

2）計算工況。根據(jù)海城河液壓升降壩工程的任務及特點，該報告主要對50年一遇洪水條件下，建壩前后河道水流變化情況及閘底板、閘墩對河道的行洪影響進行分析。

3）糙率分析。液壓壩位于海城河中段城區(qū)段，以人工修整的河道為主，河道寬闊，河水較深，主槽多為水面覆蓋，糙率定為0.03，邊灘為植被覆蓋，綠化較好，糙率定為0.065。

4）計算成果分析。河道水力要素計算成果見表2。

2.3 斷面縮窄率分析

液壓翻板閘建成后，工程位置河道橫斷面面積和河寬有不同幅度減小，26.5 m高程以下，面積和河寬縮窄率隨水位抬高有增加趨勢，水位為26.5 m時斷面縮窄率最大，為25.25%，數(shù)值較大。

表2 建壩前后水力要素成果對比表（p=2%）

2.4 對水位影響分析

由于工程建設前后斷面過水面積及河寬發(fā)生了一定變化，河道水位隨之出現(xiàn)調(diào)整。水力計算成果表明，河道遭遇50年一遇洪水時，閘底板上游水位出現(xiàn)最大壅高，為29.31－29.26＝0.05 m，至新海高跨河大橋13+442斷面仍為0.05 m。14+269斷面水位恢復至未建壩時29.47 m，即攔河閘以上927 m，壅水影響為0。

攔河閘正常運行水位為25.5 m，蓄水高度為4 m，按上游河道平均比降為1‰計算，枯水期回水影響長度為4 000 m。

2.5 對流速影響分析

工程建成后較原河道，閘前比降減小，水流流速降低，閘底板范圍流速增大，至下游消力池驟然減小，經(jīng)海漫后恢復至天然河水流速；工程運行期，開閘泄水過程中，可導致上、下游流速短時間加大。

2.6 下游消力池深度復核

《海城市海城河液壓升降壩工程初步設計報告》中對正常運行水位時，下游河道消能計算較為詳盡，但對標準洪水條件未進行試算。因此，報告對攔河閘遭遇50年一遇洪水時的下游沖刷深進行復核，判斷其是否滿足行洪安全。

表3 攔河壩水力參數(shù)明細表

因此標準洪水條件下，無需設置消力池。《海城市海城河液壓升降壩初步設計報告》中，設計工況下，確定消力池深度為0.6 m，坎高0.5 m，長12.5 m，滿足沖刷要求。

2.7 工程對上游建筑物影響分析

液壓升降壩遭遇50年一遇洪水時，閘底板及兩側土壩產(chǎn)生的壅水高度為0.05 m，長度為927 m。壩址上游70 m，為新海高跨河大橋，橋位處壅水影響高度仍為0.05 m，橋下水位（加壅高）為29.35 m，橋梁底設計高程31.11 m，液壓壩對新海高跨河大橋安全行洪無影響。壅水長度范圍內(nèi)工程上游無其它水工建筑物，因此對上游建筑物無影響。

液壓壩蓄滿水情況下，開閘泄水，會對上游流速產(chǎn)生一定影響，流速短時間內(nèi)變大，可能造成新海高橋的局部沖刷增大，但由于歷時較短，認為對其上游建筑物影響不大。

2.8 工程對兩岸堤防的影響分析

工程河段屬于海城河城區(qū)段上游，兩岸河岸高程滿足設計洪水要求。液壓升降壩建成完工后，工程影響范圍內(nèi)，在設計洪水條件下，兩岸高程仍滿足行洪要求，不飛灘，不漫頂。因此，工程建設對兩側河岸在防洪方面無大的影響。

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2016-08-10