獻(xiàn)縣樞紐進(jìn)洪閘及溢流堰水位流量關(guān)系計(jì)算分析

□周鵬程 王志軍

獻(xiàn)縣樞紐進(jìn)洪閘及溢流堰水位流量關(guān)系計(jì)算分析

□周鵬程 王志軍

獻(xiàn)縣樞紐初建于1967年，2012年實(shí)施除險加固工程。隨著工農(nóng)業(yè)用水量的增加，河流沿線地下水超采、油田開采等多方面的原因造成地面不均勻沉降。通過分析獻(xiàn)縣樞紐進(jìn)洪閘、溢流堰水位泄量關(guān)系，據(jù)此進(jìn)行獻(xiàn)縣泛區(qū)洪水調(diào)節(jié)計(jì)算，為滹沱河干流綜合治理提供依據(jù)。

水位泄量關(guān)系；水力計(jì)算；地面沉降

獻(xiàn)縣樞紐位于獻(xiàn)縣城西北，是獻(xiàn)縣泛區(qū)泄洪的重要控制工程，主要由子牙河節(jié)制閘、子牙新河主槽進(jìn)洪閘、灘地進(jìn)洪堰3座建筑物組成。工程初建于1967年3月，于1967年8月竣工，2000年進(jìn)行了應(yīng)急處理，2009年3月經(jīng)省水利廳組織的專家組鑒定樞紐水閘安全類別評定為Ⅲ類，2012實(shí)施除險加固工程。此次針對滹沱河干流綜合治理工程進(jìn)行了大量勘察測繪工作，由于地面沉降的不均勻?qū)︿镢铀挥幸欢ㄓ绊?，因此對獻(xiàn)縣樞紐從新進(jìn)行了水利計(jì)算，從而為滹沱河治理水面線推算提供基礎(chǔ)依據(jù)是十分必要的。

1.地面沉降影響分析

河北東部平原地面不均勻沉降是長久以來的現(xiàn)象，特別是近些年來，隨著工農(nóng)業(yè)用水量的增加，河流沿線地下水超采、油田開采等多方面原因造成了地面不均勻沉降。地下水超采是大面積地面沉降的主要原因;工程項(xiàng)目區(qū)主要涉及衡水市漏斗區(qū)，其范圍和地下水位沉降均是最大的，從而對滹沱河下游區(qū)域地面沉降影響巨大。

針對滹沱河干流綜合治理工程通過資料收集整理共獲得兩組數(shù)據(jù)，滹沱河周邊區(qū)域內(nèi)各不同時期高等級水準(zhǔn)網(wǎng)成果和滹沱河各期規(guī)劃數(shù)據(jù)和實(shí)測水文斷面。由于兩期斷面成果時間間隔過長，近30年的時間里，滹沱河經(jīng)歷了“96·8”特大洪水和多次整修，河道內(nèi)挖沙取土及垃圾傾倒等人為因素造成的高程變動占有相當(dāng)大的比例，有些地段甚至是絕對因素。若要完全掌握滹沱河干流石家莊市區(qū)以下地面沉降情況，仍需進(jìn)行大量分析比較工作方可得出精確結(jié)論。然而由于1988至2016這28年的累計(jì)沉降量也相當(dāng)可觀，特別是在地下水漏斗區(qū)，所以通過兩期成果數(shù)值變化仍然可以反映出大面積地面沉降的趨勢。石家莊市區(qū)以下滹沱河主河槽高程變化大且沒有明顯規(guī)律，人為挖沙取土及垃圾填埋等因素占絕對優(yōu)勢，人為因素不特別顯著的區(qū)域仍符合地面沉降規(guī)律，石家莊以下滹沱河干流區(qū)域地面沉降是不均勻的，東西向，南北向均為不均勻沉降。

獻(xiàn)縣樞紐進(jìn)洪閘原設(shè)計(jì)閘底板高程7.0m，此次實(shí)測閘底板高程6.0m，近年來沉降為1m。進(jìn)洪堰原設(shè)計(jì)堰頂高程13.50m，此次實(shí)測堰頂高程12.60m，近年來沉降0.9m。

2.水位流量關(guān)系計(jì)算分析

2.1 計(jì)算分析方法

獻(xiàn)縣樞紐由子牙河節(jié)制閘、子牙新河主槽進(jìn)洪閘、灘地進(jìn)洪堰3座建筑物組成。行洪時由主槽進(jìn)洪閘和灘地進(jìn)洪閘進(jìn)行分洪，因此水力計(jì)算與一般普通水工建筑物不同,需初步擬定進(jìn)洪閘和溢流堰的分流比，根據(jù)下游水位及流量，分別計(jì)算進(jìn)洪閘和溢流堰上游堰上水深，直到兩者上游水深一致，得出合理分流比。確定兩者分洪流量后，分別按進(jìn)洪閘和溢流堰泄流能力計(jì)算。

2.2 進(jìn)洪閘水位泄量關(guān)系計(jì)算

對于平底閘，當(dāng)其處于高淹沒度時，閘孔總凈寬按以下公式計(jì)算。

進(jìn)洪閘段6孔，每孔凈寬8m，總凈寬48m，原設(shè)計(jì)閘底板高程7.0m，此次實(shí)測閘底板高程6.0m。上、下游設(shè)計(jì)深槽底高程5.1m。按子牙新河設(shè)計(jì)流量300m3/s情況下對應(yīng)設(shè)計(jì)水位12.20m，設(shè)計(jì)流量300m3/s情況下對應(yīng)設(shè)計(jì)水位12.20m，設(shè)計(jì)流量600m3/s情況下對應(yīng)設(shè)計(jì)水位13.14m，設(shè)計(jì)流量5500m3/s情況下對應(yīng)設(shè)計(jì)水位15.66m，設(shè)計(jì)流量 8800m3/s情況下對應(yīng)設(shè)計(jì)水位17.03m。

2.3 溢流堰水位泄量關(guān)系計(jì)算

溢流堰泄流能力按寬頂堰計(jì)算公式。

溢流堰段總凈寬1000m，原設(shè)計(jì)堰頂高程 13.50m，此次實(shí)測堰頂高程12.60m。近年來沉降0.9m。上、下游原設(shè)計(jì)灘地高程12.5m，上游灘地此次實(shí)測平均高程11.6m，下游灘地?zé)o實(shí)測高程，按堰頂高程近年沉降情況取11.6m。

3.結(jié)論

此次計(jì)算下游水位300m3/s和600m3/s情況下為下游水位取值斷面取值略靠上游，因此取值可能稍微偏高；而較大洪水設(shè)計(jì)流量5500m3/s和8800m3/s情況下采用水位斷面為堰下500m處水位相應(yīng)流量下的設(shè)計(jì)洪水位，此斷面取值略靠下游，因此取值可能稍微偏低，但考慮溢流堰位于灘地上，寬度為1000m，下游水位不考慮橫向流水位的影響，因此位置影響可以忽略不計(jì)。

2017-01-15

周鵬程，男，漢族，河北省水利水電第二勘測設(shè)計(jì)研究院，工程師。

王志軍，男，漢族，河北省水利水電第二勘測設(shè)計(jì)研究院，正高級工程師。