王引河芒山閘除險加固可行性研究

邊江偉

（永城市水利局）

1 工程概況

1.1 工程基本情況

永城市王引河芒山節(jié)制閘（以下簡稱芒山閘）位于永城市芒山鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)西南王引河上，閘址所在河道設計段流域面積為890 km2，屬淮河流域洪澤湖水系。該閘是一座集蓄水灌溉、補充地下水、改善生態(tài)環(huán)境等多種功能為一體的中型水閘，始建于1959年，1975年擴建，共12孔，每年可攔蓄地表水量700萬m3，設計灌溉面積約2 400 hm2。

1.2 初建情況

芒山閘初建于1959年，由原永城縣水利局按4級建筑物設計，5 a一遇設計除澇水位36.04 m，設計流量290 m3/s；20 a一遇校核流量460 m3/s，對應水位是37.42 m；水閘正常蓄水位為36.14 m。共4孔，每孔凈寬3.00 m，總寬12.00 m。

1.3 擴建情況

經(jīng)原商丘地區(qū)水利局批準，于1975年重（擴）建，原閘閘底板保留，其余全部拆除。重建后的芒山閘為開敞式結(jié)構(gòu)，閘孔凈寬60 m，每孔凈寬5.00 m，共12孔，閘室總寬71.40 m，全閘總長74.50 m。閘室順水流方向13.50 m，底板厚1.20 m，上下各0.20 m 厚140#混凝土，中間0.80 m 的水泥砂漿砌條石，其高程為32.14 m，閘墩高6.20 m，高程38.34 m，材料為80#水泥砂漿砌條石。閘門采用直升式鋼筋混凝土雙曲薄殼閘門，門高4.70 m，6臺25 t卷揚式啟閉機，動力電源配75馬力電機組。機架橋為漿砌塊石排架柱，鋼筋混凝土機架橋梁、板，橋上配有工作機房，閘右端建有橋頭堡。閘上交通橋為汽車-13 級，橋面凈寬6.50 m，橋面高程為39.24 m。上游鋪蓋長度20 m，粘土上鋪筑漿砌塊石，兩岸為漿砌條石圓弧翼墻與閘室連接；下游消力池深1.00 m，長21.00 m，兩岸為直立式八字墻；漿砌塊石海漫長20 m。

2 水閘目前存在的問題

2.1 啟閉機室、橋頭堡嚴重裂縫

啟閉機室、橋頭堡均為磚混結(jié)構(gòu)，與閘同期所建，啟閉機室室內(nèi)墻脫落，屋頂裂縫漏雨，墻體四角均出現(xiàn)裂縫，最大縫長度2 m，最大縫寬3 mm左右。橋頭堡外墻瓷磚脫落、裂縫；橋頭堡磚砌體風化，頂裂縫，窗損壞。

2.2 閘墩砌石風化、脫落

閘墩為漿砌石結(jié)構(gòu)，自建閘以來，未曾維修過，其水位變化區(qū)漿砌石勾縫砂漿部分脫落，部分漿砌塊石表面風化嚴重。

2.3 閘門銹蝕、滲水

閘門為混凝土雙曲薄殼閘門，閘門梁多處露筋并銹蝕，殼體表面混凝土脫落、裂縫且滲水，雖經(jīng)采用環(huán)氧樹脂和水泥砂漿抹面，但處理效果不夠理想。閘門止水木及止水橡皮損壞嚴重，漏水嚴重，致使攔蓄功能喪失。

2.4 交通橋下沉、損壞

為漿砌石拱橋，變形下沉，漿砌石橋墩在水位變化區(qū)漿砌石勾縫砂漿部分脫落，橋欄桿鋼筋銹蝕嚴重，出現(xiàn)大量露筋現(xiàn)象，沿石裂縫、露筋，部分檢修橋欄桿損壞。橋面鋪裝層破損嚴重，右岸局部塌陷。

2.5 上下游連接段損壞

上游連接段兩岸為漿砌塊石圓弧翼墻，其水位變動區(qū)漿砌塊石勾縫砂漿大量剝落，左右岸翼墻均與閘邊墩止水縫開裂，最大寬度20 mm，長5 m，外傾變形。下游連接段的消能防沖段為漿砌塊石海漫。八字墻水位變動區(qū)漿砌塊石勾縫砂漿大量剝落，左右翼墻均有多處裂縫，兩岸的砌石護坡較短，河坡沖刷較重。下游海漫段沖刷損壞嚴重，基本上已完全塌陷，消力池已破損、塌陷。

2.6 機架橋梁板通縫

機架橋梁板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，梁板均有混凝土風化、露筋現(xiàn)象，縫墩處從上到下有一通縫，縫寬約2 cm。

2.7 啟閉設備老化、損毀

啟閉機和電機均為建閘時期購置，已運行四十多年，設備老化，運行緩慢。閘門上吊環(huán)、銷釘以及滾輪銹蝕，鋼絲繩多次斷裂。由于建設年代久遠，電氣設備及控制保護系統(tǒng)老化、陳舊。

2.8 管理房損壞

管理所共有房屋14 間，與水閘同期所建，均為磚結(jié)構(gòu)，其中辦公室5 間，生活用房5 間，配電房、倉庫4 間。由于年久失修，管理房均有不同程度的損壞。目前，屋面沉陷，墻體裂縫，存在安全隱患配電室門窗損毀嚴重，內(nèi)墻粉刷脫落，房頂漏雨嚴重。

2.9 缺少通訊系統(tǒng)

水閘缺少工程維修管理、控制調(diào)度運用的對內(nèi)、對外通訊系統(tǒng)，不能滿足自動測報、優(yōu)化調(diào)度、信息傳遞、防汛報汛和抗洪搶險的需要。

3 水閘除險加固的必要性

3.1 工程存在重大安全問題

基于上述該閘存在的各類隱患，2012 年9 月，經(jīng)河南省水利廳核查該水閘安全級別為四類。為解決水閘病險問題，消除安全隱患，按照相關規(guī)定的要求，須重建該閘。

3.2 農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的需要

王引河芒山閘設計灌溉面積約2 400 hm2，年蓄水量707萬m3，承擔區(qū)域內(nèi)農(nóng)田灌溉和補充地下水任務。由于水閘多年帶病運行、漏水嚴重，灌溉面積大大衰減，嚴重影響灌溉效益的發(fā)揮，制約農(nóng)業(yè)經(jīng)濟發(fā)展和糧食安全。

3.3 提高防洪排澇標準的需要

芒山閘為3級建筑物，現(xiàn)有設計標準為5 a一遇，校核標準20 a一遇，水閘現(xiàn)狀已不滿足水閘強制性條文規(guī)定的20 a一遇設計、50 a一遇校核的標準。

3.4 工程安全運行的需要

水閘下游河道兩岸有薛湖鎮(zhèn)、劉河鄉(xiāng)、陳官莊鄉(xiāng)、茴村鎮(zhèn)、苗橋鄉(xiāng)等，永城—陳官莊公路、永城—劉河公路等，有1 600 hm2耕地及19.40萬人。水閘常年帶病運行，一旦失事必將造成重大生命安全事故和財產(chǎn)損失。

3.5 保護生態(tài)的需要

工程實施后，將使區(qū)內(nèi)河道及支流蓄水量得到增加，蓄水時段延長，耕地抗旱應急能力大大增強，灌溉條件和河道水質(zhì)得到有效改善，地下水得到補充，起到涵養(yǎng)水源、改善區(qū)域小氣候的作用。有利于河道及周邊綠化，可調(diào)節(jié)氣候、美化環(huán)境，將使生態(tài)系統(tǒng)得到恢復，對植物多樣性、水生物繁衍提供較高的保障，生態(tài)保護得到進一步加強，對項目區(qū)的社會經(jīng)濟、自然環(huán)境、生態(tài)環(huán)境都會產(chǎn)生有利影響。

4 移址重建的可行性

由于原閘址下游海漫段被永芒路公路橋占用，原閘址處已不具備重建條件。經(jīng)對王引河沿線進行實地勘察，對多處可以選址的河段進行研究，經(jīng)比選，在原址下游約7 km處即幸福溝引水口下游約100 m處作為新閘址方案最優(yōu)。

4.1 地質(zhì)條件符合建筑要求

經(jīng)對擬選址河道段進行地質(zhì)勘察，地質(zhì)條件滿足工程建設需要。

4.2 灌溉面積不減少

原芒山閘控制灌溉面積約2 400 hm2，下移7.23 km 后，原水閘控制的最上游7 km 控制灌溉面積變?yōu)橄乱?.23 km 控制面積，經(jīng)對新水閘控制灌溉面積測算，面積為2 413 hm2，稍大于原灌溉面積。單次蓄水量235.65 萬m3，年調(diào)蓄3 次，攔蓄引黃退水和降雨徑流，年蓄水量706.95萬m3，與原工程年蓄水量700萬m3基本相同。

4.3 增加芒山鎮(zhèn)南部生態(tài)供水

位于芒山鎮(zhèn)的芒碭山旅游景區(qū)為國家5A 級風景區(qū)，原水閘位于芒山鎮(zhèn)西南，不能向芒山鎮(zhèn)南部供水。新閘址位于芒山鎮(zhèn)南部，可增加芒山鎮(zhèn)南部生態(tài)用水需要。

4.4 增加調(diào)蓄供水范圍

由于原水閘閘址偏上游，不能向其支流幸福溝、小王引河供水。新閘址移至緊鄰幸福溝處，從新閘上游100 m處分水可向幸福溝、小王引河供水，增加了調(diào)蓄供水范圍。

4.5 正常蓄水位滿足控制范圍灌溉需要

新閘正常蓄水水深與老閘相同（均為4 m）。王引河沿線地面坡降較緩（1/6 000左右），新閘閘底板高程、正常蓄水位按老閘的底板高程、正常蓄水位按地面自然坡降降低確定，因此新閘正常蓄水位能夠滿足控制范圍內(nèi)灌溉需要。

新閘正常蓄水位35.00 m，經(jīng)實地查看和測量，低于控制范圍內(nèi)最低地面高程36.00 m。

4.6 工程規(guī)模不變

經(jīng)查看王引河河道成果，該位置與原閘址位于同一河道設計段內(nèi)，流域面積不變，設計流量均保持不變。

5 結(jié)語

文章通過對永城市王引河芒山節(jié)制閘的現(xiàn)狀進行分析，認為對該閘進行除險加固十分必要，但限于現(xiàn)狀，原址重建已無可能?；诖?，文章又對移址重建的可能性進行了研究，經(jīng)分析，移址重建方案可行。建議工程設計時，仍需對選址和工程設計方案進一步優(yōu)化，確定選址最佳位置，使工程效益得以充分發(fā)揮。