河閘工程方案設(shè)計(jì)論文

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1水閘規(guī)模

撈刀河綜合治理方案，該段河道位于星沙新城區(qū)的規(guī)劃范圍內(nèi)，河道堤防洪水設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，因此，擬建攔河構(gòu)筑物行洪標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，相應(yīng)設(shè)計(jì)流量4　326．7m3／s。

2蓄水

從對(duì)農(nóng)田排水、河道供水、河道水質(zhì)等多方面綜合分析不同水位的影響，本次設(shè)計(jì)選取兩種蓄水位，即32m及33m分別進(jìn)行分析論證。農(nóng)田排水：設(shè)計(jì)蓄水位抬升至32m及33m時(shí)，上游三合垸將增加受澇面積1．18km2，增加排漬面積共6．41km2，通過(guò)新建排水箱涵和排澇泵站，可使建成區(qū)治澇標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到2年一遇，使非建成區(qū)農(nóng)村達(dá)到10年一遇1d暴雨1d排至地面無(wú)積水的排水標(biāo)準(zhǔn)。河道供水：經(jīng)計(jì)算，水渡河～赤石河壩段的水位容積曲線如下表1所示，水渡河壩現(xiàn)狀正常蓄水位30．5m，相應(yīng)庫(kù)容為338．3萬(wàn)m3。如水位抬高到32m，增加庫(kù)容220．4萬(wàn)m3；水位抬高到33m，增加庫(kù)容442．2萬(wàn)m3。另外，星沙水廠的取水口位于撈刀河支流雅河，水位抬高到32m雅河增加調(diào)蓄庫(kù)容48萬(wàn)m3，水位抬高到33m雅河庫(kù)容增加80萬(wàn)m3。通過(guò)抬高水渡河壩，可以達(dá)到提高星沙水廠供水保證率的目的?！『拥浪|(zhì)：由表2，蓄水水位分別為32m和33m時(shí)，雅河對(duì)應(yīng)的交換頻率分別為0．31和0．27d／次，即交換一次分別需要7h和6h。抬高水位后，通過(guò)控制雅河的進(jìn)出水閘門，干流上游來(lái)水通過(guò)自流進(jìn)入雅河，較大地提高了星沙自來(lái)水廠前池（雅河）的交換頻率?！⊥ㄟ^(guò)上述分析比較，確定水渡河河壩蓄水位為33m。

3閘址

比選本工程選址，主要從施工、對(duì)環(huán)境影響、經(jīng)濟(jì)性這幾個(gè)方面來(lái)考慮，共選擇了4個(gè)閘址進(jìn)行方案比較。方案一：水渡河橡膠壩原址重建。利用雅河導(dǎo)流，不需要征地；建閘后蓄水位抬高，不利于星沙水廠雅河水體交換；三合垸雨水引排箱涵最長(zhǎng)達(dá)2　500m，單項(xiàng)工程費(fèi)用最大；工程造價(jià)約11　442萬(wàn)元。方案二：在雅河進(jìn)出口之間異地新建。河道開(kāi)闊，主槽右岸為灘地，本水閘施工期導(dǎo)流渠布置在堤防內(nèi)灘地上，不需要征地；新建水閘蓄水位抬高后，有利于星沙水廠雅河段水體交換；工程造價(jià)約9　800萬(wàn)元。方案三：雅河入口與松雅湖取水口之間異地新建。施工導(dǎo)流明渠布置在右岸大堤外空地上，需開(kāi)挖導(dǎo)流渠，填筑導(dǎo)流堤。需臨時(shí)征地6．8萬(wàn)m2；不利于星沙雅河水體交換，向星沙水廠輸水，另建1　000m輸水箱涵，費(fèi)用較大。工程造價(jià)約11　338萬(wàn)元。方案四：改造赤石河壩。該壩址不利于星沙雅河水體交換，向星沙水廠、松雅湖輸水，需建10km輸水箱涵，自流困難，工程復(fù)雜，投資巨大；赤石河壩控制流域面積小，難以同時(shí)滿足星沙水廠和松雅湖需水量。綜合考慮上述因素，方案二在施工導(dǎo)流、經(jīng)濟(jì)性方面占優(yōu)勢(shì)，并且能夠促進(jìn)雅河水體交換，提高星沙自來(lái)水廠的水質(zhì)，故選擇方案二為推薦方案，既新壩址選在雅河進(jìn)出口之間。

4閘型

比選本工程水閘底板高程24．5m，閘門擋水高程33m，閘門高8．5m，100年一遇洪水位39．33m，從防洪、景觀、運(yùn)行維護(hù)的角度，幾種閘型進(jìn)行了分析比較，綜合確定閘型。由表3比選結(jié)果，選擇升臥式平面鋼閘門＋固定卷?yè)P(yáng)機(jī)作為本工程的閘型。

5布置方案

比選本工程提出兩種方案：方案一：水閘＋溢流堰。閘室橫向軸線與河道水流方向正交，結(jié)合地形，在河道主槽新建閘室，保留右岸灘地且新建溢流堰。方案二：船閘＋水閘＋溢流堰。在方案一的基礎(chǔ)上，右岸增設(shè)一孔船閘，其余布置同方案一。現(xiàn)狀撈刀河由于水渡河橡膠壩，不具備航運(yùn)能力。新水渡河閘竣工后，拆除橡膠壩，若在新的水渡河閘上加設(shè)船閘，可使撈刀河河口至赤石河壩20km的航道全線貫通。但新水渡河閘上游為星沙自來(lái)水廠取水的水源保護(hù)區(qū)，船只通航后可能會(huì)對(duì)水體造成污染。因此，將方案一作為推薦方案。

6結(jié)構(gòu)形式比選

6．1水閘孔數(shù)的確定

閘址處河道主槽寬128m，河道主槽右岸有160m寬灘地，結(jié)合現(xiàn)狀地形，閘室總凈寬為96m，與河道主槽寬度的比值為0．75。為優(yōu)化工程調(diào)度方案，較少攔河閘啟閉的頻率，利用小洪水沖砂，水閘布置采取大小閘結(jié)合的方式，即較大寬度的泄洪閘與較小寬度的沖砂閘結(jié)合布置。根據(jù)水閘地勘成果，閘底板坐落在巖基上，故閘室的單塊長(zhǎng)度不超過(guò)20m，初步擬定泄洪閘單孔凈寬為16m，沖砂閘單孔凈寬為8m，對(duì)稱布置。根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》（SL265－2001），當(dāng)閘孔數(shù)少于8孔，宜采用單數(shù)孔，當(dāng)閘孔數(shù)超過(guò)8孔時(shí)，也可采用雙數(shù)孔。泄洪閘設(shè)計(jì)初擬5孔、7孔、9孔、10孔4種孔數(shù)方案進(jìn)行比選。通過(guò)表4的比選結(jié)果，方案一投資最省，因此水閘閘孔采用泄洪閘5孔，每孔凈寬16m；沖沙閘2孔，每孔凈寬8m，布置采用1孔泄洪閘＋1孔沖沙閘＋3孔泄洪閘＋1孔沖沙閘＋1孔泄洪閘的形式。

6．2分縫形式的確定

水閘閘型采用開(kāi)敞式，平底板布置。閘室總凈寬96m，共設(shè)閘門7孔，其中沖沙閘2孔，單孔凈寬8m，泄洪閘5孔，單孔凈寬16m?？紤]水閘底板坐落在巖基上，故閘室的分縫長(zhǎng)度不宜超過(guò)20m，為合理選擇水閘分縫位置，提出兩種方案進(jìn)行比選。方案一：永久縫設(shè)在閘墩上，閘墩與底板固結(jié)在一起形成Π型結(jié)構(gòu)，水閘的中墩均為縫墩，每一孔閘作為獨(dú)立整體，邊墩厚2．0m，各縫墩厚度均為1．70m，計(jì)入逢寬20mm，攔河閘總長(zhǎng)度120．52m。方案二：永久縫設(shè)在每孔閘閘底板中間，閘墩與底板形成T或L型結(jié)構(gòu)，邊墩厚1．8m，中墩厚為2．2m，攔河閘總長(zhǎng)度112．8m。通過(guò)表5的比選結(jié)果，方案二較方案一節(jié)省投資453．3萬(wàn)元。擬建閘基坐落在強(qiáng)風(fēng)化礫巖上，下部為弱風(fēng)化礫巖，地基承載力較好，各閘塊基底彈性模量相近、地基沉降量相同。因此選擇方案二布置水閘順?biāo)飨蛴谰每p，永久縫設(shè)在每孔閘閘底板中間，閘墩與底板形成“T”或“L”型結(jié)構(gòu)。

7水閘總體布置

水閘工程順?biāo)鞣叫慰傞L(zhǎng)144．58m，自上而下為上游連接段20m民，上游鋪蓋段15m，閘室段21m，下游消力池段38．5m，下游鋪蓋段10m，下游海漫段40m。閘室由5孔泄洪閘和2孔沖砂閘組成，總凈寬96m。結(jié)合現(xiàn)狀地形，閘底板高程26m。閘室右岸溢流堰寬160m。閘門采用下游升臥式鋼閘門，下游側(cè)閘墩頂高程主要由閘門開(kāi)啟過(guò)洪時(shí)閘門不脫槽來(lái)確定，閘址處撈刀河100年一遇水位為39．33m，為防止漂浮物撞擊，閘門開(kāi)啟后閘門底緣或橋板底緣與洪水位凈空高取1．5m，取擬閘門開(kāi)啟后底緣高程為41m，閘墩頂面高程為42．5m。為了減小工程量，上游側(cè)閘墩頂高程用正常蓄水位33m加波浪計(jì)算高度0．42m與相應(yīng)安全超高0．5m確定，計(jì)算為33．92m，取上游側(cè)閘墩頂高程為34．0m。

8結(jié)語(yǔ)

通過(guò)工程實(shí)例，從水閘功能、水文地質(zhì)、施工管理、工程投資等角度，介紹了水閘方案設(shè)計(jì)階段，在水閘閘址選擇、閘型選擇、總體布置、結(jié)構(gòu)形式等方面的方案比選過(guò)程，為類似工程提供一定的參考價(jià)值。

作者：胡亭 單位：深圳市水務(wù)規(guī)劃設(shè)計(jì)院