河閘工程方案設計論文

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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)，河道堤防洪水設計標準為100年一遇，因此，擬建攔河構筑物行洪標準為100年一遇，相應設計流量4　326．7m3／s。

2蓄水

從對農(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，本次設計選取兩種蓄水位，即32m及33m分別進行分析論證。農(nóng)田排水：設計蓄水位抬升至32m及33m時，上游三合垸將增加受澇面積1．18km2，增加排漬面積共6．41km2，通過新建排水箱涵和排澇泵站，可使建成區(qū)治澇標準達到2年一遇，使非建成區(qū)農(nóng)村達到10年一遇1d暴雨1d排至地面無積水的排水標準。河道供水：經(jīng)計算，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，相應庫容為338．3萬m3。如水位抬高到32m，增加庫容220．4萬m3；水位抬高到33m，增加庫容442．2萬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)蓄庫容48萬m3，水位抬高到33m雅河庫容增加80萬m3。通過抬高水渡河壩，可以達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，雅河對應的交換頻率分別為0．31和0．27d／次，即交換一次分別需要7h和6h。抬高水位后，通過控制雅河的進出水閘門，干流上游來水通過自流進入雅河，較大地提高了星沙自來水廠前池（雅河）的交換頻率?！⊥ㄟ^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、對環(huán)境影響、經(jīng)濟性這幾個方面來考慮，共選擇了4個閘址進行方案比較。方案一：水渡河橡膠壩原址重建。利用雅河導流，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達2　500m，單項工程費用最大；工程造價約11　442萬元。方案二：在雅河進出口之間異地新建。河道開闊，主槽右岸為灘地，本水閘施工期導流渠布置在堤防內(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；工程造價約9　800萬元。方案三：雅河入口與松雅湖取水口之間異地新建。施工導流明渠布置在右岸大堤外空地上，需開挖導流渠，填筑導流堤。需臨時征地6．8萬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，費用較大。工程造價約11　338萬元。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，工程復雜，投資巨大；赤石河壩控制流域面積小，難以同時滿足星沙水廠和松雅湖需水量。綜合考慮上述因素，方案二在施工導流、經(jīng)濟性方面占優(yōu)勢，并且能夠促進雅河水體交換，提高星沙自來水廠的水質(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、運行維護的角度，幾種閘型進行了分析比較，綜合確定閘型。由表3比選結果，選擇升臥式平面鋼閘門＋固定卷揚機作為本工程的閘型。

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。在方案一的基礎上，右岸增設一孔船閘，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水廠取水的水源保護區(qū)，船只通航后可能會對水體造成污染。因此，將方案一作為推薦方案。

6結構形式比選

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合的方式，即較大寬度的泄洪閘與較小寬度的沖砂閘結合布置。根據(jù)水閘地勘成果，閘底板坐落在巖基上，故閘室的單塊長度不超過20m，初步擬定泄洪閘單孔凈寬為16m，沖砂閘單孔凈寬為8m，對稱布置。根據(jù)《水閘設計規(guī)范》（SL265－2001），當閘孔數(shù)少于8孔，宜采用單數(shù)孔，當閘孔數(shù)超過8孔時，也可采用雙數(shù)孔。泄洪閘設計初擬5孔、7孔、9孔、10孔4種孔數(shù)方案進行比選。通過表4的比選結果，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

水閘閘型采用開敞式，平底板布置。閘室總凈寬96m，共設閘門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，故閘室的分縫長度不宜超過20m，為合理選擇水閘分縫位置，提出兩種方案進行比選。方案一：永久縫設在閘墩上，閘墩與底板固結在一起形成Π型結構，水閘的中墩均為縫墩，每一孔閘作為獨立整體，邊墩厚2．0m，各縫墩厚度均為1．70m，計入逢寬20mm，攔河閘總長度120．52m。方案二：永久縫設在每孔閘閘底板中間，閘墩與底板形成T或L型結構，邊墩厚1．8m，中墩厚為2．2m，攔河閘總長度112．8m。通過表5的比選結果，方案二較方案一節(jié)省投資453．3萬元。擬建閘基坐落在強風化礫巖上，下部為弱風化礫巖，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水流向永久縫，永久縫設在每孔閘閘底板中間，閘墩與底板形成“T”或“L”型結構。

7水閘總體布置

水閘工程順水流方形總長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啟過洪時閘門不脫槽來確定，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加波浪計算高度0．42m與相應安全超高0．5m確定，計算為33．92m，取上游側(cè)閘墩頂高程為34．0m。

8結語

通過工程實例，從水閘功能、水文地質(zhì)、施工管理、工程投資等角度，介紹了水閘方案設計階段，在水閘閘址選擇、閘型選擇、總體布置、結構形式等方面的方案比選過程，為類似工程提供一定的參考價值。

作者：胡亭 單位：深圳市水務規(guī)劃設計院