河闸工程方案设计论文

河闸工程方案设计论文

　　1水闸规模

　　捞刀河综合治理方案，该段河道位于星沙新城区的规划范围内，河道堤防洪水设计标准为１００年一遇，因此，拟建拦河构筑物行洪标准为１００年一遇，相应设计流量４ ３２６．７ｍ３／ｓ。

　　２蓄水

　　从对农田排水、河道供水、河道水质等多方面综合分析不同水位的影响，本次设计选取两种蓄水位，即３２ｍ及３３ｍ分别进行分析论证。农田排水：设计蓄水位抬升至３２ｍ及３３ｍ时，上游三合垸将增加受涝面积１．１８ｋｍ２，增加排渍面积共６．４１ｋｍ２，通过新建排水箱涵和排涝泵站，可使建成区治涝标准达到２年一遇，使非建成区农村达到１０年一遇１ｄ暴雨１ｄ排至地面无积水的排水标准。河道供水：经计算，水渡河～赤石河坝段的水位容积曲线如下表１所示，水渡河坝现状正常蓄水位３０．５ｍ，相应库容为３３８．３万ｍ３。如水位抬高到３２ｍ，增加库容２２０．４万ｍ３；水位抬高到３３ｍ，增加库容４４２．２万ｍ３。另外，星沙水厂的取水口位于捞刀河支流雅河，水位抬高到３２ｍ雅河增加调蓄库容４８万ｍ３，水位抬高到３３ｍ雅河库容增加８０万ｍ３。通过抬高水渡河坝，可以达到提高星沙水厂供水保证率的目的。 河道水质：由表２，蓄水水位分别为３２ｍ和３３ｍ时，雅河对应的交换频率分别为０．３１和０．２７ｄ／次，即交换一次分别需要７ｈ和６ｈ。抬高水位后，通过控制雅河的进出水闸门，干流上游来水通过自流进入雅河，较大地提高了星沙自来水厂前池（雅河）的交换频率。 通过上述分析比较，确定水渡河河坝蓄水位为３３ｍ。

　　３闸址

　　比选本工程选址，主要从施工、对环境影响、经济性这几个方面来考虑，共选择了４个闸址进行方案比较。方案一：水渡河橡胶坝原址重建。利用雅河导流，不需要征地；建闸后蓄水位抬高，不利于星沙水厂雅河水体交换；三合垸雨水引排箱涵最长达２ ５００ｍ，单项工程费用最大；工程造价约１１ ４４２万元。方案二：在雅河进出口之间异地新建。河道开阔，主槽右岸为滩地，本水闸施工期导流渠布置在堤防内滩地上，不需要征地；新建水闸蓄水位抬高后，有利于星沙水厂雅河段水体交换；工程造价约９ ８００万元。方案三：雅河入口与松雅湖取水口之间异地新建。施工导流明渠布置在右岸大堤外空地上，需开挖导流渠，填筑导流堤。需临时征地６．８万ｍ２；不利于星沙雅河水体交换，向星沙水厂输水，另建１ ０００ｍ输水箱涵，费用较大。工程造价约１１ ３３８万元。方案四：改造赤石河坝。该坝址不利于星沙雅河水体交换，向星沙水厂、松雅湖输水，需建１０ｋｍ输水箱涵，自流困难，工程复杂，投资巨大；赤石河坝控制流域面积小，难以同时满足星沙水厂和松雅湖需水量。综合考虑上述因素，方案二在施工导流、经济性方面占优势，并且能够促进雅河水体交换，提高星沙自来水厂的水质，故选择方案二为推荐方案，既新坝址选在雅河进出口之间。

　　４闸型

　　比选本工程水闸底板高程２４．５ｍ，闸门挡水高程３３ｍ，闸门高８．５ｍ，１００年一遇洪水位３９．３３ｍ，从防洪、景观、运行维护的角度，几种闸型进行了分析比较，综合确定闸型。由表３比选结果，选择升卧式平面钢闸门＋固定卷扬机作为本工程的闸型。

　　５布置方案

　　比选本工程提出两种方案：方案一：水闸＋溢流堰。闸室横向轴线与河道水流方向正交，结合地形，在河道主槽新建闸室，保留右岸滩地且新建溢流堰。方案二：船闸＋水闸＋溢流堰。在方案一的基础上，右岸增设一孔船闸，其余布置同方案一。现状捞刀河由于水渡河橡胶坝，不具备航运能力。新水渡河闸竣工后，拆除橡胶坝，若在新的水渡河闸上加设船闸，可使捞刀河河口至赤石河坝２０ｋｍ的航道全线贯通。但新水渡河闸上游为星沙自来水厂取水的水源保护区，船只通航后可能会对水体造成污染。因此，将方案一作为推荐方案。

　　６结构形式比选

　　６．１水闸孔数的确定

　　闸址处河道主槽宽１２８ｍ，河道主槽右岸有１６０ｍ宽滩地，结合现状地形，闸室总净宽为９６ｍ，与河道主槽宽度的比值为０．７５。为优化工程调度方案，较少拦河闸启闭的频率，利用小洪水冲砂，水闸布置采取大小闸结合的方式，即较大宽度的泄洪闸与较小宽度的冲砂闸结合布置。根据水闸地勘成果，闸底板坐落在岩基上，故闸室的单块长度不超过２０ｍ，初步拟定泄洪闸单孔净宽为１６ｍ，冲砂闸单孔净宽为８ｍ，对称布置。根据《水闸设计规范》（ＳＬ２６５－２００１），当闸孔数少于８孔，宜采用单数孔，当闸孔数超过８孔时，也可采用双数孔。泄洪闸设计初拟５孔、７孔、９孔、１０孔４种孔数方案进行比选。通过表４的比选结果，方案一投资最省，因此水闸闸孔采用泄洪闸５孔，每孔净宽１６ｍ；冲沙闸２孔，每孔净宽８ｍ，布置采用１孔泄洪闸＋１孔冲沙闸＋３孔泄洪闸＋１孔冲沙闸＋１孔泄洪闸的形式。

　　６．２分缝形式的确定

　　水闸闸型采用开敞式，平底板布置。闸室总净宽９６ｍ，共设闸门７孔，其中冲沙闸２孔，单孔净宽８ｍ，泄洪闸５孔，单孔净宽１６ｍ。考虑水闸底板坐落在岩基上，故闸室的分缝长度不宜超过２０ｍ，为合理选择水闸分缝位置，提出两种方案进行比选。方案一：永久缝设在闸墩上，闸墩与底板固结在一起形成型结构，水闸的中墩均为缝墩，每一孔闸作为独立整体，边墩厚２．０ｍ，各缝墩厚度均为１．７０ｍ，计入逢宽２０ｍｍ，拦河闸总长度１２０．５２ｍ。方案二：永久缝设在每孔闸闸底板中间，闸墩与底板形成Ｔ或Ｌ型结构，边墩厚１．８ｍ，中墩厚为２．２ｍ，拦河闸总长度１１２．８ｍ。通过表５的比选结果，方案二较方案一节省投资４５３．３万元。拟建闸基坐落在强风化砾岩上，下部为弱风化砾岩，地基承载力较好，各闸块基底弹性模量相近、地基沉降量相同。因此选择方案二布置水闸顺水流向永久缝，永久缝设在每孔闸闸底板中间，闸墩与底板形成“Ｔ”或“Ｌ”型结构。

　　７水闸总体布置

　　水闸工程顺水流方形总长１４４．５８ｍ，自上而下为上游连接段２０ｍ民，上游铺盖段１５ｍ，闸室段２１ｍ，下游消力池段３８．５ｍ，下游铺盖段１０ｍ，下游海漫段４０ｍ。闸室由５孔泄洪闸和２孔冲砂闸组成，总净宽９６ｍ。结合现状地形，闸底板高程２６ｍ。闸室右岸溢流堰宽１６０ｍ。闸门采用下游升卧式钢闸门，下游侧闸墩顶高程主要由闸门开启过洪时闸门不脱槽来确定，闸址处捞刀河１００年一遇水位为３９．３３ｍ，为防止漂浮物撞击，闸门开启后闸门底缘或桥板底缘与洪水位净空高取１．５ｍ，取拟闸门开启后底缘高程为４１ｍ，闸墩顶面高程为４２．５ｍ。为了减小工程量，上游侧闸墩顶高程用正常蓄水位３３ｍ加波浪计算高度０．４２ｍ与相应安全超高０．５ｍ确定，计算为３３．９２ｍ，取上游侧闸墩顶高程为３４．０ｍ。

　　８结语

　　通过工程实例，从水闸功能、水文地质、施工管理、工程投资等角度，介绍了水闸方案设计阶段，在水闸闸址选择、闸型选择、总体布置、结构形式等方面的方案比选过程，为类似工程提供一定的参考价值。

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