郭相軍 韓素珍 牛廣偉

(河南省安陽(yáng)市河道管理處 455000)

于曹閘工程設(shè)計(jì)分析

郭相軍 韓素珍 牛廣偉

(河南省安陽(yáng)市河道管理處 455000)

在水閘設(shè)計(jì)中，水閘選型、閘孔方案選擇、閘軸線選擇、回水影響、啟閉機(jī)選擇等問(wèn)題是最值得重視的。本文針對(duì)于曹閘設(shè)計(jì)中的一些問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)分析，提出了于曹閘的最佳設(shè)計(jì)方案。

水閘 設(shè)計(jì) 閘孔方案 分析

1 工程概況

于曹閘工程位于安陽(yáng)市區(qū)的洹河導(dǎo)線樁號(hào)34+720處，是一座景觀節(jié)制閘。該閘按50年一遇洪水流量設(shè)計(jì)，流量2300m3/s，蓄水高度7.9m，為大(2)型工程，工程等級(jí)為2等，主要建筑物級(jí)別為2級(jí)。

2 于曹閘工程設(shè)計(jì)

2.1 閘型選擇

于曹閘工程位于市區(qū)，閘型選擇應(yīng)與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)，造型新穎，選取平臥門(mén)閘和雙扉門(mén)閘進(jìn)行比較。平臥門(mén)閘方案：閘孔為7孔，單孔寬11m，中孔和邊孔為單孔一聯(lián)，其他兩孔一聯(lián)，共5聯(lián)，閘室總凈寬94m，閘墩長(zhǎng)22m，采用平臥鋼閘門(mén)，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)控制。泄洪時(shí)，閘門(mén)平臥于閘底板，蓄水時(shí)，閘門(mén)升起，蓄水高度可任意調(diào)節(jié)，最大蓄水高度7.9m，閘頂可形成溢流。雙扉門(mén)閘方案：閘孔為7孔，單孔寬10m，中孔和邊孔為單孔一聯(lián)，其他為兩孔一聯(lián)，共5聯(lián)，閘室總凈寬83.8m，閘墩長(zhǎng)20m，采用雙扉鋼閘門(mén)，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)控制。蓄水時(shí)一扉閘門(mén)可控制最低水位，另一扉閘門(mén)可任意調(diào)節(jié)蓄水高度，閘頂可溢流，泄洪時(shí)，兩扉閘門(mén)全部開(kāi)啟。兩閘型方案投資相差不大，主要從閘門(mén)運(yùn)行管理和景觀作綜合比較，因雙扉門(mén)啟閉靈活，開(kāi)啟度宜調(diào)節(jié)，管理運(yùn)行方便，采用雙扉閘方案。

2.2 閘孔方案選擇

于曹閘設(shè)計(jì)采用7孔、單寬10m的節(jié)制閘和5孔、單寬14m的節(jié)制閘兩種布置型式進(jìn)行方案比較。7孔、單寬10m的節(jié)制閘，閘室共分5聯(lián)，邊孔和中間孔各為一聯(lián)，其他兩孔各為一聯(lián)，相鄰兩聯(lián)之間設(shè)縫墩。優(yōu)點(diǎn)：閘孔寬度小，利于閘室結(jié)構(gòu)受力，閘孔不易變形，整體性好。缺點(diǎn)：閘墩數(shù)目多，閘門(mén)孔數(shù)多，相應(yīng)配套附件也較多。5孔、單寬14m的節(jié)制閘，閘室共分3聯(lián)，邊孔和中間孔各為一聯(lián)，相鄰兩聯(lián)之間設(shè)縫墩。優(yōu)點(diǎn)：閘室寬度大，閘墩數(shù)目少，視覺(jué)效果好。缺點(diǎn)：底板較厚，配筋量大，閘門(mén)重量大，閘門(mén)制作、安裝相對(duì)難度大，啟閉機(jī)規(guī)格高，投資大。通過(guò)以上比較，考慮到工程結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于施工，技術(shù)可行，經(jīng)濟(jì)上合理，采用7孔、單寬10m的節(jié)制閘。

2.3 閘軸線選擇

為了取得更好的城市水系景觀效果，滿足永明路至京港澳高速公路之間的水系景觀，現(xiàn)場(chǎng)查勘了高速公路上下游1km河道。于曹橡膠壩附近河段相對(duì)順直，河道斷面寬闊，水流穩(wěn)定，便于樞紐工程布置。該段河道各土層單元的強(qiáng)度、壓縮性及主要持力層的承載力特征值基本一致，無(wú)岸邊塌岸、滑坡等問(wèn)題，具備建閘條件。通過(guò)以上分析，閘址選在高速橋下游于曹橡膠壩附近，閘軸線選擇原則為盡量利用原橡膠壩工程，減少工程拆除量，閘軸線選在原橡膠壩鋪蓋上游80m處，原橡膠壩鋪蓋、壩底板、消力池、海漫保留使用不再拆除。根據(jù)《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》，為了保證節(jié)制閘泄水通暢，減小對(duì)上下游河床的沖刷影響和對(duì)堤防的威脅，節(jié)制閘軸線宜與河道中心線正交，因此采用工程軸線與河道上游中心線正交、消力池后與原于曹橡膠壩鋪蓋中心線順接的布置方案。

2.4 閘檻高程確定

閘檻高程確定，不僅對(duì)閘孔的型式、尺寸和閘室的穩(wěn)定性有著決定性的影響，而且直接關(guān)系到整個(gè)水閘工程的工程量和造價(jià)。一般情況下，節(jié)制閘閘底板高程宜與河底齊平。于曹閘閘址處設(shè)計(jì)河底高程為61.84m，因此閘檻高程確定為61.84m。

2.5 回水影響分析

于曹閘設(shè)計(jì)蓄水位69.74m時(shí)，對(duì)于發(fā)生20年一遇洪水及較小洪水時(shí)，該蓄水區(qū)均在兩岸堤防以內(nèi)，不涉及人口、耕地及其他設(shè)施的淹沒(méi)問(wèn)題，亦不對(duì)堤防造成影響。本設(shè)計(jì)主要計(jì)算水閘在設(shè)計(jì)蓄水位正常運(yùn)行情況下，一般流量所形成的河道水面比降對(duì)回水范圍內(nèi)的影響?；厮畢^(qū)間分布有8處過(guò)河交叉建筑物，其中有7座橋梁(京港澳高速公路橋、光明橋、平原橋、東風(fēng)橋、安陽(yáng)橋、五七橋、殷都橋)，1座橡膠壩(殷都橡膠壩)。根據(jù)枯水期洪水計(jì)算，多年平均枯水期(11～5月)流量12～66m3/s，擋水閘以設(shè)計(jì)蓄水位69.74m正常運(yùn)行時(shí)，過(guò)水?dāng)嗝孑^大，水位壅高很小，不會(huì)對(duì)沿河建筑物造成影響。

2.6 浸沒(méi)影響分析

于曹閘設(shè)計(jì)蓄水位69.74m，洹河兩岸大部分為相對(duì)不透水的低液限黏土，僅在樁號(hào)34+720～34+200和33+288～33+668段左岸存在級(jí)配不良砂，高程均在67.00m以下，低于地面3.5m以上，正常蓄水位對(duì)兩岸農(nóng)作物及建筑物安全不產(chǎn)生浸沒(méi)影響。

2.7 液壓?jiǎn)㈤]機(jī)設(shè)備選擇分析

啟閉設(shè)備選擇原則是：技術(shù)先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)合理，操作可靠，安全運(yùn)行，維修方便，景觀協(xié)調(diào)和安全衛(wèi)生等，并能盡量發(fā)揮啟閉機(jī)在工程中的最大效益。根據(jù)于曹閘的水工布置、門(mén)型、孔數(shù)及操作運(yùn)行時(shí)間要求等，適用于固定式啟閉機(jī)，包括卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)、螺桿式啟閉機(jī)、液壓?jiǎn)㈤]機(jī)。卷?yè)P(yáng)式啟閉機(jī)和螺桿式啟閉機(jī)屬于傳統(tǒng)式啟閉設(shè)備，需建設(shè)啟閉室，影響水利景觀。液壓式啟閉機(jī)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活，布置緊湊，適應(yīng)性強(qiáng)，對(duì)景觀水利工程效果好，并且在電氣控制、輸出力、過(guò)載保護(hù)、節(jié)能、安全可靠、使用壽命等方面具有優(yōu)勢(shì)。因此于曹工程選用液壓式啟閉機(jī)。為了保證閘門(mén)平穩(wěn)運(yùn)行，在液壓系統(tǒng)中設(shè)置了糾偏回路，采用閉環(huán)控制。

3 結(jié)語(yǔ)

于曹閘工程作為安陽(yáng)市城建三年計(jì)劃中的重點(diǎn)工程，建成后可抬高洹河蓄水位，擴(kuò)大市區(qū)水面，形成水上旅游線路，將洹河兩岸文字博物館、袁林、洹園、殷墟博物苑等景點(diǎn)聯(lián)系在一起，把洹河沿岸打造成具有鮮明地方文化特色、開(kāi)放性的濱河歷史文化景觀帶，推進(jìn)安陽(yáng)市旅游發(fā)展步伐。