紅樓水閘設計方案比較及參數選定

□江建平（惠州市惠州大堤南堤管理中心）

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紅樓水閘設計方案比較及參數選定

□江建平（惠州市惠州大堤南堤管理中心）

摘要：在進行水閘工程方案比選時，必須充分考慮閘頂高程、閘底板高程、閘孔總凈寬、單孔凈寬等基本尺寸，還要考慮主要工程量、工程投資等因素，筆者正是從這幾個方面進行了惠州大堤（南堤）紅樓水閘遷建工程水閘方案比較，在此基礎上，進行了水閘參數設計的探討，在確定水閘參數時，必須經過詳細分析和嚴格論證，選擇既能滿足泄流及防洪標準又經濟合理的參數。

關鍵詞：水閘，比較，參數設計，探討

1工程概況

紅樓水閘位于惠州大堤（南堤）白沙仔排水分區內，是白沙仔分區主要的自排水閘。白沙仔排水分區所在外江為西枝江，西枝江是東江第二大支流，發源于惠東縣與紫金縣交界處的竹坳頂，于惠州市東新橋下注入東江，全長176 km，河床比降0.90‰，流域面積4120 km2，多年平均徑流量44.20億m3。上游建成白盆珠大型水庫工程。因受東江干流洪水倒流影響，兩岸150 km2灘地在圍墾前為歷史滯洪區，現下游兩岸筑堤圍墾，減少了滯洪容積5～6億m3。白沙仔排水分區是惠州大堤（南堤）內最大的排水分區，總集雨面積63.72 km2，干流河長15.02 km，干流河床坡降2.10×10-3。白沙仔分區以西枝江老河道作為主要的調蓄容積，其平均水面面積為1.19 km2。白沙仔分區內支流眾多，主要支流有蓮塘布水、冷水坑水、河橋水和吊雞瀝，其中吊雞瀝水部分分流到橫江瀝排出西枝江。區內建有蓮塘布小（1）型水庫，總庫容327萬m3。

2水閘方案比較及參數設計

2.1水閘方案

方案1：閘底高程為7.40 m，尺寸采用18m（寬）×6.50 m（高），經蓄排澇計算，結果如下：西枝江的新開河分洪工程為現狀情況下，水閘設計流量為341.54 m3/s，閘內外最大水位差0.45 m，過閘單寬流量19.00 m3/s，圍內調蓄最高水位14.03 m；西枝江的新開河分洪工程為規劃開通情況下，水閘設計流量為350.02 m3/s，閘內外最大水位差0.73 m，過閘單寬流量19.40 m3/s，圍內調蓄最高水位13.29 m。

方案2：閘底高程為8.00 m，尺寸采用18 m（寬）×6.00 m（高），經蓄排澇計算，結果如下：西枝江的新開河分洪工程為現狀情況下，水閘設計流量為325.75 m3/s，閘內外最大水位差0.53 m，過閘單寬流量18.10 m3/s，圍內調蓄最高水位14.05 m；西枝江的新開河分洪工程為規劃開通情況下，水閘設計流量為330.69 m3/s，閘內外最大水位差0.88 m，過閘單寬流量18.40 m3/s，圍內調蓄最高水位13.44 m。

方案3：閘底高程為8.00 m，尺寸采用20 m（寬）×6.00 m（高），經蓄排澇計算，結果如下：西枝江的新開河分洪工程為現狀情況下，水閘設計流量為338.56 m3/s，閘內外最大水位差0.45 m，過閘單寬流量16.90 m3/s，圍內調蓄最高水位14.04 m；西枝江的分洪工程為規劃開通情況下，水閘設計流量為345.74 m3/s，閘內外最大水位差0.76 m，過閘單寬流量17.30 m3/s，圍內調蓄最高水位13.32 m。

方案4：閘底高程為8.00 m，尺寸采用22 m（寬）×6.00 m（高），經蓄排澇計算，結果如下：西枝江的新開河分洪工程為現狀情況下，水閘設計流量為351.33 m3/s，閘內外最大水位差0.39 m，過閘單寬流量15.97 m3/s，圍內調蓄最高水位14.03 m；西枝江的分洪工程為規劃開通情況下，水閘設計流量為358.76 m3/s，閘內外最大水位差0.66 m，過閘單寬流量16.31 m3/s，圍內調蓄最高水位13.22 m。

2.2方案比較

各方案設計情況見表1和表2。

表1　各方案蓄排澇計算成果表（新開河現狀情況）

根據以上4個方案比較可以看出，現狀水閘寬度主要是根據10 a一遇標準以及考慮圍內地面以農田為主的情況下計算而得，在20 a一遇標準和圍內城市化的情況下明顯偏小。

計算閘底高程選用了7.40 m和8.00 m進行了比較，凈寬則選用了18，20 ，22 m的方案進行了比較。根據地質鉆探資料，擬建閘址處5.00 m高程以下為砂，5.00 ～8.00 m高程為粉質粘土，本次選定閘底高程為7.40 ～8.00 m，而粉質粘土允許單寬流量為15～20 m3/s，從單寬流量看各方案均可滿足要求，但是由于高程5.00 m以下為砂，所以適當抬高閘底高程可以更有效保護土層不被破壞，從這個角度出發，此次推薦采用8.00 m作為閘底高程；隨著水閘凈寬的加大，上下游水位差則逐漸減小；從圍內最高調蓄水位看，則各方案最高調蓄水位基本相差不多，在新開河開通的情況下，均可滿足低于13.67 m的要求；從場地布置看，水閘凈寬22 m方案由于占地較多，在布置上存在一定的困難，而其他方案則可以滿足要求。

在可研究階段已根據投資和技術等多方面對以上各方案進行了比較，最終選定方案3作為推薦方案，并經惠州市水利局審批通過，即采用閘底高程8.00 m，單寬20 m的設計方案。

2.3參數設計

2.3.1水閘規模

根據選定搶排水閘方案，新建紅樓水閘閘底高程為8.00 m，閘孔尺寸為20 m（寬）×6.00 m（高）。

2.3.2水閘設計參數

2.3.2.1水閘設計流量

按《水利工程水利計算規范》（SL104-95）規定，對有較大蓄澇區的排水閘，可根據擬定的排水運行方式，通過蓄澇區的蓄排澇演算推求設計排水流量，以最大排水流量作為水閘設計流量，本次設計流量取蓄排澇最大排水流量。

2.3.2.2水閘設計水位

閘上設計水位：由于本區域受外江頂托嚴重，蓄澇區內最高水位并不一定對應水閘最大排水流量，因此，本次取相應水閘最大排水流量的內水水位作為水閘設計水位。

閘下設計水位：取對應水閘最大排水流量對應的承泄區水位；防洪水位：取與堤防設計標準相同的水位，這里為1%的防洪水位。最低水位：取東江水利樞紐建成后運行期最低水位。水閘設計參數見表3。

白沙仔分區由紅樓水閘和白沙仔排澇站組成整體的排澇體系，運行調度原則如下：以惠州東江水利樞紐開閘流量對應紅樓水閘處水位11.40 m為控制水位，當圍內水位＜11.40 m時，開啟紅樓水閘排除澇水；當圍內水位＞11.40 m時，根據外江水位情況，當內江水位高于外江水位時，開啟紅樓水閘排除澇水，當外江水位高于內江水位時，關閉紅樓水閘，白沙仔排澇站開機排除澇水。

3結語

水閘方案確定后，其參數的設計在一定程度上決定了工程規模的大小，而其中很多參數受到人為因素的影響。有人認為，水閘閘頂高程越高、底板越低、閘孔總凈寬越大的話，防洪標準就會越高，過流能力也會越大，這是一種完全不顧工程投資的盲目想法，只會造成建設資金嚴重浪費。在確定水閘參數時，每個參數都必須經過詳細分析和嚴格論證，選擇既能滿足泄流及防洪標準的同時又有經濟合理的參數。

參考文獻

［1］劉立波，惠州大堤（南堤）紅樓水閘遷建工程施工導流重點難點探討［J］，水利科技與經濟，2014（6）：147-148.

［2］陳秀青，水閘基本尺寸設計方案比較［J］，水利技術監督，2013（4）：49-52.

（責任編輯：薛靜）

表2　各方案蓄排澇計算成果表（新開河規劃開通情況）

表3　水閘設計水位流量參數表

中圖分類號：TV62

文獻標識碼：B

文章編號：1673-8853（2016）05-0072-02

收稿日期：2016-04-25