四川省旺蒼縣城區(qū)河道綜合整治工程攔河水閘閘型比選

鄒同華 稅航

【摘要】本文通過對四川省旺蒼縣城區(qū)河道綜合整治工程中攔河水閘的閘門型式、啟閉設(shè)備進(jìn)行分析比選，提出了“頂推+倒掛式液壓啟閉機(jī)組合兩級提升平面閘門方案”。該方案對在城區(qū)河道中新建大流量、高水頭的景觀水閘設(shè)計具有一定的借鑒意義。

【關(guān)鍵詞】城市水利；景觀水閘；閘型比選

1、工程概況

1.1 項目簡介

旺蒼縣城所在東河流域徑流年內(nèi)分配不均，枯期河道徑流量小，水生態(tài)環(huán)境差，為適應(yīng)城市建設(shè)和經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的需要，實(shí)施旺蒼縣城區(qū)河道綜合整治工程，通過新建攔河水閘，改善城區(qū)河道水生態(tài)環(huán)境，提升旺蒼城市品質(zhì)。

攔河水閘為旺月閘，位于旺蒼縣城區(qū)東河河道內(nèi)，工程等別為Ⅰ等，工程規(guī)模為大（1）型，主要建筑物級別經(jīng)批準(zhǔn)降低一級為2級，次要建筑物為3級。閘底板頂高程457.40m，正常蓄水位466.00m，設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為30年一遇，設(shè)計洪水位469.75m，洪峰流量為7960 m3/s，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，校核洪水位471.60m，洪峰流量為10200m3/s。

1.2 水文、工程地質(zhì)

東河為嘉陵江中游左岸一級支流，流域面積5192km2，河道全長307km，平均比降5.0‰。旺月閘閘址以上控制集雨面積2900km2，多年平均徑流量為56.6m3/s。多年平均年懸移質(zhì)輸沙量101萬t，多年平均年推移質(zhì)輸沙量20.2萬t。

工程區(qū)大地構(gòu)造位于四川盆地北部邊緣，構(gòu)造形跡主要表現(xiàn)為東西向褶皺。工區(qū)50年超越概率10%的地震動峰值加速度為0.05g，地震動反應(yīng)譜特征周期0.4s；對應(yīng)的地震基本烈度為Ⅵ度。閘址兩岸為Ⅰ級階地漂卵礫石夾砂層，河床閘基段大多基巖出露，基巖為侏羅系中統(tǒng)上沙溪廟組（J2s3）粉砂質(zhì)泥巖夾薄層砂巖。

2、閘門型式方案比選

根據(jù)旺月閘水文、地質(zhì)條件及工程運(yùn)行、景觀等要求，閘室結(jié)構(gòu)型式采用開敞式平底堰，閘門型式選擇主要有平面閘門、弧形閘門等。

平面閘門結(jié)構(gòu)簡單，操作運(yùn)行方便可靠，對建筑物的布置也較易配合，其中直升式平面閘門是使用最廣泛的門型。傳統(tǒng)弧形閘門較平面閘門啟閉靈活，操作簡單方便，具有重量輕、跨度大、受力條件好、過閘水流順暢等優(yōu)點(diǎn)，工程應(yīng)用較為廣泛。故本工程采用平面閘門和弧形閘門兩種閘門型式進(jìn)行方案比選。兩種方案的閘室結(jié)構(gòu)布置如下：

a.平面閘門（方案一）

攔河水閘寬184.0m，共布置10孔泄水閘孔，單孔凈寬14.0m，過流總凈寬140.0m。采用開敞式平底堰，閘門采用平面鋼閘門。閘室順?biāo)鞣较蜷L度41.0m，底板高程457.40m，底板厚度3.5m，其中底部采用C30鋼筋砼，厚3.0m，頂部設(shè)置C40HF鋼筋砼，厚0.5m，基礎(chǔ)置于基巖上。閘室段采用閘孔底板中間分縫，間距18.0m。閘墩采用C30鋼筋混凝土，中墩厚度4.0m，邊墩頂寬4.0m，閘頂高程473.50m，最大閘高19.60m。閘頂自上游往下游依次布置3.0m寬人行橋、21.0m寬廊橋，6.0m寬人行兼消防通道、1.6m寬油管溝和1.2m寬人行檢修橋。

b.弧形閘門（方案二）

攔河閘寬173.0m，共布置10孔泄水閘孔，單孔凈寬14.0m，過流總凈寬140.0m，結(jié)構(gòu)型式采用開敞式平底堰，閘門采用弧形鋼閘門，啟閉方式采用液壓啟閉機(jī)提升。閘室順?biāo)鞣较蜷L54.0m，底板高程457.40m，底板厚3.5m，其中底部采用C30鋼筋砼，厚3.0m，頂部設(shè)置C40HF鋼筋砼，厚0.5m，基礎(chǔ)置于基巖上。閘底板上下游均設(shè)置齒墻，深2.0m，上游齒墻寬3.0m，下游齒墻寬3.0m，均采用1：1坡比與閘底板連接。閘室段采用閘孔底板中間分縫，間距17.0m。閘墩采用C30鋼筋混凝土，中墩厚3.0m，邊墩頂寬3.0m，閘頂高程473.50m，最大閘高19.60m。閘頂自上游往下游依次布置3.0m寬人行橋21.0m寬廊橋和6.0m寬人行兼消防通道。

c.方案比選

經(jīng)比較，方案一投資省1033.61萬元?；⌒伍l門技術(shù)較成熟，工程經(jīng)驗(yàn)較多，但由于本工程洪水位較高，弧形閘門支絞高程較高，閘室較長，工程投資大，景觀效果差。平面閘門液壓啟閉機(jī)埋設(shè)于閘墩內(nèi)，附屬結(jié)構(gòu)少，美觀、簡潔，閘室長度較短、工程投資低。綜合分析，推薦采用平面閘門方案。

3、啟閉方式比選

平面閘門有直升、升臥、下臥等多種啟閉方式。其中直升平面閘門啟閉設(shè)備可選用卷揚(yáng)式啟閉機(jī)、頂推式、倒掛式液壓啟閉機(jī)啟閉。卷揚(yáng)式啟閉機(jī)需修建高排架，影響城市景觀；頂推式啟閉機(jī)檢修維護(hù)簡單，水閘頂部可過水，形成瀑布跌水的景觀效果，閘門關(guān)閉時無外露設(shè)備，景觀效果較好，啟閉高度較大時可與倒掛式結(jié)合。升臥式平面閘門，需設(shè)置啟閉工作排架，景觀效果較差，且閘門啟閉機(jī)吊具長期浸入水中，易于銹蝕，閘門檢修維護(hù)不便。下臥式平面閘門采用底軸驅(qū)動，采用多支點(diǎn)支承的形式，可適應(yīng)不同孔口跨度，允許門頂過流，常運(yùn)用于低水頭的城市景觀水閘。

根據(jù)本工程泄洪流量大，校核水位高，閘門啟閉高度大等特點(diǎn)，平板閘門啟閉機(jī)型式擬定頂推式液壓啟閉機(jī)和頂推+倒掛式液壓啟閉機(jī)組合兩級提升兩種方案，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較、擇優(yōu)選擇啟閉方式。

a.頂推式液壓啟閉機(jī)啟閉方案（方案一）

閘門采用雙吊點(diǎn)，閘墩左右分別埋設(shè)一支頂推式液壓缸，液壓缸柱塞桿頭采用球形軸承直接與閘門吊梁鉸接。啟門時，由柱塞桿頂推閘門吊梁至全開位置或檢修位置，閉門時自重閉門。油缸行程15.0m，容量選用2×1000kN。

b.頂推+倒掛式液壓啟閉機(jī)組合兩級提升方案（方案二）

兩級提升方案閘門采用雙吊點(diǎn)，門葉左右兩側(cè)主梁分別固定一支倒掛式液壓缸，液壓缸活塞桿頭采用球形軸承與操作橫梁鉸接。閘墩左右分別埋設(shè)一支頂推式液壓缸，液壓缸柱塞桿頭采用球形軸承操作橫梁鉸接。啟門時，

先由頂推油缸頂推操作橫梁至油缸最大行程，再由倒掛油缸提升閘門至全開；閉門時，倒掛式油缸將閘門下放至油缸最小行程，再由頂推油缸下放操作橫梁至閘門全關(guān)。頂推式液壓啟閉機(jī)容量選用2×1000kN，油缸行程9.0m；倒掛式液壓啟閉機(jī)容量選用2×800kN，油缸行程6.0m。

c.方案比選

經(jīng)比較，方案二單孔投資較方案一省45萬元。由于本工程正常蓄水位與校核洪水位高差較大，直接采用頂推式液壓啟閉機(jī)，因柱塞桿工作行程較長而需加大桿徑、缸徑，技術(shù)難度顯著增加，同時，由于閘門吊梁與閘門固定，門頁整體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，連接部分容易出現(xiàn)應(yīng)力集中、桿件失穩(wěn)等問題。頂推+倒掛式液壓啟閉機(jī)組合兩級提升可降低頂推啟閉機(jī)柱塞桿長度、桿徑，啟閉靈活，風(fēng)險較小。綜合分析，推薦采用頂推+倒掛式液壓啟閉機(jī)組合兩級提升方案。

4、閘門及啟閉設(shè)備布置設(shè)計

旺月閘共布置10孔，閘孔單孔凈寬14m，孔口尺寸為14×9.1m（寬×高）。采用露頂式平面定輪鋼閘門，設(shè)計水頭8.6m，閘門側(cè)水封為“P”型，底水封為“I”型水封，門槽采用Ⅱ型門槽。閘門運(yùn)行條件為動水啟閉。啟閉設(shè)備采用頂推式+倒掛式液壓啟閉機(jī)組合，兩級提升。頂推式（QPPYⅠ型）、倒掛式（QPPYD型）液壓啟閉機(jī)分別布置10套，工程左、右岸分別設(shè)置2套泵站，每套泵站備3套油泵電機(jī)組，2臺工作，1臺備用。

5、結(jié)語

隨著城市的不斷發(fā)展，人們對于居住環(huán)境、城市品質(zhì)的要求也越來越高。在城區(qū)范圍內(nèi)實(shí)施河道綜合整治工程是實(shí)現(xiàn)城市景觀水利的重要途徑。通過采用新建攔河水閘形成湖面景觀，對解決枯期河道干涸，改善水生態(tài)環(huán)境具有重要意義。本文通過對四川省旺蒼縣城區(qū)河道綜合整治工程中攔河水閘的閘門、啟閉方式進(jìn)行比選分析，針對城區(qū)景觀要求高、河道流量大、洪水位高等特點(diǎn)，提出了“頂推+倒掛式液壓啟閉機(jī)組合兩級提升平面鋼閘門方案”。該方案對城市河道中新建大流量、高水頭的景觀水閘設(shè)計具有一定的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]張毅.液壓式頂推水閘在城市水務(wù)中的應(yīng)用.中國農(nóng)村水利水電，2015，2

[2]歐鎮(zhèn)財，蔡積翔.淺談城市景觀水閘的幾種設(shè)計布置形式.廣東水利水電，2014，9。