大峪河分洪閘工程設計分析

辛 麗

（新疆昌吉方匯水電設計有限公司，新疆 昌吉 831100）

隨著水利工程建設的不斷深入，我國大江大河的開發利用程度不斷提升。在河流水利建設中，分洪閘工程建設是其重要的組成部分，較高質量的分洪閘建設，對于水害防治和區域經濟發展具有重大影響。但在實踐中受河流水文地質多樣、施工條件復雜等因素的影響，建設存在較多問題，對其功能發揮造成嚴重影響。基于此，進行分洪閘工程建設中的問題處理，已成為當前水利工程建設管理的重要內容，本文結合大峪河分洪閘的建設實踐展開分析。

1 工程概況

大峪河是桑干河的一級支流，發源于左云縣截口山，在應縣匯入桑干河。河流全長54 km，流域面積303 km2。流域內，大峪口以上主要為山區型，大峪以下為平原型，河道比降為16.6‰～12.5‰，河床平均寬度150 m 左右，河床糙率為0.040～0.070。分洪閘建設過程中，攔河閘壩式分洪樞紐是其主要的建設形態，其包含了上游溢流堰、上游引渠、中、西干渠分洪閘、退水閘、東干渠分洪閘、下游溢流堰及上、下游防洪堤等建設內容。受河流水文、地質、氣象等多因素影響，大峪河分洪閘工程的外部干擾因素較多，容易對工程建設質量造成影響。

圖1 下流溢流閘現狀

2 建設條件

2.1 水文氣象

大峪河位于懷仁縣區域，該地區屬于溫帶半干旱大陸性氣候，全年氣溫變化較大，最高氣溫40.5℃，最低氣溫-33℃。較大的溫差變化阻礙了分洪閘工程建設的高效落實。在降水控制上，該區域多年平均降水量為370.7 mm，并且降水過程較為集中，主要集中在7、8 兩月，降水量占全年總降水量的75%。過分集中的降水規模使得汛期水位變化明顯，極易導致洪水現象的發生。另外，大峪河多年平均輸沙總量為46.7 萬t；大量的泥沙含量間接增加了洪水災害的發生頻率。

2.2 區域地質

大峪河地處山西省北部，大同盆地中部之西側，四周為低中山區，按地貌形態可劃分為三個地貌單元：低中山區、山前傾斜平原區和桑干河河谷區[1]。區地震動峰值加速度為0.15 g；工程區地震動反應譜特征周期為0.35 s；工程區地震抗震設防烈度為7 度。分洪閘建設過程中，地質威脅因素主要表現為：大峪口水閘除險加固工程之西干渠引水閘閘基主要為人工堆積的建筑及生活垃圾，并且工程區下方為全新統洪沖積卵石混合土，導致地基砂石礫土的級配不良、結構松散且滲透性較強，容易形成滲漏、繞滲、沖刷等問題，影響分洪閘的穩定性。

3 大峪河分洪閘工程設計

3.1 設計指標

作為大峪河分洪樞紐的重要組成部分，大峪河分洪閘主要擔負著消減大峪河主河道洪峰流量、減輕下游河道行洪壓力的作用。大峪河分洪閘下游21 個自然村、5.8 萬畝耕地、2.4 km 公路、國防飛機場、北同蒲鐵路、大運公路等都受到洪水的威脅，必須確保分洪閘建設的高效化、質量化。另外，綠色化發展對樞紐建設的生態效益和經濟效益提出了較高要求。

大峪河分洪閘建設依據四類閘除險加固的原則對其主體建筑物的建設進行系統規范[2]。建筑拆除與新加固是設計的兩個基本層面：東干渠、西干渠、中干渠分洪閘和退水閘、下游溢流堰、引渠等都是重要的拆除控制內容；新加固主要包括對河道左岸778 米防洪堤加固和對電氣設備、交通橋、管理設備、管理站房等內容的建設。

表1 大峪河分洪閘主體建設指標

3.2 分洪閘穩定性計算

依據《水閘設計規范》（SL265-2001），分洪閘的運行需考慮分洪閘完建狀況、正常引水位情況、設計洪水位情況、校核洪水位情況、地震情況。大峪河分洪閘設計中，充分考慮其地基承載力250 kPa～300 kPa，摩擦系數0.45～0.5，對閘室結構、地基應力等信息進行有效設計。譬如，就閘室穩定而言，充分考慮洪水位、標稱滑動及深層滑動的影響，采用下式對其抗滑穩定安全系數進行計算：

確保其安全系數保持在5.25，滿足實際應用需求。

3.3 閘室抗滲性計算

閘室抗滲性是設計的重要內容。確定閘室地基有效深度、首端水頭、首段與末端水頭差，在滲透壓力計算、進口段水頭損失修正、出口段水頭損失修正、允許滲透比降計算、閘底板滲透坡降計算和出口處出逸坡降計算的基礎上，確保分洪閘閘室的抗滲穩定性符合規范要求。設計布局見圖2。

圖2 大峪河分洪閘閘室地下輪廓簡化圖（尺寸單位：cm）

3.4 分洪閘底板內力及閘墩穩定計算

大峪河工程建設單位采用北京理正軟件5.60 版彈性地基梁進行計算，在梁高、寬、梁彈性模量、自重等要素考慮的基礎上，實現設計狀況系數、分段數、交互柔度參數等信息的確認，確保地板內力穩定。

滑動穩定性驗算、傾覆穩定性驗算、地基應力及偏心距驗算、墻趾板強度計算等內容都是設計的重要內容。譬如，墻趾板最大裂縫寬度為0.037 mm，立墻截面最大裂縫寬度不超過0.038 mm。

4 效果分析

氣象、徑流、洪水、泥沙、地質、工程量等內容對分洪閘建設質量具有較大影響。在系統考慮建設環境的基礎上，進行工程建筑物的合理布置，并對系統設計分洪閘穩定性、抗滲性、底板內力及閘墩穩定性進行計算，確保分洪閘引洪流量130 m3/s，實現了閘址以上149 km2集水區面積的有效分洪，確保分洪閘工程效益、經濟效益與生態效益的統一。

5 結論

分洪閘工程建設對河流綜合利用效率的提升具有較大影響。要實現分洪閘建設質量提升，必須以工程建設基礎為基礎，準確分析施工中可能存在的問題，并進行合理的規劃設計，確保分洪閘建設的規范化，進而在提升分洪閘工程質量和應用水平，在消除洪水威脅的同時，實現區域經濟的進一步發展。