董峰湖進洪閘總體布置研究

張 波

淮河干流正陽關至峽山口河段，長約38.00km，沿程分布有壽西湖、董峰湖行洪區?，F狀壽西湖行洪區運用機遇為15年一遇，1954年以后未行過洪；董峰湖行洪區運用機遇為5年一遇。在充分利用行洪區行洪的情況下，現狀河道過流能力約9200.00m3/s，仍達不到設計過流10000.00m3/s 的要求。根據淮河流域防洪規劃，為擴大中等洪水出路，滿足設計水位條件下淮河干流的設計排洪要求，正陽關至峽山口河段擬進行行洪區調整并開展河道整治，主要措施包括董峰湖改建為有閘控制的行洪區，新建進洪閘、退洪閘各一座，董峰湖上段行洪堤退建；壽西湖改建為有閘控制的行洪區，新建進洪閘、退洪閘各一座，并新建菱角、澗溝、城西等3 處保莊圩；靠山圩生產圩廢棄，結合行洪區調整，實施澗溝口至峽山口河段疏浚。

根據《水閘設計規范》（SL265-2016）的規定，分洪閘閘址宜選擇在河岸基本穩定的順直河段或彎道凹岸頂點稍偏下游處；進水閘或分水閘的中心線與河（渠）道中心線的交角宜小于30°，其上游引河（渠）長度不宜過長；位于彎曲河（渠）段的進水閘或分水閘，宜布置在靠近河（渠）道深泓的岸邊。

為確保董峰湖行洪區分洪能力達到設計行洪標準，須對董峰湖進洪閘的進流能力及進洪時的流態流速分布等水流條件進行水工模型試驗研究。

一、董峰湖進洪閘工程布置及其特點

董峰湖行洪區位于焦崗閘與峽山口之間淮河左岸，總面積約43.70km2，耕地約4.90 萬畝，區內總人口約1.60 萬人。區內地面高程一般在18.00～22.70m（1985 國家高程基準，下同），地形南高北低?，F狀行洪堤長13.60km，堤頂高程27.90～25.20m，頂寬一般為4.00～9.00m，內外邊坡1∶2～1∶3。1950年以來共行洪9 次。

根據《淮河干流正陽關～峽山口段行洪區調整和建設工程可行性研究報告》以及水利部批復意見，董峰湖行洪區建設內容主要有：新建董峰湖進洪閘和退洪閘，退建董峰湖上段6.0km 行洪堤，加固下段7.4km 行洪堤等。

進洪閘位于董峰湖上口門，閘中心線樁號約為1+100m，距淮北大堤最近約860.00m，至合淮阜淮河特大橋垂直距離約700.00m。退洪閘位于董峰湖下口門的老行洪堤上，閘中心線樁號約為12+450。兩閘均采用開敞式水閘型式，設計流量均為2500.00m3/s。

最終布置方案董峰湖進洪閘共22 孔，單孔凈寬12.00m，水閘底檻高程為19.50m，閘頂高程27.80m，閘室順水流方向長19.00m，閘墩寬1.60m，閘室總寬度為297.60m。墩頂依次布置有公路橋、檢修門槽、啟閉機排架、工作門槽、檢修便橋等。公路橋橋面高程27.80m，凈寬60m。

閘室兩側采用空箱岸墻結構與閘室連接，上下游翼墻為空箱扶壁式、扶壁式或倒“T”型結構，其中，淮河側翼墻順水流向投影長度35.00m，為1/4 圓弧型，湖內側翼墻順水流向投影長度70.00m。翼墻填土面以上設一道導水墻，墻頂高程為26.20m。

進洪閘湖內側采用挖深式底流消能模式，消力池深1.75m，總長30.00m，消力池平面擴散角10°，在消力池斜坡末端布置2 排消力墩。消力池后布置60.00m 長的混凝土或砌石海漫，海漫末端設2.50m的漿砌石防沖墻，與防沖槽過渡連接。拋石防沖槽長1.50m，頂面高程為15.50m，槽深2.50m，防沖槽末端的坡面設拋石防護，拋石厚1.0m。進洪閘淮河側依次設置有20.00m 長鋼筋混凝土防滲鋪蓋、20.00m 長砌石結構和10.00m 長拋石防沖槽，作為上游防沖防護設施。

董峰湖進洪閘所處淮河河段為微彎河道，樞紐布置于凹岸，閘址距淮河河道約1.00km。進洪閘引河與淮河主槽間的夾角約為41°。

董峰湖進洪閘設計行洪條件下，淮河水位為25.83m，湖內水位為25.73m，行洪流量為2500.00m3/s。

二、模型設計

試驗采用1∶100 的正態模型，滿足重力相似準則。董峰湖進洪閘淮河河道模擬長度約3.10km，閘下董峰湖側模擬長度約0.90km，寬約1.8km。采用量水堰控制流量，測針測量沿程水位，三維流速儀測量斷面流速。

三、設計方案試驗成果

設計行洪工況下，董峰湖進洪閘控制淮河來流量為8000m3/s，閘下董峰湖側水位25.73m，過閘流量為2500m3/s 時，實測淮河主槽水位為25.83m。水流在進入引河時口門落差為0.02m。

董峰湖進洪閘未分流前，淮河主槽最大流速為1.35m/s，左側灘地流速約為0.50m/s。進洪閘分流后，淮河主槽最大流速為1.08m/s，左側灘地流速約為0.40m/s。

進洪閘前右側水流流速大于左側，0-200 斷面，右側最大流速為1.12m/s，左側最大流速為0.80m/s。進洪閘進流較為平順，除右側裹頭與翼墻間有小范圍回流外，無其他明顯不良流態。閘下水流擴散較為均勻。

四、引河優化方案試驗成果

為優化進洪閘進洪條件，進一步改善引河入口區的流態，試驗擴大了引河左側的開挖范圍，使淮河更易分流至引河。

方案一：為使引河與淮河的連接更順暢，引河與淮河交匯處左側擴大開挖范圍，擴挖后，0-1100斷面閘中線至左側引河底邊距離為245.00m，上游順接至焦崗閘下游右側灘地；閘上0-400 至淮河主槽高程逐漸由19.00m 高程降至17.00m。該方案在閘下水位及過閘流量與設計方案相同時，淮河主槽水位為25.80m。

引河進口擴大開挖范圍后，淮河水通過進洪閘更為順暢，進洪閘中心線左側過流能力增大較多，但水流方向在引河內未調整至與進洪閘中心線平行，至進洪閘，水流方向與閘墩間夾角約為15°。

方案二：為調順水流方向，引河進口左側在方案一的基礎上縮小開挖范圍，0-1100 斷面閘中線至左側引河底邊距離為202.00m，上下游順接，其余同方案一。方案二樞紐布置見圖1。方案二閘下董峰湖側水位為25.73m，過閘流量為2500.00m3/s 時，淮河主槽水位為25.82m，低于設計水位，董峰湖進洪閘過流能力滿足設計要求。

圖1 董峰湖進洪閘引河優化方案二平面布置示意圖

引河左側進口適當縮小開挖范圍后，引河進口水流平順，閘前水流流態良好，水流進閘方向與閘中心線基本平行。閘前右側流速略大于左側，0-200斷面，右側最大流速為1.12m/s，左側最大流速為0.92m/s。閘下水流擴散較為均勻。

五、非行洪年份汛期擋水工況研究

為分析非行洪年份汛期擋水工況下董峰湖進洪閘口門附近的淤積情況，試驗研究了淮河常遇流量（3000.00m3/s 和5000.00m3/s）時進洪閘閘前水流狀況。

（一）淮河流量為3000.00m3/s

根據安徽省水科院2011年進行的“淮河干流正陽關～峽山口段行洪區調整和建設工程河工模型試驗研究”，當淮河流量為3000.00m3/s 時，董峰湖進口水位為20.47m。

該工況下，僅引河（底高程19.00m）內有水，灘地（高程約22.00m）上無水，進洪閘閘前為靜水區。此時閘上產生淤積的可能性較小。

（二）淮河流量為5000.00m3/s

根據安徽省水科院2011年進行的“淮河干流正陽關～峽山口段行洪區調整和建設工程河工模型試驗研究”，當淮河流量為5000.00m3/s 時，董峰湖進口水位為22.84m。

該工況下，灘地上水深約為0.80m，流速很小，進洪閘閘前為靜水區。此時閘上產生淤積的可能性較小。

從泥沙的統計成果來看，位于董峰湖進洪閘上游的魯臺子站水文站1951—2015年多年平均輸沙量為874.5 萬t，多年平均含沙量為0.37kg/m3。各年代平均輸沙量及含沙量隨時間推移均呈明顯遞減趨勢，進入2000年之后，含沙量基本維持在0.10kg/m3，僅為1950年代的1/6 左右。

董峰湖進洪閘所處淮河干流為微彎河段，且進洪閘處于凹岸，因此董峰湖進洪閘閘前產生大量淤積的可能性很小。

六、結論

（一）設計方案控制淮河來流量為8000.00m3/s，閘下董峰湖側水位25.73m，過閘流量為2500.00m3/s時，實測淮河側水位為25.83m。引河優化方案二，控制淮河來流量為8000.00m3/s，閘下董峰湖側水位25.73m，過閘流量為2500.00m3/s 時，實測淮河側水位為25.82m。董峰湖進洪閘過流能力滿足設計要求。

（二）引河優化方案二設計行洪條件時上下游流態較為平順，無明顯不良流態。閘前右側流速略大于左側，閘下水流擴散基本均勻。建議采用引河優化方案二作為最終方案。

（三）從泥沙的統計成果來看，位于董峰湖進洪閘上游的魯臺子水文站各年代平均輸沙量及含沙量隨時間推移均呈明顯遞減趨勢，進入2000年之后，含沙量基本維持在0.10kg/m3。董峰湖進洪閘所處淮河干流為微彎河段，且進洪閘處于凹岸，因此董峰湖進洪閘閘前產生大量淤積的可能性很小■