于曹閘工程設計分析

郭相軍 韓素珍 牛廣偉

(河南省安陽市河道管理處 455000)

于曹閘工程設計分析

郭相軍 韓素珍 牛廣偉

(河南省安陽市河道管理處 455000)

在水閘設計中，水閘選型、閘孔方案選擇、閘軸線選擇、回水影響、啟閉機選擇等問題是最值得重視的。本文針對于曹閘設計中的一些問題進行了詳細分析，提出了于曹閘的最佳設計方案。

水閘 設計 閘孔方案 分析

1 工程概況

于曹閘工程位于安陽市區的洹河導線樁號34+720處，是一座景觀節制閘。該閘按50年一遇洪水流量設計，流量2300m3/s，蓄水高度7.9m，為大(2)型工程，工程等級為2等，主要建筑物級別為2級。

2 于曹閘工程設計

2.1 閘型選擇

于曹閘工程位于市區，閘型選擇應與周邊環境協調，造型新穎，選取平臥門閘和雙扉門閘進行比較。平臥門閘方案：閘孔為7孔，單孔寬11m，中孔和邊孔為單孔一聯，其他兩孔一聯，共5聯，閘室總凈寬94m，閘墩長22m，采用平臥鋼閘門，液壓啟閉機控制。泄洪時，閘門平臥于閘底板，蓄水時，閘門升起，蓄水高度可任意調節，最大蓄水高度7.9m，閘頂可形成溢流。雙扉門閘方案：閘孔為7孔，單孔寬10m，中孔和邊孔為單孔一聯，其他為兩孔一聯，共5聯，閘室總凈寬83.8m，閘墩長20m，采用雙扉鋼閘門，液壓啟閉機控制。蓄水時一扉閘門可控制最低水位，另一扉閘門可任意調節蓄水高度，閘頂可溢流，泄洪時，兩扉閘門全部開啟。兩閘型方案投資相差不大，主要從閘門運行管理和景觀作綜合比較，因雙扉門啟閉靈活，開啟度宜調節，管理運行方便，采用雙扉閘方案。

2.2 閘孔方案選擇

于曹閘設計采用7孔、單寬10m的節制閘和5孔、單寬14m的節制閘兩種布置型式進行方案比較。7孔、單寬10m的節制閘，閘室共分5聯，邊孔和中間孔各為一聯，其他兩孔各為一聯，相鄰兩聯之間設縫墩。優點：閘孔寬度小，利于閘室結構受力，閘孔不易變形，整體性好。缺點：閘墩數目多，閘門孔數多，相應配套附件也較多。5孔、單寬14m的節制閘，閘室共分3聯，邊孔和中間孔各為一聯，相鄰兩聯之間設縫墩。優點：閘室寬度大，閘墩數目少，視覺效果好。缺點：底板較厚，配筋量大，閘門重量大，閘門制作、安裝相對難度大，啟閉機規格高，投資大。通過以上比較，考慮到工程結構簡單，易于施工，技術可行，經濟上合理，采用7孔、單寬10m的節制閘。

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，現場查勘了高速公路上下游1km河道。于曹橡膠壩附近河段相對順直，河道斷面寬闊，水流穩定，便于樞紐工程布置。該段河道各土層單元的強度、壓縮性及主要持力層的承載力特征值基本一致，無岸邊塌岸、滑坡等問題，具備建閘條件。通過以上分析，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《水閘設計規范》，為了保證節制閘泄水通暢，減小對上下游河床的沖刷影響和對堤防的威脅，節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，不僅對閘孔的型式、尺寸和閘室的穩定性有著決定性的影響，而且直接關系到整個水閘工程的工程量和造價。一般情況下，節制閘閘底板高程宜與河底齊平。于曹閘閘址處設計河底高程為61.84m，因此閘檻高程確定為61.84m。

2.5 回水影響分析

于曹閘設計蓄水位69.74m時，對于發生20年一遇洪水及較小洪水時，該蓄水區均在兩岸堤防以內，不涉及人口、耕地及其他設施的淹沒問題，亦不對堤防造成影響。本設計主要計算水閘在設計蓄水位正常運行情況下，一般流量所形成的河道水面比降對回水范圍內的影響。回水區間分布有8處過河交叉建筑物，其中有7座橋梁(京港澳高速公路橋、光明橋、平原橋、東風橋、安陽橋、五七橋、殷都橋)，1座橡膠壩(殷都橡膠壩)。根據枯水期洪水計算，多年平均枯水期(11～5月)流量12～66m3/s，擋水閘以設計蓄水位69.74m正常運行時，過水斷面較大，水位壅高很小，不會對沿河建筑物造成影響。

2.6 浸沒影響分析

于曹閘設計蓄水位69.74m，洹河兩岸大部分為相對不透水的低液限黏土，僅在樁號34+720～34+200和33+288～33+668段左岸存在級配不良砂，高程均在67.00m以下，低于地面3.5m以上，正常蓄水位對兩岸農作物及建筑物安全不產生浸沒影響。

2.7 液壓啟閉機設備選擇分析

啟閉設備選擇原則是：技術先進，經濟合理，操作可靠，安全運行，維修方便，景觀協調和安全衛生等，并能盡量發揮啟閉機在工程中的最大效益。根據于曹閘的水工布置、門型、孔數及操作運行時間要求等，適用于固定式啟閉機，包括卷揚式啟閉機、螺桿式啟閉機、液壓啟閉機。卷揚式啟閉機和螺桿式啟閉機屬于傳統式啟閉設備，需建設啟閉室，影響水利景觀。液壓式啟閉機設備簡單，操作靈活，布置緊湊，適應性強，對景觀水利工程效果好，并且在電氣控制、輸出力、過載保護、節能、安全可靠、使用壽命等方面具有優勢。因此于曹工程選用液壓式啟閉機。為了保證閘門平穩運行，在液壓系統中設置了糾偏回路，采用閉環控制。

3 結語

于曹閘工程作為安陽市城建三年計劃中的重點工程，建成后可抬高洹河蓄水位，擴大市區水面，形成水上旅游線路，將洹河兩岸文字博物館、袁林、洹園、殷墟博物苑等景點聯系在一起，把洹河沿岸打造成具有鮮明地方文化特色、開放性的濱河歷史文化景觀帶，推進安陽市旅游發展步伐。