西民便河劉橋蓄水閘設計方案比選

曹 銳 單曉偉 成志超 裴素祥

（1.宿遷市水務勘測設計研究有限公司 宿遷 223800 2. 南水北調東線江蘇水源有限責任公司宿遷分公司 宿遷 223800）

1 工程概況

西民便河是洪澤湖周邊地區(qū)一條區(qū)域性骨干排澇河道，也是宿遷市城市外排澇水的主要通道，排泄古黃河以西、西沙河以東地區(qū)的澇水，同時是該區(qū)域的引水灌溉河道。河道發(fā)源于宿豫區(qū)朱海水庫東側，貫穿宿豫區(qū)、宿城區(qū)、經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，在泗洪縣曹廟鄉(xiāng)入洪澤湖。河道全長69.55km，流域面積326.20km2。

2010年9月2～7日，宿遷地區(qū)連續(xù)遭受暴雨襲擊，特別是7日的特大暴雨，降雨量為有記錄以來的最大值，部分地區(qū)出現(xiàn)嚴重內(nèi)澇，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和群眾生活受到嚴重影響，損失嚴重。宿遷市水務局組織相關單位迅速研究制定了西民便河整治方案，確定了工程主要建設內(nèi)容，包括河道整治及堤防加固工程、梯級蓄水建筑物拆（新）建工程、河道沿線建筑物拆（新）工程、防汛道路新建工程。其中梯級蓄水建筑物新建工程即為劉橋蓄水閘。

劉橋蓄水閘工程規(guī)模為中型，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物級別為3級，次要建筑物級別為4級。劉橋蓄水閘設計10年一遇排澇流量為200m3/s，20年一遇校核流量為251.48m3/s，設計閘上蓄水位17.80m，閘下蓄水位15.00m。前期設計階段，設計單位根據(jù)水閘的功能、所處水系、周圍建筑物影響等方面對工程方案進行了比選。

2 選址方案比選

2.1 現(xiàn)狀分析

西民便河為宿遷城區(qū)主要排水河道，亦為城區(qū)重要的景觀河道。西民便河整治后，防洪排澇能力顯著提高，但也降低了河道沿線的常蓄水位。非汛期西民便河河槽內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)斷流狀況，無法滿足城市景觀蓄水及下游泵站灌溉需求，因此河道需要新建梯級蓄水建筑物。

表1 現(xiàn)狀西民便河沿線蓄水工程表

圖1 劉橋蓄水閘方案圖

西民便河現(xiàn)有梯級控制建筑物6座，具體情況見表1。

小口子蓄水壩距離洋大河橡膠壩較遠，河道兩岸地面高程21.00～17.50m，地面高程變化較大，同時考慮河底比降，擬設兩級蓄水，故此次初設擬在東沙河口下游西民便河適當位置新建劉橋蓄水閘。

2.2 規(guī)劃蓄水位確定

西民便河的河道功能定位為防洪、排澇、引水、景觀及生態(tài)。西民便河蓄水位規(guī)劃原則：城區(qū)段水位滿足城市景觀蓄水要求，農(nóng)區(qū)段要滿足灌溉蓄水、生態(tài)蓄水需要。洋大河～劉橋段蓄水位段需綜合考慮東沙河與西民便河沿線蓄水要求，確定適宜蓄水位。

2.2.1 東沙河蓄水要求

宿城區(qū)東沙河治理工程中河道護坡墻頂高程18.54～18.86m，水下平臺17.54～17.86m，正常蓄水位應保持在17.8～18.2m之間。為減小對排澇的影響，尤其是河口局部地面高程較低，適宜蓄水位擬定為17.8m。

2.2.2 西民便河蓄水要求

西民便河洋大河以上蓄水位為19.0m，洋大河至東沙河口約5km，現(xiàn)狀河底高程14.0～15.0m，底寬約27m，地面高程在19.0～19.5m之間，故適宜蓄水位17.0～18.0m。若考慮近期從西民便河向東沙河補水，則蓄水位不低于17.8m。

同時以節(jié)約能源，方便管理為原則，盡量減少蓄水梯級，東沙河口西民便河與東沙河蓄水位確定為17.8m。

2.3 工程選址

梯級控制建筑物選址原則：滿足其功能目標、建設規(guī)模、建設條件、運行管理、工程投資、社會影響等各方面需求。

經(jīng)研究，劉橋蓄水閘有3處場址可實現(xiàn)該工程任務和目標，分別是：①東沙河口上游至宿新高速范圍內(nèi)；②東沙河口下游劉橋渡槽處；③西民便河劉橋渡槽下游200m處。具體位置見圖1。

從功能目標、建設規(guī)模、建設條件、運行管理、工程投資、社會影響等方面對以上3處場址進行比選，對比情況見表2。

場址一，西民便河東沙河口上游200m左右（K28+900），該處西民便河河底寬約30m，河口寬60m。靠近宿新高速，具有西民便河蓄水位可調控幅度大，排水控制靈活等優(yōu)點，但是其位置距離上一級蓄水建筑物（洋大河橡膠壩K22+600）較近，同時此建筑物不能兼顧東沙河補水、蓄水，東沙河河口必須建設攔河蓄水建筑物，則投資及運行管理費用均較大。

表2 場址方案對比表

場址二，東沙河口下游船行干渠跨西民便河劉橋渡槽（K29+100）處，渡槽頂有交通要求。需拆建的劉橋渡槽為船行干渠重要的節(jié)點建筑物，設計流量35m3/s，建成于2002年，為鋼筋混凝土箱型槽身，雙孔3m×3m，基礎采用鋼筋混凝土灌注樁，渡槽總長98m，上游側設置液壓啟閉鋼閘門2扇。鑒于其運行狀態(tài)仍良好，工程規(guī)模較大，對其拆建的必要性不足且投資較大，故不推薦場址二。

場址三，西民便河劉橋渡槽下游200m處（K29+400），該處西民便河河底寬40m，河口寬85m。地形較開闊，影響因素少，適宜建筑物布置，同時該方案東沙河與西民便河均可實現(xiàn)蓄水位17.8m。

綜上所述，工程選址推薦方案為場址三。

3 結構方案比選

由于該閘主要功能為蓄水，且無防洪功能，因此該工程選取常規(guī)蓄水閘與漫水閘兩種布置方案進行比選，確定較為合理、經(jīng)濟的布置形式。兩種布置如下：

3.1 方案一：常規(guī)蓄水閘布置

閘室采用平底板寬頂堰開敞式結構型式，閘室兩側堆土連接現(xiàn)狀河堤，閘頂高程為19.80m。閘室上、下游設直線接圓弧翼墻與河岸連接，翼墻頂高程均為19.10m。

優(yōu)點：閘室兩側與堤防連接方便，便于通行和運行管理。

缺點：上下游翼墻頂與閘室頂同高，工程投資較大，約1433萬元。

3.2 方案二：漫水閘布置

閘室采用平底板寬頂堰開敞式結構型式，閘室兩側采用棧橋連接現(xiàn)狀河堤。河道20年一遇行洪時，利用閘室兩側攤面分攤部分行洪流量。閘室上、下游設直線接圓弧翼墻與河岸連接，翼墻頂高程均為18.30m。

優(yōu)點：上、下游翼墻高度低于洪水位，可利用兩側灘面行洪，閘室孔徑減小，工程投資較少，約1417萬元。

缺點：閘室兩側與堤防之間需采用棧橋連接，不方便通行和運行管理。

經(jīng)分析比較，考慮到該閘蓄水位與二十年一遇行洪水位相差不大，漫水閘方案雖能減少工程投資，但減少相對較少，且不便于運行管理。故推薦方案一，即常規(guī)水閘布置。

4 結語

通過對西民便河現(xiàn)狀分析，綜合考慮了河道行洪、排澇、灌溉和蓄水等運行工況，結合水閘功能和周圍水系等因素，確定了劉橋蓄水閘的工程選址，方案較為合理。同時在結構方案比選方面，最終確定了常規(guī)水閘的布置方案較優(yōu)。該方案比選可為類似多功能河道上梯級蓄水建筑物的方案比選提供參考■