成子河分洪閘水利樞紐工程消能防沖計(jì)算

殷憲柱 王婷婷 陳 亮

（1.宿遷市水務(wù)勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限公司 宿遷 223800 2.睢寧縣水務(wù)局 睢寧 221200）

1 概述

成子河分洪閘為黃河故道利用成子河航道向洪澤湖分洪的控制性建筑物，位于宿遷市泗陽(yáng)縣境內(nèi)樁號(hào)K87+100處，根據(jù)黃河干河治理工程初步設(shè)計(jì)成果可知：成子河分洪閘閘址處的黃河底高程為14.00m，但下游已建成的成子河航道底高程為8.30m，高差達(dá)5.70m。

2 設(shè)計(jì)參數(shù)

成子河分洪閘的水位組合及流量見表1。

3 工程布置

工程布置見圖1。

3.1 閘室段

成子河分洪閘共5 孔，單孔凈寬6.00m，總寬35.60m（堰面以下段為36.40m），閘室底板采用低堰空箱式結(jié)構(gòu)，堰頂高程為14.50m，底板底高程為10.20m，空箱高度為2.00m。閘室縱向順?biāo)飨蜷L(zhǎng)16.10m，橫向垂直水流寬35.60m。閘墩頂高程同交通橋頂高程為20.00m。閘室上游設(shè)置檢修橋，總寬3.3m，兩側(cè)設(shè)置混凝土欄桿，中間采用混凝土蓋板覆蓋橋修門槽。下游設(shè)置交通橋，總寬6.00m（兩側(cè)設(shè)置0.5m防撞墻），橋面板厚0.70m，上設(shè)10cm厚鋪裝層，采用1.5%結(jié)構(gòu)找坡。

工作橋墩均采用實(shí)體“T”型結(jié)構(gòu)，底寬為3.60m，頂寬為5.00m。閘門槽上游部分的橋墩同中墩（邊墩）厚度，閘門槽下游部分的橋墩厚度為0.4m（邊墩處為0.5m）。上游懸挑處設(shè)置工字鋼并配備5t 電動(dòng)葫蘆，以方便檢修閘門。

工作橋面板采用“π”型，長(zhǎng)35.6m，寬5.00m。橋面由4根主梁、10根次梁組成。主梁間距1.35m，梁高0.70m，寬0.40m；次梁設(shè)置在中間兩根主梁的啟閉機(jī)吊點(diǎn)處，間距0.7m，高0.40m，寬0.30m。啟閉機(jī)吊點(diǎn)位置均預(yù)留邊長(zhǎng)0.7m 的預(yù)留孔，方便啟閉操作。

表1 成子河分洪閘設(shè)計(jì)參數(shù)表

圖1 工程布置圖

表2 設(shè)計(jì)工況消能計(jì)算成果表

表3 校核工況消能計(jì)算成果表

3.2 上、下游連接段結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

閘室上游翼墻采用扶壁式擋墻+懸臂式擋墻與現(xiàn)狀灘面銜接。上游翼墻分為6 節(jié)，頂高程為20.00m。翼墻采用直線+圓弧平面+直線布置形式。直線段以9°的角度向兩側(cè)擴(kuò)散，圓弧段圓心角81°，圓弧半徑為11.50m。

下游翼墻采用扶壁式擋墻+懸臂式擋墻與現(xiàn)狀灘面銜接。翼墻分為7 節(jié)，頂高程為16.50m。翼墻采用直線+圓弧平面+直線布置形式。直線段以8°的角度向兩側(cè)擴(kuò)散，圓弧段圓心角82°，圓弧半徑為8.40m。

3.3 防護(hù)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為避免河道沖刷，現(xiàn)對(duì)閘室上下游進(jìn)行護(hù)砌。上游鋪蓋前端設(shè)置30m 長(zhǎng)灌砌塊石護(hù)底及40m 長(zhǎng)灌砌塊石護(hù)坡，在護(hù)底前端設(shè)置1.5m 深防沖槽（考慮黃河沿線土質(zhì)耐沖性較差）；下游消力池末端設(shè)置1 ∶30 的海漫，高程從10.40m 漸變至8.30m，長(zhǎng)63.00m。海漫及兩側(cè)護(hù)坡（高程13.50m 以下）均采用灌砌塊石護(hù)砌。海漫末端設(shè)置防沖槽，槽深2.50m，寬10.60m。

防沖槽末端219.8m 河坡采用灌砌石+聯(lián)鎖塊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)，余下至導(dǎo)流墻段總長(zhǎng)為108.61m，考慮圍堰影響，采用拋石+聯(lián)鎖塊護(hù)砌結(jié)構(gòu)。

4 消能防沖計(jì)算

4.1 消能計(jì)算

計(jì)算消能公式如下：

第一級(jí)消力池計(jì)算時(shí)根據(jù)不同的開度計(jì)算閘底坎為實(shí)用堰時(shí)的單寬流量，而下游水深則取末端坎頂?shù)难呱纤^。其計(jì)算公式為：

上游水頭同第一級(jí)消力池末端的坎頂水頭。

根據(jù)成子河分洪閘設(shè)計(jì)參數(shù)表1可知其設(shè)計(jì)消能計(jì)算工況為：上游水位17.50m，下游水位11.30m；消能校核工況為：上游水位19.00m，下游水位12.00m。

根據(jù)閘門不同的開度，設(shè)計(jì)、校核工況的計(jì)算成果見表2、表3。

根據(jù)表2、表3，最終選擇閘下第一級(jí)消力池深1.80m，池長(zhǎng)20.94m（含閘室堰下水平段2.938m，含消力坎寬0.7m），厚度為0.9m，滿足要求。第二級(jí)消力池深1.20m，池長(zhǎng)13.60m（含末端坎寬0.5m），厚度為0.8m，滿足要求。

4.2 防沖設(shè)計(jì)

上游鋪蓋前端設(shè)置30m 長(zhǎng)灌砌塊石護(hù)底及40m 長(zhǎng)灌砌塊石護(hù)坡，在護(hù)底前端設(shè)置1.5m 深防沖槽；下游消力池末端設(shè)置1 ∶30 的海漫，高程從10.40m 漸變至8.30m，長(zhǎng)63.00m。海漫及兩側(cè)護(hù)坡（高程13.50m 以下）均采用灌砌塊石護(hù)砌，河坡高程13.50～15.50m 之間采用聯(lián)鎖塊護(hù)砌。海漫末端設(shè)置防沖槽，槽深2.50m，寬10.60m。

防沖槽末端219.8m 河坡采用灌砌石+聯(lián)鎖塊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)，余下至導(dǎo)流墻段總長(zhǎng)為108.61，考慮圍堰影響，采用拋石+聯(lián)鎖塊護(hù)砌結(jié)構(gòu)，高程8.30～13.50m 之間采用拋石，厚度為0.8m，高程13.50～15.50m 之間采用聯(lián)鎖塊護(hù)砌■