红楼水闸设计方案比较及参数选定

□江建平（惠州市惠州大堤南堤管理中心）



红楼水闸设计方案比较及参数选定

□江建平（惠州市惠州大堤南堤管理中心）

摘要：在进行水闸工程方案比选时，必须充分考虑闸顶高程、闸底板高程、闸孔总净宽、单孔净宽等基本尺寸，还要考虑主要工程量、工程投资等因素，笔者正是从这几个方面进行了惠州大堤（南堤）红楼水闸迁建工程水闸方案比较，在此基础上，进行了水闸参数设计的探讨，在确定水闸参数时，必须经过详细分析和严格论证，选择既能满足泄流及防洪标准又经济合理的参数。

关键词：水闸，比较，参数设计，探讨

1工程概况

红楼水闸位于惠州大堤（南堤）白沙仔排水分区内，是白沙仔分区主要的自排水闸。白沙仔排水分区所在外江为西枝江，西枝江是东江第二大支流，发源于惠东县与紫金县交界处的竹坳顶，于惠州市东新桥下注入东江，全长176 km，河床比降0.90‰，流域面积4120 km2，多年平均径流量44.20亿m3。上游建成白盆珠大型水库工程。因受东江干流洪水倒流影响，两岸150 km2滩地在围垦前为历史滞洪区，现下游两岸筑堤围垦，减少了滞洪容积5～6亿m3。白沙仔排水分区是惠州大堤（南堤）内最大的排水分区，总集雨面积63.72 km2，干流河长15.02 km，干流河床坡降2.10×10-3。白沙仔分区以西枝江老河道作为主要的调蓄容积，其平均水面面积为1.19 km2。白沙仔分区内支流众多，主要支流有莲塘布水、冷水坑水、河桥水和吊鸡沥，其中吊鸡沥水部分分流到横江沥排出西枝江。区内建有莲塘布小（1）型水库，总库容327万m3。

2水闸方案比较及参数设计

2.1水闸方案

方案1：闸底高程为7.40 m，尺寸采用18m（宽）×6.50 m（高），经蓄排涝计算，结果如下：西枝江的新开河分洪工程为现状情况下，水闸设计流量为341.54 m3/s，闸内外最大水位差0.45 m，过闸单宽流量19.00 m3/s，围内调蓄最高水位14.03 m；西枝江的新开河分洪工程为规划开通情况下，水闸设计流量为350.02 m3/s，闸内外最大水位差0.73 m，过闸单宽流量19.40 m3/s，围内调蓄最高水位13.29 m。

方案2：闸底高程为8.00 m，尺寸采用18 m（宽）×6.00 m（高），经蓄排涝计算，结果如下：西枝江的新开河分洪工程为现状情况下，水闸设计流量为325.75 m3/s，闸内外最大水位差0.53 m，过闸单宽流量18.10 m3/s，围内调蓄最高水位14.05 m；西枝江的新开河分洪工程为规划开通情况下，水闸设计流量为330.69 m3/s，闸内外最大水位差0.88 m，过闸单宽流量18.40 m3/s，围内调蓄最高水位13.44 m。

方案3：闸底高程为8.00 m，尺寸采用20 m（宽）×6.00 m（高），经蓄排涝计算，结果如下：西枝江的新开河分洪工程为现状情况下，水闸设计流量为338.56 m3/s，闸内外最大水位差0.45 m，过闸单宽流量16.90 m3/s，围内调蓄最高水位14.04 m；西枝江的分洪工程为规划开通情况下，水闸设计流量为345.74 m3/s，闸内外最大水位差0.76 m，过闸单宽流量17.30 m3/s，围内调蓄最高水位13.32 m。

方案4：闸底高程为8.00 m，尺寸采用22 m（宽）×6.00 m（高），经蓄排涝计算，结果如下：西枝江的新开河分洪工程为现状情况下，水闸设计流量为351.33 m3/s，闸内外最大水位差0.39 m，过闸单宽流量15.97 m3/s，围内调蓄最高水位14.03 m；西枝江的分洪工程为规划开通情况下，水闸设计流量为358.76 m3/s，闸内外最大水位差0.66 m，过闸单宽流量16.31 m3/s，围内调蓄最高水位13.22 m。

2.2方案比较

各方案设计情况见表1和表2。

表1　各方案蓄排涝计算成果表（新开河现状情况）

根据以上4个方案比较可以看出，现状水闸宽度主要是根据10 a一遇标准以及考虑围内地面以农田为主的情况下计算而得，在20 a一遇标准和围内城市化的情况下明显偏小。

计算闸底高程选用了7.40 m和8.00 m进行了比较，净宽则选用了18，20 ，22 m的方案进行了比较。根据地质钻探资料，拟建闸址处5.00 m高程以下为砂，5.00 ～8.00 m高程为粉质粘土，本次选定闸底高程为7.40 ～8.00 m，而粉质粘土允许单宽流量为15～20 m3/s，从单宽流量看各方案均可满足要求，但是由于高程5.00 m以下为砂，所以适当抬高闸底高程可以更有效保护土层不被破坏，从这个角度出发，此次推荐采用8.00 m作为闸底高程；随着水闸净宽的加大，上下游水位差则逐渐减小；从围内最高调蓄水位看，则各方案最高调蓄水位基本相差不多，在新开河开通的情况下，均可满足低于13.67 m的要求；从场地布置看，水闸净宽22 m方案由于占地较多，在布置上存在一定的困难，而其他方案则可以满足要求。

在可研究阶段已根据投资和技术等多方面对以上各方案进行了比较，最终选定方案3作为推荐方案，并经惠州市水利局审批通过，即采用闸底高程8.00 m，单宽20 m的设计方案。

2.3参数设计

2.3.1水闸规模

根据选定抢排水闸方案，新建红楼水闸闸底高程为8.00 m，闸孔尺寸为20 m（宽）×6.00 m（高）。

2.3.2水闸设计参数

2.3.2.1水闸设计流量

按《水利工程水利计算规范》（SL104-95）规定，对有较大蓄涝区的排水闸，可根据拟定的排水运行方式，通过蓄涝区的蓄排涝演算推求设计排水流量，以最大排水流量作为水闸设计流量，本次设计流量取蓄排涝最大排水流量。

2.3.2.2水闸设计水位

闸上设计水位：由于本区域受外江顶托严重，蓄涝区内最高水位并不一定对应水闸最大排水流量，因此，本次取相应水闸最大排水流量的内水水位作为水闸设计水位。

闸下设计水位：取对应水闸最大排水流量对应的承泄区水位；防洪水位：取与堤防设计标准相同的水位，这里为1%的防洪水位。最低水位：取东江水利枢纽建成后运行期最低水位。水闸设计参数见表3。

白沙仔分区由红楼水闸和白沙仔排涝站组成整体的排涝体系，运行调度原则如下：以惠州东江水利枢纽开闸流量对应红楼水闸处水位11.40 m为控制水位，当围内水位＜11.40 m时，开启红楼水闸排除涝水；当围内水位＞11.40 m时，根据外江水位情况，当内江水位高于外江水位时，开启红楼水闸排除涝水，当外江水位高于内江水位时，关闭红楼水闸，白沙仔排涝站开机排除涝水。

3结语

水闸方案确定后，其参数的设计在一定程度上决定了工程规模的大小，而其中很多参数受到人为因素的影响。有人认为，水闸闸顶高程越高、底板越低、闸孔总净宽越大的话，防洪标准就会越高，过流能力也会越大，这是一种完全不顾工程投资的盲目想法，只会造成建设资金严重浪费。在确定水闸参数时，每个参数都必须经过详细分析和严格论证，选择既能满足泄流及防洪标准的同时又有经济合理的参数。

参考文献

［1］刘立波，惠州大堤（南堤）红楼水闸迁建工程施工导流重点难点探讨［J］，水利科技与经济，2014（6）：147-148.

［2］陈秀青，水闸基本尺寸设计方案比较［J］，水利技术监督，2013（4）：49-52.

（责任编辑：薛静）

表2　各方案蓄排涝计算成果表（新开河规划开通情况）

表3　水闸设计水位流量参数表

中图分类号：TV62

文献标识码：B

文章编号：1673-8853（2016）05-0072-02

收稿日期：2016-04-25