盐城市王港新闸闸孔设计

周 利 花加凤 杨桂书

（盐城市水利勘测设计研究院 江苏盐城 224002）

1 工程概况

王港河为江苏省里下河地区斗南垦区的主要引排河道，西起通榆河，东至王港闸入海，全长44km，流域面积787km2。王港闸是王港河的入海挡潮闸，建于1959年，设有18孔4m的排涝闸和1孔6m的通航孔。设计最大流量1060m3/s，设计日平均排涝流量 306m3/s。由于盐城沿海为典型的淤长型海岸，王港闸下游港道淤积严重，闸下港道长度已由原来的 1.5km延长到现在的19km，直接导致该流域排水不畅，引发王港沿线严重受淹，故废除王港闸在其下游12.5km处建设王港新闸。

2 调洪演算

2.1 基本思路

王港流域在遭遇设计暴雨时，流域最高水位不超过控制水位，以此作为基本原则进行王港新闸规模论证。根据《里下河地区水利规划》要求，结合王港地区地面高程，综合确定排涝控制水位高程为3.0m。

根据计算可知，河道的规模对新闸的出闸流量影响极大，闸孔规模的确定与河道规模密不可分，因此模型中将河道与新闸一并纳入计算范围。

计算时，先用2006年实际洪水对模型进行验证。然后，按现状及规划两种工况分别进行计算。在计算过程中，首先按照已定的水位规划目标，选择不同的河道及王港新闸标准反复进行试算，确定出河道规划断面标准及王港新闸的工程规模，再根据现状和本次工程实施后的河道断面标准及新闸规模分别计算出现状及本次工程实施后的过闸流量，从而推得本次工程实施所带来的工程效益。

2.2 基本原理

平原感潮河网地区，河道交错，湖荡密布，水情十分复杂，其水力计算需应用明渠非恒定流基本原理，通过河网概化，率定参数和边界条件进行数值计算。

非恒定的水流运动要素是随流程和时间不断变化的。对于明渠非恒定流的计算问题，可归结为以下形式的圣维南方程组的求解：

式中：h为水位，Q为断面流量，q为单位长度上的侧向入流，TB为河面总宽度，u为断面平均流速，C为谢才系数，R为水力半径，xV为侧向入流在X向的分量。

对上述偏微分方程，目前主要应用差分法、有限元法、瞬时流态等方法进行数值求解。本模型主要解决长历时缓变非恒定流问题，故用隐式四点差分计算。

2.3 河网概化

里下地区河网密布，流域面上的众多小河、塘坝、小湖泊、洼地等与主要河道、湖泊相通，虽然它们对输送水量的作用不大，但其调节水量的作用不可忽视。为便于计算，模型根据水量平衡原理，在收集整理大量巡测资料的基础上，按一定原则将天然河道和湖泊进行概化，计算依据概化河网进行。

河网模型中王港河以及彊界河、五十里河、马路河、黄海复河、一卯酉河等主要支河现状所用断面为实测断面，规划断面根据远期规划目标通过试算而得，其余支河断面为原设计断面。

整个河网计算河道长度约784km，计算断面1960个，断面平均间距400m，湖泊、水塘等蓄洪区可在模型的河道断面中实现。计算中涉及到的挡潮闸按照模型中的控制建筑物处理，计算时设定底槛高程、闸孔规模等参数，当闸下水位低于闸上水位时开闸，否则关闸。

河网中骨干河道糙率取 0.018～0.0225，中小型河道取0.0225～0.03。

2.4 边界条件

设计暴雨现状复核及近期规划工况采用 5年一遇最大3日暴雨，远期工况采用10年一遇最大3日暴雨，排涝历时选用3日暴雨 雨后 1日排出。

王港流域的自身区域涝水，根据设计暴雨所求各分区区域流量以旁侧均匀入流的形式进入相应河段。计算的下边界条件，取用闸下P=50%高潮潮位过程线。2006年川东港、竹港闸下均已淤死，因此川东港、竹港闸均设成闭边界。

2.5 模型验证

2006年洪水是通榆河开通以来斗南垦区发生的较为典型的洪水，因此选择2006年发生的“060630”洪水作为水利计算模型的验证洪水。2006年洪水验证时，上边界为通榆河沿线实测水位过程线，下边界为王港闸、四卯酉闸、大丰闸实测流量过程线，通过大丰站、沈灶站水位过程进行验证。从洪水验证成果可知，大丰站、沈灶站2006年洪水14天水位过程线基本吻合，最高平均水位-0.10～+0.11m，沈灶站水位过程对比见图1。因此，建立的计算模型符合流域洪水演进的特性，所选用的计算断面具有代表性，所选取的模型计算参数基本符合本区域实际情况，该模型可用于本次各方案的洪水演进计算。

图1 沈灶站2006洪水水位过程验证比较图

2.6 计算成果

（1）新闸规模确定

经过多次试算，挑选出下面几种新闸底宽与底高程的组合，均能满足控制条件。可选组合包括河底高程为-2.0m、-2.5m、-3.0m，闸孔总净宽90m、105m、120m，其计算成果见表1。

表1 王港新闸计算成果对照表

通过比选，在相同闸孔净宽时，降低底板高程对增加日均流量和最大流量影响较小，而且随着闸孔净宽的加大，影响变小；在相同底板高程时，加大闸孔净宽对增加日均流量和最大流量影响较小，而且随着底板高程的降低，影响变小。根据本地沿海挡潮闸建设经验，一般最大单宽流量为10m3/s/m左右，而闸孔净宽为90m时，单宽流量远远大于10m3/s/m，因此闸孔净宽可选择105m和120m。

根据上述成果，当新闸规模为净宽 105m、底板高程-2.5m与净宽120m、底板高程-2.0m设计日均流量、最大瞬时流量比较接近、干河水位、闸上水位基本相同，因此对王港新闸按照这两种标准进行进一步比选。经工程造价经济比选，最终选定王港新闸规模为闸孔总净宽105m、底板面高程-2.5m。

（2）工程前后对比

本次工程实施后，老闸处最大日平均过闸流量增加52m3/s，排涝历时缩短一天，区内最高水位降低22cm，效益显著。

3 结论

通过建立平原河道感潮河网模型，对王港通榆河以东地区进行水动力模拟，按照给定的边界条件，对不同新闸、河道规模组合进行试算，综合分析确定了王港新闸闸孔规模。