南陵县漳河蓄水闸总体布置设计

2015-11-04朱玉珍

建材与装饰 2015年36期

关键词：南陵县滩地漳河

朱玉珍

（安徽省水利水电勘测设计院安徽合肥 230088）

南陵县漳河蓄水闸总体布置设计

朱玉珍

（安徽省水利水电勘测设计院安徽合肥 230088）

漳河蓄水闸是南陵县漳河城区段景观规划带的蓄水建筑物，以蓄水为主，兼顾行洪功能，中型水闸。本文介绍了根据河道景观规划和行洪要求，蓄水闸的闸址、闸孔规模确定，对河道建闸、滩地建闸拟定了两种方案进行分析比较，最终确定右滩地建闸的总体布置方案。

防洪河道；漳河蓄水闸；总体布置；技术经济比较

1　工程概况

漳河位于长江中下游南岸的芜湖市境内，跨南陵县、繁昌县和三山区等县（区），漳河与水阳江、青弋江一并称谓“三江”，是我省长江南岸的最大支流。南陵县县城地处南陵县中部城关镇，位于漳河流域中游，漳河穿南陵县城而过，南陵县通过漳河城区段河道景观规划及配套蓄水闸的建设，修复河道的生态功能和提升县城的景观风貌。

南陵县城市防洪设计标准为50年一遇，漳河蓄水闸设计防洪标准50年一遇，校核防洪标准200年一遇；漳河蓄水闸属中型水闸，其主要建筑物为3级，次要建筑物为4级，闸上交通桥及两岸连接桥按公路-Ⅰ级标准设计。闸址处设计水位为13.04m（闸下水位），相应的河道设计流量为1000m3/s，正常蓄水位取9.0m，最高蓄水位取滩地平均高程10.0m。

2　闸址拟定

漳河蓄水闸主要功能是为漳河城区段景观工程生态蓄水，根据南陵县漳河城区景观工程规划方案，景观带位于南陵县城中部，南起峨岭路，北至李家发路。因此，闸址首先考虑选在漳河下游李家发路附近，以满足景观带的蓄水要求；其次闸址选择要避让下游正在建设的铜南宣高速路防护范围；第三南陵县政府要求漳河蓄水闸采取与李家发路桥闸结合方式布置。李家发规划路为东西方向，穿越漳河处位于后港河下游约1.7km处。综上分析，漳河蓄水闸闸址拟定在后港河口下游约1.7km的叶村。闸址见图1。

图1　漳河蓄水闸闸址示意图

3　蓄水闸闸孔规模确定

3.1闸址处地形地貌及地质条件

闸址处河道宽340～420m，主河槽呈S弯，河槽偏左堤侧，河槽宽50～64m，河底宽约20～32m，河道底高程1.22～2.64m；左岸河滩地宽75～85m，滩地高程9.2～10.7m；右岸河滩地宽约220～ 270m，滩地高程8.1～10.2m。

根据本次勘察成果，勘察深度范围内地层自上而下分述如下：人工填土层、①轻～中粉质壤土层、②重粉质壤土层、③淤泥质中粉质壤土层、④砂壤土层、⑤砂砾石层、⑥砾卵石层、⑦砂岩层，各土层物理力学指标见表1，蓄水闸持力层为⑤砂砾石层及⑥砾卵石层。

表1　各土层承载力、力学性指标建议值表

3.2过闸流量确定

按照《水力学》，粗糙度不同的明渠及复式断面明渠的水力计算，将现状河道河槽、河滩行洪流量分摊[1]，计算公式如下：

式中：Q——过流流量（m3/s）；

A——过流面积（m2）；

C——谢才系数；

R——水力半径（m）；

i——水面比降；

K——流量模数（m3/s）；

n——粗糙系数；

λ——湿周（m）。

经计算，50年一遇设计洪水，闸下水位13.04m，河槽行洪流量452m3/s，河滩行洪流量548m3/s，现状河道行洪流量1000m3/s。要求蓄水闸过闸流量不小于452m3/s。

3.3闸孔净宽确定

闸址处河底高程一般在1.22～2.64m之间，考虑到底板厚度，拟定闸槛高程2.5m、3.0m两个方案进行技术经济分析，经计算，闸底槛高程定为3.0m，闸孔总净宽60m，4孔，单孔净宽15m。

漳河蓄水闸具有蓄水、行洪功能，在非汛期闸门关闭挡水，最高设计蓄水位为10.0m。在汛期行洪时，闸门完全打开，50年一遇设计洪水位为13.04m、200年一遇校核洪水位为14.04m，正常蓄水位与洪水位相差较大，闸门选用弧形钢闸门型式。

3.4闸室结构布置

水闸采用开敞式闸室型式，钢筋混凝土结构，共4孔，单孔净宽15m，总净宽60m。水闸底槛高程为3.0m，闸室顺水流方向长30m，闸室总宽度为81m。闸室采用墩墙分缝结构，闸室共分两块，以闸中心线对称布置，闸墩为实体结构，分缝处闸墩宽0.8m，中、边墩均宽1.2m，上下游墩头均设计为圆弧形。在闸墩侧面设梯型牛腿埋设闸门支铰，牛腿厚1.2m。闸室结构布置见图2。

图2　闸室结构布置图

4　蓄水闸总体布置方案比选

4.1蓄水闸总体布置方案拟定

根据地形、地质条件，拟定右滩地建闸和河道内建闸两个总平面布置方案进行技术经济比较，因此选择以下两个方案进行比较，择优选用[2]。

方案一：在右滩地上建闸（见图3）。右滩地闸中心线距离原河道中心线约146m，将原河道主槽裁弯取直。建筑物顺水流向总长146m（上游护底、闸室、下游至防冲槽末端），闸室段总宽82m；上下游开挖引河与现状河道连接，上游引河最长开挖320m，下游引河最长开挖110m；两岸布置连接桥与左右堤防相连，左岸连接桥长213m，右岸连接桥长126m，含闸上交通桥在内，交通桥总长413.8m。

方案二：在原河道内建闸（见图4），河槽断面不足部分，向右滩地扩挖建闸，闸中心线较原河道中心线右移30m。建筑物顺水流向总长146m（上游护底、闸室、下游至防冲槽末端），闸室段总宽82m；上游河道最长开挖长300m，下游河道最长开挖长200m；两岸布置连接桥与左右堤防相连，左岸连接桥长103m，右岸连接桥长236m，含闸上交通桥在内，交通桥总长413.8m。

4.2方案比选

图3　蓄水闸总体布置方案一（右滩地）

图4　蓄水闸总体布置方案二（原河道）

（1）从地质条件分析

方案一和方案二地质情况基本一致。根据地质勘察报告，河道底部地层自上而下分布为⑤层砂砾石、⑥层砾卵石、⑦层砂岩；右滩地地层自上而下分布为①层轻～中粉质壤土、③层淤泥质中粉质壤土、④层砂壤土、⑤层砂砾石、⑥层砾卵石、⑦层砂岩；两闸址地基土层分布十分相似，持力层均为⑤层砂砾石，该层土透水性较强，强度高，压缩性低，地勘报告推荐承载力为240kPa；持力层以下均为⑥层砾卵石、⑦层砂岩。

因此，两闸址方案水闸地基承载力能满足要求，不需处理；但相对透水层⑤砂砾石透水性较强，均需要进行闸基防渗处理，方案一闸底板以下⑤砂砾石层、⑥砾卵石层向主槽侧逐渐加厚，方案一闸底板下⑦砂岩层顶标高为-3.20，方案二闸底板下⑦砂岩层顶标高为-3.64，闸基防渗处理措施需截穿透水⑤砂砾石、⑥砾卵石层，进入不透水⑦砂岩层，所以，从地质条件上看，方案一地质条件略优于方案二。

（2）从平面布置及进、泄洪效果分析

两方案的结构布置相似，闸槛高程均为3.0m，水闸规模均为4孔×15m。平面布置上方案一将主槽S弯裁弯取直，重新开挖上下游引河与原河道连接，建闸后上、下游河道较顺直，而方案二在原河道内建闸，仅向右滩扩挖布置，现状河槽为S弯，建闸后上、下游河道弯曲，泄流后对下游河道冲刷较大，因此从平面布置及进、泄洪效果上，方案一优于方案二。

（3）从工程占地上：方案一永久占地为118.86亩，方案二永久占地73.18亩，方案二优于方案一。

（4）工程量与投资

上述两方案的主体结构相同，工程量主要差别在基坑的开挖与回填、上下游引河的开挖与回填、施工期临时工程、工程占地，两方案除去相同结构的工程量，差异项工程量投资对比见表2。