潘庄引黄闸设计水位分析计算

张娟，刘德东，纪玉翔

（1.山东黄河勘测设计研究院，山东 济南 250013；2.山东省水利勘测设计院，山东 济南 250014）

潘庄引黄闸设计水位分析计算

张娟1，刘德东2，纪玉翔1

（1.山东黄河勘测设计研究院，山东 济南 250013；2.山东省水利勘测设计院，山东 济南 250014）

本文通过分析计算，依次确定了潘庄引黄闸的设计引水位、设计和校核防洪水位、最高运用水位、施工期设计水位，为潘庄引黄闸的后续设计工作奠定基础。

潘庄引黄闸；设计引水位；最高运行水位；施工期设计水位

潘庄引黄闸位于山东省德州市齐河县马集乡潘庄险工13#～17#坝之间，相应临黄大堤左岸桩号63+120处。1971年10月兴建，1979年10月进行了加固改建。2003年5月由武汉大学工程检测中心对该闸进行了安全鉴定，潘庄引黄闸为Ⅳ类闸。2011年7月黄委会黄河水利科学研究院对潘庄引黄闸安全鉴定成果进行了全面核查，核查结论是同意潘庄闸为Ⅳ类闸的安全鉴定结论。

根据安全鉴定结论，除险加固的主要任务为拆除重建潘庄引黄闸。新建潘庄闸位于潘庄险工17#～21#坝之间，闸轴线位于19号坝，大堤桩号63+263处，钢筋混凝土涵洞式水闸，分上游连接段、闸首及洞身段、下游连接段。

1 水位流量关系

虽然潘庄闸处无水文站，但其上游有艾山水文站、下游有泺口水文站，都是黄委Ⅰ类水文站，测站资料准确可靠，可以满足潘庄设计计算精度。因此，利用艾山站、泺口站2011—2013年实测水位流量成果点绘水位流量关系曲线。艾山站、泺口站水位流量关系见图1、图2。

2 设计引水流量

根据《黄河下游引黄涵闸、虹吸工程设计标准的几项规定》（黄工字［1980］第5号水利部黄河水利委员会），设计引水时相应黄河流量艾山水文站（31+050）为350.0m3/s，泺口站（135+700）为200.0m3/s，线性内插出潘庄引黄闸（63+263）处设计引水时黄河流量为304.0m3/s。因此，潘庄引黄闸设计引水相应大河流量为304.0m3/s。

图1 艾山站水位流量关系

图2 泺口站水位流量关系

3 设计水位

3.1 设计引水位

设计引水位相应河道流量的水位即为设计引水水位。设计引水位采用工程修建前的3年平均值。

设计引水位推算采用以下三种方法：

方法一：利用艾山站、泺口站2011—2013年实测水位流量关系，分别查出黄河流量304.0m3/s时，相应的水位平均值H艾山为37.64m（大沽高程，下同，该闸处的大沽与黄海高程差为1.23m），H泺口为26.55m，利用线性插值计算潘庄闸引水口处的大河水位为34.23m。

方法二：利用艾山站2011—2013年水位流量关系，查处黄河流量304m3/s时，相应的水位平均值H艾山=37.64m，根据2011—2013年实测大断面资料，计算艾山至潘庄河段的大河水面比降J=0.096‰，推算至潘庄闸引水口处的黄河水位为34.56m。

方法三：根据2009—2013年潘庄大断面资料和艾山站当日流量资料，分析计算当艾山站304m3/s时，对应的潘庄断面的平均水位为34.49m。潘庄闸引水口处的黄河水位为34.49m。

综合考虑以上三种方法计算成果，从引水安全出发，选取潘庄闸引水口处黄河流量304m3/s时相应水位34.23m作为潘庄引黄闸的设计引水位，换算成黄海高程为33.0m，本次设计引水位取33.0m。

3.2 设计和校核防洪水位

设计水平年：根据《黄河下游标准化堤防工程规划设计与管理标准》，工程建成后第30年作为设计水平年。潘庄引黄闸除险加固工程于2013年建成，设计水平年即为2043年。

根据黄规计[2011]148号文《关于印发黄河下游病险水闸除险加固工程设计水位推算结果的通知》，据黄河下游河道冲淤预测，采用《黄河古贤水利枢纽项目建议书》成果，即小浪底水库运用后下游河道2020年左右冲刷到最大，2028年左右淤积恢复到2000年状态。此后，黄河下游年平均淤积量为3.45亿t，各河段的年平均淤积抬升速率为：铁谢～花园口河段为0.047m/a；花园口～高村河段为0.062m/a；高村～艾山河段为0.073m/a；艾山～利津河段为0.075m/a。

潘庄引黄闸位于黄河大堤左岸桩号63+263处，采用艾山（31+050）和韩刘（77+787）两处黄河防总颁发的相应黄河流量11000m3/s的2000年设计防洪水位，内插出潘庄引黄闸（63+263）处2000年设计防洪水位。根据鲁黄防办发[2000]13号文，艾山和韩刘两处设计防洪水位分别为45.72m和41.14m（大沽高程），内插出潘庄引黄闸2000年设计防洪水位为42.56m（大沽高程）。

考虑到水位年升高率，经计算潘庄引黄闸设计防洪水位为43.69m（大沽高程），换算黄海高程为42.46m，取值为42.5m。

校核防洪水位：为设计防洪水位加1m，即为43.5m。

3.3 最高运用水位

采用艾山（31+050）和韩刘（77+787）两处黄河防总颁发的相应黄河流量5000m3/s的2000年水位，内插出潘庄引黄闸（63+263）处2000年水位。根据鲁黄防办发[2000]13号文，艾山和韩刘两处水位分别为42.98m和38.61m（大沽高程），内插出潘庄引黄闸处水位为39.97m（大沽高程）。

黄河下游各河段恢复到2000年状态水位作为起算水位，工程建成后（2013年）第30年（2043年）作为设计水平年，水位年平均升高约为0.075m。则潘庄引黄闸最高运用水位为41.10m（大沽高程）。换算成黄海高程为39.87m，取值为39.9m。

3.4 施工期设计洪水及相应水位

根据规范要求，工程导流建筑物级别为4级，施工期设计洪水标准选定为10年一遇。根据工程施工组织设计及进度要求，潘庄引黄闸主体工程施工期安排在非汛期，3月～6月调水调沙前。

利用艾山、泺口站2011—2013年实测水位流量关系查出10年一遇的施工流量为2305m3/s，计算潘庄闸处相应的施工期设计水位为36.56m，换算为黄海高程为35.33m。

4 结语

潘庄闸引水口处黄河流量304.0m3/s时相应设计引水位33.0m；黄河流量11000.0m3/s时对应的设计防洪水位为42.5m，校核防洪水位为43.5m；黄河流量5000.0m3/s时对应的最高运用水位为39.9m；潘庄引黄闸施工期设计洪水为2305.0m3/s，对应的施工期设计水位为35.33m。

（责任编辑迟明春）

TV66

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1009-6159（2017）-02-0003-02

2016-07-18

张娟（1982—），女，工程师