沿海挡潮闸下游消能防冲措施设计浅析

柳豹 江苏省淮沭新河管理处

我国很多沿海城市在临近滨江、河流、海峡等地方都会建筑一些大中型的挡潮闸，但是由于建造的时期过早，其中存在诸多安全的隐患。在挡潮闸下游的地方经常会发生阻塞的情况。由此可见，加强江海堤防的重新修建工程是目前的首要任务。

1.提出相关的问题

通过观察江苏省滨江临海的挡潮闸可发现，由于建造的时期过于久远，很多都已经出现了破损的情况。经过有关部门的组织，将原来的老闸进行下游的迁建，很多新闸址的下游基本上是海滩，几乎没有汇流的港道，下游潮位如果不停的跌落，消能防冲的设施就会直接暴露在外面，这对于挡潮闸的危害颇大。大部分的闸址土质抵抗冲击能力比较弱，从而导致溯源被冲刷，甚至引起挡潮闸的主体发生更加严重的安全影响。近几年南方地区的雨量变得越来越多，随之水流量也变得越来越快，为了保障生活的安全性，加快低潮位的抢排工作，促进挡潮闸的有效运行是当务之急。

在沿海挡潮闸下游消能防冲措施设计中，将最低潮位时闸门敞开作为主要的设计标准，虽然可以引起工程的投资，但是在实际的操作过程中是非常不合理的。如果工程增加的经费并不多，想要达到具备经济性的同时又实现实用的消能防冲措施，这是一个非常值得探讨的问题。本文主要根据掘苴新闸的情况为例子，对沿海挡潮闸下游消能防冲措施的优化设计进行相应的研讨以及分析。

2.对相关因素进行分析

在挡潮闸的说法中，一直都有着十闸九冲过的现象，下游的冲刷就更难避免了。通过综合的分析，全面了解下游消能防冲设施的破坏主要有以下几个因素：（1）大部分的沿海潮位站点比较少，闸址处有关潮位的资料也不多，从而导致在理论计算的时候缺少最基本的数据。（2）由于土质的抵抗冲击能力比较差，闸址的地址基本上属于海成地貌，粉砂作为表层，沙土的质地有比较细，如此一来，被冲刷的可能性就大大提升了。（3）现在很多新闸都喜欢建设在海滩上，出去全新建设的三百米左右的港堤之外，基本上没有任何的汇流港道。等到水流出闸址之后，直接平铺进海，对消能而言是非常不利的。（4）下游的船只经过之后随意的停靠，导致了排涝时期内出闸的水流出现紊乱的现象。（5）随着我国经济的迅速发展，下垫面的条件发生了巨大的改变，从而导致降雨的汇流量加快了不少。除此之外在防止洪灾以及排涝的过程中对于排水的要求也比较高，遇到下大雨的时候需要尽快开展排涝工作，从而降低内河的水位。（6）降雨时空气中的分布情况不太均衡，局部地区的强制降雨概率随之上升，这种极端的天气进行严格的设计以及施工是非常困难的。

3.对全新的挡潮闸下游消能防冲开展有效的措施

3.1 工程的基本概述

通过分析如东县老掘苴闸发现，作为掘苴河的入海口，是典型的中型挡潮闸，同时也是南通地区最重要的排涝挡潮闸。根据相关部门的开发规定，需要将原本的老闸进行下游的迁移，然后建设全新的掘苴闸。迁移后的掘苴闸位于原本老闸下游的2.5KM的地方，其中主要设计5个孔，分别是：两个8m孔+12m一个孔+8m的两个孔，中间的孔具备了兼顾通航的功能。将闸底板面的高度设计成-1.5m，其中最大排涝流量可达525m3/s.整个工程的周期长达7个月，等到竣工验收完毕之后，工程的质量被评定为优良的效果。

3.2 消能防冲的设计

在新闸消能设计的期间，将其他沿海挡潮闸的建设经验以及教训作为前提，从而优化消力池的计算方式，以此改进了消能防冲的设施布置。在确认挡潮闸规模的时候，需要依照设计暴雨推求洪水的过程以及汛期连续的4D平均高潮位进行相结合，将结合内的河水位置槽蓄量关系曲线图进行调洪的计算，以此确定闸室内的总体净宽。整个消能的设计对于工程概况的选取是非常不利的，根据上述所说的洪水计算，对闸上高水位相对应的最大流量；内河汛期过程中正常的高水位遇见外海测平均低潮位以及闸上比较高的水位遇见闸下较低潮位时期对应的最大流量进行分别的消能计算。

在实际中，力池的长度为25m厚度和宽度是1m和1.7m。另外，通过计算得出的结果，对于闸下设计的潮型中的最低潮位控制在-0.35m，而闸上的高水位是2.8m。这个时候闸门最大的开度为1.97m，因此，经过的闸流量在446.8m3/s左右。考虑到挡潮闸下游后冲刷的必然性以及各海滩淤涨型的特点，在消能防冲的有效措施中，对于布置的改变基本上是通过以下这个思路出发的：将水平防冲变成垂直防冲，在设计工况下统一闸下出现冲刷的情况，但需要确保闸主体的安全性。另外，适当地缩短港道护底防护的范围，从而节省整个工程的投资。具体让其表现于：在消力池的后面接上一个20m的钢筋混凝土护底和一个长度为20m的防冲排桩连为整体，再接抛石防冲槽。当下游出现最大冲击的极端情况后，确保闸室主体的安全是关键点。港道两侧的港堤可以采取浆砌石进行坡道的保护，破底设计抛石作为护脚。

3.3 水损的处理方式

在2008年以及2009年期间，汛期曾经遭受过特别大的洪涝，经过超标的泄洪之后，防冲排桩到闸主体之间的结构丝毫没有受损，但是港道底部则出现了不同程度的冲刷情况，与此同时引发了局部港堤边坡坍塌的现象。经过相应的分析后发现，在工程建设的前期工作中，受到了投资方的约束，下游港道的底部出现护砌过短的情况，从而导致抗冲能力变差。由此可见，虽然港道的冲抗能力还没有完全超过设计中计算的深度，也没对闸主体构成了一定的威胁，但是总体而言对港堤的安全引发了一系列的问题。通过相关部门的研究，利用预备的费用对防冲槽外的河床和港堤进行适当的处理是非常有益的一项工作。

通过综合分析，由于闸下实际的最低潮位在-1.5m的状态下，适当的降低下游港道底高程，从而加深低潮位时期港道内的水深。与此同时，加长港道底部的防护范围，从而保障港堤边坡的安全也是非常有必要的。防冲桩外侧的港道底高程经过降低址后，外部海滩和客观上形成了所谓的二次消能。港堤以外都视作滩地，将水流当成漫滩流，由于水流的速度减少了，所以也不会发生较大冲刷的情况。如东县的海域几乎属于淤涨型的，根据以往的工程建设经验而言，就算是出现冲刷的情况，不再排水期的期间，通过潮汛就能将其淤平，可以完全排除对工程造成危害的情况。

4.结束语

综上所述，加强建设消能防冲设施的目的是为了挡住或者排泄水工建筑物的杂质。大部分沿海的挡潮闸其地理位置以及水文和地质条件的特殊，从而引发消能防冲的设施遭受到破坏。通过分析如东县掘苴新闸的建设，在整个工程施工的期间都应该考虑排水的问题，将水平防冲变成垂直防冲的体系。同时通过适当的降低港道底高程等相关措施，加强整个下游的消能防冲效果。对于整个工程的经费增加的情况下，需要确保闸下消能防冲设施的安全性，并且延长低潮位期间的开闸排水时间，从而获取预期时的有效效果。