于曹闸工程设计分析

郭相军 韩素珍 牛广伟

(河南省安阳市河道管理处 455000)

于曹闸工程设计分析

郭相军 韩素珍 牛广伟

(河南省安阳市河道管理处 455000)

在水闸设计中，水闸选型、闸孔方案选择、闸轴线选择、回水影响、启闭机选择等问题是最值得重视的。本文针对于曹闸设计中的一些问题进行了详细分析，提出了于曹闸的最佳设计方案。

水闸 设计 闸孔方案 分析

1 工程概况

于曹闸工程位于安阳市区的洹河导线桩号34+720处，是一座景观节制闸。该闸按50年一遇洪水流量设计，流量2300m3/s，蓄水高度7.9m，为大(2)型工程，工程等级为2等，主要建筑物级别为2级。

2 于曹闸工程设计

2.1 闸型选择

于曹闸工程位于市区，闸型选择应与周边环境协调，造型新颖，选取平卧门闸和双扉门闸进行比较。平卧门闸方案：闸孔为7孔，单孔宽11m，中孔和边孔为单孔一联，其他两孔一联，共5联，闸室总净宽94m，闸墩长22m，采用平卧钢闸门，液压启闭机控制。泄洪时，闸门平卧于闸底板，蓄水时，闸门升起，蓄水高度可任意调节，最大蓄水高度7.9m，闸顶可形成溢流。双扉门闸方案：闸孔为7孔，单孔宽10m，中孔和边孔为单孔一联，其他为两孔一联，共5联，闸室总净宽83.8m，闸墩长20m，采用双扉钢闸门，液压启闭机控制。蓄水时一扉闸门可控制最低水位，另一扉闸门可任意调节蓄水高度，闸顶可溢流，泄洪时，两扉闸门全部开启。两闸型方案投资相差不大，主要从闸门运行管理和景观作综合比较，因双扉门启闭灵活，开启度宜调节，管理运行方便，采用双扉闸方案。

2.2 闸孔方案选择

于曹闸设计采用7孔、单宽10m的节制闸和5孔、单宽14m的节制闸两种布置型式进行方案比较。7孔、单宽10m的节制闸，闸室共分5联，边孔和中间孔各为一联，其他两孔各为一联，相邻两联之间设缝墩。优点：闸孔宽度小，利于闸室结构受力，闸孔不易变形，整体性好。缺点：闸墩数目多，闸门孔数多，相应配套附件也较多。5孔、单宽14m的节制闸，闸室共分3联，边孔和中间孔各为一联，相邻两联之间设缝墩。优点：闸室宽度大，闸墩数目少，视觉效果好。缺点：底板较厚，配筋量大，闸门重量大，闸门制作、安装相对难度大，启闭机规格高，投资大。通过以上比较，考虑到工程结构简单，易于施工，技术可行，经济上合理，采用7孔、单宽10m的节制闸。

2.3 闸轴线选择

为了取得更好的城市水系景观效果，满足永明路至京港澳高速公路之间的水系景观，现场查勘了高速公路上下游1km河道。于曹橡胶坝附近河段相对顺直，河道断面宽阔，水流稳定，便于枢纽工程布置。该段河道各土层单元的强度、压缩性及主要持力层的承载力特征值基本一致，无岸边塌岸、滑坡等问题，具备建闸条件。通过以上分析，闸址选在高速桥下游于曹橡胶坝附近，闸轴线选择原则为尽量利用原橡胶坝工程，减少工程拆除量，闸轴线选在原橡胶坝铺盖上游80m处，原橡胶坝铺盖、坝底板、消力池、海漫保留使用不再拆除。根据《水闸设计规范》，为了保证节制闸泄水通畅，减小对上下游河床的冲刷影响和对堤防的威胁，节制闸轴线宜与河道中心线正交，因此采用工程轴线与河道上游中心线正交、消力池后与原于曹橡胶坝铺盖中心线顺接的布置方案。

2.4 闸槛高程确定

闸槛高程确定，不仅对闸孔的型式、尺寸和闸室的稳定性有着决定性的影响，而且直接关系到整个水闸工程的工程量和造价。一般情况下，节制闸闸底板高程宜与河底齐平。于曹闸闸址处设计河底高程为61.84m，因此闸槛高程确定为61.84m。

2.5 回水影响分析

于曹闸设计蓄水位69.74m时，对于发生20年一遇洪水及较小洪水时，该蓄水区均在两岸堤防以内，不涉及人口、耕地及其他设施的淹没问题，亦不对堤防造成影响。本设计主要计算水闸在设计蓄水位正常运行情况下，一般流量所形成的河道水面比降对回水范围内的影响。回水区间分布有8处过河交叉建筑物，其中有7座桥梁(京港澳高速公路桥、光明桥、平原桥、东风桥、安阳桥、五七桥、殷都桥)，1座橡胶坝(殷都橡胶坝)。根据枯水期洪水计算，多年平均枯水期(11～5月)流量12～66m3/s，挡水闸以设计蓄水位69.74m正常运行时，过水断面较大，水位壅高很小，不会对沿河建筑物造成影响。

2.6 浸没影响分析

于曹闸设计蓄水位69.74m，洹河两岸大部分为相对不透水的低液限黏土，仅在桩号34+720～34+200和33+288～33+668段左岸存在级配不良砂，高程均在67.00m以下，低于地面3.5m以上，正常蓄水位对两岸农作物及建筑物安全不产生浸没影响。

2.7 液压启闭机设备选择分析

启闭设备选择原则是：技术先进，经济合理，操作可靠，安全运行，维修方便，景观协调和安全卫生等，并能尽量发挥启闭机在工程中的最大效益。根据于曹闸的水工布置、门型、孔数及操作运行时间要求等，适用于固定式启闭机，包括卷扬式启闭机、螺杆式启闭机、液压启闭机。卷扬式启闭机和螺杆式启闭机属于传统式启闭设备，需建设启闭室，影响水利景观。液压式启闭机设备简单，操作灵活，布置紧凑，适应性强，对景观水利工程效果好，并且在电气控制、输出力、过载保护、节能、安全可靠、使用寿命等方面具有优势。因此于曹工程选用液压式启闭机。为了保证闸门平稳运行，在液压系统中设置了纠偏回路，采用闭环控制。

3 结语

于曹闸工程作为安阳市城建三年计划中的重点工程，建成后可抬高洹河蓄水位，扩大市区水面，形成水上旅游线路，将洹河两岸文字博物馆、袁林、洹园、殷墟博物苑等景点联系在一起，把洹河沿岸打造成具有鲜明地方文化特色、开放性的滨河历史文化景观带，推进安阳市旅游发展步伐。