浑南拦河枢纽工程运行调度模式研究

吕爱民

（沈阳市浑河管理中心，辽宁 沈阳 110011）

1 工程概况

浑南拦河枢纽工程位于浑河沈阳城市段的中心部位，具有灌溉、景观、航运、城市防洪等诸多功能。工程始建于1988年，建设之初只是为了满足农业灌溉之需。1995年拦河坝被洪水冲毁后，1996年恢复重建。

原浑南拦河坝为钢筋混凝土滚水坝，汛期不能调节洪水，只能抬高水位，严重阻碍了河道行洪。2008年，按照市政府的要求，沈阳市水利局对浑南拦河坝进行了改造。在保持工程位置、原有功能不变的前提下，由原来的滚水坝改为橡胶坝。依据GB50201-94《防洪标准》、SL252-2000《水利水电工程等级划分及洪水标准》的规定，确定本工程等别为Ⅲ等，建筑物级别为3级，其设计洪水标准为50年一遇，相应设计泄量为4074 m3/s，校核标准为300年一遇，相应设计泄量为6294 m3/s。改建后的浑南拦河建筑物由充水式橡胶坝结合进水闸、调节闸和船闸四部分组成，是城市段最为典型的枢纽工程。

浑南橡胶坝是在原拦河坝基础上，改为5孔充水式橡胶坝，坝长349.6 m，每孔净宽69 m，坝底板宽7.0 m，底板高程38.5 m。橡胶坝坝顶高程为40.5 m，坝高2 m，边墩顶高程为44.3 m，坝上最大溢流水深按0.5 m计，其最大溢流量为188 m3/s。

浑南调节闸由原冲沙闸改建。顺水流方向长12 m、宽22.6 m、净宽18 m，分3孔，闸底板高程36.96 m，中墩和边墩高程均为44.56 m。闸门为平板钢闸门，宽6 m、高3.3 m，启闭机选用集成式液压启闭机。

浑南进水闸位于浑河左岸，为浑南灌区引水工程，不参与浑河河道的泄洪。进水闸共计3孔，每孔净宽3 m，胸墙式水闸，闸门为平板钢闸门，宽3 m，高3 m，启闭机选用液压启闭机。

沈水湾船闸于2008年建成，延伸航道5 km。闸门为对开式钢制三角门，闸室长40 m、宽8 m，落差3 m，上下游引航道各长42 m、56 m，次弃水量2000 m3，通过时间15 min。

2 运行调度模式

1）浑南拦河橡胶坝坝上溢流最大水深不得超过0.5 m，当上游来水流量低于188 m3/s时，采用橡胶坝坝上溢流方式调度，其控制水位不超过41 m，水位与泄量对应关系如表1所示。

表1 浑南橡胶坝坝上溢流水位泄量关系

其不同坝上水深时的泄量按公式（1）计算。

式中：Q——过闸流量，m3/s；δ——淹没系数，δ＝0.97；ε——淹流侧收缩系数，ε＝0.97；B——泄流闸宽；m——流量系数，m＝0.37；h0——计入行进流速的堰顶水头m。

2）上游来水量超过188 m3/s，不超过525 m3/s时，控制水位不超过41 m，可用调节闸进行控制配合橡胶坝坝上溢流，保证浑南拦河橡胶坝坝上溢流水深不超过0.5 m。调节闸正常运行时（水位41 m）过流量为337 m3/s。调节闸正常运行全开状态下水位与流量关系见表2。

调节闸闸室分3孔，泄流净宽18 m，底板高程36.96 m不同水位泄量按公式（1）计算。其中δεm＝2.3057，全开时B＝18 m。

3）上游来水量超过525 m3/s，不超过873 m3/s时，控制水位不超过41 m，可用调节闸进行控制配合橡胶坝1孔坍坝（第3孔）调度，保证浑南拦河橡胶坝坝上溢流水深不超过0.5 m。此时对应的水位流量关系见表3。

4）上游来水量超过873 m3/s，不超过1222 m3/s时，控制水位不超过41 m，可用调节闸进行控制配合橡胶坝2孔坍坝（第2，5孔）调度，保证浑南拦河橡胶坝坝上溢流水深不超过0.5 m。此时对应的水位流量关系见表4。

表2 调节闸全开水位泄量关系

表3 调节闸全开加坍1孔橡胶坝水位泄量关系

表4 调节闸全开加坍2孔橡胶坝水位泄量关系

5）上游来水量超过1222 m3/s，不超过1571 m3/s时，控制水位不超过41 m，可用调节闸进行控制配合橡胶坝3孔坍坝（第1，3，5孔）调度，保证浑南拦河橡胶坝坝上溢流水深不超过0.5 m。此时对应的水位流量关系见表5。

表5 调节闸全开加坍3孔橡胶坝水位泄量关系

6）上游来水量超过1571 m3/s，可用调节闸进行控制配合橡胶坝全坍坝调度，此时对应的水位流量关系见表6。

表6 调节闸全开加坍5孔橡胶坝水位泄量关系

7）充水橡胶坝冬季不宜使用应坍平越冬，在冰冻期前放空坝袋，将坝袋内和管路中积水排空。如在冬季需充坝挡水时，要降低坝高运行，并注意在结冰期不能调节坝高，只有在坝袋内冰溶化后才能充胀或坍坝。

8）船闸在橡胶坝坍坝运行时停止运用。

9）进水闸在农业供水及城市生态环境供水时使用，不参与汛期河道泄洪。

10）冬季运行时，为了保证工程安全，船闸、调节闸和进水闸的闸前要保持一定的活动水面。