辽宁省双台子河闸枢纽工程过流能力的分析

周 敏

（辽宁省水利水电勘测设计研究院 辽宁 沈阳 110006）

1 概述

1.1 工程概况

双台子河闸位于盘锦市双台子区东郊，是辽河下游的枢纽建筑物，建在感潮河段的末端，闸址距河口57.3km，位于辽河盘锦城市防洪段，是辽河下游防洪体系的一个重要组成部分。枢纽工程的主要作用是抬高闸上水位，防海潮倒灌，改善水质，调蓄水量，保证盘锦地区辽河两岸74万亩水田用水和盘锦市西部近65万亩芦苇的灌溉用水以及盘锦市的部分工业用水和城市居民用水。

双台子河闸工程包括：深孔闸、进水闸、船闸、上下游导流堤、小柳河倒虹吸、分洪堤和防汛交通桥等。

双台子河闸建于1968年，1995年进行了改建设计，对原拦河闸、双绕进水闸、船闸、翼墙等进行了抬高和加固，深孔闸闸门形式改为双扉闸门。

1.2 水闸枢纽工程存在主要问题

2011年，经水利部水利建设与管理总站复核，同意双台子河闸Ⅲ类闸的安全评价鉴定，泄洪能力严重不足。

双台子河深孔闸设计泄洪能力3000m3/s，上游堤防已经达到100年一遇洪水标准，流量为5000m3/s，下游城防段已达200年一遇洪水标准，流量为6800m3/s。该闸与上、下游防护体系不适应，过流能力严重不足。

双台子河闸深孔闸共14孔，闸底板高程为-4.0m。闸址处原河道高程为3.0m左右，深孔闸是在原河床下挖了7m后修建的，由于局部挖深河床加上辽河天然径流偏枯，再加上沿河工、农业用水猛增，迫使双台子河闸长期闭闸不开，使深孔闸上下游泥沙淤积严重。深孔闸闸前淤积严重，闸前最大淤积深度已达7m多，平均淤积深度2m，淤积严重。

2 除险加固设计方案

为解决双台子河闸枢纽工程泄洪能力不足的问题，通过加孔改造方案解决双台子河闸防洪安全，即在深孔闸左侧滩地修建浅孔闸。

经技术、经济比较，浅孔闸的闸底板高程采用3.0m，单孔宽度10m。

将原上游的防洪斜堤加固后作为堤顶过流的挡水建筑物（过水斜堤）。过水斜堤为均质土堤，堤长2516.0m，堤顶高程7.8m～11.08m，堤顶宽8.00m，采用混凝土结构。

3 泄流量计算

由于双台子河闸枢纽工程泄流建筑物多，经多年运行后受冲淤变化的影响地形复杂，因此本次设计采用河道二维恒定流计算斜堤过流量。根据实测资料推求双台子河闸深孔闸的综合流量系数确定深孔闸的过流量，浅孔闸的过流量采用水闸规范公式计算。

3.1 深孔闸流量系数分析

双台子河闸由于hs/Ho>0.9，因此根据《水闸设计规范》中高淹没度的堰流公式计算过流量：

式中，Q——过闸流量，m3/s；

hs——由堰顶算起的下游水深，m；

式中，μ0——淹没堰流的综合流量系数；

B0——闸孔总净宽，m；

H0——计入行进水头的堰上水头，m。

但是由于深孔闸是在原河床下挖了7m后修建的，由于局部挖深河床加上辽河天然径流偏枯，再加沿河工、农业用水猛增，迫使双台子河闸长期闭闸不开，使深孔闸上下游泥沙淤积严重。由于受河床淤积的影响，双台子河闸的过流状态与水闸规范公式的使用边界条件不完全相符，比如：双台子河闸枢纽工程原设计闸上水位为6.80m时，泄流量为3000m3/s，但1985年洪水中泄量仅为设计流量的61.7%，所以深孔闸的泄洪能力采用水闸规范计算，同时应考虑竖向收缩的影响。本次设计对深孔闸历年汛期实测水位、流量数据进行整理后，分析由于河床局部挖深建闸对过流能力的影响。

表1 实测资料流量系数计算成果表

表2 双台子河闸枢纽工程泄流计算成果表

根据建闸后过流量大于1000m3/s以上的59天较大洪水实测数据推算平均综合流量系数为0.804。根据计算结果分析：综合流量系数的变化受河道冲淤变化的影响很大，与流量～水位的变化没有明显的规律可循；但是总体的趋势是随着过流量的加大，综合流量系数也相应加大。

本次除险加固设计选取历史上发生的3次流量在2000m3/s以上的较大洪水实测数据，推求深孔闸的实测综合流量系数均值为0.851，推算深孔闸的竖向收缩影响系数为0.863。

综上分析：由于受河床淤积的影响，深孔闸的过流状态与水闸规范公式的使用边界条件不完全相符，因此本次除险加固设计深孔闸的综合流量系数采用将水闸规范公式乘以竖向收缩影响系数的方法进行过流能力的分析，影响系数经分析采用0.86，该结果对于计算设计洪水的过流量是偏于安全的。即深孔闸的综合流量系数应为：

3.2 双台子河闸枢纽泄流量计算

浅孔闸的过流量采用水闸规范公式计算。经多方案比选后确定在现有原双台子河闸船闸左侧100m分洪导流堤内的滩地上新建浅孔闸18孔，底板顶高程3.00m，闸门采用平板钢闸门，闸门孔口尺寸（宽×高）10.00m×1.90m。

过水斜堤的顶堤高程为7.8m，斜堤的过流量采用二维恒定流计算成果。

双台子河闸枢纽泄流量计算成果见表2。

4 结语

有一些工程的运用条件跟规范公式的使用边界条件不完全相符，因此在实际设计工程中，需要根据实际情况进行分析后进行适当的修正。双台子河闸深孔闸属于下挖型平原水闸，现状淤积严重，过流状态与水闸规范公式的使用边界条件不完全相符，本文通过对深孔闸历年汛期实测水位、流量数据进行整理后，分析由于河床局部挖深建闸对过流能力的影响，综合流量系数采用将水闸规范公式乘以竖向收缩影响系数的方法进行过流能力的分析，采用河道二维恒定流计算斜堤过流量，为类似的水闸枢纽工程设计提供了参考经验。陕西水利