液压升降坝工程对河道防洪的影响

马贵友

（海城市水利工程建设质量安全监督站，辽宁 海城 114200）

液压升降坝工程对河道防洪的影响

马贵友

（海城市水利工程建设质量安全监督站，辽宁 海城 114200）

液压升降坝是近年来发展起来的一种新型拦河建筑物，它对河道防洪可能产生的各种影响，目前尚无权威性结论，文中通过对辽宁省海城市液压升降坝的防洪影响研究表明，液压升降坝比传统的拦河建筑物对河道产生的影响小。

液压升降坝；防洪影响；研究

1 工程概况

海城河液压升降坝工程为海城河整治工程的重要组成部分，位于新立桥与新海高跨河大桥之间的海城河河段上，工程形式采用液压升降坝，闸室长10.50 m，净宽240.20 m，闸顶高程25.50 m，底板高程21.50 m，挡水高度4.0 m，40扇，每扇6.0 m。边墩、面板及底板均采用钢筋混凝土结构，强度等级C30，抗渗等级W 4，抗冻等级F200。运行方式为汛期全部开启行洪，非汛期拦河蓄水。

2 防洪影响分析

2.1 水文计算分析

这次海城河水文计算，参考辽宁省水利水电勘测设计研究院所做《海城河全流域规划报告》（经过省厅评审），考虑液压坝的重要性，偏于安全起见，采用表1洪水成果：

表1 海城站设计洪水成果表 Q（m3/s）

2.2 水力计算方案分析

采用计算机软件并辅以传统水力计算，分析对工程实施前后的水流运动条件进行模拟，计算分析了设计洪水条件下，工程实施后河道水位和流速变化情况及工程对河道行洪的影响。海城河起点水位采用辽宁省水科院《海城河河道治理规划报告》推求的成果，以海城河太子河入河口为起点水位，数值为8.07 m。

1）水力计算程序基本原理。水面线计算程序采用能量方程式推算建坝前后的水面线及流速变化。

曼宁公式：

C=1/nR1/6

式中：C为谢才系数；n为糙率；R为水力半径。

流量计算：

Q=AC（Ri）1/2

式中：A为过水断面积；i为河道坡降。

能量方程式：

式中：Z1，Z2分别为下、上游断面的水位，单位为m；hf，hj分别为上下断面间的沿程、局部水头损失，m；u1，u2分别为下、上游断面的流速，m/s。

计算频率为P=2%。

2）计算工况。根据海城河液压升降坝工程的任务及特点，该报告主要对50年一遇洪水条件下，建坝前后河道水流变化情况及闸底板、闸墩对河道的行洪影响进行分析。

3）糙率分析。液压坝位于海城河中段城区段，以人工修整的河道为主，河道宽阔，河水较深，主槽多为水面覆盖，糙率定为0.03，边滩为植被覆盖，绿化较好，糙率定为0.065。

4）计算成果分析。河道水力要素计算成果见表2。

2.3 断面缩窄率分析

液压翻板闸建成后，工程位置河道横断面面积和河宽有不同幅度减小，26.5 m高程以下，面积和河宽缩窄率随水位抬高有增加趋势，水位为26.5 m时断面缩窄率最大，为25.25%，数值较大。

表2 建坝前后水力要素成果对比表（p=2%）

2.4 对水位影响分析

由于工程建设前后断面过水面积及河宽发生了一定变化，河道水位随之出现调整。水力计算成果表明，河道遭遇50年一遇洪水时，闸底板上游水位出现最大壅高，为29.31－29.26＝0.05 m，至新海高跨河大桥13+442断面仍为0.05 m。14+269断面水位恢复至未建坝时29.47 m，即拦河闸以上927 m，壅水影响为0。

拦河闸正常运行水位为25.5 m，蓄水高度为4 m，按上游河道平均比降为1‰计算，枯水期回水影响长度为4 000 m。

2.5 对流速影响分析

工程建成后较原河道，闸前比降减小，水流流速降低，闸底板范围流速增大，至下游消力池骤然减小，经海漫后恢复至天然河水流速；工程运行期，开闸泄水过程中，可导致上、下游流速短时间加大。

2.6 下游消力池深度复核

《海城市海城河液压升降坝工程初步设计报告》中对正常运行水位时，下游河道消能计算较为详尽，但对标准洪水条件未进行试算。因此，报告对拦河闸遭遇50年一遇洪水时的下游冲刷深进行复核，判断其是否满足行洪安全。

表3 拦河坝水力参数明细表

因此标准洪水条件下，无需设置消力池。《海城市海城河液压升降坝初步设计报告》中，设计工况下，确定消力池深度为0.6 m，坎高0.5 m，长12.5 m，满足冲刷要求。

2.7 工程对上游建筑物影响分析

液压升降坝遭遇50年一遇洪水时，闸底板及两侧土坝产生的壅水高度为0.05 m，长度为927 m。坝址上游70 m，为新海高跨河大桥，桥位处壅水影响高度仍为0.05 m，桥下水位（加壅高）为29.35 m，桥梁底设计高程31.11 m，液压坝对新海高跨河大桥安全行洪无影响。壅水长度范围内工程上游无其它水工建筑物，因此对上游建筑物无影响。

液压坝蓄满水情况下，开闸泄水，会对上游流速产生一定影响，流速短时间内变大，可能造成新海高桥的局部冲刷增大，但由于历时较短，认为对其上游建筑物影响不大。

2.8 工程对两岸堤防的影响分析

工程河段属于海城河城区段上游，两岸河岸高程满足设计洪水要求。液压升降坝建成完工后，工程影响范围内，在设计洪水条件下，两岸高程仍满足行洪要求，不飞滩，不漫顶。因此，工程建设对两侧河岸在防洪方面无大的影响。

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2016-08-10