望虞河西岸控制工程中卫浜枢纽总体布置探析

杨嘉为

（上海勘测设计研究院有限公司，上海 200434）

望虞河西岸控制工程中卫浜枢纽总体布置探析

杨嘉为

（上海勘测设计研究院有限公司，上海 200434）

综合水利枢纽建筑物的布置往往涉及多方面因素的限制，总体布置需结合水利枢纽的各种功能因素以及周边建设条件来考虑。讨论望虞河西岸控制工程卫浜枢纽的选址及总平面布置，从地形、工程布置、地质条件、枢纽控制效果、施工条件等方面比选工程闸址，卫浜枢纽布置在距嘉菱荡约420m处；对卫浜枢纽的管理区、泵站、节制闸、套闸及二期预留船闸布置进行了分析及比选，采用并列布置方式，由南至北依次布置管理区、泵站、节制闸、套闸并预留二期船闸（Ⅴ级航道）位置，以连接土堤与北岸。

水利枢纽；泵站；套闸；节制闸；联合布置

1 工程概况

望虞河西岸控制工程位于太湖流域北部，江苏省无锡市新区、锡山区和苏州市相城区、常熟市境内。该工程具有改善水环境、行洪除涝、增加水资源供给等综合效益，对流域和地区经济社会发展具有重要作用。

工程主要建设内容主要分为西岸控制工程（即主体工程）和水系调整工程两大部分。西岸控制工程共有35座支河口门建筑物，包括4座枢纽工程、3座泵闸工程、3座套闸工程、20座节制闸工程（其中拆除重建2座）和5座涵闸工程（其中拆除重建1座）；水系调整工程包括新开河道约5.779 km、疏浚河道约34.099 km、新建桥涵24座、新建圩区排涝闸站4座、新建排涝泵站1座、新建节制闸1座、打通河道（开坝）2处。

卫浜枢纽为望虞河西岸控制工程中35座支河口门建筑物之一，位于卫浜河上，卫浜与嘉菱荡相交，嘉菱荡为望虞河沿线的一个小型湖泊。卫浜北岸为苏州市地界，南岸为无锡市地界。河口以西约1.2 km范围内的走向基本为东西向（EW向），河道较顺直，水面宽80～185 m，河底高程约为-0.60～0.60 m。卫浜南岸主要为鱼塘，距河口约850 m处有一条水面宽约90 m的支河；北岸主要为农田，河道沿程支河、断头浜较多，距河口约1060 m处有一条水面宽约20 m的支河。卫浜地理位置见图1。

卫浜现状为等外级航道，规划为Ⅴ级航道，本次设计为Ⅵ级航道，拟建卫浜枢纽由1座12 m×120 m×2.5 m的套闸（按Ⅵ级航道）、1座12 m的节制闸和1座引水流量3 m3/s的泵站组成，预留二期建设Ⅴ级船闸的位置。主要建筑物按3级建筑物设计，次要建筑物为4级，临时建筑物为5级。

图1 卫浜现状—地理位置图

2 工程选址及总平面布置原则

2.1 工程选址原则

（1）闸址布置应预留望虞河规划向西岸拓宽60m所需位置。

（2）闸址应尽量靠近望虞河，以减少望虞河引水水量的损失，有效控制支河污水混入，并减少望虞河河堤的长度。

（3）闸址应尽量避开民居、企业等房屋密集区，避开跨河桥梁、管线等建筑物，尽量减少拆迁工程量。

（4）闸址应选择地形、地质条件较好的地段。

（5）闸址选择应积极听取工程所属行政区地方政府的意见，符合当地规划部门的用地要求。

（6）闸址布置需考虑预留按规划要求设置的二期船闸所需位置。

2.2 工程总平面布置原则

（1）满足防洪、排涝、航运和改善水环境的综合功能要求；

（2）总平面布置紧凑合理，管理调度方便，有利于工程的施工、设备布置安装、运行及监测；

（3）各单体建筑物间衔接平顺，满足规范规定的各自布置和使用要求；

（4）尽量减少征地面积和拆迁范围；

（5）对外交通便利，便于工程管理。管理房布置在交通便利的一侧，管理区内预留望虞河后续工程全部实施后的贯通道路位置；

（6）有利于预留二期船闸施工及一期枢纽工程建筑物的安全运行。

3 枢纽工程选址方案比选

根据《船闸总体设计规范》第5.5.1.1条规定，L≥3.5 Lc，Ⅵ级航道的单船Lc为28.00 m，则引航道直线段总长度至少需98 m。

分析卫浜靠近望虞河的地形，卫浜河道在靠近望虞河河口（嘉陵荡）处支流较少，而越往西支流越多，枢纽建在近望虞河口控制效果较好。根据前述选址原则和现状地形，在靠近望虞河河口（嘉陵荡）处可选择的工程位置有：方案一，闸址距嘉菱荡约420 m；方案二，闸址距嘉菱荡约1010 m。

两方案从地形、地质条件、工程布置、运行管理、枢纽控制效果、施工条件、工程占地及工程投资等进行比较，详见表1。

由表1可见，方案二闸址外卫浜河道北岸有1条小支河，需建4 m节制闸，以实现对支河口门的控制、闸址外卫浜河道南岸有1座已建泵闸，支流涝水通过排涝泵站进入卫浜，若采用方案二，该已建泵站需要改建，这样还需增加水系调整的工程量。从工程投资来看，方案一较方案二可节省161.97万元。综上所述，方案一工程投资省，且闸址靠近河口，拦截污水效果好，故推荐采用方案一，即卫浜枢纽布置在距嘉菱荡约420 m处。

4 枢纽工程总体布置方案分析

卫浜枢纽水工建筑物主要由泵站、节制闸闸室、套闸内外闸首、套闸闸室、引航道、导航及靠船建筑物等组成。根据前述工程总平面布置原则，考虑卫浜河道很宽，枢纽采用并列布置方式。

分析闸址处地形，闸址北岸西侧为一个断头浜，闸址南岸西侧为一条小支流，为避免引航道建筑物对南岸西侧小支流的影响，故将套闸及二期预留船闸布置在北岸侧。

对预留二期船闸的位置比选了两个方案：

方案A，二期船闸布置在枢纽北岸侧连接土堤处，见图2。本次设计的卫浜枢纽包括套闸、节制闸和泵站，采用并列布置，建筑物总宽度41.6 m，远小于河口宽度（约125～160 m），空余位置采用土堤与岸坡相接，预留的二期船闸布置在北岸，今后二期船闸施工时只需靠岸边布置围堰形成基坑即可，套闸可以不断航。虽然二期船闸中心线相对河道中心线有所偏离，但仍然位于卫浜河道中，对船只通航无影响。

图2 方案A卫浜枢纽总布置图

方案B：二期船闸布置在枢纽中间，见图3。二期船闸中心线对应卫浜河道中心线，两侧分别布置套闸、节制闸和泵站，套闸与节制闸、泵站、预留二期船闸位置采用土堤相连。本布置方案二期船闸的航线可在河道中间，但二期船闸施工时对已建枢纽建筑物的影响较大，除施工期干扰已建枢纽的正常运行外，还给已建枢纽的安全带来隐患，本次枢纽设计时就需考虑结构的加强措施，为此将增加工程投资。

图3 方案B卫浜枢纽总布置图

经分析比较，二期船闸布置在枢纽北岸侧较为经济合理，推荐采用方案A：由南至北依次布置管理区、泵站、节制闸、套闸并预留二期船闸（Ⅴ级航道）位置，以连接土堤与北岸。

为利于枢纽工程防洪作用的发挥，将外河侧挡水建筑物布置在一条轴线上，即套闸外闸首与节制闸闸室、泵站对齐，并列布置在河道中。各建筑物纵轴线均平行于河道中心线，套闸外闸首与节制闸闸室中心线相距14 m，节制闸闸室与泵站中心线相距13.8 m，建筑物总宽度41.6 m，小于河口宽度，枢纽北侧需设约60 m长的土堤与北岸连接。

节制闸顺水流方向总长118 m。套闸顺水流方向总长376 m，闸室总长120 m，内外引航道长度取112 m。

闸址两岸主要为农田、鱼塘，考虑望虞河后续工程全部实施后的贯通道路需要以及方便管理人员操作运行，枢纽外河侧建筑物顶部设5 m宽交通桥沟通两岸，内闸首设人行桥。枢纽管理房布置在南岸管理区内。北岸靠内、外闸首布置套闸管理房。进场道路从南岸田间道路接入。

卫浜套闸等级为Ⅵ级。门槛及闸室最小水深取H=2.5 m；结合对沿线现场桥梁通航净空高度的调查值3.53 m～4.23 m，取Hm=4.5 m。考虑预留的二期船闸为Ⅴ级，通航净空5.0 m，为便于今后外河侧交通桥的衔接，本次卫浜枢纽设计时取通航净空5.0 m。内外引航道河底高程取与相应闸首底槛高程相同，取为0.00 m。根据引航道直线段长度布置情况，靠船建筑物布置长度应不小于30 m。

5 结语

枢纽闸址的选择和总体布置均需从现场条件、实现功能、投资等多方面综合考虑，对于具体工程来说每个工程的控制因素是不一样的。卫浜枢纽总体布置除考虑地形地质条件、一期工程功能、枢纽控制效果、运行管理要求、施工条件和工程投资，还需要重点考虑二期预留船通道的功能、二期船闸施工的方便性及其对已有工程的综合影响等。

TV61

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1673-9000（2017）05-0136-03

2017-06-20

杨嘉为（1984-），男，陕西咸阳人，工程师，主要从事水利水电工程设计工作。