四女寺南进洪闸过闸流量复核分析

徐泽勇，段信斌，孟跃晨

（1.海委漳卫南运河四女寺枢纽工程管理局，山东德州 253009；2.海委漳卫南局水文处，山东德州 253009）

1 工程概况

四女寺枢纽工程位于山东省德州市德城区、武城县和河北省故城县的两省三县（区）交界处，是漳卫南运河中下游的主要控制性工程，其上游接卫运河，下游分别接漳卫新河与南运河。枢纽工程由南进洪闸、北进洪闸，节制闸及船闸组成，是一座既能防洪、除涝，又能航运、灌溉、输水的大型水利设施。

该枢纽工程兴建于1958年，由南进洪闸、节制闸、船闸三部分组成，1971—1973年增建北进洪闸，其下游开辟岔河。枢纽工程泄洪能力由过去的 1 250 m3/s（南进洪闸 850 m3/s，节制闸 400 m3/s）提高到目前的3 650 m3/s，其中南进洪闸设计行洪流量1 500 m3/s，北进洪闸设计行洪流量2 000 m3/s，节制闸限泄流量150 m3/s。其中南进洪闸为钢筋混凝土结构，总宽135.6 m，共12孔，每孔净宽10.0 m，闸顶高程27.77 m（黄海基准面，下同），底板高程19.77 m，共分4块，每块3孔。

2 洪水标准

根据80年代《海河流域综合规划》，明确漳卫河系防洪标准为防御1963年型洪水，漳卫新河承泄3 500 m3/s，南进洪闸承泄1 500 m3/s，北进洪闸承泄2 000 m3/s，行洪水位25.27 m。

根据2008年漳卫河系防洪规划》，漳、卫河系防洪标准为50年一遇，漳、卫两河至徐万仓合计下泄4 000 m3/s，由卫运河承泄至四女寺枢纽，行洪水位25.27 m，卫运河堤防级别2级。漳卫新河按设计流量3 650 m3/s扩大治理，南进洪闸行洪1 680 m3/s，北进洪闸行洪1 970 m3/s。当上游来洪超过3 800 m3/s时，漳卫新河强迫行洪，若发生险情，则向恩县洼分洪。漳河、卫河发生100年一遇洪水时，卫运河及漳卫新河强迫行洪，若发生险情启用恩县洼滞蓄。按规划的防洪工程体系，漳卫河系防洪标准为50年一遇洪水。

四女寺枢纽南进洪闸原设计防洪水位为25.27 m，洪水标准满足要求。

3 堤顶高程分析

根据《漳卫河系防洪规划》[1]，卫运河规划仍按承泄漳河、卫河下泄流量之和4 000 m3/s治理，设计水面线与扩大治理时水面线一致，主槽断面按平槽流量即设计排涝流量1 150 m3恢复，堤防等级为2级，堤顶高程为设计洪水位加2.0 m超高，堤顶宽度为8 m，左右堤标准相同。

根据规划内容，目前南进洪闸下游段在堤防超高2.0 m左右（仅在四女寺闸下约2 km处略高略低为1.4 m)时，可以安全通过设计流量1 500 m3/s，卫运河四女寺段河道已按规划进行清淤与加高堤防，堤顶高程满足规划要求。

4 过流能力分析计算

4.1 原设计工况

四女寺枢纽南进洪闸原设计上游水位25.27 m，下游水位25.09 m，设计流量1 500 m3/s；校核洪水工况下上游水位26.77 m，下游水位26.37 m，设计流量2 200 m3/s。

4.2 现状泄流能力复核

“96.8”大洪水后，为恢复漳卫新河原设计行洪3 500 m3/s的能力，国家在1999—2006年对其进行了整治。目前，漳卫新河及其减河、岔河刚刚完成3 500 m3/s规模的治理工程。1998—2008年《海河流域防洪规划》修编时，确定漳卫新河设计行洪流量由3 500 m3/s调整到3 650 m3/s，并提出减河“切滩、挖槽结退左堤”的治理方案。2002—2011年《海河流域综合规划》修编时，根据1999—2006年漳卫新河3 500 m3/s规模治理后的河道断面，按设计行洪3 650 m3/s规模进行复核，推算的水面线较3 500 m3/s规模的水面线高出约0.20 m。

根据2008年《海河流域防洪规划》和《漳卫河系防洪规划》，漳卫新河按3 650 m3/s扩大规模治理后，当四女寺枢纽南、北进洪闸上水位协调一致25.27 m时，北进洪闸设计流量为1 970 m3/s，相应闸下水位25.17 m；南进洪闸设计流量为1 680 m3/s，相应闸下水位25.18 m。

对于平底闸，如图1所示，当堰流处于高淹没度（下游堰顶水深与上游堰顶总水头之比hs/H0≥0.9）时，过流能力计算按照SL265-2001《水闸设计规范》附录A中的相应方法与公式（1）与（2）进行复核。

式中：Q——过闸流量，m3/s；B——闸孔总净宽，取120 m；μ0——淹没堰流的综合流量系数，可按下式计算：

复核计算，按照1999—2006年漳卫新河3 500 m3/s规模治理后的河道断面和河道糙率（主槽0.022 5，海丰以上滩地0.033），采用天然河道恒定非均匀流方法，推算现状条件下南进洪闸下游水位流量关系，见表1。

在现状，南、北进洪闸闸底板高程分别为19.29，14.93 m，闸孔总净宽与原设计一致，均为120 m的情况下，根据表2，按照水闸泄流公式，复核不同工况下南、北进洪闸的过流能力。

图1 高淹没度堰流示意图

表1 现状条件下南进洪闸下游水位流量关系（两闸全开）

表2 四女寺枢纽南北进洪闸过流能力计算成果表

当四女寺枢纽南、北进洪闸闸上水位维持原闸上设计水位25.27 m不变，南、北进洪闸的分泄流量为1 401和2 081 m3/s，可基本满足过闸3 500 m3/s的原设计要求。若要满足过闸5 000 m3/s的原校核要求，当四女寺枢纽南、北进洪闸上水位协调一致为26.51 m，南、北进洪闸的分泄流量为2 115和2 886 m3/s。

若要实现过闸3 650 mm3/s的防洪规划要求，当四女寺枢纽南、北进洪闸上水位协调一致为25.44 m，南、北进洪闸的分泄流量为1 481和2 176 mm3/s。若泄流规模进行调整，南、北进洪闸间上水位应较原设计闸上设计水位有所提高，见表3。

5 复核结论

四女寺枢纽南进洪闸原设计工况下，闸前水位25.27 m，过闸流量1 401 m3/s过流能力能够降

表3 四女寺枢纽南进洪闸水位流量复核成果表

［参 考 文 献］

［1］中水北方勘测设计研究有限责任公司.漳卫河系防洪规划［R］.2008，2.

［2］程培胜.宽顶堰平板闸的水力学解析模型与参数率定［J］.水文，2000，20（4）：28—32.

［3］吴持恭.水力学［M］.北京：高等教育出版社，2000.

［4］武汉水利电力学院水力学教研室编.水利计算手册［M］.北京：水利出版社，1980.

［5］张志吕，李国栋，李建中.用边界层理论计算平底闸孔出流的流量［J］.西安理工大学学报，1998，14（3）：299—304.

［6］邱静，黄本胜.宽顶堰平板闸门闸孔出流流量系数的研究与应用［J］.中国农村水利水电，2002，22（9）：41—42.

［7］吴宇峰，余波，施浩然.宽顶堰上平板闸门水力计算的探讨［J］.中国农村水利水电，2003，23（12）：65—66.