西民便河刘桥蓄水闸设计方案比选

曹 锐 单晓伟 成志超 裴素祥

（1.宿迁市水务勘测设计研究有限公司 宿迁 223800 2. 南水北调东线江苏水源有限责任公司宿迁分公司 宿迁 223800）

1 工程概况

西民便河是洪泽湖周边地区一条区域性骨干排涝河道，也是宿迁市城市外排涝水的主要通道，排泄古黄河以西、西沙河以东地区的涝水，同时是该区域的引水灌溉河道。河道发源于宿豫区朱海水库东侧，贯穿宿豫区、宿城区、经济开发区，在泗洪县曹庙乡入洪泽湖。河道全长69.55km，流域面积326.20km²。

2010年9月2～7日，宿迁地区连续遭受暴雨袭击，特别是7日的特大暴雨，降雨量为有记录以来的最大值，部分地区出现严重内涝，工农业生产和群众生活受到严重影响，损失严重。宿迁市水务局组织相关单位迅速研究制定了西民便河整治方案，确定了工程主要建设内容，包括河道整治及堤防加固工程、梯级蓄水建筑物拆（新）建工程、河道沿线建筑物拆（新）工程、防汛道路新建工程。其中梯级蓄水建筑物新建工程即为刘桥蓄水闸。

刘桥蓄水闸工程规模为中型，工程等别为Ⅲ等，主要建筑物级别为3级，次要建筑物级别为4级。刘桥蓄水闸设计10年一遇排涝流量为200m³/s，20年一遇校核流量为251.48m³/s，设计闸上蓄水位17.80m，闸下蓄水位15.00m。前期设计阶段，设计单位根据水闸的功能、所处水系、周围建筑物影响等方面对工程方案进行了比选。

2 选址方案比选

2.1 现状分析

西民便河为宿迁城区主要排水河道，亦为城区重要的景观河道。西民便河整治后，防洪排涝能力显著提高，但也降低了河道沿线的常蓄水位。非汛期西民便河河槽内经常出现断流状况，无法满足城市景观蓄水及下游泵站灌溉需求，因此河道需要新建梯级蓄水建筑物。

表1 现状西民便河沿线蓄水工程表

图1 刘桥蓄水闸方案图

西民便河现有梯级控制建筑物6座，具体情况见表1。

小口子蓄水坝距离洋大河橡胶坝较远，河道两岸地面高程21.00～17.50m，地面高程变化较大，同时考虑河底比降，拟设两级蓄水，故此次初设拟在东沙河口下游西民便河适当位置新建刘桥蓄水闸。

2.2 规划蓄水位确定

西民便河的河道功能定位为防洪、排涝、引水、景观及生态。西民便河蓄水位规划原则：城区段水位满足城市景观蓄水要求，农区段要满足灌溉蓄水、生态蓄水需要。洋大河～刘桥段蓄水位段需综合考虑东沙河与西民便河沿线蓄水要求，确定适宜蓄水位。

2.2.1 东沙河蓄水要求

宿城区东沙河治理工程中河道护坡墙顶高程18.54～18.86m，水下平台17.54～17.86m，正常蓄水位应保持在17.8～18.2m之间。为减小对排涝的影响，尤其是河口局部地面高程较低，适宜蓄水位拟定为17.8m。

2.2.2 西民便河蓄水要求

西民便河洋大河以上蓄水位为19.0m，洋大河至东沙河口约5km，现状河底高程14.0～15.0m，底宽约27m，地面高程在19.0～19.5m之间，故适宜蓄水位17.0～18.0m。若考虑近期从西民便河向东沙河补水，则蓄水位不低于17.8m。

同时以节约能源，方便管理为原则，尽量减少蓄水梯级，东沙河口西民便河与东沙河蓄水位确定为17.8m。

2.3 工程选址

梯级控制建筑物选址原则：满足其功能目标、建设规模、建设条件、运行管理、工程投资、社会影响等各方面需求。

经研究，刘桥蓄水闸有3处场址可实现该工程任务和目标，分别是：①东沙河口上游至宿新高速范围内；②东沙河口下游刘桥渡槽处；③西民便河刘桥渡槽下游200m处。具体位置见图1。

从功能目标、建设规模、建设条件、运行管理、工程投资、社会影响等方面对以上3处场址进行比选，对比情况见表2。

场址一，西民便河东沙河口上游200m左右（K28+900），该处西民便河河底宽约30m，河口宽60m。靠近宿新高速，具有西民便河蓄水位可调控幅度大，排水控制灵活等优点，但是其位置距离上一级蓄水建筑物（洋大河橡胶坝K22+600）较近，同时此建筑物不能兼顾东沙河补水、蓄水，东沙河河口必须建设拦河蓄水建筑物，则投资及运行管理费用均较大。

表2 场址方案对比表

场址二，东沙河口下游船行干渠跨西民便河刘桥渡槽（K29+100）处，渡槽顶有交通要求。需拆建的刘桥渡槽为船行干渠重要的节点建筑物，设计流量35m³/s，建成于2002年，为钢筋混凝土箱型槽身，双孔3m×3m，基础采用钢筋混凝土灌注桩，渡槽总长98m，上游侧设置液压启闭钢闸门2扇。鉴于其运行状态仍良好，工程规模较大，对其拆建的必要性不足且投资较大，故不推荐场址二。

场址三，西民便河刘桥渡槽下游200m处（K29+400），该处西民便河河底宽40m，河口宽85m。地形较开阔，影响因素少，适宜建筑物布置，同时该方案东沙河与西民便河均可实现蓄水位17.8m。

综上所述，工程选址推荐方案为场址三。

3 结构方案比选

由于该闸主要功能为蓄水，且无防洪功能，因此该工程选取常规蓄水闸与漫水闸两种布置方案进行比选，确定较为合理、经济的布置形式。两种布置如下：

3.1 方案一：常规蓄水闸布置

闸室采用平底板宽顶堰开敞式结构型式，闸室两侧堆土连接现状河堤，闸顶高程为19.80m。闸室上、下游设直线接圆弧翼墙与河岸连接，翼墙顶高程均为19.10m。

优点：闸室两侧与堤防连接方便，便于通行和运行管理。

缺点：上下游翼墙顶与闸室顶同高，工程投资较大，约1433万元。

3.2 方案二：漫水闸布置

闸室采用平底板宽顶堰开敞式结构型式，闸室两侧采用栈桥连接现状河堤。河道20年一遇行洪时，利用闸室两侧摊面分摊部分行洪流量。闸室上、下游设直线接圆弧翼墙与河岸连接，翼墙顶高程均为18.30m。

优点：上、下游翼墙高度低于洪水位，可利用两侧滩面行洪，闸室孔径减小，工程投资较少，约1417万元。

缺点：闸室两侧与堤防之间需采用栈桥连接，不方便通行和运行管理。

经分析比较，考虑到该闸蓄水位与二十年一遇行洪水位相差不大，漫水闸方案虽能减少工程投资，但减少相对较少，且不便于运行管理。故推荐方案一，即常规水闸布置。

4 结语

通过对西民便河现状分析，综合考虑了河道行洪、排涝、灌溉和蓄水等运行工况，结合水闸功能和周围水系等因素，确定了刘桥蓄水闸的工程选址，方案较为合理。同时在结构方案比选方面，最终确定了常规水闸的布置方案较优。该方案比选可为类似多功能河道上梯级蓄水建筑物的方案比选提供参考■