成子河分洪闸水利枢纽工程消能防冲计算

殷宪柱 王婷婷 陈 亮

（1.宿迁市水务勘测设计研究有限公司 宿迁 223800 2.睢宁县水务局 睢宁 221200）

1 概述

成子河分洪闸为黄河故道利用成子河航道向洪泽湖分洪的控制性建筑物，位于宿迁市泗阳县境内桩号K87+100处，根据黄河干河治理工程初步设计成果可知：成子河分洪闸闸址处的黄河底高程为14.00m，但下游已建成的成子河航道底高程为8.30m，高差达5.70m。

2 设计参数

成子河分洪闸的水位组合及流量见表1。

3 工程布置

工程布置见图1。

3.1 闸室段

成子河分洪闸共5 孔，单孔净宽6.00m，总宽35.60m（堰面以下段为36.40m），闸室底板采用低堰空箱式结构，堰顶高程为14.50m，底板底高程为10.20m，空箱高度为2.00m。闸室纵向顺水流向长16.10m，横向垂直水流宽35.60m。闸墩顶高程同交通桥顶高程为20.00m。闸室上游设置检修桥，总宽3.3m，两侧设置混凝土栏杆，中间采用混凝土盖板覆盖桥修门槽。下游设置交通桥，总宽6.00m（两侧设置0.5m防撞墙），桥面板厚0.70m，上设10cm厚铺装层，采用1.5%结构找坡。

工作桥墩均采用实体“T”型结构，底宽为3.60m，顶宽为5.00m。闸门槽上游部分的桥墩同中墩（边墩）厚度，闸门槽下游部分的桥墩厚度为0.4m（边墩处为0.5m）。上游悬挑处设置工字钢并配备5t 电动葫芦，以方便检修闸门。

工作桥面板采用“π”型，长35.6m，宽5.00m。桥面由4根主梁、10根次梁组成。主梁间距1.35m，梁高0.70m，宽0.40m；次梁设置在中间两根主梁的启闭机吊点处，间距0.7m，高0.40m，宽0.30m。启闭机吊点位置均预留边长0.7m 的预留孔，方便启闭操作。

表1 成子河分洪闸设计参数表

图1 工程布置图

表2 设计工况消能计算成果表

表3 校核工况消能计算成果表

3.2 上、下游连接段结构设计

闸室上游翼墙采用扶壁式挡墙+悬臂式挡墙与现状滩面衔接。上游翼墙分为6 节，顶高程为20.00m。翼墙采用直线+圆弧平面+直线布置形式。直线段以9°的角度向两侧扩散，圆弧段圆心角81°，圆弧半径为11.50m。

下游翼墙采用扶壁式挡墙+悬臂式挡墙与现状滩面衔接。翼墙分为7 节，顶高程为16.50m。翼墙采用直线+圆弧平面+直线布置形式。直线段以8°的角度向两侧扩散，圆弧段圆心角82°，圆弧半径为8.40m。

3.3 防护工程结构设计

为避免河道冲刷，现对闸室上下游进行护砌。上游铺盖前端设置30m 长灌砌块石护底及40m 长灌砌块石护坡，在护底前端设置1.5m 深防冲槽（考虑黄河沿线土质耐冲性较差）；下游消力池末端设置1 ∶30 的海漫，高程从10.40m 渐变至8.30m，长63.00m。海漫及两侧护坡（高程13.50m 以下）均采用灌砌块石护砌。海漫末端设置防冲槽，槽深2.50m，宽10.60m。

防冲槽末端219.8m 河坡采用灌砌石+联锁块的结构进行防护，余下至导流墙段总长为108.61m，考虑围堰影响，采用抛石+联锁块护砌结构。

4 消能防冲计算

4.1 消能计算

计算消能公式如下：

第一级消力池计算时根据不同的开度计算闸底坎为实用堰时的单宽流量，而下游水深则取末端坎顶的堰上水头。其计算公式为：

上游水头同第一级消力池末端的坎顶水头。

根据成子河分洪闸设计参数表1可知其设计消能计算工况为：上游水位17.50m，下游水位11.30m；消能校核工况为：上游水位19.00m，下游水位12.00m。

根据闸门不同的开度，设计、校核工况的计算成果见表2、表3。

根据表2、表3，最终选择闸下第一级消力池深1.80m，池长20.94m（含闸室堰下水平段2.938m，含消力坎宽0.7m），厚度为0.9m，满足要求。第二级消力池深1.20m，池长13.60m（含末端坎宽0.5m），厚度为0.8m，满足要求。

4.2 防冲设计

上游铺盖前端设置30m 长灌砌块石护底及40m 长灌砌块石护坡，在护底前端设置1.5m 深防冲槽；下游消力池末端设置1 ∶30 的海漫，高程从10.40m 渐变至8.30m，长63.00m。海漫及两侧护坡（高程13.50m 以下）均采用灌砌块石护砌，河坡高程13.50～15.50m 之间采用联锁块护砌。海漫末端设置防冲槽，槽深2.50m，宽10.60m。

防冲槽末端219.8m 河坡采用灌砌石+联锁块的结构进行防护，余下至导流墙段总长为108.61，考虑围堰影响，采用抛石+联锁块护砌结构，高程8.30～13.50m 之间采用抛石，厚度为0.8m，高程13.50～15.50m 之间采用联锁块护砌■