四女寺南進洪閘過閘流量復核分析

徐澤勇，段信斌，孟躍晨

（1.海委漳衛(wèi)南運河四女寺樞紐工程管理局，山東德州 253009；2.海委漳衛(wèi)南局水文處，山東德州 253009）

1 工程概況

四女寺樞紐工程位于山東省德州市德城區(qū)、武城縣和河北省故城縣的兩省三縣（區(qū)）交界處，是漳衛(wèi)南運河中下游的主要控制性工程，其上游接衛(wèi)運河，下游分別接漳衛(wèi)新河與南運河。樞紐工程由南進洪閘、北進洪閘，節(jié)制閘及船閘組成，是一座既能防洪、除澇，又能航運、灌溉、輸水的大型水利設施。

該樞紐工程興建于1958年，由南進洪閘、節(jié)制閘、船閘三部分組成，1971—1973年增建北進洪閘，其下游開辟岔河。樞紐工程泄洪能力由過去的 1 250 m3/s（南進洪閘 850 m3/s，節(jié)制閘 400 m3/s）提高到目前的3 650 m3/s，其中南進洪閘設計行洪流量1 500 m3/s，北進洪閘設計行洪流量2 000 m3/s，節(jié)制閘限泄流量150 m3/s。其中南進洪閘為鋼筋混凝土結構，總寬135.6 m，共12孔，每孔凈寬10.0 m，閘頂高程27.77 m（黃?；鶞拭?，下同），底板高程19.77 m，共分4塊，每塊3孔。

2 洪水標準

根據(jù)80年代《海河流域綜合規(guī)劃》，明確漳衛(wèi)河系防洪標準為防御1963年型洪水，漳衛(wèi)新河承泄3 500 m3/s，南進洪閘承泄1 500 m3/s，北進洪閘承泄2 000 m3/s，行洪水位25.27 m。

根據(jù)2008年漳衛(wèi)河系防洪規(guī)劃》，漳、衛(wèi)河系防洪標準為50年一遇，漳、衛(wèi)兩河至徐萬倉合計下泄4 000 m3/s，由衛(wèi)運河承泄至四女寺樞紐，行洪水位25.27 m，衛(wèi)運河堤防級別2級。漳衛(wèi)新河按設計流量3 650 m3/s擴大治理，南進洪閘行洪1 680 m3/s，北進洪閘行洪1 970 m3/s。當上游來洪超過3 800 m3/s時，漳衛(wèi)新河強迫行洪，若發(fā)生險情，則向恩縣洼分洪。漳河、衛(wèi)河發(fā)生100年一遇洪水時，衛(wèi)運河及漳衛(wèi)新河強迫行洪，若發(fā)生險情啟用恩縣洼滯蓄。按規(guī)劃的防洪工程體系，漳衛(wèi)河系防洪標準為50年一遇洪水。

四女寺樞紐南進洪閘原設計防洪水位為25.27 m，洪水標準滿足要求。

3 堤頂高程分析

根據(jù)《漳衛(wèi)河系防洪規(guī)劃》[1]，衛(wèi)運河規(guī)劃仍按承泄漳河、衛(wèi)河下泄流量之和4 000 m3/s治理，設計水面線與擴大治理時水面線一致，主槽斷面按平槽流量即設計排澇流量1 150 m3恢復，堤防等級為2級，堤頂高程為設計洪水位加2.0 m超高，堤頂寬度為8 m，左右堤標準相同。

根據(jù)規(guī)劃內(nèi)容，目前南進洪閘下游段在堤防超高2.0 m左右（僅在四女寺閘下約2 km處略高略低為1.4 m)時，可以安全通過設計流量1 500 m3/s，衛(wèi)運河四女寺段河道已按規(guī)劃進行清淤與加高堤防，堤頂高程滿足規(guī)劃要求。

4 過流能力分析計算

4.1 原設計工況

四女寺樞紐南進洪閘原設計上游水位25.27 m，下游水位25.09 m，設計流量1 500 m3/s；校核洪水工況下上游水位26.77 m，下游水位26.37 m，設計流量2 200 m3/s。

4.2 現(xiàn)狀泄流能力復核

“96.8”大洪水后，為恢復漳衛(wèi)新河原設計行洪3 500 m3/s的能力，國家在1999—2006年對其進行了整治。目前，漳衛(wèi)新河及其減河、岔河剛剛完成3 500 m3/s規(guī)模的治理工程。1998—2008年《海河流域防洪規(guī)劃》修編時，確定漳衛(wèi)新河設計行洪流量由3 500 m3/s調(diào)整到3 650 m3/s，并提出減河“切灘、挖槽結退左堤”的治理方案。2002—2011年《海河流域綜合規(guī)劃》修編時，根據(jù)1999—2006年漳衛(wèi)新河3 500 m3/s規(guī)模治理后的河道斷面，按設計行洪3 650 m3/s規(guī)模進行復核，推算的水面線較3 500 m3/s規(guī)模的水面線高出約0.20 m。

根據(jù)2008年《海河流域防洪規(guī)劃》和《漳衛(wèi)河系防洪規(guī)劃》，漳衛(wèi)新河按3 650 m3/s擴大規(guī)模治理后，當四女寺樞紐南、北進洪閘上水位協(xié)調(diào)一致25.27 m時，北進洪閘設計流量為1 970 m3/s，相應閘下水位25.17 m；南進洪閘設計流量為1 680 m3/s，相應閘下水位25.18 m。

對于平底閘，如圖1所示，當堰流處于高淹沒度（下游堰頂水深與上游堰頂總水頭之比hs/H0≥0.9）時，過流能力計算按照SL265-2001《水閘設計規(guī)范》附錄A中的相應方法與公式（1）與（2）進行復核。

式中：Q——過閘流量，m3/s；B——閘孔總凈寬，取120 m；μ0——淹沒堰流的綜合流量系數(shù)，可按下式計算：

復核計算，按照1999—2006年漳衛(wèi)新河3 500 m3/s規(guī)模治理后的河道斷面和河道糙率（主槽0.022 5，海豐以上灘地0.033），采用天然河道恒定非均勻流方法，推算現(xiàn)狀條件下南進洪閘下游水位流量關系，見表1。

在現(xiàn)狀，南、北進洪閘閘底板高程分別為19.29，14.93 m，閘孔總凈寬與原設計一致，均為120 m的情況下，根據(jù)表2，按照水閘泄流公式，復核不同工況下南、北進洪閘的過流能力。

圖1 高淹沒度堰流示意圖

表1 現(xiàn)狀條件下南進洪閘下游水位流量關系（兩閘全開）

表2 四女寺樞紐南北進洪閘過流能力計算成果表

當四女寺樞紐南、北進洪閘閘上水位維持原閘上設計水位25.27 m不變，南、北進洪閘的分泄流量為1 401和2 081 m3/s，可基本滿足過閘3 500 m3/s的原設計要求。若要滿足過閘5 000 m3/s的原校核要求，當四女寺樞紐南、北進洪閘上水位協(xié)調(diào)一致為26.51 m，南、北進洪閘的分泄流量為2 115和2 886 m3/s。

若要實現(xiàn)過閘3 650 mm3/s的防洪規(guī)劃要求，當四女寺樞紐南、北進洪閘上水位協(xié)調(diào)一致為25.44 m，南、北進洪閘的分泄流量為1 481和2 176 mm3/s。若泄流規(guī)模進行調(diào)整，南、北進洪閘間上水位應較原設計閘上設計水位有所提高，見表3。

5 復核結論

四女寺樞紐南進洪閘原設計工況下，閘前水位25.27 m，過閘流量1 401 m3/s過流能力能夠降

表3 四女寺樞紐南進洪閘水位流量復核成果表

［參 考 文 獻］

［1］中水北方勘測設計研究有限責任公司.漳衛(wèi)河系防洪規(guī)劃［R］.2008，2.

［2］程培勝.寬頂堰平板閘的水力學解析模型與參數(shù)率定［J］.水文，2000，20（4）：28—32.

［3］吳持恭.水力學［M］.北京：高等教育出版社，2000.

［4］武漢水利電力學院水力學教研室編.水利計算手冊［M］.北京：水利出版社，1980.

［5］張志呂，李國棟，李建中.用邊界層理論計算平底閘孔出流的流量［J］.西安理工大學學報，1998，14（3）：299—304.

［6］邱靜，黃本勝.寬頂堰平板閘門閘孔出流流量系數(shù)的研究與應用［J］.中國農(nóng)村水利水電，2002，22（9）：41—42.

［7］吳宇峰，余波，施浩然.寬頂堰上平板閘門水力計算的探討［J］.中國農(nóng)村水利水電，2003，23（12）：65—66.