对清潩河泘沱拦河闸除险加固设计的探讨

□栗香荣 □胡晓艳（许昌市颍汝灌溉管理局）

1 工程概况

清潩河泘沱拦河闸位于许昌市北部，石梁河与清潩河交汇处下游50m 处泘沱村东头，属淮河流域沙颍河水系，经复核水闸控制流域面积为765.00km2。原设计标准为20a 一遇，设计防洪流量491.00m3/s，设计最高蓄水位75.50m，相应蓄水量50.00 万m3，设计灌溉面积2333.33hm2，实际灌溉面积2000hm2。

清潩河泘沱拦河闸于1987年冬开工，1988年10月建成并投入运用。水闸为开敞式结构，共3 孔，每孔净宽8.00m，总宽26.60m，安装平板钢闸门，配3 台2 ×25t 固定双筒卷扬式启闭机。

该闸是许昌市清潩河上重要的拦蓄工程，通过该闸的拦蓄，可用于闸上游两岸农田的灌溉和回补地下水，改善生态环境。

清潩河泘沱拦河闸拦河工程现已运行20 多年，相关水利部门组织专家对该闸进行安全鉴定，经鉴定该闸防洪标准不满足现行规范要求，闸顶高程及工作便桥高程不满足要求，海漫长度及防冲槽宽度不满足现行规范要求，工作桥桥面已破裂，栏杆全部损坏，启闭机房裂缝，漏雨严重，管理房已破败不堪，闸门已不满足运行要求，启闭机和电气设备主要零部件存在诸多问题，评定该闸为三类大闸，按照现行规范要求采取除险加固措施，以确保泘沱闸安全运行。

2 工程除险加固的必要性

2.1 工程防洪安全需要

泘沱闸工程运行多年，建筑物、机电设备老化严重，上下游护坡产生裂缝，启闭机电气设备陈旧落后、供电系统老化，且水闸过流能力不能满足防洪要求。这些现状严重威胁着工程安全，因此需要通过加固、重建、改建等方式保证泘沱闸的防洪安全。

2.2 提高防洪标准的需要

泘沱闸至今已运行20 多年，是清潩河上的重要建筑物。由于多方原因，其设计防洪标准偏低。陷阱安全复核，原设计流量达不到20a 一遇设计标准。根据工程规模、防洪对象、城区规划等因素，依照规范要求，应提高工程防洪设计流量标准。

2.3 防洪排涝的需要

建国以来，清潩河水灾严重，有记载的涝灾就有25 次，平均不足3a 就有一次涝灾，给沿岸百姓生产生活带来严重影响。受流域气候的影响，涝水发生的时间相对集中，主要在一年的夏秋两季，夏季易出现在7月份，秋季易出现在9月份，危及秋季作物的生长，使作物减产或绝收。清潩河两岸受地理位置、气候及工程条件的影响，是河南省的涝灾多发区，因此泘沱闸的防洪排涝对于许昌至关重要，直接影响着许昌人民的生命财产安全。

2.4 其他方面的需要

清潩河是许昌市内的主要河流，清潩河上的泘沱闸对市区的景观用水及灌溉发挥了重大作用，可以控制河道径流，排涝时、平时蓄、旱时用，充分利用地表水，保证许昌市的景观用水及两岸的农业生产。目前该闸存在安全隐患，需要尽快进行除险加固。因此从提高工程防洪标准、保证工程安全运行、防洪排涝、景观用水及确保粮食安全等角度出发，对泘沱闸进行除险加固是必要的。

3 除险加固设计

3.1 工程布置

除险加固后的泘沱闸仍为3 孔，开敞式结构，单孔净宽8.00m。两侧滩地的土坝拆除，改为能过流的桥，均为4 跨，单跨净宽8.00m。闸室边墩后挡墙用浆砌石墙护起来，再做两侧过水桥，两侧过水桥靠近河堤上下游处用浆砌石扭曲面护砌。闸上启闭机房及两侧楼梯间拆除重建，更换闸门、启闭机设备，闸门采用8.00m 宽，6.00m 高的平板钢闸门，启闭机选用QPQ2 ×250双吊点卷扬启闭机，维修加固上游护坡翼墙，拆除重建裂缝，坍塌处；加长下游海漫段，并新建防冲槽，疏通河道；维修加固消力池；拆除重建启闭机房及排架，新建桥头堡。

3.2 主要建筑物设计

3.2.1 闸室结构设计

闸室除险加固工作主要包括维修加固闸底板、闸墩、工作便桥，拆除重建启闭机房。

3.2.1.1 闸底板、闸墩顶确定

原最高蓄水位为75.50m，此次除险加固在桥头堡两边各增设4 孔每孔宽8.00m 的过水桥，闸底高程73.30m 时，水从桥孔直接向下游流走，设计最高蓄水位为73.30m；校核洪水位为74.40m，经比较最高蓄水位和行洪两种运行情况，行洪水位加安全超高为74.90m，闸墩顶高程为76.10m，满足规范要求。闸墩顶高程不变，工作便桥位置不变。

3.2.1.2 闸室结构布置

该除险加固保留闸底板、闸墩、工作便桥，对其表面进行维修加固，做碳化处理。在闸室两侧各修建4 孔每孔宽8m 的过水通道，总宽64.00m，过水桥孔底高程为73.30m。

工作便桥桥顶高程保持不变，在两侧增加护栏。

拆除重建排架及启闭机房，重建后的房子仍宽4.20m，总长29.00m，房内布置3 台启闭机和相应的电气设备。

闸室两侧原有的楼梯拆除，新建桥头堡。

工作闸门更换，净宽8.00m,高6.00m，配QPQ2 ×250kN 固定卷扬式启闭机。新增检修闸门一扇，采用叠梁式钢闸门，配50kN电动葫芦。

3.2.2 岸、翼墙设计

泘沱闸上下游翼墙、护坡经计算满足设计要求，部分浆砌石风化脱落，有裂缝，勾缝砂浆脱落，本次设计维修加固上下游翼墙坍塌、裂缝处。

3.2.3 防渗排水设计

该闸设计最不利渗流工况为设计最高蓄水位，上游有水，下游无水工况下，上游水位73.30m，挡水时，最大水位差△H=5.50m,计算得出水闸要求防渗长度27.50m。闸室防渗段由上游混凝土铺盖和混凝土闸底板及齿墙组成，防渗长度分别为16.00m 和17.00m 及13.00m，总长度46.00m，满足防渗要求，初步设计不再对水闸防渗排水做布置。

3.2.4 消能防冲设计

3.2.4.1 消力池布置

泘沱闸原计算效能最不利工况为最高蓄水位时，上下游高差为7.70m，经计算满足消力设施规范要求，加固后最不利工况下上下游水位差为5.50m，小于原最高蓄水位时高差，消能设施满足消能需求。消力池深1.55m，总长26.20m，初步设计仅对消力池进行维修处理。

3.2.4.2 防冲设施布置

原闸海漫段总长46.00m，其中浆砌石段长22.00m，干砌石段长24.00m;防冲槽2.60m 宽9.00m。部分海漫段冲刷破损严重，防冲槽已严重淤积，变形。本次设计维修加固海漫坍塌、裂缝处重建防冲槽。将浆砌石加长段3.00m，总长25.00m，填筑原防洪槽，用干砌石进行铺设，末端新建防冲槽，尺寸按原防冲槽尺寸大小。

4 结语

泘沱闸除险加固工程完成后，将会提高治理区的防洪排涝标准，增加两岸农作物的灌溉面积，保证夏秋两季作物的正常生长。此外还可提高地下水位，改善农作物的生长条件，提高粮食产量。因此，工程的实施，为治理区社会经济发展提供有利条件，具有显著的社会经济效益。