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【摘要】以德惠新河新建大胡楼干沟涵闸工程为实例，计算确定其排涝标准，以该数据为基础验定拟定尺寸的涵闸过流能力满足要求。
【关键词】德惠新河；涵闸；排涝；消力池
德惠新河位于徒骇河与马颊河之间，1968—1970年开挖完成，河道全长203.5km，其中在德州境内长126.6km。大胡楼干沟是庆云县骨干排水河道之一，起点为尚堂镇的李含贲，终点为大胡楼干沟涵洞，全长28.6km，流域面积201.5km2。原大胡楼干沟涵闸位于德惠新河桩号（112+815）处，已有40多年历时，闸门、机架桥损坏严重。2013年5月，相关部门决定对德惠新河包括大胡楼干沟涵闸在内的6座涵闸进行彻底重建。
1大胡楼干沟涵闸设计排涝流量计算
大胡楼干沟是庆云县境内一条重要的排灌河道，设计采用《山东省海河流域防洪规划报告》马颊河流域排水模数，数据见表1。本项目利用排水模数M与流域面积F的关系推求涵闸设计排涝流量Q，见式（1）。Q=M·F（1）庆云县大胡楼干沟李含贲～入德惠新河河口处（设计桩号为0+000～28+600）流域面积为36.0～201.5km2，设计排涝流量为16.65～41.04m3/s，具体数值见表2。根据以上成果分析，确定庆云县大胡楼干沟的治理标准为“64雨型”排涝标准，即入德惠新河河口处大胡楼干沟涵闸设计排涝流量为41.04m3/s。
2大胡楼干沟涵闸工程设计分析
新建大胡楼干沟涵闸设计位于原涵闸位置，设计沟底高程2.05m，底宽15m，边坡1∶3，比降1∶20000，主要设计指标见表3。大胡楼干沟涵闸主要功能有两个：一是承担大胡楼干沟向德惠新河的排涝任务；二是防止德惠新河洪水倒灌。
2.1涵闸过流计算。根据涵洞流态判别标准：当h≤D时，为无压流；当h≥D时，为淹没压力流。由进口水深H与洞高D之比3.5/3=1.16＜1.2，且h=3.2m＞D=3m，故洞中水流按有压淹没流计算Q，见公式（2）。根据计算结果，拟定涵闸尺寸（高4m，宽3m）满足要求。（2）式中：m为淹没出流的流量系数；H0为计入行近流速水头的堰上水深，m；A为过水断面总面积，36m2；L为洞身长度，m；g为重力加速度，取9.81m/s2；h位出口水深，m；i为涵洞底坡。
2.2涵闸消能防冲计算。依据水流及地形条件，新建大胡楼干沟涵闸的消能防冲设施采用挖深式消能。闸下消能设计水力条件：在设计条件下，闸上、下游水头差很小，对冲刷影响小；运行过程中可能出现闸上、下游水位相差较大工况，此时水流对下游冲刷影响较大。1）消力池尺寸设计。消力池深度d采用公式（《水闸设计规范》SL265-2016），计算得出d=0.69m，设计值确定为0.7m。消力池长度L采用公式（《水闸设计规范》SL265-2016），计算得出L=12.31m，设计值确定为12m。海漫长度计算得LP=17.75m，参考其他工程经验，设计值确定为18m。大胡楼干沟涵闸消力池计算成果见表4。2）冲刷深度计算。冲刷深度d′采用公式（《水闸设计规范》SL265-2016），计算得出d′=1.98m，最终设计值取1.98m。
2.3涵闸工程布置设计。1）闸室、箱涵、闸墩结构布置。本闸为3孔箱涵式涵闸，配3扇双向止水铸铁闸门。箱涵单节长度为8m，共2节，全长16m；闸室部分底板厚度1m，顺水流方向长8m；闸墩高5.5m，涵闸边墩厚0.8m，中墩厚0.8m，净宽4m。2）防渗排水布置。本工程防渗排水布置以水平防渗为主，有防渗要求的护坡下设300g/m2复合土工膜。闸室底板与消力池之间设651型PVC止水橡皮和闭孔泡沫板水；在消力池与砌石铺盖和砌石护坡之间设闭孔泡沫板，在砌石铺盖与砌石护坡之间设闭孔泡沫板沉降缝。消力池下游设三级反滤，通过直径5cmPVC管溢出渗透水。3）两岸连接布置。上、下游均为浆砌石扭坡连接，上游段护坡长10m，扭坡长12m，材料均为M10浆砌石；下游段扭坡长12m，海漫段护坡长18m，分两段，抛乱石段护坡长8m，材料均为M10浆砌石。4）上、下游连接布置。闸室上游段护底依次为10m长（300mm厚）M10浆砌石铺盖，12m长（500mm厚）C25钢筋混凝土铺盖；下游段布置依次为12m长（500mm厚）钢筋混凝土消力池，18m长（300mm厚）浆砌石海漫（2段），8m长（2m厚）浆砌石防冲槽。5）地基处理。为保证大胡楼干沟涵闸整体结构牢固，本项目设计采用“水泥搅拌桩”技术对闸室和涵洞基础进行加固。设计桩长8m，直径0.5m，桩距1.5m，梅花桩布置，要求地基经处理后承载力能达到130kPa，桩基与地基之间铺设30cm厚水泥土垫层。6）安全监测点设计。本项目主要对新建大胡楼干沟涵闸垂进行直位移观测，目的是监测建筑物沉降量和沉降差，判断运用安全稳定性。设计将沉降观测点布置在两边墩墩顶，共设2个沉降观测点。标点以φ16钢筋制作，顶部焊不锈钢磨圆，外露混凝土基面1cm。
3结语
涵闸工程是中小型河道最主要的控制调节水流设备，通过对德惠新河上新建大胡楼干沟涵闸设计进行分析说明，为后续施工提供了坚实基础。该新建涵闸投入使用后，彻底解决了原涵闸问题，且涵闸过流能力、消力池消能效果、地基承载稳定性等参数均经过了数年检验和监测，均满足设计标准。
参考文献
[1]周宏，黄腾，胡金杰.对蓄滞洪区设计及蓄滞洪区安全区涵闸设计的建议[J].水利技术监督，2015，（1）：34-39.
[2]李自明，曹惠提.黄河下游渠村引黄涵闸引水能力变化分析[J].水电能源科学，2019（12）：29-34.
作者:朱俊杰 单位:德州市水利局水利施工处