張娟，劉德東，紀(jì)玉翔

（1.山東黃河勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山東 濟(jì)南 250013；2.山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250014）

潘莊引黃閘設(shè)計(jì)水位分析計(jì)算

張娟1，劉德東2，紀(jì)玉翔1

（1.山東黃河勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山東 濟(jì)南 250013；2.山東省水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山東 濟(jì)南 250014）

本文通過分析計(jì)算，依次確定了潘莊引黃閘的設(shè)計(jì)引水位、設(shè)計(jì)和校核防洪水位、最高運(yùn)用水位、施工期設(shè)計(jì)水位，為潘莊引黃閘的后續(xù)設(shè)計(jì)工作奠定基礎(chǔ)。

潘莊引黃閘；設(shè)計(jì)引水位；最高運(yùn)行水位；施工期設(shè)計(jì)水位

潘莊引黃閘位于山東省德州市齊河縣馬集鄉(xiāng)潘莊險(xiǎn)工13#～17#壩之間，相應(yīng)臨黃大堤左岸樁號(hào)63+120處。1971年10月興建，1979年10月進(jìn)行了加固改建。2003年5月由武漢大學(xué)工程檢測(cè)中心對(duì)該閘進(jìn)行了安全鑒定，潘莊引黃閘為Ⅳ類閘。2011年7月黃委會(huì)黃河水利科學(xué)研究院對(duì)潘莊引黃閘安全鑒定成果進(jìn)行了全面核查，核查結(jié)論是同意潘莊閘為Ⅳ類閘的安全鑒定結(jié)論。

根據(jù)安全鑒定結(jié)論，除險(xiǎn)加固的主要任務(wù)為拆除重建潘莊引黃閘。新建潘莊閘位于潘莊險(xiǎn)工17#～21#壩之間，閘軸線位于19號(hào)壩，大堤樁號(hào)63+263處，鋼筋混凝土涵洞式水閘，分上游連接段、閘首及洞身段、下游連接段。

1 水位流量關(guān)系

雖然潘莊閘處無水文站，但其上游有艾山水文站、下游有濼口水文站，都是黃委Ⅰ類水文站，測(cè)站資料準(zhǔn)確可靠，可以滿足潘莊設(shè)計(jì)計(jì)算精度。因此，利用艾山站、濼口站2011—2013年實(shí)測(cè)水位流量成果點(diǎn)繪水位流量關(guān)系曲線。艾山站、濼口站水位流量關(guān)系見圖1、圖2。

2 設(shè)計(jì)引水流量

根據(jù)《黃河下游引黃涵閘、虹吸工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的幾項(xiàng)規(guī)定》（黃工字［1980］第5號(hào)水利部黃河水利委員會(huì)），設(shè)計(jì)引水時(shí)相應(yīng)黃河流量艾山水文站（31+050）為350.0m3/s，濼口站（135+700）為200.0m3/s，線性內(nèi)插出潘莊引黃閘（63+263）處設(shè)計(jì)引水時(shí)黃河流量為304.0m3/s。因此，潘莊引黃閘設(shè)計(jì)引水相應(yīng)大河流量為304.0m3/s。

圖1 艾山站水位流量關(guān)系

圖2 濼口站水位流量關(guān)系

3 設(shè)計(jì)水位

3.1 設(shè)計(jì)引水位

設(shè)計(jì)引水位相應(yīng)河道流量的水位即為設(shè)計(jì)引水水位。設(shè)計(jì)引水位采用工程修建前的3年平均值。

設(shè)計(jì)引水位推算采用以下三種方法：

方法一：利用艾山站、濼口站2011—2013年實(shí)測(cè)水位流量關(guān)系，分別查出黃河流量304.0m3/s時(shí)，相應(yīng)的水位平均值H艾山為37.64m（大沽高程，下同，該閘處的大沽與黃海高程差為1.23m），H濼口為26.55m，利用線性插值計(jì)算潘莊閘引水口處的大河水位為34.23m。

方法二：利用艾山站2011—2013年水位流量關(guān)系，查處黃河流量304m3/s時(shí)，相應(yīng)的水位平均值H艾山=37.64m，根據(jù)2011—2013年實(shí)測(cè)大斷面資料，計(jì)算艾山至潘莊河段的大河水面比降J=0.096‰，推算至潘莊閘引水口處的黃河水位為34.56m。

方法三：根據(jù)2009—2013年潘莊大斷面資料和艾山站當(dāng)日流量資料，分析計(jì)算當(dāng)艾山站304m3/s時(shí)，對(duì)應(yīng)的潘莊斷面的平均水位為34.49m。潘莊閘引水口處的黃河水位為34.49m。

綜合考慮以上三種方法計(jì)算成果，從引水安全出發(fā)，選取潘莊閘引水口處黃河流量304m3/s時(shí)相應(yīng)水位34.23m作為潘莊引黃閘的設(shè)計(jì)引水位，換算成黃海高程為33.0m，本次設(shè)計(jì)引水位取33.0m。

3.2 設(shè)計(jì)和校核防洪水位

設(shè)計(jì)水平年：根據(jù)《黃河下游標(biāo)準(zhǔn)化堤防工程規(guī)劃設(shè)計(jì)與管理標(biāo)準(zhǔn)》，工程建成后第30年作為設(shè)計(jì)水平年。潘莊引黃閘除險(xiǎn)加固工程于2013年建成，設(shè)計(jì)水平年即為2043年。

根據(jù)黃規(guī)計(jì)[2011]148號(hào)文《關(guān)于印發(fā)黃河下游病險(xiǎn)水閘除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)水位推算結(jié)果的通知》，據(jù)黃河下游河道沖淤預(yù)測(cè)，采用《黃河古賢水利樞紐項(xiàng)目建議書》成果，即小浪底水庫(kù)運(yùn)用后下游河道2020年左右沖刷到最大，2028年左右淤積恢復(fù)到2000年?duì)顟B(tài)。此后，黃河下游年平均淤積量為3.45億t，各河段的年平均淤積抬升速率為：鐵謝～花園口河段為0.047m/a；花園口～高村河段為0.062m/a；高村～艾山河段為0.073m/a；艾山～利津河段為0.075m/a。

潘莊引黃閘位于黃河大堤左岸樁號(hào)63+263處，采用艾山（31+050）和韓劉（77+787）兩處黃河防總頒發(fā)的相應(yīng)黃河流量11000m3/s的2000年設(shè)計(jì)防洪水位，內(nèi)插出潘莊引黃閘（63+263）處2000年設(shè)計(jì)防洪水位。根據(jù)魯黃防辦發(fā)[2000]13號(hào)文，艾山和韓劉兩處設(shè)計(jì)防洪水位分別為45.72m和41.14m（大沽高程），內(nèi)插出潘莊引黃閘2000年設(shè)計(jì)防洪水位為42.56m（大沽高程）。

考慮到水位年升高率，經(jīng)計(jì)算潘莊引黃閘設(shè)計(jì)防洪水位為43.69m（大沽高程），換算黃海高程為42.46m，取值為42.5m。

校核防洪水位：為設(shè)計(jì)防洪水位加1m，即為43.5m。

3.3 最高運(yùn)用水位

采用艾山（31+050）和韓劉（77+787）兩處黃河防總頒發(fā)的相應(yīng)黃河流量5000m3/s的2000年水位，內(nèi)插出潘莊引黃閘（63+263）處2000年水位。根據(jù)魯黃防辦發(fā)[2000]13號(hào)文，艾山和韓劉兩處水位分別為42.98m和38.61m（大沽高程），內(nèi)插出潘莊引黃閘處水位為39.97m（大沽高程）。

黃河下游各河段恢復(fù)到2000年?duì)顟B(tài)水位作為起算水位，工程建成后（2013年）第30年（2043年）作為設(shè)計(jì)水平年，水位年平均升高約為0.075m。則潘莊引黃閘最高運(yùn)用水位為41.10m（大沽高程）。換算成黃海高程為39.87m，取值為39.9m。

3.4 施工期設(shè)計(jì)洪水及相應(yīng)水位

根據(jù)規(guī)范要求，工程導(dǎo)流建筑物級(jí)別為4級(jí)，施工期設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)選定為10年一遇。根據(jù)工程施工組織設(shè)計(jì)及進(jìn)度要求，潘莊引黃閘主體工程施工期安排在非汛期，3月～6月調(diào)水調(diào)沙前。

利用艾山、濼口站2011—2013年實(shí)測(cè)水位流量關(guān)系查出10年一遇的施工流量為2305m3/s，計(jì)算潘莊閘處相應(yīng)的施工期設(shè)計(jì)水位為36.56m，換算為黃海高程為35.33m。

4 結(jié)語

潘莊閘引水口處黃河流量304.0m3/s時(shí)相應(yīng)設(shè)計(jì)引水位33.0m；黃河流量11000.0m3/s時(shí)對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)防洪水位為42.5m，校核防洪水位為43.5m；黃河流量5000.0m3/s時(shí)對(duì)應(yīng)的最高運(yùn)用水位為39.9m；潘莊引黃閘施工期設(shè)計(jì)洪水為2305.0m3/s，對(duì)應(yīng)的施工期設(shè)計(jì)水位為35.33m。

（責(zé)任編輯遲明春）

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1009-6159（2017）-02-0003-02

2016-07-18

張娟（1982—），女，工程師