[发明专利]感潮水闸闸前橄榄型调蓄湖的布置方法

说明书

本发明涉及一种水利工程设计方法。技术方案是：感潮水闸闸前橄榄型调蓄湖的布置方法，所述闸前橄榄型调蓄湖的设计参数按照以下公式确定：S_湖/S_河＝0.0024q²‑0.1049q+2.8551；S_河＝LB；θ＝sin^‑1(L/2/R)；S_湖＝LB+(4θπ/360‑sin2θ)R²；式中：q为单宽流量(单位宽度流量)，m³/s.m；S_河为与调蓄湖同等长度的河道面积；S_湖为调蓄湖面积，包含该段河道面积；R为调蓄湖岸边线圆弧半径；B为河道宽度；L为调蓄湖所在的河道长度；θ为调蓄湖两侧圆弧与半径所成夹角的一半。该方法能提高闸上河道的排涝能力，降低上游河道水位，保护闸前河道的防冲安全。

技术领域

本发明涉及一种水利工程设计方法，具体是感潮水闸闸前橄榄型调蓄湖的布置方法。

背景技术

感潮水闸是沿海平原地区常见的水工建筑物，其下游一般为开敞式海域，当关闭闸门时，具备拦洪、挡潮、蓄水等功能，可满足上游取水、通航及防御海洋灾害等需求；当开启闸门时，具备泄洪、排涝、甚至通航等功能，是平原河网中关键的控制性建筑。一般来说，影响感潮水闸排涝能力的主要因素有工程规模和布置、上游集雨面积、降雨量、河网布局、外海侧潮水位以及调度运行方式等，成为了决定区域河网洪涝灾情及减灾能力的关键控制因素。

根据《水闸设计规范SL265-2016》要求，水闸的“轴线宜与河道中心线正交，其上游河道直线段长度不宜小于5倍水闸进口处水面宽度”；因此水闸平面布置中上游河道(即闸上河道1)一般都是顺直河道(如图1)，并通过两侧收缩导墙2与闸室3相连接(图中还有外海或下游河道4)。相对内河水闸，该类水闸具有以下几方面特点：一是河底纵向高程坡降平缓，在出口段几乎为零坡降状态，排涝时闸上河网水流的动力存在不足；二是排涝水闸闸下潮位变幅大，在平高潮位时需关闸挡潮，避免咸水入侵，低潮位时则开闸泄水，因此这类候潮排涝也叫“半夕排涝”；三是防冲压力严峻，在台风及强降雨期间，该类闸多为抢排、快排状态，闸室上下游水位落差接近或超过设计值，极易造成闸上河道及闸下防冲段冲刷严重，危及闸室及沿线堤防安全。

在以往设计及运行中，由于对平原河网及感潮水闸的排涝特性认识不足，按照规范或者经验进行设计的感潮水闸，普遍存在水闸规模和闸前河道规模不匹配的问题，即闸室规模偏大或河道规模偏小。具体表现为：当外海中低潮位时，水闸闸门全开泄洪，此时闸前水位坡降较陡，泄洪时甚至出现闸前小段河道水流几乎见底，而中上游河网中的水位却下降缓慢，甚至是毫无变化情况，该问题一方面降低了排涝闸的排涝能力，另一方面也将造成闸前河道普遍冲刷，危及两侧堤防的稳定与安全。如南台头闸在1993年至2004年间多次排涝后，闸上4km河道形成严重冲刷，河底最大冲深可达6m(河道断面冲刷状态见图2)，为避免河道冲刷进一步加重，只能采取控制过闸流量等措施，导致工程的排涝效益大大降低。又如曹娥江支流上的新三江闸，闸室规模和河道宽度几乎等同，闸门开启瞬间闸上200m左右河段的水位几乎见底，导致了闸上段河床冲刷严重，严重制约着闸站的排涝效益。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种适用于感潮水闸的橄榄型调蓄湖的布置方法。该方法能提高闸上河道(网)的排涝能力，降低上游河道(网)水位，保护闸前河道的防冲安全。

本发明提供的技术方案是：感潮水闸闸前橄榄型调蓄湖的布置方法，所述闸前橄榄型调蓄湖的设计参数按照以下公式确定：

S_湖/S_河＝0.0024q²-0.1049q+2.8551 (1)

S_河＝LB (2)