王引河芒山闸除险加固可行性研究

边江伟

（永城市水利局）

1 工程概况

1.1 工程基本情况

永城市王引河芒山节制闸（以下简称芒山闸）位于永城市芒山镇镇区西南王引河上，闸址所在河道设计段流域面积为890 km2，属淮河流域洪泽湖水系。该闸是一座集蓄水灌溉、补充地下水、改善生态环境等多种功能为一体的中型水闸，始建于1959年，1975年扩建，共12孔，每年可拦蓄地表水量700万m3，设计灌溉面积约2 400 hm2。

1.2 初建情况

芒山闸初建于1959年，由原永城县水利局按4级建筑物设计，5 a一遇设计除涝水位36.04 m，设计流量290 m3/s；20 a一遇校核流量460 m3/s，对应水位是37.42 m；水闸正常蓄水位为36.14 m。共4孔，每孔净宽3.00 m，总宽12.00 m。

1.3 扩建情况

经原商丘地区水利局批准，于1975年重（扩）建，原闸闸底板保留，其余全部拆除。重建后的芒山闸为开敞式结构，闸孔净宽60 m，每孔净宽5.00 m，共12孔，闸室总宽71.40 m，全闸总长74.50 m。闸室顺水流方向13.50 m，底板厚1.20 m，上下各0.20 m 厚140#混凝土，中间0.80 m 的水泥砂浆砌条石，其高程为32.14 m，闸墩高6.20 m，高程38.34 m，材料为80#水泥砂浆砌条石。闸门采用直升式钢筋混凝土双曲薄壳闸门，门高4.70 m，6台25 t卷扬式启闭机，动力电源配75马力电机组。机架桥为浆砌块石排架柱，钢筋混凝土机架桥梁、板，桥上配有工作机房，闸右端建有桥头堡。闸上交通桥为汽车-13 级，桥面净宽6.50 m，桥面高程为39.24 m。上游铺盖长度20 m，粘土上铺筑浆砌块石，两岸为浆砌条石圆弧翼墙与闸室连接；下游消力池深1.00 m，长21.00 m，两岸为直立式八字墙；浆砌块石海漫长20 m。

2 水闸目前存在的问题

2.1 启闭机室、桥头堡严重裂缝

启闭机室、桥头堡均为砖混结构，与闸同期所建，启闭机室室内墙脱落，屋顶裂缝漏雨，墙体四角均出现裂缝，最大缝长度2 m，最大缝宽3 mm左右。桥头堡外墙瓷砖脱落、裂缝；桥头堡砖砌体风化，顶裂缝，窗损坏。

2.2 闸墩砌石风化、脱落

闸墩为浆砌石结构，自建闸以来，未曾维修过，其水位变化区浆砌石勾缝砂浆部分脱落，部分浆砌块石表面风化严重。

2.3 闸门锈蚀、渗水

闸门为混凝土双曲薄壳闸门，闸门梁多处露筋并锈蚀，壳体表面混凝土脱落、裂缝且渗水，虽经采用环氧树脂和水泥砂浆抹面，但处理效果不够理想。闸门止水木及止水橡皮损坏严重，漏水严重，致使拦蓄功能丧失。

2.4 交通桥下沉、损坏

为浆砌石拱桥，变形下沉，浆砌石桥墩在水位变化区浆砌石勾缝砂浆部分脱落，桥栏杆钢筋锈蚀严重，出现大量露筋现象，沿石裂缝、露筋，部分检修桥栏杆损坏。桥面铺装层破损严重，右岸局部塌陷。

2.5 上下游连接段损坏

上游连接段两岸为浆砌块石圆弧翼墙，其水位变动区浆砌块石勾缝砂浆大量剥落，左右岸翼墙均与闸边墩止水缝开裂，最大宽度20 mm，长5 m，外倾变形。下游连接段的消能防冲段为浆砌块石海漫。八字墙水位变动区浆砌块石勾缝砂浆大量剥落，左右翼墙均有多处裂缝，两岸的砌石护坡较短，河坡冲刷较重。下游海漫段冲刷损坏严重，基本上已完全塌陷，消力池已破损、塌陷。

2.6 机架桥梁板通缝

机架桥梁板为钢筋混凝土结构，梁板均有混凝土风化、露筋现象，缝墩处从上到下有一通缝，缝宽约2 cm。

2.7 启闭设备老化、损毁

启闭机和电机均为建闸时期购置，已运行四十多年，设备老化，运行缓慢。闸门上吊环、销钉以及滚轮锈蚀，钢丝绳多次断裂。由于建设年代久远，电气设备及控制保护系统老化、陈旧。

2.8 管理房损坏

管理所共有房屋14 间，与水闸同期所建，均为砖结构，其中办公室5 间，生活用房5 间，配电房、仓库4 间。由于年久失修，管理房均有不同程度的损坏。目前，屋面沉陷，墙体裂缝，存在安全隐患配电室门窗损毁严重，内墙粉刷脱落，房顶漏雨严重。

2.9 缺少通讯系统

水闸缺少工程维修管理、控制调度运用的对内、对外通讯系统，不能满足自动测报、优化调度、信息传递、防汛报汛和抗洪抢险的需要。

3 水闸除险加固的必要性

3.1 工程存在重大安全问题

基于上述该闸存在的各类隐患，2012 年9 月，经河南省水利厅核查该水闸安全级别为四类。为解决水闸病险问题，消除安全隐患，按照相关规定的要求，须重建该闸。

3.2 农业经济发展的需要

王引河芒山闸设计灌溉面积约2 400 hm2，年蓄水量707万m3，承担区域内农田灌溉和补充地下水任务。由于水闸多年带病运行、漏水严重，灌溉面积大大衰减，严重影响灌溉效益的发挥，制约农业经济发展和粮食安全。

3.3 提高防洪排涝标准的需要

芒山闸为3级建筑物，现有设计标准为5 a一遇，校核标准20 a一遇，水闸现状已不满足水闸强制性条文规定的20 a一遇设计、50 a一遇校核的标准。

3.4 工程安全运行的需要

水闸下游河道两岸有薛湖镇、刘河乡、陈官庄乡、茴村镇、苗桥乡等，永城—陈官庄公路、永城—刘河公路等，有1 600 hm2耕地及19.40万人。水闸常年带病运行，一旦失事必将造成重大生命安全事故和财产损失。

3.5 保护生态的需要

工程实施后，将使区内河道及支流蓄水量得到增加，蓄水时段延长，耕地抗旱应急能力大大增强，灌溉条件和河道水质得到有效改善，地下水得到补充，起到涵养水源、改善区域小气候的作用。有利于河道及周边绿化，可调节气候、美化环境，将使生态系统得到恢复，对植物多样性、水生物繁衍提供较高的保障，生态保护得到进一步加强，对项目区的社会经济、自然环境、生态环境都会产生有利影响。

4 移址重建的可行性

由于原闸址下游海漫段被永芒路公路桥占用，原闸址处已不具备重建条件。经对王引河沿线进行实地勘察，对多处可以选址的河段进行研究，经比选，在原址下游约7 km处即幸福沟引水口下游约100 m处作为新闸址方案最优。

4.1 地质条件符合建筑要求

经对拟选址河道段进行地质勘察，地质条件满足工程建设需要。

4.2 灌溉面积不减少

原芒山闸控制灌溉面积约2 400 hm2，下移7.23 km 后，原水闸控制的最上游7 km 控制灌溉面积变为下移7.23 km 控制面积，经对新水闸控制灌溉面积测算，面积为2 413 hm2，稍大于原灌溉面积。单次蓄水量235.65 万m3，年调蓄3 次，拦蓄引黄退水和降雨径流，年蓄水量706.95万m3，与原工程年蓄水量700万m3基本相同。

4.3 增加芒山镇南部生态供水

位于芒山镇的芒砀山旅游景区为国家5A 级风景区，原水闸位于芒山镇西南，不能向芒山镇南部供水。新闸址位于芒山镇南部，可增加芒山镇南部生态用水需要。

4.4 增加调蓄供水范围

由于原水闸闸址偏上游，不能向其支流幸福沟、小王引河供水。新闸址移至紧邻幸福沟处，从新闸上游100 m处分水可向幸福沟、小王引河供水，增加了调蓄供水范围。

4.5 正常蓄水位满足控制范围灌溉需要

新闸正常蓄水水深与老闸相同（均为4 m）。王引河沿线地面坡降较缓（1/6 000左右），新闸闸底板高程、正常蓄水位按老闸的底板高程、正常蓄水位按地面自然坡降降低确定，因此新闸正常蓄水位能够满足控制范围内灌溉需要。

新闸正常蓄水位35.00 m，经实地查看和测量，低于控制范围内最低地面高程36.00 m。

4.6 工程规模不变

经查看王引河河道成果，该位置与原闸址位于同一河道设计段内，流域面积不变，设计流量均保持不变。

5 结语

文章通过对永城市王引河芒山节制闸的现状进行分析，认为对该闸进行除险加固十分必要，但限于现状，原址重建已无可能。基于此，文章又对移址重建的可能性进行了研究，经分析，移址重建方案可行。建议工程设计时，仍需对选址和工程设计方案进一步优化，确定选址最佳位置，使工程效益得以充分发挥。