王亮
四川省通济堰管理处，四川眉山，620010）
摘要：通济堰灌区是四川盆地岷江右岸的大型灌区，其引水枢纽位于新津区南河入岷江口。其中拦河闸坝由于多年的运行，闸坝消力池后海漫在水流长期的冲刷，掏蚀等作用下出现了不同程度的损毁。现目前泄洪闸1孔后海漫出现大面积断裂，部分被水流冲走，有较大的冲刷坑形成，相邻的泄洪闸2孔和3孔后海漫也受到波及，有断裂和冲砂坑形成。其他闸孔后海漫也存在不同程度的掏蚀和损毁。在没有海漫的消能保护下，过闸水流直接掏蚀冲刷消力池基础，河床受到严重冲刷，消力池基础有被破坏的危险存在，同时也对闸坝的基础构成了一定的威胁。鉴于此，分析通济堰拦河闸坝海漫损毁原因，并根据具体原因提出修复处理意见。
关键词：通济堰 消力池 海漫 损毁 原因分析 处理方法
1 工程概况
1.1 通济堰基本情况
通济堰最早是由公元前143年创建于岷江中游的大型有坝引水工程而来。通济堰拦河闸现位于四川省成都市新津区南河入岷江河口，集雨面积3640平方千米。上游水源主要来自于南河与西河，其中多年平均流量约为30.5m3/s，并表现为夏季七八月流量占全年流量的一半以上，折合年径流量9.62亿m3，年径流深670mm。于1733年起采用卵石竹笼建临时拦河坝，1959年改卵石竹笼为桩夹块石坝，以混凝土包壳，但却常常被洪水冲毁，后于2004年修建永久拦河闸坝。现今拦河闸坝总长417米，左右两岸分别为溢流坝，溢流坝形式为WES溢流堰，中间为泄洪闸和冲砂闸，泄洪闸与冲沙闸形式均为宽顶堰，其中左岸溢流坝长41.05米，坝顶高程454.0米，右岸溢流坝长108.7米，拦河闸分为14孔泄洪闸和3冲沙闸，其中泄洪闸段长199.35米，闸孔净宽12米，深9.1米，冲沙闸段长46.05米，闸孔净宽12米，深9.6米，其中溢流坝每隔20米设置一直径为80cm圆形截面立柱用于支撑工作桥，从南河左岸到右岸按照左岸接头、左岸溢流坝、泄洪闸、冲沙闸、右岸溢流坝、右岸接头顺序布置。拦河闸坝的设计洪水重现期为30年一遇，设计洪水位457.19米（水尺读数7.69米），洪峰时流量7440m3/s；校核洪标准为100年一遇，校核洪水位458.13m（水尺8.63米），洪峰流量9410m3/s，设计灌溉面积57.09万亩，总库容960万m3。
1.2 消力池及海漫情况
闸坝下游消能防冲建筑物级别为2级，采用底流消能方式消能。溢流坝后消力池及海漫修筑情况为，消力池顶面高程450.0m，长10m，厚1m，布置有Φ8cm塑料排水孔，底板下设置有反滤层，海漫长12m，起点高程450.5m沿水流方向呈1:12坡度与河床顺接，为C20细石混凝土砌卵石，厚度0.8m，下游防冲槽为抛填大卵石到河床高程。泄洪闸1至5孔后消力池顶面高程为449.5m，池深1m，池长12m，池中布置Φ8cm塑料排水孔，底板下部有0.5m厚反滤层；海漫结构形式与溢流坝后海漫结构形式相同。泄洪闸6至14孔后消力池长15m，其余结构形式与1至5孔后消力池及海漫结构形式相同。冲沙闸下游消力池顶面高程449.0m，海漫起点高程450.0m沿水流方向呈1:24坡度与河床顺接，其余结构形式与6至14孔下游消力池及海漫结构形式相同。
2 消能防冲设施水毁情况
2.1消力池情况
左岸溢流坝及右岸溢流坝及泄洪闸冲沙闸后消力池护坦，消力坎经过多年的运行依然基本完好，只有12至14孔后消力池消力坎迎水面表面有冲刷的痕迹，可以清楚地看到混凝土里面骨料。虽然如此但消力坎整体完整，结构性能没有受到损坏，整体性能较好，能很好地运行。
2.2海漫情况
在通济堰修建当初海漫采用的是混凝土砌筑卵石，下游设置抛石防冲槽。经过多年的运行泄洪闸1孔至9孔后海漫经常受到损毁，最严重时部分闸孔后面海漫出现整体损毁被水流冲走，过闸水流在消力坎后冲刷出两米多深坑，掏蚀消力坎基础，河床受到严重冲刷，有的甚至出现损毁并经修复后经过一个雨季又有损毁出现。10孔至14孔泄洪闸后海漫也出现大小不一的冲刷坑，水流过消力坎后在海漫冲刷坑中回旋，海漫存在进一步侵蚀的危险。冲沙闸后海漫情况和10至14孔泄洪闸后情况类似，出现部分冲刷坑。较好的是拦河坝左右岸消力池后海漫目前基本完整，运行良好。
3损毁原因分析
经过多年的运行，以及维修养护总结得知，海漫损毁主要有以下3个原因。
3.1工程建筑物级别不足
通济堰拦河闸坝设计流量7440m3/s，校核流量9410m3/s，在洪水流量6720 m3/s时，闸孔过闸流量达到5483 m3/s。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252—2000）拦河水闸过闸流量大于等于5000 m3/s时工程等别确定为I，工程规模为大（1）型，主要建筑物级别为1级别。而实际设计施工中消能防冲建筑物级别设计为2级别。通济堰上游南河在雨季来水量大，水流过消力池后消能不足，直接砸击在海漫上，消力坎后海漫受力过大。
3.2现有海漫长度不足
根据水闸设计规范（SL 265-2016），当时，且消能扩散能力良好，海漫长度可按式计算，其中为消力池末端单宽流量，为闸孔泄水时上下游水位差，为海漫长度计算系数。南河入岷江口河床土质为细沙，故海漫长度计算系数取1314。按闸孔上下游水位差4.5米，闸孔过闸流量5969，消力池末端单款流量最大30m3/s工况下，取=13进行海漫长度计算，计算成果见下表。
序号 单宽流量 上下游水位差 海漫长度 现有海漫是否满足
1 2 4.5 2.06 13 27 否
2 4 4.5 2.91 13 38 否
3 6 4.5 3.57 13 46 否
4 8 4.5 4.12 13 54 否
5 10 4.5 4.61 13 60 否
6 12 4.5 5.05 13 66 否
7 14 4.5 5.45 13 71 否
8 16 4.5 5.83 13 76 否
9 18 4.5 6.18 13 80 否
10 20 4.5 6.51 13 85 否
11 22 4.5 6.83 13 89 否
12 24 4.5 7.14 13 93 否
13 26 4.5 7.43 13 97 否
14 28 4.5 7.71 13 100 否
15 30 4.5 7.98 13 104 否
由表计算数据可知现有海漫长度不足。
3.3下游防冲槽失效
在通济堰日常运行中，闸坝下游岷江长期处于低水位状态，海漫末端表面长期在水面以上，即便是在汛期消力池消力坎也长期是处于水面以上。雨季南河上游来水量增大，而岷江水位低，拦河闸泄洪上下游水位差高，水流能量大，在上下游水位差高的情况下长期运行导致海漫后防冲槽被水流掏蚀，抛填料被水流带走，刚性海漫末端常处于悬空状态，在水流作用下极易发生断裂。
4海漫修复设计
4.1海漫修复原则
被冲毁的海漫处形成大坑，水流进一步掏蚀消力池基础，对消力池及拦河闸坝基础都构成了一定的威胁。因此本着从本源上治理，做到标本兼治。根据计算结果及多年运行经验，以及类似工程修复经验，提出治理后能达到在三十年一遇洪水的情况下能正常应对，并且在多个洪水重现期后都能正常的运行，发挥出工程的效益。
4.2海漫修复结构形式选取
根据计算以及运行管理经验，海漫设计长度选用105米采用刚性海漫和柔性海漫相组合的形式，末端设置截面为梯形的抛石防冲槽。根据水流出消力池还具有比较大的余能，因此从消力池消力坎顶端起12m长采用刚性海漫，后93海漫采用雷诺护垫的柔性海漫，末端为抛石体防冲槽。
4.3具体方案
刚过消力坎水流还具有较大的余能，因此消力坎下游12米海漫设计为厚度0.8米的C20混凝土砌筑卵石，虽然其柔韧性和透水性较差，但具有较强的刚度，耐冲刷能力强。刚性海漫内部设置塑料排水孔，下设反滤层，反滤层从上到下依次为0.2粗砂、0.2小碎石、0.2大碎石。刚性海漫下接雷诺护垫的柔性海漫厚度0.8米。雷诺护垫海漫具有柔性好，透水性强，结构粗糙消能效果好，整体性强，经济，施工便捷的优点。雷诺护垫到场后进行组装铺设，相邻的护垫用钢丝将其连接在一起，构成完整的结构形式，最后进行石料填充，填石料要求坚硬无风化。混凝土砌筑卵石刚性海漫与雷诺护垫柔性海漫连接处采用C30钢筋混凝土连接，保证海漫结构的整体性和完整性。海漫末端抛石体防冲槽，采用直径0.2米以上的鹅卵石作为抛填料，填料深度大于2.5米，表面与达到河床高程与河床顺接。
5结论及建议
在水利工程中起主要消能作用的是消力池，海漫只起消除部分余能和调整水流状态的作用。但其在水利工程中的位置确是不可或缺和举足轻重的。海漫不仅能消除余能调整水流状态还起着间接保护消力池和主体工程地基的作用。因此在发现海漫损毁的情况下要分析损毁出现的原因并进行及时修复，让水利工程能安全稳定运行，并发挥其效益。
参考文献
[1] SL 252—2000,水利水电工程等级划分及洪水标准[S].
[2] SL 265-2016,水闸设计规范[S].
作者简介：王亮（1991.03－），男，四川仁寿，助理工程师，工学学士，主要从事水利工程管理工作