【正文】 衢江蘭溪航電樞紐01船閘總體布置及上閘首結構設計蘭溪水利樞紐工程建設結構設計目前，衢江航道由于灘多、水淺，航道條件差，水運業(yè)日益蕭條。目前通航船只為3t～12t。據(jù)交通部門預測，衢江年運量到2010年可達到200萬噸，主要物資有石灰石、瑩石、化肥、木材、水泥、煤炭和鋼材等。鑒于目前的航道狀況，無法滿足遠期貨運量的要求。目前，塔底、小溪灘都已開工建設，安仁鋪、紅船豆、游埠梯級也已完成前期設計工作，加快蘭溪梯級水利樞紐建設，盡早使衢江航道全面通航顯得尤為迫切。衢江水量充沛，水力資源豐富。建設蘭溪水利樞紐工程，可以充分利用衢江水力資源，，能對電網(wǎng)起到一定的調峰作用。本工程的建設可以有效緩解金華市目前用電緊張的局面。水力資源是可再生的清潔能源，本工程的建設符合國家的能源產(chǎn)業(yè)政策。蘭溪樞紐工程實施后，可為恢復和提高衢江的航運能力奠定基礎，并可加快上游砂石資源和礦產(chǎn)資源開發(fā)，促進蘭溪市及衢江兩岸廣大地區(qū)經(jīng)濟更快地發(fā)展。 （1）衢江（金華段）蘭溪樞紐可研報告； （2）長沙理工大學畢業(yè)設計任務書；（3）渠化工程樞紐總體布置設計規(guī)范 (JTJ 22098)，人民交通出版社（4）船閘總體設計規(guī)范 (JTJ 3052001)，人民交通出版社（5）船閘輸水系統(tǒng)設計規(guī)范 (JTJ 3062001)，人民交通出版社（6）船閘水工建筑物設計規(guī)范 (JTJ 3072001)，人民交通出版社（7）船閘閘閥門設計規(guī)范 (JTJ 3082003)，人民交通出版社（8）船閘啟閉機設計規(guī)范 (JTJ3092005)，人民交通出版社工程位于衢江干流上，隸屬金華蘭溪市，距蘭溪城區(qū)約8km，上游距離游埠梯級約9km。壩址以上集水面積11427km2， m3/s，（扣除烏引水量），是衢江干流開發(fā)中的第六級也是最下游一級樞紐。工程是以航運和水力發(fā)電為主，結合改善水環(huán)境及灌溉條件等綜合利用工程。該工程由泄洪閘、船閘、發(fā)電廠房等建筑物組成，電站裝機4。船閘設計標準為500t級。 流域概況衢江是浙江省最大河流——錢塘江南源蘭江的主流。蘭溪水利樞紐工程壩址以上集水面積11427km2，%。烏溪江上游建有湖南鎮(zhèn)水庫，集水面積2151km2，電站裝機容量270MW；其下游已建黃壇口水電站，裝機容量為82MW，區(qū)間集水面積237km2。江山港上現(xiàn)已建成峽口、碗窯水庫，白水坑水庫集水面積316km2。上述大型水庫的調節(jié)對衢江的水資源合理開發(fā)利用提供了有利條件，有利于衢江梯級發(fā)電。 氣 象設計流域屬中亞熱帶季風氣候區(qū)，冬夏季風交替明顯，溫和濕潤，四季分明，日照充足，雨量豐沛。；，最大風速15m/s，相應風向為WSW。流域內降水量時空分布不均勻，年內變化較大，本流域大洪水的主要成因為梅雨。 徑 流設計流域內已建成并對本工程年徑流分析具有調節(jié)功能的水庫有湖南鎮(zhèn)水庫，塔底水利樞紐和小溪灘水利樞紐等，故年徑流分析將設計流域分為四部分，即：湖南鎮(zhèn)水庫，集水面積分別為2151km2；湖南鎮(zhèn)水庫～塔底水庫壩址區(qū)間，6011km2；塔底～小溪灘水庫壩址區(qū)間，2300km2；小溪灘水庫～蘭溪水庫區(qū)間，965km2。徑流分析采用水文比擬法，移用參證站降水徑流關系，求得設計區(qū)塊歷年徑流及相應年份逐日徑流。表21 各區(qū)塊年徑流成果表位 置集水面積(km2)年平均流 量(m3/s)年 徑流 深(mm)年徑流總 量(億m3)湖南鎮(zhèn)水庫2151湖南鎮(zhèn)～塔底區(qū)間6011塔底～小溪灘區(qū)間2300小溪灘～姚家區(qū)間965 洪 水流域洪水采用實測洪水資料推求。本工程設計洪水分湖南鎮(zhèn)水庫及湖南鎮(zhèn)水庫~姚家壩址區(qū)間二部分。流域設計洪水由區(qū)間設計洪水與湖南鎮(zhèn)水庫相應洪水（經(jīng)水庫調蓄后）進行地區(qū)組成得。各頻率設計洪水成果見表22。表22 姚家壩址年最大設計洪水成果表頻率P（%）1251020Qm(m3/s)165301408011950102508520 注：本表為湖南鎮(zhèn)水庫調洪后與姚家～湖南鎮(zhèn)區(qū)間洪水迭加的成果。 臺汛期和非汛期洪水臺汛和非汛期各頻率洪水有關成果見表23。表23 臺汛期、非汛期設計洪水 單位：m3/s P（%）分期51020臺 汛57905010374025901870非 汛61505640478039003230 固體徑流據(jù)衢州站泥沙實測資料統(tǒng)計分析，該站1958年～2005年年總輸沙量為136萬t。將衢州站歷年輸沙量資料移用于設計流域。經(jīng)1958～2005年48年系列統(tǒng)計分析，姚家~，加上推移質，年總輸沙量為224萬t。 水位流量關系曲線工程位置無實測水位流量資料，考慮到低水位流量關系是計算發(fā)電量多少的關鍵。設計中依據(jù)實測斷面資料，借助河道上下游有關的河道水位、流速、糙率及河道斷面等實測資料推求。壩址下游水位～流量關系曲線成果見表24。表24 姚家壩址斷面H～Q曲線H(m)Q(m3/s)備 注150基面：1985國家高程基準30051080011501537195524252934348240684617510055816360717880148617954210525續(xù)表24 H(m)Q(m3/s)備 注11550基面：1985國家高程基準12604136901482015980 區(qū)域地質本工程位于衢江下游段，河流呈東西流向，南岸為下店村，北岸為姚家村。工程橫跨衢江，本段水流湍急，江面寬約500m，兩岸為堤壩，蘭溪段堤腳有寬約40m的灘地，地面高程約29～。工程區(qū)地層分布白堊系上統(tǒng)基巖和第四系沖積堆積層。地下水為松散巖土類孔隙潛水，主要分布在第四系地層中。由大氣降水補給，并排泄于河道。工程區(qū)域構造相對穩(wěn)定，地震動峰值加速度為＜(相應地震基本烈度為＜Ⅵ度。 水庫區(qū)工程地質條件庫區(qū)兩岸均設有防洪堤，庫岸基本穩(wěn)定，但近年來民間采砂船活動劇烈，并向堤腳靠攏，對堤身穩(wěn)定不利。右岸堤身及堤基上覆蓋層為粉質粘土層，～，分布高程約27m以上。下部為砂礫卵石層，厚度2m～，分布高程一般22m～30m，透水性中等。堤內側無低洼地，不存在向庫外的滲漏條件。左岸堤身為透水性較強的砂礫卵石填筑而成，厚度一般3m～6m，高程為30m～。堤基覆蓋層為砂礫石或粉細砂層，厚度5m～10m，分布高程20m～30m，為中等透水層。堤內無低洼地，不存在向庫外滲漏的條件。庫區(qū)不存在永久滲漏問題。水庫區(qū)內左岸堤內少量耕地、支流新赤溪金家插村～插口村一帶，地面高程一般在29～，其耕地存在中度浸沒影響。房屋建基面較高，且多為砂礫石及巖石地基，無浸沒影響。右岸堤基主要為粉質粘土組成，地面高程一般高于31m，不存在浸沒影響。本地區(qū)為無鹽堿化低礦化度地區(qū)，耕地作物一般以水稻為主，堤內溝渠排水性較好，能有效地減輕或排除浸沒造成的影響。 樞紐區(qū)工程地質條件上壩址左岸接于馬鞍山，右岸位于下店村上游約230m；下壩址左岸位于姚家村南，右岸位于下店村下游約200m。上、下壩河床段均為第四系全新統(tǒng)沖洪積層，厚1~6m；基巖為泥質粉砂巖，河床段基巖面高程兩壩址基本相同，~。推薦下壩址工程地質條件如下：閘基上部為采砂棄料，～，屬強透水層。建議基礎挖除覆蓋層及全強風化巖石，將閘基置于弱風化基巖上。左岸存在滲漏問題，建議設置垂直防滲措施，并延伸至馬鞍山腳，防滲體深入弱風化巖體。建議施工圍堰防滲體置于巖石上，并做好基坑截滲排水工作。礫卵石抗沖刷能力差，壩址下游應做好消能防沖措施。建議開挖邊坡：砂礫卵石層 1:1～1:；粉質粘土1：1；全強風化巖石1:，弱風化巖石1:。船閘位于閘址左側，上覆蓋層為第四系全新統(tǒng)沖洪積砂礫卵石層，～10m?；鶐r為白堊系泥質粉砂巖，抗風化能力較弱，全～強風化帶厚1m～，～，建議挖除覆蓋層及全強風化巖，將閘室基礎建在弱風化基巖上，基巖開挖深度3m～4m。砼/弱風化巖石f=，f＇=，c＇= Mpa。變形模量E0＝3GPa。弱風化巖石承載力標準值fk=1000kPa。砼/微風化巖石f=，f＇=，c＇=～ Mpa。變形模量E0＝3～4GPa。微風化巖石承載力標準值fk=1000～1500kPa。建議開挖邊坡：砂礫卵石層1:～1:；全強風化巖1:，弱風化巖1:。電站廠房位于閘址右側河床，覆蓋層為人工堆積礫卵石層，層底高程在20m～18m。基巖為白堊系泥質粉砂巖，為軟質巖石，抗風化能力較弱，全～～4m，弱風化帶厚3m～5m，建議挖除覆蓋層及全強風化巖，廠房基礎建在弱風化或微風化基巖上?；鶐r開挖深度：～3m，必要時進行固結灌漿處理，深度5m。機組段開挖較深，下部高程10m左右，泥質較高，巖石較破碎，必要時進行加固處理。河床砂礫卵石允許流速；。砼/弱風化巖石f=，f＇=，c＇= Mpa。變形模量E0＝3GPa。弱風化巖石承載力標準值fk=1000kPa。砼/微風化巖石f=，f＇=，c＇=～。變形模量E0＝3～4GPa。微風化巖石承載力標準值fk=1000～1500kPa。建議開挖邊坡：砂礫卵石層 1:1～1:；粉質粘土1:1；全風化巖石1:，強風化巖石1:，弱風化巖石1:～1:。 天然建筑材料工程區(qū)近年來江心洲被大量開采，現(xiàn)衢江、蘭江約15km范圍內已無大片砂礫料場。上游的金家插、和尚洲、湯瓶洲等均在開采，距壩址約3~9km。以上料場可供混凝土用粗骨料，5mm～40mm級儲量不滿足設計需量，砂料缺乏，需外購解決。填筑料源應充分利用施工時左右岸被開挖的廢碴，并可考慮結合河道疏浚。洞源白坑的石灰?guī)r，可作為塊石料場，運距約25km，強度較高，儲量和質量能滿足工程設計要求。 樞紐的總體布置就是確定樞紐中各主要建筑物之間的相互位置。影響樞紐的總體布置的因素是錯綜復雜的，根據(jù)樞紐所在處的地形、地質、水文、航道等具體條件以及樞紐中各主要建筑物的型式與尺寸，使用和施工的要求，尋求最合理的布置方案。 影響樞紐總體布置的因素在樞紐的總體布置過程中，其主要建筑物之一——船閘的布置是一個非常重要、關系到船閘能否安全暢通及保證良好運行條件的問題。國內有不少過船建筑物，就其結構本身而言是良好的。但船舶在某些時候通不過或者不能暢通，究其原因是總體布置不當。研究船閘的總體布置時，必須研究船閘在水利樞紐中的位置、船閘引航道布置與上下游航道的連接。船閘與水利樞紐建成后所形成的新河勢狀況、通航水流條件、泥沙淤積、船閘與同樞紐中各相鄰主要建筑物位置、船閘與河岸的關系。樞紐總體布置根據(jù)渠化工程梯級開發(fā)規(guī)劃，結合不同壩址的自然條件和樞紐工程的作用，著重解決通航、泄洪、發(fā)電、灌溉及排沙之間的關系，主要考慮下列因素 （1）地形、地質、水文及泥沙條件 （2）上、下游航道銜接條件 （3）主要水工建筑物使用要求 （4）淹沒損失及環(huán)境影響 （5）施工難易、施工長短及施工期通航條件 （6）工程量及投資、壩軸線選擇 壩軸線選擇原則（1）滿足船閘通航要求，使上下游引航道與上下游航道連接平順，船舶進出閘安全、快捷；（2）滿足泄水閘行洪要求，保證泄水閘有足夠的泄流寬度，水流流向與壩軸線宜盡量垂直；（3）滿足電站發(fā)電要求，使電站進出水流平順，尾水位較低，運行管理方便；（4） 在滿足各建筑物使用功能前提下，盡量避開不良地質區(qū)段，降低基礎處理工程量；（5）具有較好的施工條件，工程造價經(jīng)濟合理。 壩線選擇 可供選擇壩址比較的河段局限于馬鞍山嘴以下約1000m范圍，該河段相對順直，河寬自上至下300m~500m。本階段選擇上下兩壩址作分析比較。上壩址：位于馬鞍山嘴，左岸為馬鞍山山體，右岸介于下應村與下店村之間，壩軸線垂直于水流方向。該壩址河床寬僅250m，壩址處流態(tài)相對復雜，樞紐布置向右岸拓浚工程量大。左岸布置電站，山體開挖工程量大，工程投資大。為便于今后興建二線船閘，一線船閘需布置在右岸，因上游河道為彎道，引航道長度短。該壩址橫向流速也大，影響船只航行。該壩址施工難度大。下壩址：位于馬鞍山嘴下游約600m處，壩址右岸距下店村約150m，壩軸線垂直于水流方向。該壩址河寬約480m，水流相對較平順。樞紐布置向右岸拓浚工程量小。船閘則布置在左岸，不涉及房屋拆遷，防洪堤后有興建二線船閘的余地，一線船閘上游引航道長度較長，壩址處橫向流速較小，有利于船只航行。電站布置在右岸，拓寬工程量不大。該壩址河道相對較寬，施工條件較好。兩壩址對庫內上游的排澇和浸沒影響基本相同。下壩址因左岸防洪堤內地勢較低，需增加壩址~馬鞍山嘴段長600m的防洪堤基礎防滲處理工程量。右岸地勢較高，不存在浸沒影響。從地質鉆探成果看，上、變化不大，壩基處理及基巖開挖差距不大。經(jīng)綜合分析比較，本階段選用下壩址方案?？傮w布置根據(jù)具體的情況可分為并列式和分離式兩種方式。當壩址處于河面開闊，河床內能同時布置擋水、泄水建筑物，通航建筑物及電站等水工建筑物時，樞紐總體布置可采用并列式。當壩址處河面較窄、彎曲，其凸岸適宜布置通航建筑物時或當壩址處河面雖開闊、順直，但當通航建筑物及電站布置在岸上開挖的渠道內，樞紐綜合效益較佳時，經(jīng)論證可采用分離式。本設計壩址布置在上下梁州之間，有足夠的河寬，可以同時布置擋水、泄水、通航建筑物及電站，采用并列式布置，并且電站和通航建筑物異岸布置。 軸線布置圖 樞紐總布置方案比較根據(jù)選定的壩軸線，