【正文】 式 中， Q0進(jìn)水閘引水的流量； h0沉沙槽斷面減去預(yù)留淤積厚度后的水深，為限制進(jìn)入進(jìn)水閘泥沙最小粒徑d min的止動流速； B沖沙閘過流寬度。 (2) 外形輪廓： 應(yīng)能滿足過閘水流平順，側(cè)向收縮小，過流能力大的要求。工作閘門的門槽尺寸應(yīng)根據(jù)閘門的尺寸確定，門槽深 ，寬 。 胸墻設(shè)計(jì) （ 1）作用：當(dāng)水閘擋水高度較大時，可代替一部分閘門高度。若工作橋較高可在閘墩上部設(shè)排架支承。 工作橋底部高程與閘室底板高程的差值約等于閘門高度的 2倍再加 ～ 的富余高度，所以工作橋底部高程為 。因此，必須加強(qiáng)對泥沙淤積的監(jiān)測制定沖砂排砂的運(yùn)行操作方案。根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范，將鋪蓋長度取 ，厚度取 1m. 設(shè)置防滲鋪蓋后，沖沙閘底板上作用的滲透壓力減小為： ： 1 8 / ( 1 8 2 2 . 5 ) 7 . 5 1 0 1 8 / 2 3 0 0U K N? ? ? ? ? ? ? 2. 設(shè)計(jì)洪水位情況下： 1 8 / ( 1 8 2 2 . 5 ) 4 . 7 5 1 0 1 8 / 2 1 9 0U K N? ? ? ? ? ? ? 3. 校核洪水位情況下： 1 8 / ( 1 8 2 2 . 5 ) 5 . 1 1 0 1 8 / 2 2 0 4U K N? ? ? ? ? ? ? 沖沙閘閘室穩(wěn)定驗(yàn)算 閘室的穩(wěn)定性是指閘室在各種荷載作用下，滿足 ： ① 平均基底壓力不大于地基的容許壓力； ② 不發(fā)生明顯的傾斜，基底壓力的最大值與最小值之比不大于規(guī)定的容許值； ③ 不至沿地基面或深層滑動。 m 荷載大小 KN 偏心距 m 彎矩 KN 底流消能具有流態(tài)穩(wěn)定，消能效果好 ,對地質(zhì)條件和尾水變幅適應(yīng)性強(qiáng)及水流霧化等優(yōu)點(diǎn) ， 但工程量大 ， 不宜排漂或排冰 。 圖 4— 1 沖沙閘泄流示意圖 消力池長 度計(jì)算 Lj=(h″ hc) Lsj=Ls +β Lj 式中 : Lsj消力池長度（ m）； Ls消力池斜坡段水平投影長度（ m）； β 水躍長度校正系數(shù)，可采用 ～ ； Lj水躍長度（ m） ； 式 中 Ls=4。 h c″ 躍后水深（ m）； h s′ 出池渠道水深（ m）； △ Z出池落差（ m） 222 2 222scqqZg h gh???? ? ?? ?? 222 2 2 5 32 .04 5 32 .04 5 2 2 ??? ? ???? ? ? ? 計(jì)算得 d0,尾坎高度設(shè)計(jì)為 2m。 (1) 水平排水。閘孔泄水時的上 ,下游水位差 (m)； k1消力池底板計(jì)算系數(shù) ,可采用 ～ . k2消力池底板安全系數(shù) ,可采用 ～ ； U作用在消力池底板底面的揚(yáng)壓力 (kPa)； W作用在消力池底板頂面的水重 (kPa)； Pm作用在消力池底板上的脈動壓力 (kPa),其值可 取躍前收縮斷面流速水頭值的 5%；通常計(jì)算消力池底板前半部的脈動壓力時取 +號 ,計(jì)算0 sd h h Z? ???? ? ? ? 消力池底板后半部的脈動 壓力時取 號； γ b消力池底板的飽和重度 (kN/m3 ). 消力池末端厚度 ,可采用 t/2,但不宜小于 . 表 4— 6 消力池底板厚度計(jì)算 上游水位 下游水位 上下游水位差 單寬流量 K1 閘底板厚度 校核水位 設(shè)計(jì)水位 687 正常蓄 水位 678 取閘底厚度 t=. 排水設(shè)備 采用排水設(shè)備，可降低滲透水壓力，排除滲水，避免滲透變形，增加下游的穩(wěn)定。 2 mbU W Ptk ???? 消力池深度 式中： d消力池深度（ m） 。 采用底流消能時應(yīng)保證消力池內(nèi)形成穩(wěn)定的水躍，避免產(chǎn)生回流。 m 荷載 閘房 kN 啟閉機(jī)及人群荷載 kN 交通橋 kN 胸墻 kN 邊墩 kN 底板 kN 閘門 kN 垂直水壓力 kN 浮托力 kN 滲透壓力 kN 水平水壓力 kN 求和 ∑M KN 1. 閘室沿地基面抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算 表 4— 2 沖沙閘室 抗滑 穩(wěn)定計(jì)算成果表 計(jì) 算 內(nèi) 容 荷載基本組合 荷載特殊組合 正常擋水情況 設(shè)計(jì)洪水情況 校核洪水情況 計(jì) 算 閘上 m 水 位 閘下 m 閘孔底板 m 基面高程 m 荷載 閘房 kN 啟閉機(jī)及人群荷載 kN 交通橋 kN 胸墻 kN 邊墩 kN 底板 kN 閘門 kN 垂直水壓力 kN 浮托力 kN 滲透壓力 kN 水平水壓力 kN ∑W KN ∑P KN 抗滑穩(wěn)定 計(jì)算值 KC 安全系數(shù) 允許值 [KC] []ccKK?抗滑穩(wěn)定驗(yàn)算采用抗剪強(qiáng)度公式，按下式計(jì)算： 式中： K— 沿閘基面的抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)； f— 閘基面與地基之間的摩擦系數(shù)，取 ； ∑Ｗ — 作用在閘上的全部豎向荷載（包括揚(yáng)壓力）； ∑ P— 作用在沖砂閘壩段上的全部水平荷載； 抗滑穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果表明，安全系數(shù)滿足條件： 地基 應(yīng)力計(jì)算： 式中： minmax? 閘室基底應(yīng)力的最大值或最小值 (kPa)； ∑ W作用在閘室上的全部豎向荷載 (包括閘室基礎(chǔ)底面上的揚(yáng)壓力在內(nèi) ,kN)； ∑ M作用在閘室上的全部豎向和水平向 荷載對于基礎(chǔ)底面垂直水流方向的形心軸的力矩 ()； A閘室基底面的面積 (m2 )； B計(jì)算截面的長度。 設(shè)防滲鋪蓋，鋪蓋長度為閘上下游最大水頭的 3~5 倍，由于沖沙閘所處地基巖性較好，按照 3倍計(jì)算得： m a xH = 6 8 7 . 5 6 8 0 7 . 5 m? ? ? ? ? ?堰 頂 原 地 面 m a xL = 3 H = 3 7. 5= 22 .5 m? ? ? 則沖沙閘前防滲鋪蓋總長為 。 沖砂閘門的操作運(yùn)行方式主要根據(jù)進(jìn)水室前泥砂淤積情況而定，為了防止泥砂淤積超過 而進(jìn)入壓力管洞必須及時啟動沖砂閘沖砂排砂。由于是平面鑄鐵閘門，采用固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī)，閘門提升后不能影響泄放最大流量，并留有一定的富裕度。所以頂部高程為 ，底部高程為 ，高度為 11m。 (4) 高度：采用三種計(jì)算方法，取最大值。其長度采用與閘底板同長，為 18m。 另外，由閘孔出流方程： Q=μ Be 單寬流量表達(dá)式： Qq b? 計(jì)算不同情況下沖沙閘的過流量，結(jié)果見下表 。 m a x(1 .2 ~ 1 .4 ) 2 .2(1 .2 ~ 1 .4 ) 2 .2 9 .8 0 .0 51 .8 4 8 ~ 2 .1 5 6 /cV g dms? ? ? ?? ? ? ?? 取 VC 與 Vc＇中的較大值，作為沉沙槽的設(shè)計(jì)沖沙流速，則取 Vc＝ 。它是根據(jù) 在進(jìn)水閘前，能夠造成“門前清”所需要的沖沙流量 Q 來確定的，基本上可以防止推移質(zhì)泥沙進(jìn)入進(jìn)水閘，適用于丘陵和山區(qū)河流上建設(shè)的中小型水電站取水樞紐。 故泥沙壓力： 221 14 ta n ( 45 ) 24 722sP KN? ? ? ? ? ? 各種荷載計(jì)算結(jié)果見 表 。 表 3— 3 不同情況上下游水深 特征水位 上游水深 H1（ m） 下游水深 H2（ m） 上下游水位差 （ m） 正常蓄水位 設(shè)計(jì)洪水位 校核洪水位 計(jì)算各種情況下的靜水壓力： 水平水壓力 PH計(jì)算公式為： 212HwPH?? 式中： H— 計(jì)算點(diǎn)處的水頭， m； w? — 水的重度，常取 10KN/m179。設(shè)計(jì)時應(yīng)從這兩類組合中選擇幾種最不利的、起控制作用的組合情況進(jìn)行計(jì)算，使之滿足規(guī)范中規(guī)定的要求。 重力壩的荷載主要有：自重、靜水壓力 、泥沙壓力及揚(yáng)壓力等，常取 1m 壩長進(jìn)行計(jì)算。采用底流型銜接與消能，淹沒度系數(shù) σ j =，護(hù)坦長度較小，消能效果比較好，則可修 建消能坎，使坎前水位壅高，在池內(nèi)發(fā)生稍有淹沒的水躍，因?yàn)楦鶕?jù)河底地形與高程，下游壩頂高程為 678m,下游河道高程為 680m,相當(dāng)于在護(hù)坦末端加了一個 2m高的消力坎。,水流從收縮斷面起要流動一段距離，使水深由 hc 增至 ht,才開始發(fā)生水躍。細(xì)紗 15cm。 （ 1） 護(hù)坦構(gòu)造 護(hù)坦厚度：由于消力池內(nèi)水流高度紊流轉(zhuǎn)臺，脈動壓力情況復(fù)雜，可按經(jīng)驗(yàn)公式，也可以參照規(guī)范設(shè)計(jì)，一般大、中型水閘為 ～ ，長消力池也可 以自上而下，采用不同的厚度，末端厚度為 t/2，但不宜小于 。消力戽的優(yōu)點(diǎn)是：工程量較底流消能?。粵_刷坑比挑流消能淺；不存在霧化問題。面流消能雖不需要做護(hù)坦，但因?yàn)楦咚偎髟诒砻?，并伴隨著強(qiáng)烈的波動，流態(tài)復(fù)雜，使下游在很長距離內(nèi)水流不平穩(wěn)，可能影響電站的運(yùn)行和下游航運(yùn)， 且宜沖刷兩岸，因此也須采取一定的防護(hù)措施。采用底流消能時應(yīng)保證消力池內(nèi)形成穩(wěn)定的水躍，避免產(chǎn)生回流。 《水工建筑物》及《混 凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》可知消能的設(shè)計(jì)原則是： 1）盡量使下泄水流的大部分動能消耗在水流內(nèi)部的紊動中，以及水流與空氣的摩擦上； 2）不產(chǎn)生危及壩體安全的河床或岸坡的局部沖刷； 3）下泄水流平穩(wěn)，不影響樞紐中其它建筑物的正常運(yùn)轉(zhuǎn)； 4）結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，工程量小。 由下游水位流量關(guān)系曲線可以查得： 對應(yīng)于校核流量 Q=5254m3/s 時的下游校核洪水位為 ，對應(yīng)的下游臨界水深 hK=，相應(yīng)下游水深 ht=，相應(yīng)共軛水深為 ,淹沒系數(shù)σj=； 對應(yīng)于設(shè)計(jì)流量 Q=3019m3/s 時的下游設(shè)計(jì)洪水位為 687m，對應(yīng)的下游臨界水深 hK=，相應(yīng)下游水深 ht=,相應(yīng)共軛水深為 ,淹沒系數(shù)σj=。 一般情況下，壩底寬約為壩高的 ～ ，反映在該溢流壩上，底寬為～ 。 hc 是通過試算得到的。堰下游面坡度與非溢流壩段的下游面相同為 1： m=1:。 WES 溢流剖面堰型采用冪曲線公式如下： bdd HxaHy ????????? 其中 dH — 定型設(shè) 計(jì)水頭， 為了防止出現(xiàn)負(fù)壓和得到經(jīng)濟(jì)的剖面，采用堰頂水頭 Hd=(～ ) H0， 取 Hd= H0=4. 8m。 定型水頭的確定 堰上最大水頭 Hmax=校核洪水位－堰頂高程 ==（ m）； 定型設(shè)計(jì)水頭 Hd=（ 75%～ 95%） Hmax=～ （ m）； 取 Hd=， Hd/Hmax=，查表知壩面最大負(fù)壓為： = =（ m），小于規(guī)范的允許值（最大不超過 3～ 6m水柱） ,故最終確定 Hd=，滿足要求。 單寬流量的選擇 一般來說，當(dāng)河谷狹窄、基巖堅(jiān)硬，且下游水深較大時，可選用較大單寬流量，以減小溢流前緣寬度，便于樞紐布置；當(dāng)河床基巖較軟弱或存在地質(zhì)構(gòu)造等缺陷時，該值應(yīng)較小些。因此需要有足夠的孔口尺寸、較好體型的堰型，以滿足泄水的要求；且使水流平順，不產(chǎn)生空蝕破壞。 壩、沖沙閘下游 均 采用底流消力池消能， 在壩址下游設(shè)消力池 ,消力坎等 ,促使水流在限定范圍內(nèi)產(chǎn)生水躍 ,通過水流內(nèi)部的旋渦、摩擦、摻氣和撞擊消耗能量 。沖沙閘為敞開式，上部設(shè) 11m高胸墻，閘門為 4 5m的平面鑄鐵閘門， 四 扇。 壩軸線垂直河道，壩布置在河中及左岸 。 本引水樞紐工程由三大部分組成，攔河溢流壩、沖沙 閘及進(jìn)水閘，附屬工程有上游防滲、下游消能工程，包括消力池、海漫、防沖槽，工程范圍內(nèi)的兩岸翼墻及護(hù)岸工程。 表 1— 3 壩基巖體力學(xué)指標(biāo)建議值表 巖石名稱 密度 抗剪斷強(qiáng)度 變形模量 泊桑比 ρ f′ c μ g/cm3 — Mpa Gpa — 花崗巖 5 第 二 章 工程總體布置 根據(jù)《水利水電工程等級劃分及防洪標(biāo)準(zhǔn)》（ SL2522020）規(guī)定，朱家灘裝機(jī) 9600kw，為五等工程，即?。?2）型水電工程，其主要建筑物為 5 級建筑物。 壩址處地層強(qiáng)透水層，滲透系數(shù) K=。 漂石層（ Q4a1+p1）：由石英巖、花崗巖碎塊組成，亞園形，一般粒徑 2025cm，最 大 90cm，充填沙 10%，松散 — 稍密，分布廣，層厚 。右壩山坡高呈 以下巖體裸露，岸坡陡立，以上為黃土斜坡，坡面角度 20度左右，無不良物理地質(zhì)