【文章內(nèi)容簡介】 引水角 46176。， 閘孔 3 孔，單孔寬 ，閘 墩高 ， 為素民樂縣扁堵口 渠首 引水樞紐水閘除險加固工程 初步設(shè)計 2 砼現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)。 進水閘 底板高程同泄沖閘相同， 閘前無攔沙坎，閘后設(shè) 10m長的漸變段與下游渠道銜接。閘墩上部設(shè)啟閉機工作平臺，鋼筋砼結(jié)構(gòu)。安裝 3 扇平板鋼閘門和 3 臺 15t 手推螺桿式啟閉機。 扁堵口渠首 引水樞紐水閘經(jīng)過四十年的運行，工程老化失修，已不能安全運行。 2021 年 12 月張掖市水務(wù)局組織專家，對水閘進行了安全鑒定，鑒定為“三類閘”。該工程列入《全國大中型病險水閘除險加固專項規(guī)劃》， 按照省市相關(guān)部門要求， 我院受民樂縣水務(wù)局的委托，依據(jù)《民樂縣 扁堵口渠首 引水工程樞紐水閘安全鑒定報告書》 及相關(guān)規(guī)程、規(guī) 范， 編制完成了《甘肅省民樂縣 扁堵口渠首 引水樞紐水閘除險加固工程初步設(shè)計報告（送審稿）》。 2021 年 1 月 7 日甘肅省水利廳在蘭州組織會議，對初步設(shè)計報告進行了審查，我院根據(jù)審查意見，對設(shè)計報告進行了修改完善，編制完成了《甘肅省民樂縣 扁堵口渠首 引水樞紐水閘除險加固工程初步設(shè)計報告（報批稿）》 。 水文氣象 氣象 童子壩河發(fā)源于祁連山俄博嶺北麓，屬黑河水系， 河流總長 113km，扁堵口 以上 ，集水面積 334km178。，為童子壩河的主要產(chǎn)流區(qū)。 工程地處寒冷地區(qū) ， 氣象 隨地形高程變化顯著。 扁堵口 以上 祁連山區(qū)氣溫低，年降雨量大，蒸發(fā)量小，植被 覆蓋率高 ，自南向北隨地形高程變化降雨量逐漸減小。 累年最冷月平均氣溫 ℃， 多年平均氣溫 ℃ ，最大凍土深度 180cm。 徑流 童子壩徑流主要由祁連山區(qū)降水和融冰化雪水以及地下水所補給 ，徑流在年內(nèi)分配極不均勻，絕大部分集中在主汛期 7～ 9 月 。 童子壩河無水文站， 流域所屬翟寨子 水庫 僅有 （ 1989～ 2021 年） 21 年 實測資料 ，民樂縣扁堵口 渠首 引水樞紐水閘除險加固工程 初步設(shè)計 3 資料系列短。 本次設(shè)計采用下墊面相似的鄰近流域洪水河雙樹寺水文站（ 1958～ 2021 年） 徑流系列建立相關(guān) ， 相關(guān)關(guān)系很好。因此將翟寨子水庫 徑流系列延長至 1958～ 2021 年共 52 年徑流系列， 得 翟寨子水庫壩址徑流。 扁堵口渠首 引水樞紐水閘位于翟寨子水庫上游 25km 處，區(qū)間有石灰窯徑流匯入，石灰窯流域面積 54km178。，多年平均徑流 179。/s，因此 ， 扁堵口渠首 引水樞紐水閘 設(shè)計年徑流成果 采用翟寨子水庫徑流扣除石灰窯溝徑流 。 經(jīng)計算， 扁堵口渠首 引水樞紐水閘年徑流計算成果見下表。 扁堵口渠首 引水樞紐水閘年徑流計算成果表 站 名 F（ km2） 均值（ m3/s） Cv Cs/Cv 不同保證率設(shè)計值 （ m3/s） 25% 50% 75% 扁堵口 水閘 334 2 洪水 由于童子壩河無水文站， 扁堵口渠首 引水樞紐水閘洪水分析計算依據(jù)洪水河雙樹寺水文站洪水計算成果，采用水文比擬法推算得出。 雙樹寺水文站 水文成果依據(jù) 1958～ 2021 年 52 年 實測 資料，連同 190 1952年洪水調(diào)查資料一并加入，組成不連續(xù)系列進行頻率分析計算， 計算成果見下表。 雙樹寺水文站洪水計算成果表 水文站 均值 F Cv Cs/Cv 洪峰流量（ m3/s） （ km2） % % 1% 2% 5% 10% 雙樹寺 578 764 658 421 328 213 137 以雙樹寺為參照，對 扁堵口渠首 引水樞紐水閘進行比擬計算， 扁堵口渠首 引水樞紐水閘設(shè)計洪水成果見下表。 民樂縣扁堵口 渠首 引水樞紐水閘除險加固工程 初步設(shè)計 4 扁堵口渠首 引水樞紐水閘洪峰流量計算成果表 名稱 均值 F Cv Cs/Cv 洪峰流量（ m3/s） （ km2） % % 1% 2% 5% 10% 扁堵口 水閘 334 4 530 456 292 228 148 95 分期施工洪水的分期，根據(jù)本流域洪水成因及季節(jié)性變化規(guī)律，進行了以下分期： 11～ 3 月、 4 月、 5 月、 6～ 9 月、 10 月。分期劃定后利用洪水河雙樹寺站實測資料，采用不跨期選樣建立樣本系列，各期樣本組成后進行頻率分析計算（采用 P－ Ⅲ 型曲線），然后再根據(jù)面積比的2/3 次方關(guān)系，推求出 扁堵口渠首 引水樞紐水閘 分期設(shè)計洪水，成果見下 表 。 扁堵口渠首 引水樞紐水閘施工洪水成果表 月份 4 5 6 78 9 10 113 Q (m3/s) 10 20 泥沙 由于童子壩河無實測泥沙資料，故根據(jù)《甘肅省懸移質(zhì)多年平均侵蝕模數(shù)圖》查得該地區(qū)年平均侵蝕模數(shù)為 70t/km2178。 a，推 算 得多年平均懸移質(zhì)輸沙量 萬 t，推懸比按 ： 1 考慮，得多年平均推移質(zhì)輸沙量 萬 t，輸沙總量 萬 t。 冰情 童子壩河無實測冰情資料，根據(jù)流域調(diào)查資料統(tǒng)計，童子壩最早結(jié)冰開始日期最早為 10 月 2 日，最晚為 11 月 7 日；開始封凍日期最早為11 月 15 日，最晚為 12 月 12 日 ；最后解凍日期最早為 4 月 7 日，最晚為 4 月 22 日；全部融冰日期最早為 4 月 15 日，最晚 5 月 1 日。岸邊最大冰厚度為 ，河心最大冰厚度為 。封凍天數(shù)最長 152d，最短120d。 工程 地質(zhì) 民樂縣扁堵口 渠首 引水樞紐水閘除險加固工程 初步設(shè)計 5 ?工程區(qū)內(nèi)無斷裂構(gòu)造及褶皺，但第四系以來的童子壩隱伏斷裂時有活動，新構(gòu)造運動形跡較為明顯，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較差。根據(jù)《中 國地震 動參數(shù)區(qū) 劃 圖 》（ BG 18306－ 2021）， 該區(qū)地 震 動 峰值加速度 為，地震 動反應(yīng)譜 特征周期 ，相 應(yīng) 地震基本烈度 7 度。 ?閘、壩基礎(chǔ)均坐落于河床第四系沖洪積砂卵礫石層上，地 層巖性單一，地基穩(wěn)定可靠，工程地質(zhì)條件良好。建議基礎(chǔ)埋設(shè)深度應(yīng)經(jīng)河床最大沖刷深度計算后確定，并應(yīng)大于當(dāng)?shù)刈畲髢鐾翆由疃?；混凝土與砂礫卵石摩擦系數(shù)為 ，地基允許承載力值為 300～ 350kpa； 滲透系數(shù) 3179。 101 cm/s，臨界水力坡降 ，允許水力坡降 ；基坑開挖邊坡系數(shù) 1:1～ 1:。 ?樞紐上、下游 防洪堤 和護岸 基礎(chǔ)坐落于河床及階地上，巖性為砂礫卵石，結(jié)構(gòu)稍密， 工程地質(zhì)條件良好。 建議： 基礎(chǔ)設(shè)置深度應(yīng)經(jīng)河床最大沖刷深度計算后確定，地基允許承載力值為 300～ 350Kpa。建議開挖邊坡 系數(shù)為 1:1～ 。防洪堤堤身回填砂礫卵石時應(yīng)碾壓夯實，干密度應(yīng)大于 。 ?天然建筑材料：堤壩填筑砂礫卵石料及砼粗、細(xì)骨料均可就近開采，篩分并沖洗后使用，平均運距 ；塊石料可在上游河床撿集使用，平均運距 。其儲量與質(zhì)量均滿足工程建設(shè)需要 。 安全鑒定及安全復(fù)核結(jié)論 工程存在的問題 ?土石工程建筑物：上下游漿砌石護坡被水毀、填埋，溢流壩面漿砌石勾縫砂漿全部脫離，壩面砌石脫落、滔刷，壩面不完整，下游護坦及護坡被水毀、滔蝕。 ?混凝土工程建筑物：砼結(jié)構(gòu)強度不滿足現(xiàn) 行規(guī)范要求，泄洪閘邊墩及下游邊墻均有水平貫通性裂縫；閘墩沖刷磨蝕及凍脹破壞嚴(yán)重，啟民樂縣扁堵口 渠首 引水樞紐水閘除險加固工程 初步設(shè)計 6 閉梁、柱砼出現(xiàn)裂縫、鋼筋銹蝕；閘前護坡基礎(chǔ)淘空，部分沖毀；溢流壩砌石大部分沖毀脫落，壩面不完整。 ?金屬結(jié)構(gòu)：啟閉設(shè)施老化失修，啟閉力不足，螺桿彎曲變形，閘門銹蝕嚴(yán)重，止水老化、斷裂。 ?電氣觀測：無電氣設(shè)備；無自動化監(jiān)控設(shè)施；無觀測設(shè)施。無外來電源，無備用電源。 ?其它：無管理設(shè)施，無通訊設(shè)備。場內(nèi)交通路面凹凸不平，正常交通要求難以滿足，若遇險情，搶險物資難以迅速到達(dá)現(xiàn)場。左右岸連接缺少交通工作橋；缺少右岸交通道路；廠區(qū)的安 全措施和環(huán)境的美化均較弱。 安全鑒定結(jié)論 2021 年 12 月由張掖市水務(wù)局主持，對本工程進行了安全鑒定，其鑒定結(jié)論為： ?在各種工況下閘室抗滑安全系數(shù)滿足規(guī)范要求，基底應(yīng)力小于地基允許承載力。 ?閘室上部啟閉機平臺梁、板、柱及工作橋等結(jié)構(gòu)原設(shè)計年代較早，抗震設(shè)防 烈度不詳 ，不滿足現(xiàn)行規(guī)范 要求 。 ?原設(shè)計在泄沖閘后只設(shè)置了 15m 長、 50cm 厚的漿砌石護坦，消能工設(shè)計不全。現(xiàn)狀護坦沖刷嚴(yán)重，末端沖坑深度達(dá)到 ，下游河床沖刷嚴(yán)重。消能防沖不符合《水閘設(shè)計規(guī)范》（ SL2652021）規(guī)定。 ?泄沖閘 過水能力滿足《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（ SL2522021）規(guī)定的防洪標(biāo)準(zhǔn)。 ?泄洪閘左邊墩有水平貫通性裂縫；閘墩沖刷磨蝕及凍脹破壞嚴(yán)重；啟閉梁柱砼結(jié)構(gòu)發(fā)生銹脹裂縫、鋼筋銹蝕；閘前護坡基礎(chǔ)淘空，部分沖毀；溢流壩砌石脫落，壩面不完整。主要受力結(jié)構(gòu)混凝土強度達(dá)不民樂縣扁堵口 渠首 引水樞紐水閘除險加固工程 初步設(shè)計 7 到《水工混凝土設(shè)計規(guī)范》（ DL/T50571996）的有關(guān)規(guī)定。 ?啟閉設(shè)施老化，無電氣設(shè)備，啟閉力不足，螺桿彎曲變形，閘門銹蝕嚴(yán)重，止水橡皮老化、斷裂，以上均不滿足《水利水電工程鋼閘門制造安裝及驗收規(guī)范》（ DLT501894）、《水利水 電工程鋼閘門設(shè)計規(guī)范》（ SL7495）和《水工鋼閘門和啟閉機安全檢測技術(shù)規(guī)程》（ SL10194）的有關(guān)規(guī)定。 依據(jù)《水閘安全鑒定規(guī)定》 SL2149《水閘安全鑒定管理辦法》的有關(guān)規(guī)定，該引水樞紐水閘工程的檢測指標(biāo)無法達(dá)到規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，存在嚴(yán)重的安全問題，安全鑒定為“三類閘”。 安全鑒定核查結(jié)論 2021 年 6 月 15 日，由省水利廳委托省水利水電勘測設(shè)計研究院組成的專家組，對 扁堵口渠首 引水樞紐水閘進行了安全鑒定核查。專家組通過現(xiàn)場勘察、聽取匯報、查閱資料、分析論證、審查報告，形成了書面核查意見，核 查結(jié)論為： 扁堵口渠首 引水樞紐水閘工程安全鑒定程序、鑒定單位資質(zhì)、安全鑒定專家組成員資格符合《水閘安全鑒定管理辦法》的要求，安全鑒定書面成果反映了水閘存在的問題。核查認(rèn)為三類閘的鑒定結(jié)論是準(zhǔn)確的。建議初步設(shè)計階段補充完善閘體砼檢測內(nèi)容及結(jié)構(gòu)復(fù)核；復(fù)核洪水資料，重新計算洪水成果；完善閘門機構(gòu)及啟閉力復(fù)核；對 防洪堤 及壩坡的抗滑穩(wěn)定、滲流穩(wěn)定、堤基抗沖刷做進一步復(fù)核。補充完善電氣設(shè)備設(shè)計，自動化監(jiān)控設(shè)施設(shè)計、必要的觀測設(shè)施；外來電源，備用電源；場內(nèi)左右岸交通道路的修整；左右岸連接交通工作橋；廠區(qū)安全措施和環(huán)境的美 化設(shè)計；庫區(qū)淤積的清理等。 工程安全復(fù)核結(jié)論 本次工程安全復(fù)核結(jié)論為 扁堵口渠首 引水樞紐水閘實際過洪能力民樂縣扁堵口 渠首 引水樞紐水閘除險加固工程 初步設(shè)計 8 滿足 20 年一遇洪水設(shè)計， 50 年一遇洪水校核的規(guī)范要求。溢流壩、泄沖閘和進水閘在正常運行情況下和地震情況下抗滑安全系數(shù)滿足規(guī)范要求，但進水閘和泄沖閘在地震工況下 閘墩 拉應(yīng)力大于砼強度設(shè)計值，砼結(jié)構(gòu)不滿足要求。溢流壩滲流穩(wěn)定， 進水閘、 泄沖閘滲流不穩(wěn)定。溢流壩與沖沙閘后消能設(shè)施不滿足工程要求，消能防沖效果差， 護坦 底板被沖毀。水閘砼表面多處裂縫、磨損、剝蝕破壞嚴(yán)重，局部地方形成沖刷抗。進水閘前無攔沙坎， 大量推移質(zhì)泥沙進入引水渠道。閘門變形明顯，止水不嚴(yán)， 滾 輪不能正常運行。螺桿彎曲，啟閉困難。 本次工程安全復(fù)核結(jié)論與安全鑒定報告書和核查意見基本一致，不同 之處的原因 是 安全鑒定報告書和核查時進水閘和泄沖閘未進行地震工況下結(jié)構(gòu)應(yīng)力分析和滲流穩(wěn)定復(fù)核，本次進行了補充分析。 工程任務(wù)和規(guī)模 扁堵口渠首 引水樞紐水閘除險加固工程的主要任務(wù)是將泄沖閘拆除重建，對 進水閘 和溢流壩進行加固維修。改建后的樞紐水閘要滿足灌區(qū)農(nóng)田的引水灌溉要求，并能有效的解決推移質(zhì)沖排問題。 扁堵口渠首 引水樞紐水閘不但承擔(dān)著灌區(qū) 務(wù)，還承擔(dān)著向下游翟寨子水庫的輸水任務(wù)。 進水閘 后童子壩 總 干渠設(shè)計引水流量 25m3/s，本次 進水閘 設(shè)計流量與童子壩 總 干渠設(shè)計引水流量相同，也為 25m3/s。工程防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到二十年一遇洪水設(shè)計 (洪峰流量148m3/s)，五十年一遇洪水校核 (洪峰流量 228m3/s)，抗震能力達(dá)到 7度設(shè)防要求。 除險加固工程建設(shè)內(nèi)容 根據(jù)工程存在的問題，確定引水樞紐水閘除險加固建設(shè)的內(nèi)容如下： ?拆除重建泄沖閘，除險加固溢流壩及進水閘。 民樂縣扁堵口 渠首 引水樞紐水閘除險加固工程