【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 01000 1000100 10020 ＜20表 水工建筑物級(jí)別劃分永久性建筑物 工程等別 主要建筑物 次要建筑物臨時(shí)性建筑物級(jí)別Ⅰ 1 3 4Ⅱ 2 3 4Ⅲ 3 4 5Ⅳ 4 5 5Ⅴ 5 5表 引水提水樞紐建筑物防洪標(biāo)準(zhǔn)18樞紐建筑物級(jí)別 1 2 3 4 5防洪標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計(jì) 100～50 50～30 30～20 20～10 10重現(xiàn)期 校核 300～200 200～100 100～50 50～30 30～20由表 及進(jìn)水閘的引水流量為 22m3/s 可知工程規(guī)模為中型等別為Ⅳ等，泄洪沖砂閘過(guò)閘流量 344m3/s 可知，工程規(guī)模為中型等別為Ⅲ等。沖砂閘過(guò)流量在 100－1000m 3/s,可定為Ⅲ等，由此整體樞紐工程可定為Ⅲ等。根據(jù)水閘級(jí)別為 3 級(jí)時(shí)對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)情況洪水重現(xiàn)期為 20 年，校核情況洪水重現(xiàn)期為 100 年，則由《渠首工程設(shè)計(jì)任務(wù)指導(dǎo)書》可知：當(dāng)洪水頻率為 %時(shí)對(duì)應(yīng)的洪水流量為 270m2/s，當(dāng)洪水頻率為 1%時(shí)對(duì)應(yīng)的洪水流量為 405m2/s，該渠首樞紐的等別根據(jù)《水工建筑物級(jí)別劃分》標(biāo)準(zhǔn)劃分，永久性主要建筑物的級(jí)別為 3 級(jí)，永久性次要建筑物的級(jí)別為 4 級(jí)，臨時(shí)性建筑物的級(jí)別為 5 級(jí)。 閘樞紐軸線的選擇及工程總體布置 軸線選擇泄洪沖砂閘應(yīng)布置再主河床上，與水流流向正交。此處水流集中，且河流主體傾向左岸， （引水岸） ，為河床中取地表水提供了良好的地形條件。 高程的確定閘底板的高程取當(dāng)?shù)氐母叱蹋汕椎匦螆D上可以內(nèi)插得 米，由此高程可推算出其他高程。 在汛期，泄洪沖砂閘主要承擔(dān)宣泄設(shè)計(jì)洪峰或計(jì)入部分校核洪峰流量,可以用溢流公式計(jì)算堰頂水頭及閘孔尺寸可采用邱秀云教授編寫的《水力學(xué)》中堰流公式：Q=σμmb(2g) 1/2h2/3考慮到初設(shè)階段，不計(jì)行進(jìn)流速，故 σμ=1，流量系數(shù) m 取 。該閘計(jì)算須分設(shè)計(jì)洪水和校核洪水兩種情況分別計(jì)算 (a) 設(shè)計(jì)流量：此時(shí)，河道有 270m3/s 有進(jìn)水閘和泄洪沖砂閘共同承擔(dān)，故須對(duì)泄洪沖砂閘流量進(jìn)行試算工作狀況 流量系數(shù) 閘前水頭 水面凈寬 實(shí)際流量19設(shè)計(jì)工況 25 270校核流量：此時(shí)，河道流量有 405m3/s,有進(jìn)水閘、泄洪沖砂閘和溢流堰共同承擔(dān)，故須對(duì)泄洪沖砂閘和溢流堰流量進(jìn)行試算：進(jìn)水閘流量Q1流量系數(shù) m1 沖砂閘寬B1運(yùn)算系數(shù) 閘前水深h2過(guò)閘流量Q20 25 流量系數(shù) m3 堰長(zhǎng) L 運(yùn)算系數(shù) 堰上水頭h3過(guò)堰流量Q3總流量 Q 60 405 閘門尺寸的確定沖砂閘采用整體式結(jié)構(gòu)，閘底寬厚度取 米，齒墻深度取 1 米；每孔凈寬取 5 米，采用弧形鋼制閘門，雙吊點(diǎn)卷?yè)P(yáng)式起閉機(jī)；中墩厚度取 米，門槽頸部寬度取 米。中墩前端分水尖得半徑為 ；后端為半圓形，無(wú)工作門槽。交通橋?yàn)閱诬嚨溃瑢?5 米，設(shè)計(jì)荷載為 250kN. 按《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》SL2652022,該水閘屬小型 3 級(jí)水閘，超高取 米，所以沖砂閘閘墩的高度=堰頂校核水頭+ 米的超高=+= 米，取. 弧型鋼閘門的高度=擋砂坎高 +進(jìn) 水 閘 設(shè) 計(jì) 流 量 時(shí) 的 堰 頂 水 頭+=++= 米， 可取為 米。 弧門的支臂長(zhǎng)度為 ?=米,取 5 米；牛腿支座銘心的高度為 米，保證汛期的漂浮物及泥不進(jìn)入鉸心。沖砂閘室長(zhǎng)度確定：L= = ??H?.沖砂閘取 5 孔，單孔凈寬 b=5m，邊墩寬為 ，中墩為 1m沖砂閘總寬度= + ? 防沖消能設(shè)施采用消力池消能護(hù)坦的長(zhǎng)度采用工程類比法確定，厚度為 米，采用漿砌卵石。護(hù)坦后可以采用防沖深隔墻+防沖裙板。進(jìn)水閘后跟消力池，經(jīng)過(guò)計(jì)算后得出消力池護(hù)坦長(zhǎng) 30 米，消力池長(zhǎng) 14 米，池深 米。20沖砂閘后跟 4 米長(zhǎng)，坡降為 i=1：14 的護(hù)坦。后跟一個(gè) 6 米長(zhǎng)，i=1：10的挑流裙擺。 溢流堰設(shè)計(jì) 設(shè)置溢流堰的目的校核洪水的頻率小，出現(xiàn)的機(jī)會(huì)少，如果全部采用泄洪沖砂閘泄洪，勢(shì)必造成工程的浪費(fèi)。因此有必要對(duì)洪水進(jìn)行分級(jí)處理，由此可達(dá)到技術(shù)、經(jīng)濟(jì)合理的目的。 溢流堰的設(shè)計(jì)流量不大于 25%的校核洪峰流量，以保證汛期有足夠的砂水流沖洗泄洪沖砂閘前的推移質(zhì)泥沙。因?yàn)閺囊缌餮呦聻a的水流一般沒(méi)有粗顆粒推移質(zhì)泥沙的渾水。本次設(shè)計(jì)溢流堰設(shè)計(jì)過(guò) 15%的校核洪峰流量。 高程 溢流堰的堰頂設(shè)計(jì)高程=進(jìn)水閘設(shè)計(jì)流量的堰頂水頭對(duì)應(yīng)的水位+=++= 米，取為 米。 堰型溢流堰的堰型采用低實(shí)用堰，其平面布置為溢流側(cè)堰。本次設(shè)計(jì)溢流堰采用側(cè)堰，側(cè)堰的水力計(jì)算比較復(fù)雜，但其優(yōu)點(diǎn)是：當(dāng)渠首運(yùn)行后，堰前不會(huì)發(fā)生淤積，不使河床發(fā)生變形。 材料溢流堰的堰體采用當(dāng)?shù)氐纳奥咽亮?，迎水面采用干砌卵石灌漿，水下部分采用漿砌石墻體。 設(shè)計(jì)過(guò)程先根據(jù)地形條件選定位置，再由共同水位法中的數(shù)解法來(lái)試算求解。計(jì)算過(guò)程:泄利用進(jìn)水閘進(jìn)口的已知水位（設(shè)計(jì)共同水位） ，已知洪沖砂閘和溢流正堰的水力計(jì)算公式，可列出 Q1+Q2+Q3=Q 河道 ，其中 Q1取進(jìn)水閘的加大流量，Q 2和 Q3均可用堰流公式 Q=σμmb(2g) 1/2h2/3來(lái)表示，泄洪沖砂閘的流量系數(shù) m2=，溢流堰的流量系數(shù) m3=，且有 h2=h3+p=h3+,因此式中只有堰長(zhǎng) L 和堰上水頭 h3兩個(gè)未知數(shù)，可列表試算得到最終結(jié)果: 堰長(zhǎng) L=60 米，堰上水頭 h3= 米。21 引水干渠設(shè)計(jì) 由于新建閘室建在距下游引水干渠大約 300 米處，干渠形式采用梯形渠道。所以，進(jìn)過(guò)計(jì)算得出引水干渠的長(zhǎng)度為 275 米，根據(jù)設(shè)計(jì)引用流量 Q=22m3/s 渠道襯砌采用漿砌石，糙率為 ，渠道坡降為 1/50，初擬底寬 B=，內(nèi)邊坡系數(shù) m1=，外邊坡系數(shù) m２ =。,確定引水干渠的控制性尺寸:底寬 b=3m,水深 h=,堤高=＋＝米，取 米，堤寬 d=. 上、下游河道整治段設(shè)計(jì) 整治段的作用是水流較平順、均勻、穩(wěn)定地從上游通過(guò)過(guò)水建筑物流至下游，有利于泥沙運(yùn)動(dòng)，使上游不發(fā)生淤積、下游不發(fā)生沖刷，因此需要近似計(jì)算河床的穩(wěn)定寬度。 河床穩(wěn)定寬度的計(jì)算公式①采用 ，該公式為前蘇聯(lián)的阿爾圖寧教授對(duì)中亞地區(qū)平原河流調(diào)查研究的成果。我國(guó)自 20 世紀(jì) 50 年代起廣泛用于河道整治工程的設(shè)計(jì)。By=式中:By—穩(wěn)定河床寬度，即在河道某一流量時(shí)河床不發(fā)生淤積或沖刷的河道寬度；i—河道縱坡，在渠首地形圖上經(jīng)測(cè)量取 ；A—河道橫斷面特征系數(shù)，山區(qū)河段為 —；山麓段為 —；中游段為 —；下游段為 —。A 值與河道的演變的類型有關(guān)，在我國(guó)的黃河高村以上的游蕩型河段為 —；荊江蜿蜒型河段為 —；新疆和田玉龍喀什河為 。本設(shè)計(jì)中河流為山區(qū)河流，取 A 為 。Q—造床流量（也稱漫灘流量） ，這個(gè)流量隨河段的不同其值也不同，我國(guó)水文站一般無(wú)此觀測(cè)值，故造床流量近似取（5%10%）的設(shè)計(jì)洪峰流量值代替之。即： Q= Q 設(shè)洪 （p=10%）=81m 3/s. 故：B y =?。②采用 ：22 By=(Q/) (54)式中各字母意義通上。即： B y=?（） = 米綜合以上兩種算法：取河床穩(wěn)定寬度 By=35 米。在平面地形圖上布置繪出左右兩岸的導(dǎo)流堤的位置，其長(zhǎng)度取 By（—2）倍，即 35?2=70 米。上游段應(yīng)呈喇叭形。 上下游整治段斷面型式的設(shè)計(jì)堤深為梯形斷面，就地取材，堤身采用當(dāng)?shù)氐纳笆亮咸钪?，邊坡系?shù)為，導(dǎo)流堤各段的高度由相應(yīng)的水深加超高，上游的超高可取 米（考慮到淤積影響） ，下游的超高取 米。河床以上的迎水面采用干砌卵石灌漿襯砌，河床以下采用漿砌石墻體，其下砌深度要滿足不沖刷深度，可以采用工程類比法選擇墻體下砌深度。6 金屬結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì)中泄洪沖砂閘閘門形式采用弧形鋼閘門，進(jìn)水閘則采用平板鋼閘門。 泄洪沖砂閘 泄洪沖砂閘采取的是露頂式弧形鋼閘門，估算鋼閘門門體活動(dòng)部分重量經(jīng)驗(yàn)公式：露頂式弧形鋼閘門（B=10m）23G=KcKb 式中： Hs―設(shè)計(jì)水頭（m）,B,H 意義同上；當(dāng) B=5m 時(shí)，孔口寬系數(shù) Kb＝；當(dāng) 5mB=10m 時(shí)，K b=。Kc――材料系數(shù)；普通碳素鋼材為 ，普通低合金結(jié)構(gòu)鋼材為 。則： G＝ ＝ 進(jìn)水閘閘門本次設(shè)計(jì)進(jìn)水閘采取的是平板鋼閘門露頂式平面閘門G=K 支 K 材 K 高 式中 ： K 支 －滾動(dòng)支承取 ，滑動(dòng)支承取 ；K 材 ―普通碳素鋼材取 ，普通低合金鋼結(jié)構(gòu)鋼材取 ；K 高 ―當(dāng) H5m 時(shí)取 ，當(dāng) 5mH8m 時(shí)取 。B―孔口寬度；H―孔口高度。則： G=＝.7 施工組織設(shè)計(jì) 施工區(qū)條件本工程地處山前起伏區(qū)，為干燥剝蝕及山洪沖積，土質(zhì)貧脊，植被生態(tài)條件極差海拔高程，河道縱坡 1／30 左右。渠首處的河床底層為砂巖、泥巖夾層分布。河床由第四系漂石，卵石，角24礫碎石組成。工程區(qū)地處歐亞大陸中心，遠(yuǎn)離海洋，屬暖溫帶大陸性干旱氣候，四季分明，降水偏小，光照充足，無(wú)霜期相對(duì)較長(zhǎng)，氣溫年、日變化大，光熱資源較為豐富。但春秋氣候多變，春旱、大風(fēng)等自然災(zāi)害發(fā)生頻繁。納孜河多年平均徑流量 億 m3，春秋季地處下游的灌區(qū)缺水，被迫少種小麥、棉花，多種玉米，玉米因缺水往往要推遲到五、六月份甚至七月份才能播種。夏季洪水來(lái)勢(shì)汛猛，洪估懸殊很大，是制約灌區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綠洲生態(tài)環(huán)境的不利條件。 施工導(dǎo)流 導(dǎo)流方案的選擇由于該水閘修建在平原河道的二級(jí)臺(tái)地上，設(shè)計(jì)采用分段圍堰法方案，充分利用原河道導(dǎo)流。 導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)及導(dǎo)流流量納孜河樞紐工程屬三等工程，主要建筑物級(jí)別為三級(jí)，由于導(dǎo)流建筑物使用年限較短，圍堰高度小于 15m。按照《水利水電工程施工組織設(shè)計(jì)規(guī)范》SDJ33889 規(guī)定，本工程施工導(dǎo)流建筑物為 5 級(jí)建筑物，洪水標(biāo)準(zhǔn)為 510 年一遇，本工程導(dǎo)流洪水頻率取 P=20%。由水文分析成果提供：① 按全年最大洪水分析計(jì)算成果，塔河干流輸水堤防及河道治理工程實(shí)施前，P=20%的洪峰流量為 114 m3/s，工程實(shí)施后，P=20%的洪峰流量為 270 m3/s，洪水期施工導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)采用 270m3/s。② 按分期洪水分析成果，在 11 月至來(lái)年 6 月時(shí)段內(nèi)，P=20%的洪峰流量為。工程施工期從 2022 年 2 月至 2022 年 6 月，工程受塔河來(lái)水條件的影響，洪水期閘樞紐施工需導(dǎo)流。由于本工程砼工程量大，而且有技術(shù)含量高的工程（井柱樁和旋噴樁） ，故施工導(dǎo)流考慮采用全年導(dǎo)流方案。主體工程在二個(gè)枯水期（3 月～來(lái)年 6 月）建成，因此選用導(dǎo)流設(shè)計(jì)流量為 270m3/s。 導(dǎo)流明渠設(shè)計(jì)25通過(guò)下游 HQ 關(guān)系曲線，下游水深為 ，邊坡系數(shù)按土質(zhì)確定采用m=，糙率 ，渠道比降為 1/40001/5000。按照明渠均勻流公式計(jì)算，選擇兩個(gè)方案進(jìn)行比較：第一方案：渠道比降為 1/5000，渠道水深為 ，計(jì)算出底寬為 150m。由于明渠內(nèi)水流與上下游連接較平順，不會(huì)引起沖刷，不必采取防護(hù)措施。第二方案：渠道比降為 1/4000，渠道水深為 ，計(jì)算出底寬為 100m。由于明渠內(nèi)水流較深，與下游連接較差，可能會(huì)引起沖刷，必須采取防護(hù)措施。通過(guò)經(jīng)濟(jì)比較，本工程明渠選定第二方案。一期圍堰長(zhǎng)總長(zhǎng) 1240m，新建下游圍堰長(zhǎng) 300m，按全年導(dǎo)流方案設(shè)計(jì)，圍堰斷面結(jié)構(gòu)為梯形土堤，堤頂寬 4m，上、下游邊坡 1:，按設(shè)計(jì)洪水位加波浪高度，再加安全加高確定出上游圍堰頂部高程為 ，下游圍堰頂部高程為 。建成后可進(jìn)行主體工程的施工，翌年 4 月底，待主體工程施工完畢后，拆除一期圍堰，將河水引向泄洪閘。建二期圍堰，堰長(zhǎng) 655m，按枯水期導(dǎo)流標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，上下游圍堰頂部高程均為 。建成后可進(jìn)行右岸導(dǎo)流堤的施工。 圍堰為防止沖刷，進(jìn)行沙袋護(hù)坡、護(hù)腳。圍堰填筑采用挖掘機(jī)配合推土機(jī)施工，就地開(kāi)挖就地取土填筑。 施工總進(jìn)度計(jì)劃根據(jù)當(dāng)?shù)氐谋?6—1 年徑流量逐月分配表單位：水量 104m3，流量 m3/s月份1 月 2 月 3月4月5 月 6 月 7 月 8 月 9 月 10月11月12月全年徑流量水量 175 454 1550 8230 9290 4240 1680 787 378 180 27100流量 6 3 % 100注：多年平均徑流量 108m3，多年平均流量 。來(lái)確定工程開(kāi)工最好在 10 月開(kāi)始2610 月 一期圍堰修建11 月 一期圍堰結(jié)束，冬休期12 月 冬休期，施工準(zhǔn)備1 月 冬休期，施工準(zhǔn)備2 月 泄洪沖砂閘修建3 月 泄洪沖砂閘修建，二期圍堰準(zhǔn)備4 月 泄洪沖砂閘修建完成，二期圍堰施工，一期圍堰拆除5 月 二期圍堰完成，進(jìn)水閘開(kāi)始施工6 月 進(jìn)水閘及引水干渠施工7 月 進(jìn)水閘及引水干渠施工完成8 月 拆除圍堰，施工結(jié)束9 月 設(shè)施進(jìn)行運(yùn)行27 施工工程量計(jì)算項(xiàng)目名稱 尺寸 數(shù)量 挖方(m3) 回填（m3） 填方(m3) 漿砌石(m3) 干砌石(m3) 鋼筋砼(m 3) 素砼(m 3) 鋼管、型鋼 鋼筋(噸) 機(jī)械設(shè)備廊道 01 底板 長(zhǎng) 9m,寬 6m,高