【文章內(nèi)容簡介】 m，下閘址最大厚度 ）。都存在壩基滲漏、繞壩滲漏和滲透變形穩(wěn)定等問題，若采取適當(dāng)?shù)墓こ檀胧?，均具備建閘條件。 以下分別從地形地質(zhì)條件、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、施工條件等 方面進(jìn)行綜合比較，上、下閘址綜合比較見表 41。 從以上綜合比較可以看出，上、下閘址水頭、工程地質(zhì)條件接近，均無制約性因素；工程泥沙在通過一定工程措施后都可滿足規(guī)范要求。 上閘址存在工程運行管理復(fù)雜，在運行管理中需要根據(jù)河流來水來沙條件以及黑河電站、羌河口電站的運行情況調(diào)整各道控制閘，運行不當(dāng)可能造成渠道的淤堵、黑河電站尾水管淤積。并且上閘址對黑河電站和陵江電站運行相互干擾較大，要求兩個電站基本同步運行，對梯級電站的調(diào)度要求較高。 下閘址運行簡潔，引水防沙的經(jīng)驗成熟，兩個梯級電站可單獨運行，梯級電站水位銜接 關(guān)系較好。 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 11 綜上所述，本階段初擬下閘址作為推薦方案。 表 41 上、下閘址綜合比較 項 目 上 閘 址 下 閘 址 地 形 地 貌 左岸Ⅰ級階地，地形平緩，右岸為基巖陡坡，河谷為不對稱的“ U”型斜橫向谷?？菟诤铀鎸?10m，取水位 ，谷寬 103m，現(xiàn)代河床偏右岸。河谷與巖層走向交角較小，屬斜縱向谷。 左岸上部為基巖斜坡，下部為覆蓋層斜坡，右岸為基巖陡坡，河谷為不對稱的“ U”型谷?？菟诤铀鎸?23m，正常蓄水位高程時谷寬 67m，現(xiàn)代河床偏右岸。河谷與巖層走 向交角較大，屬斜橫向谷。 地層巖性地質(zhì)構(gòu)造 基巖地層砂巖與板巖互層夾千枚巖。小斷層、構(gòu)造破碎帶不甚發(fā)育。 薄板狀板巖與中厚層砂質(zhì)灰?guī)r互層，夾少量千枚巖及砂巖、板巖互層夾千枚巖 . 河 床 覆 蓋層條件 河床覆蓋層厚度一般 40～ 50m，最厚 60m。河谷左岸階地為沖洪堆積的含漂（塊）砂卵礫石層（ Qal+pl），厚約 50~60m。 河床覆蓋層厚度一般在 60～ 70m，最深約。河谷左岸階地為沖洪堆積的含漂（塊）砂卵礫石層（ Qal+pl），厚約 60～70m。 物理地質(zhì)現(xiàn) 象 區(qū)內(nèi)不良地質(zhì)現(xiàn)象不發(fā)育， 谷坡整體穩(wěn)定性好。 基本同上閘址。 閘 肩 條 件 右岸為基巖陡坡，邊坡整體穩(wěn)定，左岸為Ⅰ級階地含漂卵礫石層。 基本同上閘址。 進(jìn) 水 口 條 件 右岸為凹岸，河道主流線偏右岸，有利于進(jìn)水口布置。 基本同上閘址。 首部樞紐為一攔河閘壩，在上面的論證中我們已經(jīng)確定了下閘址作為這次攔河閘壩的閘址選擇。接下來我們將對整個攔河閘壩的首部樞紐做一個簡單基本的平面布置。 下閘址位于陵江鄉(xiāng)吊壩村上游約 ，右岸谷坡陡峻，；左岸階地發(fā)育，地形平緩， 1854m高程為Ⅰ級階地 ， 1860m 高程以上為覆蓋層斜坡，河谷呈不對稱“ U”型谷。 區(qū)內(nèi)出露的基巖地層為黑河組上段第二層灰色薄板狀板巖與中厚層砂質(zhì)灰?guī)r互層，夾少量千枚巖及為砂巖與板巖互層夾千枚巖。首先從地形上看右岸谷坡陡峻，平均坡度 60～ 65176。，左岸階地發(fā)育，地形平緩， 1856m 高程為Ⅰ級階地，河谷呈不對稱“ U”型谷。所以只有右岸具備成洞條件，因此將進(jìn)水口設(shè)置在右岸?？紤]到泥沙的問題所以必須在靠近進(jìn)水口那一岸設(shè)置一道沖沙閘，在必要的時候沖沙閘兼做泄洪之用。同時在主河床中間設(shè)置泄洪閘，泄洪閘位于沖沙閘左惻。攔河閘閘基位于覆蓋層上，因 此必須考慮防滲問題，初步擬定采用水平鋪蓋防滲在上下游設(shè)置一定長度的水平鋪蓋。 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 12 5 水閘的結(jié)構(gòu)布置 底板是閘室的基礎(chǔ)即承受閘室上部結(jié)構(gòu)的重量及荷載，又向地基傳遞這部分力以及荷載的結(jié)構(gòu)，同時兼有防滲、防沖、防止地基滲透水流作用可能產(chǎn)生的滲透變形，并保護(hù)地基免受水流沖刷。因此閘室底板必須具有足夠的整體性、堅固性、抗?jié)B性和耐久性。閘室的底板通常采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。 水閘的底板的結(jié)構(gòu)型式根據(jù)地基、泄流條件可選用平底板、低堰底板、折線底板、反拱底板結(jié)構(gòu)。 條件 ① 平底板結(jié)構(gòu)：是工程中最常用的的一種形式。其就跟簡單、施工反方便，對于不同的地基都要一定的適應(yīng)性，所以一般情況下都采用這種形式的底板。當(dāng)?shù)鼗临|(zhì)較差而且上部的荷載較大的情況下可采用箱式平底板結(jié)構(gòu)，其整體性以及對地基的不均勻沉降和抗震性都很好，只是施工比較復(fù)雜、工程量較大，但是采用箱式平底板結(jié)構(gòu)時可不進(jìn)行地基處理。 在實際工程中應(yīng)用遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如平底板那么的普及，而且其受力條件十分復(fù)雜。目前并沒有系統(tǒng)精確的計 算分析方法，因此質(zhì)疑在特定的條件下才會采用這兩種形式的底板。 過去為了充分利用混凝土材料的抗壓性能，從而減薄底板的厚度，減少鋼筋的用量，節(jié)省工程投資而在堅實或中等密實的地基上采用這種底板形式，但是其缺點很突出：其結(jié)構(gòu)受力不明確，計算比較復(fù)雜困難，之前采用了此種形式底板的工程失事的比較多所以目前已經(jīng)很少采用了。 本工程粗礫卵石地基上，相對來說工程地質(zhì)條件還比較好，再加上閘室的高度不大、上下游水位差較小、過閘單寬流量也不大，所以在此選擇開敞式平底板結(jié)構(gòu)式底板。底板的具體尺寸詳見水閘防滲設(shè) 計中的布置。 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 13 閘墩用以分隔閘孔支承閘門上部所以橋梁及設(shè)備的重量以及閘門的重量，并將閘門傳來的水壓力和上部結(jié)構(gòu)的重量和荷載傳遞個底板。閘墩的長度應(yīng)滿足布置工作橋、公路橋、檢修橋等的需要。 在閘墩的上游端為了減小孔口水流測收縮和使水流平順不至于在下游產(chǎn)生波狀水躍或者折沖水流等情況，在閘墩的前端采用半圓形相接，圓的半徑采用 R=D/2。其中 D為閘墩的寬度，所以 R=3/2=。下游端為了減小水流的水冠和沖擊波，下游端采用流線型，其中 R=，其中 D為閘墩的寬度，所以 R=? 3=。閘墩的長度與底板長度一樣采用 10m。閘墩的高程與閘頂高程齊平，所以閘墩高為 。 提及 閘門，首先要考慮的事閘門形式的選擇，閘門的選擇要考慮很多因素，首先要考慮的便是下泄流量和閘孔的跨度，這是直接影響閘門選型的關(guān)鍵因素，因為流量的大小會直接影響閘門的選材以及閘門強(qiáng)度剛度的確定，再加上閘孔的大小尺寸也是決定這些因素的決定性條件之一。同時造價的高低、啟閉機(jī)的容量也是會對閘門的選擇提供一定的參考價值。 閘門在閘室中位 置的確定也是一個很關(guān)鍵的步驟，因為閘門位置的確定會對地基應(yīng)力的分布產(chǎn)生直接的影響，比如說在后面閘室穩(wěn)定計算中對于底板形心的選擇就和閘門位置的選擇有直接關(guān)系，也就是說它還會對閘室的抗滑穩(wěn)定也要產(chǎn)生重要影響。再者閘門位置的選擇還會影響上部工作橋以及啟閉機(jī)的位置的確定。因此閘門位置的選擇是閘門布置中十分關(guān)鍵的一步。 閘門型式的選擇，本工程屬于低水頭、小流量的閘壩?？紤]到平面閘門制造簡單，而且安裝管理方面也十分方便，再者就是維護(hù)上也很方便。所以在此選擇平面式鋼閘門。并且在工作閘門前預(yù)留一道檢修閘門的位置，方便在檢修 時運用，本工程采用一臺檢修閘門啟閉機(jī)，兩孔泄洪閘共用一道檢修閘門，由于沖砂閘寬度與泄洪閘不一樣所以各自單獨用一道檢修閘門。 為了減少和防止由于溫度變化、地基的不均勻沉降以及混凝土干縮引起的裂縫，對于閘室底板必須沿垂直水流方向進(jìn)行分段，即設(shè)置若干道順?biāo)鞣较虻挠谰每p。參照 SL2652021《水閘設(shè)計規(guī)范》將順?biāo)鞣较虻姆挚p設(shè)置在閘墩上，在靠近岸墻處，為了減小岸墻以及墻后填土的不利影響，采用兩閘孔一聯(lián)。這樣分縫的好處在于我們可以很好的控制閘門的整體性不被破壞，再者這樣的分縫對于地基的不均勻沉 降也可以起到十分積極的作用可以增強(qiáng)他在這番方面 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 14 的適應(yīng)性。同時還可以大大提高閘室的抗震性能。 止水設(shè)備：因為本工程的底板要具有防滲的作用，因此必須對這些分縫進(jìn)行止水設(shè)計。參照《水工建筑物》第 5版、張世儒《水閘》以及 SL2652021《水閘設(shè)計規(guī)范》在閘墩中間設(shè)置鉛直止水，邊墩與翼墻間以及上游翼墻本身采用水平止水。在止水交叉處采用鉛直交叉以防止形成滲水通道。在交叉處的止水片運用柔性連接。 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 15 6 水閘的水力計算 水閘的水利設(shè)計內(nèi)容包括： ① 閘孔總凈寬的計算及閘孔尺寸的確定； ② 水閘的防滲排水設(shè)計； ③ 水閘的消能防沖設(shè)施的設(shè)計。 常用的堰型有：寬頂堰和低實用堰 。 寬頂堰對于不同的地形地質(zhì)條件以及不同的運行要求都有著很強(qiáng)的適應(yīng)能力，因此寬頂堰成為了很多水閘都采用的一種較為普通也較為簡單的形式。他的優(yōu)點在于它十分的有利于洪水的排泄、淤積的沖砂、排污排水也是很厲害 的，并且他的結(jié)構(gòu)簡單十分的反方便于施工與設(shè)計，并且他的泄流能力相對于其他的堰型來講十分的穩(wěn)定，這也是很多工程都選擇寬頂堰的一個重要原因。 他的缺點在于自由泄流時他的流量系數(shù)比較小，在下游出可能會產(chǎn)生波狀水躍，但是平底板式的寬頂堰這種結(jié)構(gòu)形式就可以很好的避免一些問題，而且很適用與本次工程的設(shè)計。 考慮到本次工程設(shè)計的閘址位于覆蓋層上，地質(zhì)條件不好，再加上施工的復(fù)雜性，在此我們選擇平底板結(jié)構(gòu)的寬頂堰作為下閘壩的堰型。 開敞式水閘：開敞式水閘是一種目前普遍采用的結(jié)構(gòu)型式，在他的 上面沒有填土?？蛇\用的范圍非常的廣，它不僅試用于上、下游水位變幅不大的水閘。對于那種上下游水位變幅大，并且過閘流量很大的的工程 ，只需在閘室設(shè)置一道胸墻就可以了。 本工程位于凌江上，閘前水位不高，過閘流量不大，山區(qū)河流陡漲陡落，所以采用開敞式水閘。 閘底板應(yīng)置于較為堅實的土層上，并應(yīng)盡量利用天然地基。在地基強(qiáng)度滿足要求的條件下，底板高程定的高些，但是考慮到本工程處于覆蓋層上閘底板高程不宜過高取為▽ 1853m，沖沙閘兼有泄洪沖沙的作用所以其高程應(yīng)略低于河床高程取為▽ 1853m。 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 16 第一章基本資料可知水位流量關(guān)系曲線表可查下游水深，而上游水深由資料可知 ： H 上 =h 下 +壅高 壅高水位值見資料 。 具體計算數(shù)值見下表 61。 表 61 雍高水位值 洪水標(biāo)準(zhǔn) 上游水位(m) 下游水位(m) 流量( s/m3 ) 壅高 (m) 設(shè)計洪水 1858 258 校核洪水 359 尺寸 由設(shè)計洪水工況位得 ： h上 = 1858 1853= 5m h下 = = 判斷流態(tài)時，參考李家星主編《水力學(xué)》一書中的公式： 0s H＞ 當(dāng)上式成立時，為淹沒出流，否則為自由出流。 上游渠道當(dāng)水深為 4m 時端面面積可由上下游河道橫斷面圖初步估算出2m1662 42360 ???? ）（A sAQV / 625 80 ??? 式中： sh — 下游水深， m； 0H — 計入行進(jìn)流速的堰上水頭， m； A — 上游過水?dāng)嗝婷娣e 2m ； 上h — 上游水深， m。 20 ????? gVhH ?上 ? = 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 17 hs = ≤ H0 = 故水流為自由出流。 h上 =– 1853= h下 = 1853= 上游水位當(dāng)水深為 A： 2m2262 ???? ）（A , 判斷流態(tài)時 , 參考李家星主編《水力學(xué)》一書中的公式： 0s H＞ 當(dāng)上式成立時，為淹沒出流，否則為自由出流。 式中： hs — 下游水深， m； H0 — 計入行進(jìn)流速的堰上水頭， m； A— 上 游過水?dāng)嗝婷娣e； h上 — 上游水深， m。 2 20 ????? gVhH ?上m ?? 0 ?? Hs ＜ m 故水流為自由出流。 根據(jù)實驗，寬頂堰形成堰流或孔流的界限可以參考李家星主編《水力學(xué)》一書中的公式： e/H≥ 為 堰流； e/H≤ 為孔流。 在設(shè)計洪水工況時： e/H=≥ ， 所以為堰流 。 在校核洪水工況時： e/H=≥ ， 所以為堰流 。 ① 單寬流量的選擇 西華大學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書 18 過閘單寬流量的選擇 ,主要根據(jù)閘后河床的地質(zhì)條件 ,但也應(yīng)考慮上、下游水深和等因素，單寬流量的經(jīng)驗取值見表 62。 表 62 我國的經(jīng)驗對各種地質(zhì)的地基單寬流量的經(jīng)驗取值 河床地基土質(zhì) 細(xì)砂、粉砂 砂壤土 壤土 堅硬粘土 Q( s/m3 .m) 5～ 10 10～ 15 15～ 20 15～ 25 注 :根據(jù)工程經(jīng)驗 ,擬取 q=20 s/m3 .m 閘室總凈寬的估算 : 按下式計算 : 0L = Q/q ( m ) 式中 :Q 為設(shè)計或者校核流量； q為單寬流量 。 設(shè)0L = Q 設(shè) /q =258/20= m 校0L = Q 校 /q =359/20= m 故閘室總凈寬 B0 。 在水流成堰流的情況下，參照林