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        泌陽(yáng)縣盤(pán)古山水庫(kù)砌石壩結(jié)構(gòu)布置及水力計(jì)算

        2014-11-05 05:13:07詹曉
        科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2014年11期

        詹曉

        摘 要:盤(pán)古山水庫(kù)是一座擬建水庫(kù),壩體擬采用漿砌石重力壩型式。砌石壩沿壩軸線從左至右分別為左岸非溢流壩段、溢流壩段與右岸非溢流壩段,溢流壩段為開(kāi)敞式溢流堰,下游采用挑流消能。

        關(guān)鍵詞:盤(pán)古山水庫(kù) 漿砌石重力壩 開(kāi)敞式溢流堰 挑流消能

        中圖分類號(hào):TV641 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)04(b)-0091-01

        1 水庫(kù)概況

        盤(pán)古山水庫(kù)為一座擬建水庫(kù),壩體擬采用漿砌石重力壩型式。壩址位于駐馬店市泌陽(yáng)縣盤(pán)古山村委,屬長(zhǎng)江流域泌陽(yáng)河支流甜水河上游。壩址距滬陜高速公路約10 km,三面環(huán)山,北到西窯莊。水庫(kù)下游有現(xiàn)家莊、擂鼓臺(tái)莊、河北莊(即明德莊)、學(xué)層莊、泰山廟莊等村莊,保護(hù)區(qū)內(nèi)人口約800人,耕地面積為2000畝。該水庫(kù)以上總流域面積1.62 km2,河道長(zhǎng)度1.072 km,比降0.0833。地形變化為三面環(huán)山。部分巖石裸露,山區(qū)植被較好,兩岸山坡較陡,屬季節(jié)性河流,平時(shí)基流很小,汛期峰流量大。該水庫(kù)為小(2)型水庫(kù),工程等級(jí)為Ⅴ等,水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水設(shè)計(jì),200年一遇洪水校核。

        2 砌石壩結(jié)構(gòu)布置

        (1)壩體布置

        盤(pán)古山水庫(kù)砌石壩根據(jù)地形、地質(zhì)條件,沿壩軸線從左至右樁號(hào)0+015.5至樁號(hào)0+145為左岸非溢流壩段,樁號(hào)0+145至樁號(hào)0+175為溢流壩段;樁號(hào)0+175至樁號(hào)0+232.2為右岸非溢流壩段。壩軸線全長(zhǎng)216.7 m。

        溢流壩段壩頂高程為280.00 m,最大壩高31.16 m,最大壩長(zhǎng)29.01 m;非溢流段壩頂高程為283.53 m,欄桿頂高程為284.63 m,最大壩高34.67 m,最大壩長(zhǎng)27.11 m。

        (2)壩體斷面設(shè)計(jì)

        溢流壩段剖面設(shè)計(jì):溢流壩段為開(kāi)敞式溢流堰,壩頂高程280.00 m,上游堰面鉛直,堰頂上游堰頭為三圓弧曲線,下游堰面為WES曲線y=x1.85/2*0.90.85;下游壩坡1∶0.8,下接反弧半徑R=8 m,挑坎頂高程255.75 m,挑射角為25 °。建基面高程為248.84 m~250.76 m,最大壩高31.16 m。

        非溢流壩段:非溢流壩段壩頂高程283.53 m,壩頂寬3 m,壩體上游面鉛直,下游壩體281.00 m高程以上鉛直,281.00 m高程以下1∶0.8,最大壩高34.67 m。

        壩體材料分區(qū):壩底部采用2 m厚C15砼墊層,上游壩面采用M7.5漿砌C15砼預(yù)制塊厚0.3 m,其后設(shè)0.5 m厚C20砼防滲心墻,壩體內(nèi)部采用M7.5漿砌塊石。

        3 砌石壩水力計(jì)算

        (1)泄流能力計(jì)算

        溢流壩段壩頂高程280.00 m,溢流段長(zhǎng)30 m。溢流堰面采用WES實(shí)用堰,堰面曲線為y=x1.85/2×1.00.85。開(kāi)敞式溢流堰的泄流能力按下式計(jì)算:

        式中:Q——流量,m3/s;C——上游面坡度影響修正系數(shù),上游面鉛直時(shí),取1.0;

        m——流量系數(shù);ε——側(cè)收縮系數(shù);δs——淹沒(méi)系數(shù),視泄流的淹沒(méi)程度定,不淹沒(méi)時(shí)取1.0;B——溢流堰凈寬,m;g——重力加速度,m/s2;Hw——計(jì)入行進(jìn)流速的堰上總水頭,m。

        經(jīng)計(jì)算,堰頂水位~流量關(guān)系見(jiàn)(表1)。

        經(jīng)水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算,得水庫(kù)校核洪水(洪水頻率為0.5%)時(shí)洪峰流量為87 m3/s,最大下泄量為72.62 m3/s,洪水位為281.06 m;水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水(洪水頻率為5%)時(shí)洪峰流量為61 m3/s,最大下泄量為47.47 m3/s,洪水位為280.80 m。

        (2)挑流消能水力計(jì)算

        本工程若采用底流消能,需要很長(zhǎng)的護(hù)坦,工程投資較大,由于壩址下游出露巖層為細(xì)碧巖,其巖石的抗沖能力較強(qiáng),因此,宜采用挑流消能。根據(jù)規(guī)范及相似工程實(shí)例,結(jié)合本工程實(shí)際,經(jīng)多方案比較計(jì)算,挑流消能的挑射角選25°,反弧半徑定為8 m,挑坎頂高程為255.75 m,挑坎底高程255 m。

        挑流消能的水舌拋距用下式計(jì)算:

        式中:L——水舌拋距,m;g——重力加速度,m/s2;v1——坎頂水面流速,m/s,按鼻坎處平均流速v的1.1倍計(jì);θ——鼻坎的挑角,25 °;h1——坎頂垂直方向水深,m;h2——坎頂至河床面高差,m;

        沖刷坑深按下式計(jì)算:

        式中:tk——最大沖坑水墊厚度,自水面算至坑底,m;k——沖刷系數(shù),下游為風(fēng)化細(xì)碧巖取1.4;q——單寬流量,m3/(s.m);H——上下游水位差,m;ts——沖坑深,m;ht——沖刷坑后的下游水深,m。

        經(jīng)計(jì)算,得水庫(kù)校核洪水(洪水頻率為0.5%)時(shí)拋距為28.28 m,沖坑深為3.96 ms,比降為0.14;水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水(洪水頻率為5%)時(shí)拋距為19.2 m,沖坑深為3.21 m,比降為0.17。

        4 結(jié)語(yǔ)

        根據(jù)以上水力計(jì)算可知,沖刷坑深度與挑流水舌拋距之比i〈0.2,挑流消能引起的沖刷坑不會(huì)危及壩基安全,因此挑流消能的挑射角選25 °、反弧半徑定為8 m是合適的,結(jié)合穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果可知,砌石壩結(jié)構(gòu)布置是基本合理的。endprint

        摘 要:盤(pán)古山水庫(kù)是一座擬建水庫(kù),壩體擬采用漿砌石重力壩型式。砌石壩沿壩軸線從左至右分別為左岸非溢流壩段、溢流壩段與右岸非溢流壩段,溢流壩段為開(kāi)敞式溢流堰,下游采用挑流消能。

        關(guān)鍵詞:盤(pán)古山水庫(kù) 漿砌石重力壩 開(kāi)敞式溢流堰 挑流消能

        中圖分類號(hào):TV641 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)04(b)-0091-01

        1 水庫(kù)概況

        盤(pán)古山水庫(kù)為一座擬建水庫(kù),壩體擬采用漿砌石重力壩型式。壩址位于駐馬店市泌陽(yáng)縣盤(pán)古山村委,屬長(zhǎng)江流域泌陽(yáng)河支流甜水河上游。壩址距滬陜高速公路約10 km,三面環(huán)山,北到西窯莊。水庫(kù)下游有現(xiàn)家莊、擂鼓臺(tái)莊、河北莊(即明德莊)、學(xué)層莊、泰山廟莊等村莊,保護(hù)區(qū)內(nèi)人口約800人,耕地面積為2000畝。該水庫(kù)以上總流域面積1.62 km2,河道長(zhǎng)度1.072 km,比降0.0833。地形變化為三面環(huán)山。部分巖石裸露,山區(qū)植被較好,兩岸山坡較陡,屬季節(jié)性河流,平時(shí)基流很小,汛期峰流量大。該水庫(kù)為?。?)型水庫(kù),工程等級(jí)為Ⅴ等,水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水設(shè)計(jì),200年一遇洪水校核。

        2 砌石壩結(jié)構(gòu)布置

        (1)壩體布置

        盤(pán)古山水庫(kù)砌石壩根據(jù)地形、地質(zhì)條件,沿壩軸線從左至右樁號(hào)0+015.5至樁號(hào)0+145為左岸非溢流壩段,樁號(hào)0+145至樁號(hào)0+175為溢流壩段;樁號(hào)0+175至樁號(hào)0+232.2為右岸非溢流壩段。壩軸線全長(zhǎng)216.7 m。

        溢流壩段壩頂高程為280.00 m,最大壩高31.16 m,最大壩長(zhǎng)29.01 m;非溢流段壩頂高程為283.53 m,欄桿頂高程為284.63 m,最大壩高34.67 m,最大壩長(zhǎng)27.11 m。

        (2)壩體斷面設(shè)計(jì)

        溢流壩段剖面設(shè)計(jì):溢流壩段為開(kāi)敞式溢流堰,壩頂高程280.00 m,上游堰面鉛直,堰頂上游堰頭為三圓弧曲線,下游堰面為WES曲線y=x1.85/2*0.90.85;下游壩坡1∶0.8,下接反弧半徑R=8 m,挑坎頂高程255.75 m,挑射角為25 °。建基面高程為248.84 m~250.76 m,最大壩高31.16 m。

        非溢流壩段:非溢流壩段壩頂高程283.53 m,壩頂寬3 m,壩體上游面鉛直,下游壩體281.00 m高程以上鉛直,281.00 m高程以下1∶0.8,最大壩高34.67 m。

        壩體材料分區(qū):壩底部采用2 m厚C15砼墊層,上游壩面采用M7.5漿砌C15砼預(yù)制塊厚0.3 m,其后設(shè)0.5 m厚C20砼防滲心墻,壩體內(nèi)部采用M7.5漿砌塊石。

        3 砌石壩水力計(jì)算

        (1)泄流能力計(jì)算

        溢流壩段壩頂高程280.00 m,溢流段長(zhǎng)30 m。溢流堰面采用WES實(shí)用堰,堰面曲線為y=x1.85/2×1.00.85。開(kāi)敞式溢流堰的泄流能力按下式計(jì)算:

        式中:Q——流量,m3/s;C——上游面坡度影響修正系數(shù),上游面鉛直時(shí),取1.0;

        m——流量系數(shù);ε——側(cè)收縮系數(shù);δs——淹沒(méi)系數(shù),視泄流的淹沒(méi)程度定,不淹沒(méi)時(shí)取1.0;B——溢流堰凈寬,m;g——重力加速度,m/s2;Hw——計(jì)入行進(jìn)流速的堰上總水頭,m。

        經(jīng)計(jì)算,堰頂水位~流量關(guān)系見(jiàn)(表1)。

        經(jīng)水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算,得水庫(kù)校核洪水(洪水頻率為0.5%)時(shí)洪峰流量為87 m3/s,最大下泄量為72.62 m3/s,洪水位為281.06 m;水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水(洪水頻率為5%)時(shí)洪峰流量為61 m3/s,最大下泄量為47.47 m3/s,洪水位為280.80 m。

        (2)挑流消能水力計(jì)算

        本工程若采用底流消能,需要很長(zhǎng)的護(hù)坦,工程投資較大,由于壩址下游出露巖層為細(xì)碧巖,其巖石的抗沖能力較強(qiáng),因此,宜采用挑流消能。根據(jù)規(guī)范及相似工程實(shí)例,結(jié)合本工程實(shí)際,經(jīng)多方案比較計(jì)算,挑流消能的挑射角選25°,反弧半徑定為8 m,挑坎頂高程為255.75 m,挑坎底高程255 m。

        挑流消能的水舌拋距用下式計(jì)算:

        式中:L——水舌拋距,m;g——重力加速度,m/s2;v1——坎頂水面流速,m/s,按鼻坎處平均流速v的1.1倍計(jì);θ——鼻坎的挑角,25 °;h1——坎頂垂直方向水深,m;h2——坎頂至河床面高差,m;

        沖刷坑深按下式計(jì)算:

        式中:tk——最大沖坑水墊厚度,自水面算至坑底,m;k——沖刷系數(shù),下游為風(fēng)化細(xì)碧巖取1.4;q——單寬流量,m3/(s.m);H——上下游水位差,m;ts——沖坑深,m;ht——沖刷坑后的下游水深,m。

        經(jīng)計(jì)算,得水庫(kù)校核洪水(洪水頻率為0.5%)時(shí)拋距為28.28 m,沖坑深為3.96 ms,比降為0.14;水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水(洪水頻率為5%)時(shí)拋距為19.2 m,沖坑深為3.21 m,比降為0.17。

        4 結(jié)語(yǔ)

        根據(jù)以上水力計(jì)算可知,沖刷坑深度與挑流水舌拋距之比i〈0.2,挑流消能引起的沖刷坑不會(huì)危及壩基安全,因此挑流消能的挑射角選25 °、反弧半徑定為8 m是合適的,結(jié)合穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果可知,砌石壩結(jié)構(gòu)布置是基本合理的。endprint

        摘 要:盤(pán)古山水庫(kù)是一座擬建水庫(kù),壩體擬采用漿砌石重力壩型式。砌石壩沿壩軸線從左至右分別為左岸非溢流壩段、溢流壩段與右岸非溢流壩段,溢流壩段為開(kāi)敞式溢流堰,下游采用挑流消能。

        關(guān)鍵詞:盤(pán)古山水庫(kù) 漿砌石重力壩 開(kāi)敞式溢流堰 挑流消能

        中圖分類號(hào):TV641 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):1674-098X(2014)04(b)-0091-01

        1 水庫(kù)概況

        盤(pán)古山水庫(kù)為一座擬建水庫(kù),壩體擬采用漿砌石重力壩型式。壩址位于駐馬店市泌陽(yáng)縣盤(pán)古山村委,屬長(zhǎng)江流域泌陽(yáng)河支流甜水河上游。壩址距滬陜高速公路約10 km,三面環(huán)山,北到西窯莊。水庫(kù)下游有現(xiàn)家莊、擂鼓臺(tái)莊、河北莊(即明德莊)、學(xué)層莊、泰山廟莊等村莊,保護(hù)區(qū)內(nèi)人口約800人,耕地面積為2000畝。該水庫(kù)以上總流域面積1.62 km2,河道長(zhǎng)度1.072 km,比降0.0833。地形變化為三面環(huán)山。部分巖石裸露,山區(qū)植被較好,兩岸山坡較陡,屬季節(jié)性河流,平時(shí)基流很小,汛期峰流量大。該水庫(kù)為?。?)型水庫(kù),工程等級(jí)為Ⅴ等,水庫(kù)防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇洪水設(shè)計(jì),200年一遇洪水校核。

        2 砌石壩結(jié)構(gòu)布置

        (1)壩體布置

        盤(pán)古山水庫(kù)砌石壩根據(jù)地形、地質(zhì)條件,沿壩軸線從左至右樁號(hào)0+015.5至樁號(hào)0+145為左岸非溢流壩段,樁號(hào)0+145至樁號(hào)0+175為溢流壩段;樁號(hào)0+175至樁號(hào)0+232.2為右岸非溢流壩段。壩軸線全長(zhǎng)216.7 m。

        溢流壩段壩頂高程為280.00 m,最大壩高31.16 m,最大壩長(zhǎng)29.01 m;非溢流段壩頂高程為283.53 m,欄桿頂高程為284.63 m,最大壩高34.67 m,最大壩長(zhǎng)27.11 m。

        (2)壩體斷面設(shè)計(jì)

        溢流壩段剖面設(shè)計(jì):溢流壩段為開(kāi)敞式溢流堰,壩頂高程280.00 m,上游堰面鉛直,堰頂上游堰頭為三圓弧曲線,下游堰面為WES曲線y=x1.85/2*0.90.85;下游壩坡1∶0.8,下接反弧半徑R=8 m,挑坎頂高程255.75 m,挑射角為25 °。建基面高程為248.84 m~250.76 m,最大壩高31.16 m。

        非溢流壩段:非溢流壩段壩頂高程283.53 m,壩頂寬3 m,壩體上游面鉛直,下游壩體281.00 m高程以上鉛直,281.00 m高程以下1∶0.8,最大壩高34.67 m。

        壩體材料分區(qū):壩底部采用2 m厚C15砼墊層,上游壩面采用M7.5漿砌C15砼預(yù)制塊厚0.3 m,其后設(shè)0.5 m厚C20砼防滲心墻,壩體內(nèi)部采用M7.5漿砌塊石。

        3 砌石壩水力計(jì)算

        (1)泄流能力計(jì)算

        溢流壩段壩頂高程280.00 m,溢流段長(zhǎng)30 m。溢流堰面采用WES實(shí)用堰,堰面曲線為y=x1.85/2×1.00.85。開(kāi)敞式溢流堰的泄流能力按下式計(jì)算:

        式中:Q——流量,m3/s;C——上游面坡度影響修正系數(shù),上游面鉛直時(shí),取1.0;

        m——流量系數(shù);ε——側(cè)收縮系數(shù);δs——淹沒(méi)系數(shù),視泄流的淹沒(méi)程度定,不淹沒(méi)時(shí)取1.0;B——溢流堰凈寬,m;g——重力加速度,m/s2;Hw——計(jì)入行進(jìn)流速的堰上總水頭,m。

        經(jīng)計(jì)算,堰頂水位~流量關(guān)系見(jiàn)(表1)。

        經(jīng)水庫(kù)調(diào)洪計(jì)算,得水庫(kù)校核洪水(洪水頻率為0.5%)時(shí)洪峰流量為87 m3/s,最大下泄量為72.62 m3/s,洪水位為281.06 m;水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水(洪水頻率為5%)時(shí)洪峰流量為61 m3/s,最大下泄量為47.47 m3/s,洪水位為280.80 m。

        (2)挑流消能水力計(jì)算

        本工程若采用底流消能,需要很長(zhǎng)的護(hù)坦,工程投資較大,由于壩址下游出露巖層為細(xì)碧巖,其巖石的抗沖能力較強(qiáng),因此,宜采用挑流消能。根據(jù)規(guī)范及相似工程實(shí)例,結(jié)合本工程實(shí)際,經(jīng)多方案比較計(jì)算,挑流消能的挑射角選25°,反弧半徑定為8 m,挑坎頂高程為255.75 m,挑坎底高程255 m。

        挑流消能的水舌拋距用下式計(jì)算:

        式中:L——水舌拋距,m;g——重力加速度,m/s2;v1——坎頂水面流速,m/s,按鼻坎處平均流速v的1.1倍計(jì);θ——鼻坎的挑角,25 °;h1——坎頂垂直方向水深,m;h2——坎頂至河床面高差,m;

        沖刷坑深按下式計(jì)算:

        式中:tk——最大沖坑水墊厚度,自水面算至坑底,m;k——沖刷系數(shù),下游為風(fēng)化細(xì)碧巖取1.4;q——單寬流量,m3/(s.m);H——上下游水位差,m;ts——沖坑深,m;ht——沖刷坑后的下游水深,m。

        經(jīng)計(jì)算,得水庫(kù)校核洪水(洪水頻率為0.5%)時(shí)拋距為28.28 m,沖坑深為3.96 ms,比降為0.14;水庫(kù)設(shè)計(jì)洪水(洪水頻率為5%)時(shí)拋距為19.2 m,沖坑深為3.21 m,比降為0.17。

        4 結(jié)語(yǔ)

        根據(jù)以上水力計(jì)算可知,沖刷坑深度與挑流水舌拋距之比i〈0.2,挑流消能引起的沖刷坑不會(huì)危及壩基安全,因此挑流消能的挑射角選25 °、反弧半徑定為8 m是合適的,結(jié)合穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果可知,砌石壩結(jié)構(gòu)布置是基本合理的。endprint

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