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        新疆塔城某引水樞紐設(shè)計(jì)及穩(wěn)定性分析

        2018-08-04 08:27:04趙華偉
        陜西水利 2018年4期
        關(guān)鍵詞:海漫魚道溢流壩

        趙華偉

        (新疆塔城地區(qū)水利水電勘察設(shè)計(jì)院,新疆 塔城 834700)

        1 引水樞紐概況

        新疆塔城引水樞紐位于某電站的變電站下游約85 m,河水由東向西,河床高程1063 m~1065 m,河道為淺灘,寬度約80 m,水面寬約15 m~30 m。它的功能是為下游隧洞攔河壅高水位,滿足引水排砂創(chuàng)造條件。引水樞紐主要由溢流壩、泄洪沖砂閘、引水閘、擋水壩及魚道組成。考慮到原河道主槽位于右側(cè),樞紐壅水不高,溢流壩、排砂泄洪閘優(yōu)先考慮坐落于主河槽,左、右岸為擋水壩。溢流壩軸線大致呈南北方向,垂直于河流方向布置,溢流壩在左,泄洪沖砂閘布置右側(cè)。為便于泄洪沖砂閘沖砂,閘底板高程確定為原河床高程1063 m。為了簡(jiǎn)化泄洪閘的操作,考慮遇到3年一遇的洪水無需操作閘門放水,在泄洪閘左側(cè)建溢流壩。左岸的土石壩與溢流壩在同一軸線。為了便于引水排砂,方便閘門控制,確定隧洞進(jìn)水口布置在引水樞紐上,引水閘底板高程高于排砂閘1.5 m??紤]到右岸有交通道路,為了保證魚道進(jìn)口遠(yuǎn)離人群和噪音,且考慮壩頂右岸布置了引水閘,常年引水,上溯魚類從魚道出口后不被吸入輸水隧洞,故魚道布置在壩頂左岸,與生態(tài)放水管上下疊合布置在溢流堰左側(cè)導(dǎo)墻上,魚道位于導(dǎo)墻的上部,生態(tài)放水管位于導(dǎo)墻底部。

        綜合考慮實(shí)際情況,將該引水樞紐設(shè)計(jì)如下:溢流壩溢流前沿長(zhǎng)度為11 m,最大溢流量25.2 m3/s;泄洪沖砂閘2孔,泄洪沖砂閘設(shè)計(jì)泄洪流量Q3.3%=126 m3/s,校核泄洪流量Q1%=187 m3/s;引水閘1孔,正常蓄水位1067.4 m,設(shè)計(jì)流量Q=15 m3/s;擋水壩左側(cè)為土石壩,最大壩高7.0 m,右側(cè)為混凝土壩;魚道長(zhǎng)85 m,設(shè)計(jì)流量0.04 m3/s,生態(tài)放水管設(shè)計(jì)流量1.32 m3/s。

        2 工程布置及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        根據(jù)壩址的地形地質(zhì)條件及樞紐的作用,引水樞紐從左岸到右岸分別建設(shè)土石擋水壩、魚道、溢流壩、泄洪沖砂閘、引水閘和混凝土擋水壩。

        2.1 土石擋水壩設(shè)計(jì)

        土石擋水壩長(zhǎng)92.4 m,漿砌石護(hù)坡厚度為0.4 m,最大壩高7.0 m。上游壩坡1∶2,下游壩坡1∶2,壩頂寬6.0 m。

        2.2 溢流壩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        溢流壩為WES堰型式,最大堰高5.0 m,堰長(zhǎng)10 m。溢流壩上設(shè)工作橋,溢流壩后緊接消力池,消力池長(zhǎng)15 m,池深0.8 m,底板厚0.6 m,坎高0.8 m,末端接海漫段。海漫段長(zhǎng)15 m,混凝土底板厚0.6 m,海漫段后接防沖拋石坑,坑內(nèi)回填拋石,頂部放置長(zhǎng)1.0 m厚1.0 m的鋼筋石籠[1]。

        2.3 泄洪沖砂閘設(shè)計(jì)

        泄洪閘沖砂閘設(shè)2孔,閘室段長(zhǎng)13 m,閘墩高7.0 m,兩端閘墩厚1.5 m,中墩厚2.0 m,底板厚1.2 m,閘墩上游胸墻高 3.5 m,閘孔尺寸 4 m(寬)×3.5 m(高),進(jìn)口設(shè)置平板檢修閘門,其后設(shè)置弧形工作閘門。閘室段后緊接消力池段,消力池長(zhǎng)15 m,為矩形斷面,池深0.8 m,底板厚0.8 m,消力池末端接海漫段,海漫段長(zhǎng)15 m,海漫段后接防沖拋石坑。

        2.4 引水閘設(shè)計(jì)

        引水閘段包括閘室段、消力池段和漸變段。閘室段長(zhǎng)12 m,閘墩高5.5 m,厚1.5 m,底板厚1.2 m。閘墩上游胸墻高3.5 m,引水閘為1孔,閘孔尺寸為 2.0 m(寬)×2.0 m(高)。進(jìn)口設(shè)置回轉(zhuǎn)式清污機(jī),其后設(shè)置弧形工作閘門。閘室段后緊接消力池段,消力池長(zhǎng)7 m,池深0.25 m。底板厚0.8 m,末端接漸變段連接隧洞。

        2.5 魚道和生態(tài)放水管結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

        在左岸土石壩與溢流壩之間的導(dǎo)墻上布置魚道和生態(tài)放水管。導(dǎo)墻頂部布置魚道下部布置生態(tài)放水管。導(dǎo)墻寬1.6 m,魚道槽身寬0.6 m,總長(zhǎng)78 m,魚道底坡1∶20,魚道采用槽式魚道,隔板采用豎縫式,魚池尺寸為0.6 m(寬)×0.8(長(zhǎng))m,共100個(gè)魚池。魚道進(jìn)出口均設(shè)有閘門,閘門尺寸為0.6 m×0.8 m(寬×長(zhǎng)),設(shè)機(jī)閘一體的螺桿啟閉機(jī)及鑄鐵閘門。

        在魚道的底部設(shè)有生態(tài)放水管,生態(tài)放水管為鋼管,直徑為650 mm,壁厚6 mm,鋼管出口處分岔,分別接直徑400 mm和500 mm的閘閥控制流量,以適應(yīng)生態(tài)基流汛期和非汛期的不同流量需要[2]。

        3 穩(wěn)定及基底應(yīng)力分析

        3.1 溢流壩穩(wěn)定及基底應(yīng)力計(jì)算

        3.1.1 計(jì)算方法

        依據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》、《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》,編寫Excel計(jì)算表格,對(duì)溢流壩抗滑、抗浮、和基礎(chǔ)面上的垂直正應(yīng)力計(jì)算。

        ①抗滑穩(wěn)定:

        ②抗浮穩(wěn)定:

        ③應(yīng)力計(jì)算:

        3.1.2 計(jì)算條件

        溢流壩基礎(chǔ)坐落在砂卵石Q3ap+pl地層上。根據(jù)地質(zhì)報(bào)告,混凝土與地基的摩擦系數(shù)f為0.4~0.45,地基允許承載力為0.45~0.50 MPa,其穩(wěn)定性計(jì)算條件、成果和地基應(yīng)力計(jì)算詳見表 1、表 2、表 3。

        表1 溢流壩穩(wěn)定計(jì)算條件

        表2 溢流壩穩(wěn)定計(jì)算成果表

        表3 溢流壩地基應(yīng)力計(jì)算成果表

        計(jì)算結(jié)果表明,溢流壩抗滑、抗浮穩(wěn)定滿足規(guī)范要求,地基應(yīng)力滿足承載力要求。

        3.2 泄洪閘穩(wěn)定及基底應(yīng)力計(jì)算

        采用《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》中公式及要求,對(duì)泄洪閘的抗滑、抗浮、和基礎(chǔ)面上的垂直正應(yīng)力計(jì)算。計(jì)算公式同溢流壩,且泄洪閘基礎(chǔ)條件與溢流壩相同。泄洪閘穩(wěn)定及地基應(yīng)力計(jì)算結(jié)果詳見表4和表5。

        表4 泄洪閘穩(wěn)定計(jì)算成果表

        表5 泄洪閘地基應(yīng)力計(jì)算成果表

        計(jì)算結(jié)果表明,泄洪閘抗滑、抗浮穩(wěn)定滿足規(guī)范要求,地基應(yīng)力滿足承載力要求。

        4 結(jié)語

        結(jié)合壩址的地形地質(zhì)條件及樞紐的作用,引水樞紐從左岸到右岸分別建設(shè)土石擋水壩、魚道、溢流壩、泄洪沖砂閘、引水閘和混凝土擋水壩。依據(jù)《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》、《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》,對(duì)土石擋水壩、溢流壩結(jié)構(gòu)、泄洪沖砂閘、引水閘及魚道和生態(tài)放水管結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),并計(jì)算分析計(jì)算溢流壩和泄洪閘的穩(wěn)定和基底應(yīng)力,得知,其抗滑、抗浮穩(wěn)定均滿足規(guī)范要求,地基應(yīng)力均滿足承載力要求。

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