山東省淄博市節(jié)制閘課程項目計劃書

1、省市節(jié)制閘課程方案書一，設計根本資料1.1，概述本工程位于流過省市境的淄河中游，距齊魯石化進水閘的下游約2公里處設 置的節(jié)制閘。目的是攔截淄河水流，抬高水位，以確保國家重點企業(yè)齊魯石化和 近數(shù)十萬畝農(nóng)田灌溉的供水。淄河由沂蒙山脈為源頭，從南至北，經(jīng)臨朐、青州、廣饒匯入小清河，再 流入渤海。淄河是一條季節(jié)性河流，汛期時來水流量較大，通常約600m3/s ;枯水期時河流干涸，河床能行人。每當汛期山洪爆發(fā)，水流夾帶大量泥砂，河床沉積著較厚的砂礫，而兩岸的地表土為亞粘土。1.2，規(guī)劃數(shù)據(jù)流域面積：1670平方公里。設計流量5年一遇：Q=560m3/s相應的閘上水位：34.55m,閘下水位：33.75m

2、。校核流量20年一遇：Q=1300m3/s相應的閘上水位：36.35m，閘下水位：35.62m。蓄水期水位：1. 正常蓄水位：閘上34.55m,閘下29.98m 閘下無水。2. 最高蓄水位校核水位閘上 35.90m,閘下31.98m。3. 惡劣放水水位：閘上 35.90m，閘下30.98m。閘下水位與流量關系：流量Qm*/s05010020030040050060070080090010001100 1200 1300水位H (m)29.9830.2630.7831.5032.0032.7133.1233.7534.1834.7134.9935.2435.4435.5635.621.3，地質資

3、料根據(jù)鉆探孔(見地形圖)的地質資料看出，因受河流沖積影響，土層變化情 況較復雜。具體如下：1#鉆孔：位于淄河左岸上，自地面高程約 36.00m向下至28.50m為亞粘土， 土質堅實；高程28.50m至26.00m為粉質粘土，較堅實；高程26.00m至21.00m 為粉土；高程21.00mm至15.00m為粉質粘土。2#、3#、4#、5#鉆孔：同1#鉆孔地質資料。6#鉆孔：位于淄河主河槽中，自河底高程 29.98m至27.40m為沖積的砂礫； 高程27.40m至26.20m為粉質粘土；高程26.20m至21.50m為粉土；高程21.50m 至15.20m為粉質粘土。7#、8#、9#、10#鉆孔：

4、根本同6#鉆孔地質資料。地基土物理力學指標如下表：土質容量(g/cm 3)飽和容量1 (g/cm3)滲透參數(shù)k(cm/s)允許滲透坡降J壓縮模量3)E(KN/cm)孔隙比e抗剪指標磨擦角(度)凝聚力2C(N/cm)亞粘土1.812.054 X 10-1.16000.8181.6粉質粘土1.681.91-43 X 101.08000.85161.1粉土1.561.84-41 X 100.812000.9140.9參照附近水利工程抗沖流速的資料：亞粘土的抗沖流量V0=1.9m/s，粉質粘土的抗沖流速V0=1.7m/s，粉土的抗沖流速 V0=1.0m/s1.4，交通要求及其他 ，公路橋面高程為37.

5、18m,雙車道。橋面凈寬為9m按汽車-20級荷載 標準設計。 ,淄河無通航要求,不設船閘,也不設魚道。二 , 閘址選擇閘址的選擇關系到工程的成敗和工程效益的發(fā)揮，是水閘設計的一項重要容， 應根據(jù)水閘的功能、運用要求和特點，綜合考慮地形、地質、泥沙、施工、管理 和周圍環(huán)境等因素，通過技術經(jīng)濟比擬，選定最正確方案。閘址宜選在地形開闊、 岸坡穩(wěn)定、 巖土堅實和地下水位較低的地點， 應優(yōu)先選用地質條件良好的天然地 基，壤土、中砂、粗砂和細砂都適于作為水閘的地基，盡量避開淤泥土和粉、細 砂地基。過閘水流的流態(tài)是是閘址選擇的重要因素，要求做到：過閘水流平順、 流量分布均勻、不出現(xiàn)偏流和危害性沖刷或淤積，攔

6、河節(jié)制閘宜選在河道順直、 河勢相對穩(wěn)定的河段， 閘的軸線宜于河道中心線正交， 其上、 下游河道直線長度 不宜小于 5 倍的水閘進口段水面寬度。綜合考慮以上閘址選擇的最正確條件， 臨淄節(jié)制閘閘址選在市臨淄區(qū)以南， 距 齊魯石化進水閘約2km處淄河的左岸河灣里，距離公路約 100米圖1,這樣 既可攔截淄河水流， 抬高水位， 保證國家重點企業(yè)齊魯石化的供水， 又可確保附 近數(shù)十萬畝農(nóng)田的灌溉，到達了設計目的。而且該處地勢開闊，地質條件較好 , 截彎取直， 施工期間可以利用原河道導流， 解決了施工導流問題。 新開挖渠道長 約1km,濟青公路處另外建設橋?？s短原河道可以增加了可利用土地面積，地質 條件也

7、叫原河道好得多， 在新開渠道和原河道之間的濕地是又是良好的游樂開發(fā) 地。圖1閘址布置圖行近流速:V0=Q/AH=36.35-29.78=6.57mhs=35.62-29.78=5.84m三，閘孔設計3.1, 堰型選擇考慮到淄河每當山洪爆發(fā)時，水流夾帶大量泥沙，為滿足泄洪、排沙的要求 選用寬頂堰，此種堰型泄流能力比擬穩(wěn)定，結構簡單，施工方便。3.2, 底板高程選定閘底板置于土質較堅實的粉質粘土上，利用天然地基。底板高程與新開渠道 閘址處的河底齊平。在1:5000的地形圖上量得點 i=29.40m和點 2=30.12m的距離為194mm閘址處與點 i=29.40m距離102mm故閘址處高程:址二2

8、9.40+ (31.12-29.40 ) X 102/194=29.78m閘底板高程:底板= 址=29.78m3.3, 閘孔寬度計算閘孔總凈寬 初擬定新開渠道底寬b=61m邊坡m=2.5,斷面形式如圖 流量：Q=1300ri/s 閘上水深: 閘下水深:閘上游連接段大約25m由于5H=5X 6.57=32.85m>25m行近流速計算斷面為梯形斷面，斷面面積：A=(b+mH H= (60+6.57 X2.5 ) X 6.57=502.11m2V0=1300/502.1 仁 2.59m2/sH0=H+a V2/2g取a =1.02=6.57+2.5912 X 9.81=6.91mhs/ H o

9、=5.84/6.91=O.845>O.8,屬于淹沒出流Q3mj2gH。利用下面公式計算閘孔總凈寬 根據(jù)閘門形式、啟閉設備條件、閘孔的運用要求和工程造價，并結合實例，先假 定每孔凈寬b。=11m閘孔數(shù) N=5,閘墩墩頭采用圓弧形，側收縮系數(shù)&按 SL265-2001 規(guī)式 A.0.1-3 計算。bo/b s=bo/(b 0+dz)=11/(11+1.5)=0.88,查 SL265-2001 規(guī)表 A.0.1-1 知& z=0.98。bb=6.57 X 2.5=16.43mb0/b s=b0/(b o+d/2+bb)=11心1+1.5/2+16.43)=0.39,查 SL26

10、5-2001 規(guī)表 知& b=0.918側收縮系數(shù)& =(0.98 X 4+0.918)/5=0.968hs/ H 0=0.845 ,查 SL265-2001 規(guī)表 A.0.1-2 得 =0.925取用 m=0.385閘孔總凈寬：L0=1300/(0.925 X 0.968 X 0.385 X 2 981 x 6.57 1.5)=45.0m<Nb=5X 11= 55m假定的閘孔凈寬滿足泄流量要求。故閘孔總凈寬為55m 5孑L,每孔寬11m由于閘基土質條件較好，不僅承載能 力較大，而且堅硬、緊密。為了減少閘孔總寬度，節(jié)省工作量，閘底板采用別離 式平底板。中墩厚1.5m，邊敦

11、厚1.2m。底板厚1.5m，墩頭上游采用半圓形，半徑0.75m,下游與上游相同。閘墩與底板剖面圖如圖2:圖 2 閘墩與底板剖面圖單位： m四，閘室段布置及尺寸擬定常用的閘室底板有水平底板和低實用堰底板兩種形式。同3.3，臨淄節(jié)制閘選用水平底板。對于多孔水閘，為適應地基不均勻沉降和減小底板的溫度應力， 需要沿水閘軸線方向用橫縫(溫度沉降縫)將閘室分成假設干段，每個閘孔可為單 孔、兩孔或三孔。由于臨淄節(jié)制閘閘基為粉質粘土，較堅實，故采用別離式底板， 即在單孔底板上設雙縫，將底板與閘墩分開，這樣閘室上部結構的重量直接由閘 墩或連同局部底板傳給地基。具體分縫見圖 3。閘底板材料選用鋼筋混凝土。閘底板高

12、程29.78m,順水流方向長度取決于地基條件和上部結構布置并滿足抗滑穩(wěn)定和地基允許承載力的要求，根據(jù)粘土地基經(jīng)驗，取(2.5 4.0)H,最大水頭差H=4.9m 為平安起見，取 H=5.0m (下同)，(2.5 4.0)H=12.520m 初擬閘底板順水流方向長17m |底板厚度必須滿足強度和剛度要求，大、中型水 閘可取(1/6 1/8 ) bo (bo為閘孔凈寬)，一般為1.0 2.0m，初擬閘底板厚度為 1.6m。齒墻深度可采用 0.1 1.5m,取1.0m。閘上自上游依次為工作橋、檢修閘門槽、啟閉臺、工作閘門槽、交通橋。工 作橋依據(jù)規(guī)擬定為1.2m，檢修閘門槽深約0.15 0.20m，寬

13、約0.15 0.30m,初 擬定深0.20m,寬0.30m。工作閘門槽應設在閘墩水流較平順的部位，深度決定 于閘門的支撐形式，一般為0.3m,|門槽寬深比宜取1.6 1.8，擬定寬0.5m。檢 修門槽與工作門槽之間凈距不宜小于1.5m,以便檢修，擬定2.0m。啟閉臺對稱置于工作閘門槽上，尺寸擬定寬 4.0m。交通橋依據(jù)規(guī)劃要求橋面凈寬 9m,雙車 道、橋面高程37.18m。所以如圖3,閘室段順水流方向總長：上游與鋪蓋銜接的底板齒墻處增長1m閘頂高程依據(jù)SL265-2001規(guī)取以下幾個高程中最大者:擋水時：閘頂=蓄+ 浪+安=34.55+0.80+0.50=35.85m=35.90+0.80+0

14、.50=37.10m泄水時：閘頂=設計+安=34.55+1.00=35.55m閘頂=校核+安=36.35+0.70=37.05m比擬閘頂高程取閘頂=37.10m閘門高確實定：閘門頂高程應在可能出現(xiàn)的最高檔水位以上有0.3 0.5m的平安超高，故：閘門頂= 最高+安=36.35+0.40=36.75m閘門高：H門=36.75-29.78=6.97m取 H門=7.0m閘門頂=29.78+7.00=36.78m啟閉臺底部高程：臺底=閘門頂+ H門二+H安=36.78+7.00+0.50=44.28m以上設計尺寸如圖3。300nngmonnn2000L8ism圖 3 閘室尺寸擬定五，上有連接段及防滲設

15、計5.1上游連接段布置鋪蓋主要用來延長滲徑，應具有相對的不透水性；為適應地基變形，也要有 一定的柔性。鋪蓋常用黏土、黏壤土或瀝青混凝土制成，有時也可選用鋼筋混凝 土作為鋪蓋的材料。根據(jù)該處的地質條件和經(jīng)濟考慮，臨淄節(jié)制閘選用黏土鋪蓋。 鋪蓋長度應由地下輪廓線設計方案比擬確定，一般為閘上、下游最大水頭的35倍，3 5H= 15 20m初擬定20m長。鋪蓋上游端最小厚度由施工條件 確定，一般不宜小于0.6m，擬定1.0m，并向閘室段加厚至1.6m。鋪蓋上依次有 0.1m厚墊層和0.3m厚漿砌塊石保護層。鋪蓋與底板銜接處為一薄弱部位，通常 是：在該處將鋪蓋加厚；底板前端做成斜面，使黏土能借自重及其上

16、的荷載與底 板緊貼；在該處鋪設油毛氈等止水材料。臨淄節(jié)制閘在鋪蓋與閘底板銜接處加厚.墊層-黏土鋪蓋.乂 (y止水鋪蓋并設置止水。綜合布置如圖 4。圖4上有連接段布置5.2地下輪廓線設計上有連接段、閘底板擬定尺寸如上，由于臨淄節(jié)制閘閘基為粘土，不適于打樁 防滲。地下輪廓線布置如圖4。圖4地下輪廓線布置圖必須防滲長度L= CHa允許滲徑系數(shù)C以地基土的性質而定，本工程地基土為黏土，考慮無反濾情況, 取C=4,必須防滲長度:L=4X 5.0=20.0m實際閘基防滲長度L°=20.0+1.0+1.0 X 4+17.0=42m>L 滿足防滲要求5.3滲流計算采用改良阻力系數(shù)法進行滲流計算

17、計算簡化地下輪廓線簡化如圖5,粘土鋪蓋取平均深度，閘底板的齒墻簡化為板樁。11圖5計算簡圖由計算簡圖知:水平投影長度：Lo=20+17=37m豎直投影長度：s°=1.6+1.0=2.6mLJSo=37/2.6=14.2>5有效計算深度 Te=0.5L0=0.5 X 37=18.5m又由于地質資料所知深度 T=29.78-15=14.78m<Te取有效計算深度Te=14.78m5.3.2 滲流壓力確定通過地下輪廓線的角點、尖點將滲流區(qū)域分成7個典型段如圖5,、段分別為進口段和出口段，、段為部垂直段，、為部水平段。各典 型段阻力系數(shù)的計算如表 1：表1各流段阻力系數(shù)為E流段阻

18、力系數(shù)為E盹 1=1. 段號STE進口段和出口段E =1.5 ( S) 3/2+0.441T1.3013.480.4861.6013.780.500部垂直段E = lnctg(1- S )4T1.3013.480.1.0013.180.0761.0013.180.076部水平段匕=L0.7(S1S2)S=0.00S1=1.30T=13.48L=20.01.224TS1=1.00S2=1.00T=13.18L=17.001.4588i 3.917i 1惡劣放水時水閘的上下游水位差最大：H=35.90-30.98=4.92m，近似取H=5.00m各段的水頭損失按下式計算：hiHi nii 1計算得

19、各段水頭損失值為:h1 =0.620m h2 =1.562m h3 =0.124m h4 =0.097mh5 =1.861m he =0.097m h? =0.639m進、出口段水力坡降呈急變形式，由上式算得的水頭損失值與實際情況相比，誤差較大，需要進行必要的修正。修正后的水頭損失值為IhohoB為阻力修正系數(shù)，按下式計算1.211TS1220.059TT其中s'為底板埋深與底面以下的板樁入土深度之和，m t'為板樁上游側底板下的地基透水層深度，m 當 B >1.0 時，取 B =1.0hh°h°1h°修正后的進、出口段水頭損失減小厶h進、出

20、口段的修正計算如表2表2段號T'TS'3h0'h0 h進口段13.4813.481.30.7500.4660.6200.154出口段13.1813.782.60.8990.5740.6390.065修正的減小水頭損失分配給相鄰各段，所以修正后各段水頭損失值為:h1 =0.466mh2 =1.562+0.154=1.716m h3 =0.124mh4 =0.097mh5 =1.861+0.060=1.921mh6 =0.+0.005=0.102mh7 =0.574m假設各分段的水頭損失值按直線變化，依次疊加，疊加后各段水頭值為：H=5.000mH1=5.000mH2=4.

21、534mH3=2.818mH4=2.694mH5=2.597mH6=0.676mH7=0.574m繪出閘基滲流壓力分布圖如圖 6：5.4逸出坡降計算為防止?jié)B流變形的保證閘基的抗?jié)B穩(wěn)定性， 要求出口的逸出坡降必須小于規(guī)定的 容許值。出口處的逸出坡降J為hoS0.5742.60.22根據(jù)地基土的物理力學指標，防止流土破壞的出口段容許坡降J=0.8所以出口段的逸出坡降滿足容許值。六,消能、防沖設計水閘泄水時，局部是能轉化為動能，流速增大，而土質河床的抗沖能力低， 所以，閘下沖刷是一個普遍的現(xiàn)象。不危害建筑物平安的沖刷，一般說來是允許 的，但對于有害的沖刷，貝U必須采取妥善的防措施。閘下消能、防沖是水

22、閘設計 的一項重要容。6.1,消力池設計由于該閘閘底為粉質粘土，抗沖刷能力較低，故采用底流式消能。消力池的 首段和尾端均采用閘孔總寬，即：bi=b2=61m當惡劣放水時，水流對下游的沖刷最為厲害，此時閘上水位35.90m,閘下水位30.98m。取此時的工況為下游消能計算工況。閘門開度e按每級開啟0.2m。水流流態(tài)判定流量：Q=1300ms閘上水深：H=35.90-29.78=6.12m閘下水深：hs=30.98-29.78=1.20m過水斷面：A= ( b+mH H= (60+2.5 X 6.12 ) X 6.12=467Q 1300/行近流速：v。2.78m/sA 467閘孔全水頭：寬頂堰閘

23、孔出流流量：Q en l02gH°流量系數(shù)卩可按水利科學研究所的經(jīng)驗公式計算:收縮斷面水深:垂直收縮系數(shù)&由相對開度查表得到 由?水閘設計規(guī)?知躍后水深：對于5孔全開狀態(tài)下各級開度的水流狀態(tài)計算如表 3 對于對稱開啟3孔和1孔的各級開度計算同5孔全開狀態(tài)。由表可以看出水流狀態(tài)所開各級均為遠趨水躍。 該種水流狀態(tài)對河床的沖刷比擬 大，需要修建消力池，并按規(guī)要求修建相應的護坦。消力池的尺寸根據(jù)?水閘設計規(guī)?附錄B,消力池的深度按下式計算：取水躍淹沒系數(shù)出池落差厶Z按下式計算：水流動能校正系數(shù) 各級開啟度所需的消力池的深度計算結果如表 3從計算結果中可以看出所需最大深度為1.20m,所以消力池深度取為1.20m消力池的長度按下式計算:取水躍前后水深差最大時計算消力池長度 水躍長度:斜坡段坡度取1:4，斜坡段水平投影長度 水躍長度校正系數(shù)B取0.7消力池長度：取消力池長度為21m 包括尾坎消力池底板厚度按抗沖要求確定：取消力池底板計算系