協(xié)合拉引水樞紐設(shè)計特點

1、協(xié)合拉引水樞紐設(shè)計特點摘要：目前，我區(qū)已建成的引水樞紐型式雖多，但工程布置從整體方向考慮較多，而樞紐細(xì)部構(gòu)造特點較少。協(xié)合拉引水樞紐設(shè)計充分汲取各種樞紐的特點，較好地解決樞紐引水、防沙、抗磨等問題，保證了樞紐的平安運行。關(guān)鍵詞：引水樞紐設(shè)計特點一、工程概況協(xié)合拉引水樞紐工程位于新疆阿克蘇地區(qū)溫宿縣境內(nèi)的庫瑪拉克河出山口，閘址距溫宿63k，距阿克蘇市77k。庫瑪拉克河是一條國際河流，也是塔里木河水系的最大支流。河道全長293k，其中國內(nèi)河段長118k。河道徑流年際變化小，但年內(nèi)四季徑流變化很大，主要集中在夏季68月份，為全年徑流量的68.6%，多年平均徑流量46.1億3，多年平均流量1483/s

2、，實測最大流量28603/s。庫瑪拉克河屬多沙性河流，泥沙來源主要為上游淺山區(qū)冰磧物和風(fēng)化物及河相物，多年平均輸沙量為1570萬噸，最大月平均含沙量為4.69kg/3，河床中推移質(zhì)平均粒徑0.12，最大粒徑為0.49。樞紐區(qū)結(jié)冰期為11月中旬，解冰期3月中旬。在12月至2月有岸冰出現(xiàn)，最大岸冰0.65，主要為流冰花和流冰塊。據(jù)資料分析，年輸冰量在200萬3。閘址區(qū)河床蓋層厚度3050，為全新統(tǒng)沖積aLQ4沙卵礫石層，地質(zhì)條件較好。其中02為松散卵礫石層，以520卵石為主，24.5為較致密的含漂石卵礫石層，漂石粒徑3060；4.56為致密卵礫石層。閘基土允許承載力為4050t/2，閘基土內(nèi)摩擦角

3、為40。該工程興建，近期將解決兩岸灌區(qū)132萬畝良田的引水問題，緩解了春旱缺水。通過工程渠化，防滲節(jié)水7000萬3，并利用總干渠水能和有利地形條件修建塔尕克一級水電站工程，總裝機4萬K，年發(fā)電量2.47億K.h。同時為向塔里木河輸送33億3的生態(tài)水量提供保障。二、工程規(guī)模協(xié)合拉引水樞紐是庫瑪拉克河梯級中、大、小石峽水庫后規(guī)劃的唯一引水樞紐，控制著下游5級引水式電站和該河全部灌區(qū)，是灌溉發(fā)電的綜合引水工程。工程為二等大2型，主要建筑物為二級。樞紐設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，相應(yīng)流量為26743/s，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇，相應(yīng)流量為30133/s。閘前蓄冰庫容230萬3，東岸設(shè)計引水流量903

4、/s，加大引水流量1203/s，西岸設(shè)計引水流量103/s，加大流量183/s，樞紐最大泄洪流量為29133/s。三、對現(xiàn)有的引水樞紐評價1、人工彎道引水樞紐利用彎道環(huán)流的特性，“正面引水、側(cè)面排沙邊引水、邊排沙，進水閘引取表層含沙量低的水，而沖沙閘排走運動中的底沙，須消耗較大的能量和水量，無法解決汛前5、6月份水量緊缺時引水和沖沙的矛盾，只得采取間歇沖沙方法，閘前易淤積，造成泥沙進入引水閘。另外，彎道要求有較長的整治段，以形成人工彎道，上游要設(shè)泄洪閘，干渠上要設(shè)沉沙池以配套沖砂，這樣造成樞紐造價高、工程分散、管理不便。2、懸板分層式引水樞紐利用懸板，把推移質(zhì)隔在懸板以下，從懸板以上引取表層水

5、，當(dāng)淤積到一定高度時，利用懸板下設(shè)沖沙廊道沖沙，保證進水閘前不淤積，所以引水防沙效果較好。但由于汛期取表層水，閘前采用壅水運行，沖沙不利，閘前淤積區(qū)會增加，因此必須考慮采取措施，限制閘前淤積區(qū)。但這種樞紐建筑物比較集中，便于運行管理，投資少。3、底欄柵式引水樞紐底欄柵式引水樞紐，由于受柵隙及廊道過水才能的限制，大中型引水樞紐還未采用。它與其它型式的渠首相比，布置容易、構(gòu)造簡單、施工方便、工程造價低。目前對原型式進展了改進，對廊道斷面和柵條斷面形狀進展了更合理的改進，適應(yīng)范圍不斷擴大。四、協(xié)合拉引水樞紐工程布置協(xié)合拉引水樞紐設(shè)計初期，曾專門考察了已建成大中型引水樞紐多座，聽取了設(shè)計和管理運行經(jīng)歷

6、?？紤]采用人工彎道式引水樞紐和懸板分層式引水樞紐，作為協(xié)合拉引水樞紐設(shè)計方案。這二種樞紐布置型式較適宜新疆多推移質(zhì)山溪性河流，早已為許多區(qū)內(nèi)外專家所肯定，無疑是輕車熟路，也易于審查通過。根據(jù)樞紐地形條件，按人工彎道式引水樞紐和懸板分層式引水樞紐設(shè)計布置。但人工彎道式布置時，解決兩岸引水較困難，須在干渠設(shè)分水閘及跨河工程方可解決另岸引水問題，而懸板分層式布置，以整體布置考慮較理想，工程構(gòu)造簡潔、投資少。通過水工模型試驗，二個方案均不太理想，但互補性較強，將兩個方案優(yōu)勢結(jié)合，形成目前協(xié)合拉引水樞紐的布置雛形。通過模型試驗驗證、修改，形成了目前施行的方案。詳見附圖。協(xié)合拉引水樞紐是攔河式懸板分層引水

7、樞紐，該樞紐主要由：1上、下游人工整治段；2泄洪沖砂閘；3東西岸進水閘；4進水閘前懸板組成。現(xiàn)分述如下：1、上、下游人工整治段上游人工整治段底寬104.4，全段長400，壩端以弧型與兩岸銜接，整治段河床穩(wěn)定縱坡1/235，兩岸導(dǎo)流堤高10，坡比1：1.75，護面采用50厚15細(xì)粒砼砌卵石。下游整治段長300，底寬104.4?？v向穩(wěn)定河床坡降為1/225，坡面為5015細(xì)粒砼砌卵石。導(dǎo)流堤高6.5，坡比1：1.5，河床以下設(shè)防沖齒墻，防沖深度為8。2、泄洪沖砂閘為“一字?jǐn)r河閘，總長104.4，共計9孔，單孔寬10，閘室長18，閘底板高程1420.5，孔高10，為單孔整體式構(gòu)造。設(shè)計泄洪Q=267

8、43/s，設(shè)計水位h=5.32，校核流量Q=30133/s，時，校核水位h=5.71，閘墩上設(shè)封閉式工作房，內(nèi)設(shè)啟閉設(shè)備。閘前鋪蓋為斜坡式，坡比1：4，鋪蓋總長30，深度為5.5，閘后護堤10，后接裙板消能。3、東西岸進水閘東岸進水閘與泄洪沖砂閘順?biāo)鞣较蜉S線夾角60，設(shè)閘3孔，每孔凈寬10，設(shè)計過閘流量Q=903/s。閘底板高程1421.7，比沖砂閘底板抬高1.2，比沖砂廊道懸板面低0.450.25，閘室長16，閘頂與泄洪閘同高，墩頂上設(shè)封閉式啟閉工作室及檢修設(shè)備。西岸進水閘與九孔泄洪閘并列布置，為單孔，孔寬8，設(shè)胸墻，孔高2.5，設(shè)計過閘流量Q=103/s，底板高1421.5，閘頂及閘上構(gòu)

9、造同泄洪閘。4、進水閘前懸板在靠近泄洪閘第一、二孔和第九孔時，西岸進水閘前布置沖砂廊道即分層懸板，東岸進水閘前廊道為4孔，2孔4.95，2孔5.35，廊道凈高1.21.4，廊道長3050。西岸進水閘前廊道不分孔，廊道凈高1.4，廊道長1020，廊道出口接泄洪閘。五、協(xié)合拉引水樞紐工程設(shè)計特點目前我區(qū)引水樞紐普遍存在著引水與沖沙的矛盾，樞紐上下游淤積的問題、閘室抗磨問題、下游消能問題等，以往人們往往從整體上考慮的多，從局部上考慮的少，因此防沙引水效果不夠理想。而協(xié)合拉引水樞紐借助于模型試驗大膽嘗試，通過局部構(gòu)造改變，獲得了較好的成效。以下從幾個方面簡要說明。1、引水與沖沙充分利用懸板分層式引水的

10、優(yōu)點，為減少閘前淤積問題，在廊道設(shè)計時，增加了廊道的長度，廊道長度達(dá)50，將淤積區(qū)控制在遠(yuǎn)離進水閘區(qū)域，同時為到達(dá)廊道用少量水排走大量沙的目的，縮小了廊道的斷面尺寸，改為四孔。經(jīng)試驗和計算，廊道內(nèi)流速比上游整治段流速大1.311.37倍。通過這些措施到達(dá)了預(yù)期的效果，防止了閘前淤積面抬高，又有泥沙躍上懸板引入進水閘的危險。2、樞紐上、下游淤積的防治由于懸板分層式引水，造成閘前水位壅高，而壅水運行的時間越短，其閘前淤積量越少，越利于敞泄沖刷到達(dá)沖淤平衡。換言之，在滿足引水時可敞泄排沙的流量出現(xiàn)頻率越大或時間越長，越利于防沙減淤。在利用現(xiàn)有的經(jīng)歷公式計算時，充分考慮閘前蓄冰庫而堤防加高的有利條件，

11、采用P=99%作為造床流量計算。利用“束水攻沙的原理，在防洪平安的前提下，縮窄上下游整治段的寬度。經(jīng)模型試驗，確定合理的穩(wěn)定河寬為104.4，同時為保證輸沙順暢，上游整治段長400，下游整治段300。從工程近幾年的運行情況看，樞紐沖沙效果較好。3、建筑物抗磨問題由于河道推移質(zhì)粒大量多，樞紐抗磨問題至關(guān)重要，否那么影響樞紐平安運行。在設(shè)計初期，曾考慮采用花崗巖條石、鑄鐵、塑料磚、砌石等作為抗磨材料，但均不理想。在考察中，武漢水利水電大學(xué)提供了新型抗磨抗砸的建筑材料，即耐磨砼，而且已成功運用，效果較好，施工簡單。經(jīng)多方考察，決定將該先進科技材料應(yīng)用到協(xié)合拉工程中，并在泄洪閘底板護堤及沖刷廊道底板大

12、規(guī)模運用。而對墩兩側(cè)1.2磨損局部，采用10厚鋼板防護，并將鋼板直接和墩體澆筑，解決抗磨問題。工程已運行三年，并經(jīng)歷了設(shè)計洪水的運行，只有局部區(qū)域出現(xiàn)損壞，經(jīng)分析主要是施工過程中的問題。由于采用新材料，保證了工程平安，減少了維護費用。4、消能防沖設(shè)計由于泄洪閘校核洪水時，單寬流量到達(dá)32.43/s，而閘室處地質(zhì)條件差，抗沖才能弱，水工模型試驗時，最大沖刷深度到達(dá)10。解決好消能事關(guān)閘室安危，而采用裙板消能裝置，較好地解決消能防沖問題。裙板設(shè)置要求裙板與護堤連接處預(yù)留20左右的間隙，裙板鋼軌長短相間并列布置，鋼軌長度為4.5和6，并每10片鋼軌組成一組，并列排列，要求不留間隙，裙板下要有一定的空

13、間，不能全填。在裙板設(shè)計方面，我們有成功的經(jīng)歷，所以協(xié)合拉消能防沖采用裙板設(shè)計是成功的。5、融冰電熱系統(tǒng)協(xié)合拉引水樞紐冬季極端氣溫達(dá)-27.6，泄洪閘有2扇工作閘門運行，東、西岸進水閘工作閘門冬季均運行。門槽均設(shè)置電熱系統(tǒng)冬季融冰。門楣、側(cè)軌及底檻均設(shè)置電熱器。電熱器規(guī)格為側(cè)軌電熱器GYQ01-220/0.8，門楣電熱器GYQ03-220/0.8，底檻電熱器GYQ01-220/0.8。共有6扇門槽設(shè)置了電熱融冰裝置，以保證工作閘門在冬季能正常運行。6、水閘自動化系統(tǒng)本閘樞紐自動化系統(tǒng)的目的是實現(xiàn)遙測、遙控及遠(yuǎn)動的目的，同時保存手動系統(tǒng)，進步管理程度和質(zhì)量，減輕勞務(wù)強度。樞紐自動控制系統(tǒng)的功能：1監(jiān)測記錄過閘流量、閘門開度及上、下游水位。2數(shù)字顯示水位、閘門開度及流量。3根據(jù)河道來水及水位和給定引水流量自動調(diào)節(jié)閘門開序。4計算日平均流量及累積水量。5具有定時打印及召喚打印各種報表。6實現(xiàn)事故自動處理功能。7實現(xiàn)現(xiàn)場手動停機控制。8實現(xiàn)緊急狀態(tài)下自動聲光報警。該系統(tǒng)由河海大學(xué)水利水電科學(xué)研究院負(fù)責(zé)設(shè)計、研制、安裝和調(diào)試。7、上游導(dǎo)流堤護面設(shè)計由于上游導(dǎo)流堤又是蓄冰庫的壩體，壩體高10。壩體設(shè)計事關(guān)工程安危，故在壩體設(shè)計中，首次成功地引進了面板壩設(shè)計，較好地解決了壩體防沖、