顏家河水電站沖沙閘初步設(shè)計(jì)說明

PAGEPAGE27顏家河水電站沖沙閘初步設(shè)計(jì)目錄TOC\o"1-2"\h\z\u第一章基本資料 61.1工程概況 61.2氣象 61.3水文 61.4工程地質(zhì) 71.5交通 71.6工程材料 81.7正常擋水位的確定 8第二章水力計(jì)算 92.1閘室的結(jié)構(gòu)形式及孔口尺寸確定 92.2泄流能力計(jì)算 102.3消能防沖設(shè)計(jì) 10第三章水閘防滲及排水設(shè)計(jì) 133.1閘室底板布置 133.2滲透壓力計(jì)算 133.3排水設(shè)計(jì) 163.4止水設(shè)計(jì) 17第四章閘室布置 174.1閘室尺寸的擬定 174.2閘門和啟閉機(jī) 19第五章閘室穩(wěn)定計(jì)算 205.1荷載及其組合 205.2閘室抗滑穩(wěn)定計(jì)算 20第六章上下游連接建筑物 216.1上游連接建筑物 216.2下游連接建筑物 21參考文獻(xiàn)： 21附錄： 22顏家河水電站沖沙閘初步設(shè)計(jì)摘要：顏家河水電站位于寶雞市陳倉區(qū)胡店鎮(zhèn)林光村的渭河干流上，距寶雞市區(qū)46km，是渭河干流進(jìn)入陜西境內(nèi)梯級(jí)開發(fā)規(guī)劃中的首座水電站。顏家河水電站為?。?）型Ⅴ等工程，其主要建筑物為5級(jí)建筑物，屬純水力發(fā)電工程，主要由擋水建筑物、排沙建筑物、引水建筑物和電站廠房等組成。根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201—94）和《水利水電工程等級(jí)劃分及防洪標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2000）的規(guī)定，確定顏家河水電站設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，相應(yīng)洪峰流量為2562m3/s；校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為20沖沙閘位于大壩左端，緊靠進(jìn)水口并與山體相連，長32m，為四孔矩形閘門，均采用平板鋼閘門控制，沖沙孔閘底板高程為730.00m，本設(shè)計(jì)對(duì)樞紐的主體建筑物進(jìn)行了認(rèn)真的方案比選和詳細(xì)的尺寸設(shè)計(jì)，并對(duì)所設(shè)計(jì)的建筑物進(jìn)行了安全校核，保證建筑物的安全運(yùn)行。[關(guān)鍵詞]沖沙閘；顏家河；水電站ThePreliminaryDesignofScouringSluiceabouttheHydropowerStationofYanjiaAbstract：YanjiaRiverStationislocatedinBaojiCity,anotherareathevillageofHudianZhenonWeiheRiverinthemainstreamfrombaoji46km,theWeiheRiverinShanxiProvincetoentertheterritoryofthemainstreamofthecascadedevelopmentplanninginthefirststation.

YanjiaRiverStationforasmall(2)-typeⅤandotherprojects,themainbuildingforthefivebuildings,isapurehydro-electricpowerprojects,primarilybyretainingstructures,sedimentstructures,waterplants,suchasbuildingsandpowerplantcomponents.AccordingdeterminetheYanjiaRiverHydropowerStationstandarddesignfloodforareturnperiodof10years,thecorrespondingpeakdischarge2562m3/s,Project,factorycalibrationstandardfor20-yearfloodreturnperiod,thecorrespondingpeakflowfor2912m3/sThedesignofthebuildingsthemainhuboftheprogramcarefullyselectedanddetailedthanthesizeofthedesign,andbuildingsdesignedbythesecuritychecktoensurethesafeoperationofbuildingsKeywords:Scouringsluice；YanjiaRiver；HydropowerStation第一章基本資料1.1工程概況渭河是黃河最大的一級(jí)支流，發(fā)源于甘肅省渭源縣的烏鼠山，經(jīng)甘肅的隴西、甘谷、天水，自風(fēng)閣嶺進(jìn)入陜西境內(nèi)，是關(guān)中地區(qū)最主要的地表水資源河流。渭河干流長70km，平均比降3.5‰，地處深山峽谷，河道蜿蜒曲折，蘊(yùn)藏著豐富的水能資源。顏家河水電站位于寶雞市陳倉區(qū)胡店鎮(zhèn)林光村的渭河干流上，距寶雞市區(qū)46km，顏家河水電站屬純水力發(fā)電工程，主要由擋水建筑物、排沙建筑物、引水建筑物和電站廠房等組成。電站設(shè)計(jì)水頭16.00m，設(shè)計(jì)流量60/s，裝機(jī)容量7500kW，多年平均發(fā)電量3860×104kW·h。顏家河水電站工程南靠310國道，北鄰隴海鐵路，對(duì)外交通便利、快捷。110kV輸電線路和10kV供電線路均通過或到達(dá)電站區(qū)域，電站并網(wǎng)和施工用電方便。河道中工程建設(shè)所需的砂石料儲(chǔ)量豐富，可就近采用，鄰近的山體均為花崗巖，可就地開采使用，地材價(jià)格低廉。有線電話及無線通信網(wǎng)絡(luò)已到達(dá)工程附近。隴海鐵路復(fù)線和310國道施工時(shí)建有大量臨設(shè)，稍加修整即可使用。工程附近有胡店鎮(zhèn)，當(dāng)?shù)氐膭趧?dòng)力資源豐富。顏家河水電站開發(fā)建設(shè)，施工和經(jīng)營管理所需的基本條件已具備。本次設(shè)計(jì)為顏家河水電站壩體沖沙閘部分的水力設(shè)計(jì).1.2氣象該地域?qū)倥瘻貛О敫珊蛋霛駶櫦撅L(fēng)氣候區(qū)，四季分明。六盤山區(qū)、關(guān)山及南部山區(qū)，垂直差異和小氣候明顯，氣溫低，熱量條件差，降水多，較濕潤；丘陵臺(tái)原區(qū)，熱量充足，氣溫高，降水偏少。流域內(nèi)氣溫變化的趨勢(shì)是西低東高，北低南高，而降雨也是西少東多，北少南多。影響本流域氣候的重要因素是季風(fēng)環(huán)流，其環(huán)流形勢(shì)以季節(jié)為轉(zhuǎn)移。林家村臨近工程區(qū)，氣溫降雨差異不大，就以林家村為代表來簡要說明流域內(nèi)的氣象條件。多年平均氣溫12.9℃，最高氣溫41.6℃（1973.8.8），最低氣溫-13.9℃（1977.1.30）；多年平均降雨量683.4mm，實(shí)測(cè)最大降雨量948.6mm（1964），實(shí)測(cè)最小降雨量434.5mm（1977）；多年平均陸地蒸發(fā)量550mm，水面蒸發(fā)量800mm。多年平均最大風(fēng)速17.2m流域內(nèi)降雨顯著的特征是時(shí)空分布不均，降雨量隨地形海拔高程垂直變化大，山區(qū)高而川道低，二是年內(nèi)分配不均衡，7、8、9、10四個(gè)月降雨量占全年的59.7%；三是年際豐枯變化大，豐枯比為2.26：1。流域凍土深度0.4m。1.3水文顏家河水電站壩址以上控制流域面積29348km2，其下游35km處有林家村水文站，控制流域面積30661km2，區(qū)間流域面積1313km2，占林家村水文站流域面積的4.3%，以林家村水文站作為參證站，對(duì)顏家河水電站進(jìn)行水文分析。林家村水文站建于1934年至今已有68年的徑流、洪水、泥沙系列資料（1934～2001年）。1、徑流采用水利年（9～10月）對(duì)林家村水文站進(jìn)行徑流分析，用皮-Ⅲ曲線適線。再將林家村水文站徑流分析成果按面積比擬法折算到顏家河水電站壩址處，顏家河水電站徑流成果詳見表1.3-1。表1.3-1年徑流成果表站名統(tǒng)計(jì)參數(shù)各種頻率年徑流量（億m3）CVCS20%30%50%70%80%90%林家村23.70.40.831.127.622.41815.612.6顏家河22.70.40.829.826.421.417.214.912.12、洪水根據(jù)林家村（1944-2001）58年系列洪水資料，加入1933年歷史調(diào)查洪水Q=6890m3/s，進(jìn)行頻率分析采用皮－Ⅲ型頻率曲線適線，得出林家村水文站不同頻率的洪峰流量，再用面積比擬法換算到顏家河水電站壩址處，其洪水成果詳見表1.3表1.3-2洪峰流量成果表站名各種頻率洪峰流量（m3/s）0.1%0.33%0.5%1%2%3.3%10%林家村9782799573786356534646263072顏家河93617651706060835116442725623、泥沙林家村水文站多年平均懸移質(zhì)輸沙量為1.5771億t，推移質(zhì)輸沙量為0.0287億t。1.4工程地質(zhì)電站工程區(qū)域無大的地質(zhì)構(gòu)造。壩址處河道為砂卵石覆蓋層，基巖埋深17～26.7m，其巖性為花崗巖；兩壩肩為花崗巖山體。壩基磨擦系數(shù)為0.45～0.5。工程區(qū)抗震設(shè)防烈度為6度，建筑場(chǎng)地類別為Ⅱ類。1.5交通顏家河水電站工程南靠310國道，北鄰隴海鐵路，對(duì)外交通便利、快捷。1.6工程材料工程建設(shè)所需的砂、石子、塊石均采用于河道及附近的山體，儲(chǔ)量豐富。1.7正常擋水位的確定本工程為徑流式水電站，增加水頭對(duì)提高發(fā)電效率至關(guān)重要，提高擋水位又受到上游回水區(qū)環(huán)境條件的限制。合理的選擇正常擋水位是本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一。經(jīng)勘測(cè)，上游回水區(qū)隴海鐵路線、310國道、以及居民點(diǎn)和耕地的最低點(diǎn)是限制擋水位高程的主要因素。為此對(duì)上游回水區(qū)控制點(diǎn)作了重點(diǎn)勘測(cè)。根據(jù)測(cè)量成果，上游回水區(qū)隴海鐵路線最低點(diǎn)在距壩上游500m處，高程為761.08m；310國道最低點(diǎn)在距大壩1km的馬鬃山溝口橋梁處，橋梁下的高程為746.27m；上游回水區(qū)居民及耕地最低點(diǎn)在上游1km北馬鬃山村的5戶居民點(diǎn)及臺(tái)階地處，村民住房集中區(qū)的高程為743.38m，階地低點(diǎn)高程為依據(jù)實(shí)測(cè)資料經(jīng)分析計(jì)算，本階段擬定的正常擋水位為742.15m。在此擋水位下，百年重現(xiàn)期的校核洪水位為745.66m。隴海鐵路線最低點(diǎn)的高程為761.08m，百年重現(xiàn)期洪水位為745.66m，高出百年重現(xiàn)期洪水位15.42m，隴海鐵路線的安全不受影響。310國道防洪標(biāo)準(zhǔn)為50年重現(xiàn)期，310國道最低點(diǎn)的高程為746.27m，50年重現(xiàn)期的洪水位為743.83m，310國道最低點(diǎn)高出50年重現(xiàn)期的洪水位2.44m，高出百年重現(xiàn)期洪水位0.61m，310國道的安全不受影響。馬宗山村5戶居民點(diǎn)及臺(tái)階地的防洪標(biāo)準(zhǔn)在20年重現(xiàn)期以下，20年重現(xiàn)期的設(shè)計(jì)洪水位為741.20m，低于馬宗山村5戶居民點(diǎn)2.18m，低于臺(tái)階地最低點(diǎn)1.38m，不影響居民點(diǎn)及臺(tái)階地的安全。以上控制點(diǎn)的洪水校核，符合國家防洪標(biāo)準(zhǔn)（GB50201—94），以及水利部《水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252一2000）的規(guī)定。（見下表國家防洪標(biāo)準(zhǔn)GB50201—94的有關(guān)規(guī)定）表1.7-1國家標(biāo)準(zhǔn)軌距鐵路各類建筑物、構(gòu)筑物的等級(jí)和防洪標(biāo)準(zhǔn)表1.7-2汽車專用公路各類建筑物、構(gòu)筑物的等級(jí)和防洪標(biāo)準(zhǔn)第二章水力計(jì)算2.1閘室的結(jié)構(gòu)形式及孔口尺寸確定2.1.1閘室的結(jié)構(gòu)型式及高程確定本工程的主要任務(wù)是沖沙，也用于泄洪。采用設(shè)胸墻的平底閘底板。閘底板高程定在730.00m2.1.2由孔流公式初步擬定閘孔凈寬，故，取校核工況來計(jì)算。式中：B————閘孔凈寬，（m）；Q————閘門泄流量，(m3/s)；由于溢流壩承擔(dān)主要的泄洪任務(wù)，所以經(jīng)分析比較，校核情況下，沖沙閘承擔(dān)的最大泄流量為1050m3————閘門開度；————上游水頭；（=上游水位—閘底板高程=745.66—730.00=15.66m）————淹沒系數(shù)；假設(shè)校核工況時(shí)為自由出流，則=1.0————流量系數(shù)；閘門全開時(shí)，孔流流量系數(shù)取0.62。將已知值代入公式得，，取B=18m。故擬設(shè)四孔矩形沖沙閘，單孔凈寬，單孔閘孔寬x閘孔高=5.5mx6.5m，選用整體式底板，邊墩厚度為2m，中墩厚度為3m。2.2泄流能力計(jì)算1.根據(jù)選定的孔口尺寸與上、下游水位，分別計(jì)算當(dāng)閘門開度為1/4、2/4、3/4和全開時(shí)單孔閘門的泄流流量，如下表2.2-1、表2.2-2所示,表2.2-1設(shè)計(jì)洪水位上游水深下游水深閘門開啟高度流量系數(shù)自由出流量Q收縮水深收縮斷面流速躍后水深淹沒系數(shù)流量Q(m)(m)(m)(m3/s)(m)(m/s)(m)(m3/s)12.208.531.630.5865.201.0014.456.050.6542.3812.208.533.250.55125.092.0213.737.870.82101.9512.208.534.880.53179.683.0713.008.871.00179.6812.208.536.500.51228.974.2112.089.291.00228.97表2.2-2校核洪水位上游水深下游水深閘門開啟高度流量系數(shù)自由出流量Q收縮水深收縮斷面流速躍后水深淹沒系數(shù)流量Q(m)(m)(m)(m3/s)(m)(m/s)(m)(m3/s)15.6611.571.630.5874.531.0016.577.000.5843.2315.6611.573.250.56144.382.0215.859.220.6898.1815.6611.574.880.55209.543.0715.1610.570.79164.4915.6611.576.500.53270.034.1114.6111.480.98264.09由于在單孔運(yùn)行時(shí)，下游收縮水深受相鄰閘孔的影響，可能在兩邊形成漩渦，所以實(shí)際的收縮水深要靠模型試驗(yàn)得出，以上僅為理論值。2.閘門在不同運(yùn)行工況下的泄流量同上，當(dāng)四孔全開時(shí)，閘門的泄流量為：設(shè)計(jì)情況Q=915.88(m3/s)校核情況Q=1056.38(m3/s)所以閘孔尺寸滿足泄流要求。2.3消能防沖設(shè)計(jì)2.3.1下游水流銜接形式選用校核情況來確定下游水流的銜接形式。1.收縮水深hc收縮水深由迭代公式求出式中hc——收縮水深，(m)；q——單寬流量(m3/s.m)；q=Q/B=1056.48/18=58.69m3——流速系數(shù)，?。?.95；E0——堰頂以上的上游水頭（壩前水位+流速水頭－堰頂高程），(m)2.躍后水深求得=11.49m，而下游水深為11.57m，故下游水流在自然銜接時(shí)將發(fā)生淹沒式水躍銜接。2.3.2消力池尺寸確定及構(gòu)造(1)消力池深度計(jì)算本工程的特點(diǎn)是流量大、上下游水位落差小，河床覆蓋層深，所以采用底流式消能。又下游為淹沒式水躍。故從理論上可不設(shè)消力池，但為了穩(wěn)定水躍的位置，充分消能及調(diào)整消力池的流速分布，仍把池底降低1.0m，即消力池的深度d=1.0m。校核當(dāng)消力池深度為d=1.0m時(shí)其他水位下游是否發(fā)生淹沒式水躍。表2.3-1流量Q(m3/s))1056.48915，472單寬流量q(m3/s.m)58.6950.86上游水位Z1(m)745.66742.20下游水位Z2(m)741．57738.53上游水頭ho（m）17.37714.087下游水深hs(m)11.578.53收縮水深hc(m)3.7853.764躍后水深hc"(m)11.8710.109出池落差△Z(m)0.2070.718池末水深(m)12.7810.25淹沒度1.081.01計(jì)算說明，消力池深度d=1.0m滿足要求。(2)消力池池長確定水躍長度：＝6.9(－h(huán)c)消力池與閘底板之間采用斜坡連接，坡度為1：4，所以消力池長度L=4d+0.7,取消力池長度L=34m。確定消力池長為34m。(3)消力池的構(gòu)造采用挖深式消力池。為降低底板下部滲透壓力，在護(hù)坦的后半部設(shè)排水孔，孔下鋪反濾層，排水孔徑10cm，間距2m，呈梅花形布置。按抗沖要求，根據(jù)式計(jì)算護(hù)坦厚度。式中為護(hù)坦計(jì)算系數(shù)，取0.19；q為確定池深時(shí)的過閘單寬流量；△H為相應(yīng)于單寬流量的上，下游水位差。，取t=2m。為了將水流挑向水面，減小池后水流的底部流速，使水流均勻擴(kuò)散，減小對(duì)后面海漫的沖刷，在消力池末端設(shè)有尾坎，高0.5m。圖2-2消力池構(gòu)造尺寸圖（單位：cm）2.3.3海漫設(shè)計(jì)(1)海漫長度計(jì)算根據(jù)水閘運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)，海漫與護(hù)坦的總長度約為上下游最大水位差的6-12倍，故取海漫長度為15m。(2)海漫構(gòu)造因?yàn)閷?duì)海漫要求有一定的粗糙度，以便進(jìn)一步消除余能，有一定的透水性和柔性，所以在海漫的起始段設(shè)5m長的漿砌石水平段，后10m做成坡度為1：15的干砌石段，以使水流均勻擴(kuò)散，調(diào)整流速分布，保護(hù)河床不受沖刷。海漫厚度為0.6m,下設(shè)2.3.4防沖槽設(shè)計(jì)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取防沖槽的深度為2.0m，槽頂高程與海漫末端齊平，采用寬淺式，底寬取4m，上游坡率為2，下游坡率為3，出槽后做成坡率為52.3.5上下游岸坡防護(hù)為了保護(hù)上下游翼墻以外的河道兩岸不受水流的沖刷，需要進(jìn)行護(hù)坡。采用漿砌石護(hù)坡，厚0.3m，下設(shè)0.1m的砂墊層。保護(hù)范圍上游自鋪蓋向上延伸2-3倍的水頭，下游自防沖槽向下延伸4-6倍的水頭。第三章水閘防滲及排水設(shè)計(jì)3.1閘室底板布置3.1.1地下輪廓線布置防滲設(shè)計(jì)的目的是防止閘基滲透變形，減小閘基滲透壓力，減少水量損失，需要合理選用底下輪廓尺寸。防滲設(shè)計(jì)一般都采用防滲和排水相結(jié)合的原則，即在高水位側(cè)采用鋪蓋、板樁、齒墻等防滲設(shè)施，如面層排水、排水孔排水或減壓井與下游連通，是地下滲水盡快排出以減小滲透壓力，并防止在滲流出口附近發(fā)生滲透變形。1．閘基防滲長度的確定根據(jù)公式，因?yàn)榈鼗翞樯奥咽?，所以C取2.5，則L=10m。2．防滲設(shè)備由于閘基土質(zhì)為砂卵石，閘底板上、下游設(shè)置齒墻，并在閘底板上游處設(shè)板樁。3．防滲設(shè)備尺寸和構(gòu)造閘底板順?biāo)鞣较蜷L度，綜合考慮取上部結(jié)構(gòu)布置及地基承載力等要求，確定閘底板長20(1)閘底板厚度為：取t=3.0m(2)鋪蓋長度取3～5倍的上下游水位差，確定為16m，為方便施工，上游端取0.6m，末端為1.5m，以便和底板連接。為了防止水流沖刷及施工時(shí)破壞鋪蓋，在鋪蓋上設(shè)置30cm厚的漿砌石保護(hù)層，10cm(3)校核地下輪廓線的長度。根據(jù)以上設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，實(shí)際的地下輪廓線布置長度應(yīng)大于理論的地下輪廓線長度，通過校核，鋪蓋長度+閘底板長度+齒墻長度+板樁長度=49.62(m)>L=10(m)，滿足要求。3.2滲透壓力計(jì)算3.2.1滲流計(jì)算的目的計(jì)算閘底板各點(diǎn)滲透壓力；演算地基土在初步擬定的地下輪廓線下的滲透穩(wěn)定性。3.2.2計(jì)算方法計(jì)算方法有直線比例法、流網(wǎng)法和改進(jìn)系數(shù)法，由于改進(jìn)阻力系數(shù)法計(jì)算結(jié)果精確，采用此種方法進(jìn)行滲流計(jì)算。3.2.3計(jì)算滲透壓力(1)確定地基計(jì)算深度判斷：式中:為地下輪廓的水平投影長度，m；為地下輪廓的鉛直投影長度，m（地下輪廓為鋪蓋和底板總長）地基有效度Tc為計(jì)算值大于實(shí)際的.地基透水層深度17米所以取小值為17米,故。.(2)分段阻力系數(shù)及水頭值的計(jì)算通過地下輪廓的各角點(diǎn)和尖端將滲流區(qū)域分成10個(gè)典型段，如圖所示：圖3-2滲流區(qū)域分段圖（高程：m）其中：1、10段為進(jìn)出口段，用公式計(jì)算阻力系數(shù)，3、5、6、8段為內(nèi)部垂直段，用公式計(jì)算其阻力系數(shù)，2、4、7、9段為水平段，用公式計(jì)算其阻力系數(shù)。各典型段的水頭損失用公式計(jì)算。進(jìn)出口段的阻力系數(shù)修正用公式，阻力修正系數(shù):式中：為進(jìn)、出口水頭損失值；為修正后的進(jìn)、出口水頭損失值；為阻力修正系數(shù)，當(dāng)1時(shí)，取=1.0；為底板埋深與板樁入土深度之和，或?yàn)辇X墻外側(cè)埋深；為板樁另一側(cè)地基透水層深度，或?yàn)辇X墻底部至計(jì)算深度線的鉛直距離。修正后的進(jìn)、出口段水頭損失將減小Δh，計(jì)算結(jié)果如表3.2-1所示：表3.2-1各段滲透壓力水頭損失（單位：m）分段編號(hào)分段名稱SS1S2LT1進(jìn)口1.5---17.00.481.5852水平-001.015.50.0650.2153垂直1.0---16.50.0610.2014水平-1.07.515.7516.50.5941.9615垂直7.5---16.50.4991.6486垂直5.0---14.00.3771.2457水平-5.01.018.2514.01.0043.3158垂直1.0---14.00.0710.2349水平-001.013.00.0770.25410出口0.5---13.50.4521.492合計(jì)-----3.6812.15（3）當(dāng)進(jìn)、出口處底板埋深及板樁長度的總值較小時(shí)，進(jìn)、出口段的水頭損失需修正，才能使計(jì)算值接近于實(shí)際情況，修正后的水頭值見表3.2-2.表3.2-2進(jìn)出口段的阻力系數(shù)修正表（單位：m）段別S＇T＇Β＇h0＇Δh進(jìn)口段1.516.50.71.1100.475出口段2.013.00.4170.6220.870（4）因滲流區(qū)各段h值之和必須等于總水頭值，故上述進(jìn)、出口水頭損失的減小值，應(yīng)按不同情況分別加在附近的幾個(gè)滲流段內(nèi)，修正后的各段水頭值見表3.2-3.表3.2-3修正后的各段水頭損失（單位：m）分段編號(hào)123456789101.110.4290.4232.021.6481.2543.6960.4690.5080.622(5)計(jì)算各角點(diǎn)的滲透壓力值..用上表計(jì)算的各段的水頭損失進(jìn)行計(jì)算,總的水頭差為正常擋水期的上、下游水頭差12.15m。各段后角點(diǎn)滲壓水頭=該段前角點(diǎn)滲壓水頭－此段的水頭損失值，結(jié)果列入表表3.2-4各角點(diǎn)滲透水頭值（單位：m）12.1511.0410.6110.218.196.545.291.591.120.620滲透水頭示意圖見圖3-3圖3-3(6)驗(yàn)算滲流逸出坡降。出口段的逸出坡降:，小于出口段允許滲流坡降值［Ｊ］＝0.50-0.60（查表得）,滿足要求。3.3排水設(shè)計(jì)3.3.1排水設(shè)備的作用采用排水設(shè)備，可降低滲透水壓力，排除滲水，避免滲透變形，增加下游的穩(wěn)定。排水的位置直接影響滲透壓力的大小和分布，應(yīng)根據(jù)閘基土質(zhì)情況和水閘的工作條件，做到既減少滲壓又避免滲透變形。3.3.2排水設(shè)備的設(shè)計(jì)(1)水平排水。水平排水為加厚反濾層中的大顆粒層，形成平鋪式。排水反濾層一般是由2-3層不同粒徑的砂和砂礫石組成的。層次排列應(yīng)盡量與滲流的方向垂直，各層次的粒徑則按滲流方向逐層增大。反濾層的材料應(yīng)該是能抗風(fēng)化的砂石料，并滿足：被保護(hù)土壤的顆粒不得穿過反濾層；各層次的顆粒不得發(fā)生移動(dòng)；相鄰兩層間，較小一層的顆粒不得穿過較粗一層的空隙；反濾層不能被阻塞，應(yīng)具有足夠的透水性，以保證排水暢通；同時(shí)還應(yīng)保證耐久、穩(wěn)定，其工作性能和效果應(yīng)不隨時(shí)間的推移和環(huán)境的改變而變差。本次設(shè)計(jì)中的反濾層有碎石、中砂和細(xì)砂組成，其中上部為20cm厚的碎石，中間為10cm厚的中砂，下部為10cm厚的細(xì)砂。(2)鉛直排水設(shè)計(jì)。本工程在護(hù)坦的中后部設(shè)排水孔，孔距為2m，孔徑為10cm(3)側(cè)向排水設(shè)計(jì)。側(cè)向排水布置應(yīng)根據(jù)上、下游水位、墻體材料和墻后土質(zhì)以及地下水位變化等情況綜合考慮，并應(yīng)與閘基排水布置相適應(yīng)，在空間上形成防滲整體。在消力池兩岸翼墻設(shè)2-3層排水孔，呈梅花形布置，孔后設(shè)反濾層，排出墻后的側(cè)向繞滲水流。3.4止水設(shè)計(jì)凡具有防滲要求的縫，都應(yīng)設(shè)止水設(shè)備。止水分鉛直止水和水平止水兩種。前者設(shè)在閘墩中間、邊墩與翼墻間以及上游翼墻鉛直縫中；后者設(shè)在黏土鋪蓋保護(hù)層上的溫度沉陷縫、消力池與底板溫度沉陷縫、翼墻和消力池本身的溫度沉陷縫內(nèi)。在黏土鋪蓋與閘底板沉陷縫中設(shè)置瀝青麻袋止水。第四章閘室布置4.1閘室尺寸的擬定4.1.1閘底板的設(shè)計(jì)(1)作用：閘底板是閘室的基礎(chǔ)，承受閘室及上部結(jié)構(gòu)的全部荷載，并均勻的傳給地基，還有防沖，防滲等作用。(2)形式：常用的有平底板和鉆孔灌注樁底板。由于在平原地區(qū)軟基上修建水閘，采用整體式平底板。(3)長度：根據(jù)前面設(shè)計(jì)，已知閘底板長度為20m(4)厚度：根據(jù)前面設(shè)計(jì)，已知閘底板厚度為3.0m閘底板具體尺寸見圖4-1。圖4-1閘底板尺寸圖（單位：cm）4.1.2閘墩設(shè)計(jì)(1)作用：分隔閘孔并支撐閘門、工作橋等上部結(jié)構(gòu)，使水流順利地通過閘室。(2)外形輪廓：應(yīng)能滿足過閘水流平順，側(cè)向收縮小，過流能力大的要求。上游墩頭采用半圓形，下游墩頭采用流線形。其長度采用與閘底板同長，為20m(3)厚度：中墩3.0m，邊墩2.0m。工作閘門的門槽尺寸應(yīng)根據(jù)閘門的尺寸確定，門槽深0.5m，寬圖4-2（單位：m）(4)高度：采用三種計(jì)算方法，取最大值。經(jīng)過比較后取閘墩高度為12.30mH墩=校核洪水位時(shí)水深+安全超高=15.66+0.3=15.96（m）H墩=設(shè)計(jì)洪水位水深+安全超高=12.20+0.4=12.64（m）H墩=正常擋水位水深+Δh=12.15+0.27+0.4=12.82（m）式中Δh為波浪高度。4.1.3胸墻設(shè)計(jì)（1）作用：當(dāng)水閘擋水高度較大時(shí)，可代替一部分閘門高度。(2)高度：頂部高程與邊墩頂部高程相同，底部高程以不影響閘孔過水為準(zhǔn)。所以頂部高程為742.50m，底部高程為736.50m，高度為6.0m（3）底部迎水面為圓弧形，設(shè)在閘門下游，所以止水設(shè)在閘門后面，這樣可以利用水壓力把閘門壓緊在胸墻上，止水效果較好。如圖4-3所示。圖4-3（高程：m）4.1.4工作橋尺寸擬訂(1)工作橋：工作橋是為拉安裝啟閉機(jī)和便于工作人員的操作而設(shè)的橋。若工作橋較高可在閘墩上部設(shè)排架支承。工作橋設(shè)置的高程與閘門尺寸及形式有關(guān)。由于是平面鋼閘門，采用固定式卷揚(yáng)啟閉機(jī)，閘門提升后不能影響泄放最大流量，并留有一定的富裕度。根據(jù)工作需要和設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)在工作閘門的正上方，用排架支承工作橋，橋上設(shè)置啟閉機(jī)房。工作橋總寬為8m。工作橋底部高程與閘室底板高程的差值約等于閘門高度的2倍再加1.01～1.5m的富余高度，所以工作橋底部高程為747.00m。4.2閘門和啟閉機(jī)閘門按工作性質(zhì)分為工作閘門，事故閘門和檢修閘門；按材料分鋼閘門，混凝土閘門和鋼絲網(wǎng)水泥閘門；按結(jié)構(gòu)分為平面閘門，弧形閘門等。4.2.1工作閘門高6.5m，寬5.54.2.2啟閉機(jī)選型閘門是控制水流、調(diào)節(jié)流量的泄水設(shè)備，因而閘門的啟閉是設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵之一。啟閉力的計(jì)算，關(guān)系到啟閉機(jī)械的選擇是否安全可靠和經(jīng)濟(jì)合理。影響閘門啟閉的因素很多，主要有閘門自重、摩擦力、動(dòng)水作用力以及因啟閉加速度引起的慣性力，在此只對(duì)閘門的啟門力進(jìn)行計(jì)算，作為選用啟閉機(jī)的依據(jù)。對(duì)露頂式平面閘門，當(dāng)5米8米時(shí)，式中：H——孔口高度（米）；B——孔口寬度（米）；——閘門行走支撐系數(shù)：對(duì)于滾輪式支承=1.0；——材料系數(shù)：用普通碳素結(jié)構(gòu)鋼制成的閘門，=1.0；——孔口高度系數(shù)：5米8米，=0.13初估閘門的啟門力和閉門力：平面閘門的總水壓力，啟門力：由于閘門關(guān)閉擋水時(shí)，水壓力P值最大，此時(shí)閘前水位為12.2m，中型水閘系數(shù)采用0.1，經(jīng)計(jì)算啟門力42.009t，查《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》,選用雙吊點(diǎn)卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，型號(hào)為QPO-240，啟門力240t。第五章閘室穩(wěn)定計(jì)算5.1荷載及其組合(1)設(shè)計(jì)情況選擇：水閘在使用過程中，可能出現(xiàn)各種不利情況。完建無水期是水閘建好尚未投入使用之前，豎向荷載最大，容易發(fā)生沉陷或不均勻沉陷，這是驗(yàn)算地基承載力的設(shè)計(jì)情況。正常擋水期時(shí)下游無水，上游為正常擋水位，上下游水頭差最大，閘室承受較大的水平推力，是驗(yàn)算閘室抗滑穩(wěn)定性設(shè)計(jì)的情況。泄洪期工作閘門全開，水位差較小，對(duì)水閘無大的危害，故不考慮此種情況。(2)正常擋水期均為基本荷載組合。需計(jì)算的荷載見表5.1-1表5.1-1荷載組合荷載組合計(jì)算情況荷載自重kN水平水壓力kN水重kN揚(yáng)壓力kN正常擋水期204.2223.3417.9956.855.2閘室抗滑穩(wěn)定計(jì)算閘底板上、下游端設(shè)置的齒墻深度為1.0m，按淺齒墻考慮，閘基下沒有軟弱夾層?；瑒?dòng)面沿閘底板與地基的接角面，采用公式進(jìn)行計(jì)算，其中f為閘底板與地基之間的摩擦系數(shù)，根據(jù)閘址處地層分布，查表得閘室基礎(chǔ)底面與地基之間的摩擦系數(shù)為0.5，根據(jù)本工程主要建筑物為5級(jí)，查表得抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)[K]=1.2，經(jīng)計(jì)算閘室抗滑穩(wěn)定滿足要求?？够€(wěn)定安全系數(shù)代入數(shù)值，進(jìn)行計(jì)算得：>第六章上下游連接建筑物6.1上游連接建筑物6.1.1上、下游連接建筑物的作用1)擋住兩側(cè)填土，維持土壩及兩岸的穩(wěn)定。2)當(dāng)水閘泄水或引水時(shí)，上游翼墻主要用于引導(dǎo)水流平順進(jìn)閘，下游翼墻使出閘水流均勻擴(kuò)散，減少?zèng)_刷。3)保持兩岸或土壩邊坡不受過閘水流的沖刷。4)控制通過閘身兩側(cè)的滲流，防止與其相連的岸坡或土壩產(chǎn)生滲透變形。5)在軟弱地基上設(shè)有獨(dú)立的岸墻時(shí)，可以減少地基沉降對(duì)閘身應(yīng)力的影響。6.1.2上游連接建筑物采用圓弧式翼墻，從邊墩開始，向上游用圓弧形的鉛直翼墻與河岸連接，上游圓弧半徑為9m，從閘室向上游岸坡連接時(shí)先采用扶壁式，當(dāng)翼墻插入岸體一定深度時(shí)，再采用重力式擋土墻。6.2下游連接建筑物下游連接建筑物采用鉛直的八字形翼墻，其擴(kuò)散角采用70，直到消力池末端，當(dāng)進(jìn)入海漫后采用扭曲面與下游兩岸連接，采用懸臂式擋土墻來擋土。閘室邊墩后采用空箱式擋土墻，上邊建有橋頭堡，橋頭堡的墻盡量坐落在空箱式擋土墻的豎墻上，用其來承載一定的重量。參考文獻(xiàn)：1.陳德亮水工建筑物（供農(nóng)業(yè)水利工程專業(yè)用）第四版中國水利水電出版社20072.SL252-2000水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)中國水利水電出版社20003.DL5077-1997水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范中國電力出版社19984.閘門與啟閉機(jī)（TV66/2）

水電版5.水工設(shè)計(jì)手冊(cè)

水電版6.泄水與過壩建筑物

水電版7.小型水利水電工程設(shè)計(jì)圖集

水電版8.小型水閘橋涵定型設(shè)計(jì)圖集

水電版9.武永新、吳正橋、于玉森等主編水工建筑物設(shè)計(jì)與加固黃河水利出版社2004.910.呂宏興等主編水力學(xué)中國農(nóng)業(yè)出版社200211.劉煥芳等主編各種水位流量關(guān)系曲線的成因分析西北水資源與水工程199412.袁銀忠水工建筑物專題（泄水建筑物的水力學(xué)問題）中國水利水電出版社199613．孟秦倩水工建筑物習(xí)題及課程設(shè)計(jì)西北農(nóng)林科技大學(xué)水利與建筑工程學(xué)院水工系200714.張紹芳堰閘水力設(shè)計(jì)水利水電出版社198715.安徽省水利局勘測(cè)設(shè)計(jì)院水工鋼閘門設(shè)計(jì)水利出版社197916.武漢水利電力學(xué)院水力學(xué)教研室水力計(jì)算手冊(cè)水利出版社198017．冬俊瑞水力學(xué)試驗(yàn)清華大學(xué)出版社199118.劉細(xì)龍閘門與啟閉設(shè)備中國水利水電出版社200319.陳寶華、張世儒水閘中國水利水電出版社200320.SL265-2001水閘設(shè)計(jì)規(guī)范中國水利水電出版社200121.任德林計(jì)算閘壩底面滲透壓力的加權(quán)直線法水利水電技術(shù)1981附錄：DesignforLianbobeachsedimentareaofexperimentalwarpingprojectoflownorthmain-stemofYellowriver1.ProjectgeneralsituationSedimentloadproblemisabigcomplicatedproblemwhichisdifficulttobetreated.TherecentlykeystonetreatmentanddevelopingplanofYellowRiverwhichwasapprovedbyCentralGovernmentobviouslypointsthatthebasicprincipletotreatandusesedimentisusingcomprehensivetreatmentwaythatincluding“blocking,excluding,discharging,borrowing,excavating”.Themainworkof“discharging”areutilizingadvantagegroundinmidstreamanddownstreamofYellowriverforflooddiversionandwarping,treatingandusingapartofsediment.Thelownorthmain-stemofYellowriveristhereachbetweenYuMenkouinmidstreamanddownstreamofYellowRivertoTongGuanreach,thisreachhasmanybottomlandswhichhavenaturalconditionsforlargescalewarping.Theexperimentalwarpingprojectoflownorthmain-stemofYellowriverprovidesnewconceptandtechnicalsupportsforlargescalewarpingandsolvingsedimentloadproblembytest,observationandstudyingonactualprojects.Theexperimentalwarpingprojectoflownorthmain-stemofYellowriverincludeswarpingsluice,sedimentaltransportingchannels,sedimentalarea,andescapesluice.thelengthofsedimentalareais8.6km,averagewidthis0.64kmandtheareaisapproximately5.5km2.thisareaissurroundedbyFenheoutletprojectandnewboxembankment,andthehorizontalandverticalcasebankinthemiddledividethesedimentalareainto3desiltingchannels.SelectingsuitabletimeinthefloodperiodtoleadwatercontaininghighsedimentfromYellowRiverbywarpingsluice,andtransportthewatertosedimentareaviasedimenttransportchannel.AtlastthewaterflowstotheYellowriverthroughescapesluice.Twobendingreachshouldbesetupalongthesedimenttransportchannel.Accordingtothehydraulicstheory,somerelativelycleanwateronthesurfacecanoverflowthroughoverflowweirontheconcavebankofbendingreach,thiscanincreasethecoarsesandcontentinthewaterwhichenteringintothesedimentarea;Thenbycontrollingandutilizingthehorizontalandverticalbankinthesedimentalarea,andbycontrollingthewaterlevelandsiltingtypeinthesedimentalareathroughescapesluice,theaimofdetainingthecoarseanddischargingthefinecanbeachieved.2.Sedimentarealayout2.1planlayoutThedesignflowrateofLianbobeachsedimentareais108m3/s,accordingtotheempiricalformulainthehydrotechnicsdesignmanual,thewidthofdesiltingchannelis110m～430mThesedimentareaissurroundedbyFenheoutletprojectandnewborderembankment,theaveragewidthis640m,maximumwidthis750mandlengthis8.6km.Sediment-containingwaterflowsthrough20mwidesedimenttransportchannelintohundredsmeterswidesedimentarea,inordertoavoidsiltingintheleadingsectionofsedimentareaandtoavoidunevennesscrosssectionofsiltingtype,Theplanlayoutdesignshouldaccordingtosedimentmovingrule,atthesametimeitshouldbeconsideredthatthefluxinthesedimentareacanpossiblyformrightstreamsorskewstreamswhichwillscourembankments,addingaverticalcasebankcandiffusescouringandcanbenefitthesedimenttransportingandsilting.Addahorizontalcasebankintheplacewhere4.4mawayfromthemiddleofsedimentarea.Sothesedimentareawasdividedinto3parts,everypartcanoperateseparately.2.2Structuraldesign①ElevationofborderembankmentandcasebankAccordingtoEmbankmentProjectDesignManual(GB50286-98）,topelevationofembankmentshouldbeconfirmedbypulsingthedesignwaterlevelandfreeboard.Theborderembankmentconsideredaslevel5building,thefreeboardonbanktopadopts1.0m.Casebankcanpermitwaveovertopping,consideringthecharacteristicofthisprojectthedesignedfreeboardofcasebankshouldbe0.3m.②Topwidthofborderembankmentandcasebank,andslopeThedesignoftopwidthandslopeofborderembankmentandcasebankmainlyrefertoEmbankmentprojectDesignManualanddesignexperienceslearningfromsomeprojectsinDownstreamofYellowRiver.Intheupsideofsedimentarea(before4.3km),thewaterdepthis2.3m～3.7m,averagedepthis3.0m;Inthedownside(behind4.3Km)thewaterdepthis3.7m～6.1m,averagedepthis4.9m.SoilsintheLianbobeacharemainlysandwhichgradedfromfinesandtomediumsand,andsomemixedcoarsesandwhichcompositedbylongtimereedroot.Accordingtothespecification,thetopwidthofborderembankmentinupsideareais2.5mandindownsideareais3.5mbecauseofproperlywiden.Theinsideandoutsideslopeare1:2.5.Puttingageomembranelayerbelowthedesignwaterlevel,nearthegeomembranetothewatersideis1mwideprotectionsoillayer(uselongdistanceborrowingsoil,cohesivesoilcontentbetween5.3%～13.2%）.Thetopandbottomanchorlengthofgeomembraneare0.5mforconsolidationandanti-seepageofembankment.Astothecasebankthathavelowrequirementsandcombinedwiththecharactersofthisexperimentalproject,thetopwidthuse2m,theslopeofbothsideuse1:2andgeomembraneiscancelled.Duringtheoperationperiod,coloredbarfabricsshouldbeputtedontheupstreamfaceofbankforscouringprotection.3.SedimentareaoperationwayThepremisedoperationtimeofthiswarpingtestis2years.ItoperatesinfloodtimeofYellowRiverbetween2004and2005.whenflowrateofYellowRivercomesto500m3/s～4000m3/s(sedimentcontentappropriatelyis50kg/mReferringtomovingcharactersofsedimentload,somestudyonsiltingtypeanduseformulafortheflowchannelgradientratioandalsorefertothebalanceformulawhichwasgetbysolutionresultofsystemofequationsaboutfluvialdynamicstocalculategradientratioofflowchannel,thelastsedimentgradientratioisconfirmedasfollow:thefirsthalfofbeachareause1.7%00,andthesecondhalfuse1.0%00referringtotheobserverdatafromtheexisteddesiltingchannels.Consideringhorizontalunevennessoftheultimatesiltingtype,inequalityfactorsonsiltingandleavingtolerancesofflowchannel,theallowablewarpingquantityis12,580,000m3Theoperationprocedureofsedimentareacanbedividedintodetainingthecoarseanddischargingthefineandcoveringsedimenttwosteps,detainingthecoarseanddischargingthefineprogressinturnsfollowthesequencechannel①,③,②andthreechannelscarryoutcoveringsedimentprocedureatthesametime.Desiltingchannel①bytheoperationofwateroutletdoorwhichnearthehorizontalcasebanktoachievetheaimofdetainingthecoarseanddischargingthefine,escapechannelofchannel②directlyletthewaterwhichcomesfromchannel①flowtotheYellowRiverviaescapesluiceinsteadofsiltinginit.Intheearlyperiod,knitbagshouldnotuseneartheescapesluice,knitbagshouldbeusedtoraisethewaterlevelwiththeraisesedimentsurface.Whenthewaterlevelcometothedesignlevel,keepthislevelforsometimetosiltcompletely.Whenthesedimentejectionratiocomestosomedegreestopoperating.Number②,③desiltingchannelbyoperatingescapesluicetoachievetheaimofdetainingthecoarseanddischargingthefine.Openingescapesluiceintheearlydays,thewaterlevelinoutletplacewascontrolledbytheflowcapacityofescapesluice.Addingsomeoverlapbeamstoraisethewaterlevelgraduallyaccompanywiththesedimentsurfaceraising.Whentheoverlapbeamcometothedesignwaterlevel,keepthislevelforsometimeforsiltingcompletely.Whenthesedimentejectionratiocomestosomedegreestopoperating.Ifchannel③siltfullybeforechannel②,theoverlapbeamsshouldbedemolished.Consideringtheutilizingofcoveringsediment,whenthesedimentsurfacecometothelevel0.9mlowerthandesignlevel,theoperatingprincipalandtheoperationwayofdetainingcoarseanddischargingthefinewillhavegreatdifference.Becauseofthedecreasingflowabilityofescapesluicewhichiscausedbythechangeofhydraulichead,flowratioofwarpingsluiceshouldbedecreasedgraduallyuntilthewatersiltingfinishedandalmostmaketheflowchannelleveling.Stoppingthesiltingtestwhensedimentbeachcomestodesignedelevation.Accordingtotheforecastinthesedimentperiod,weshouldtryourbesttocontrolthewarpingsluicetousefinesedimentloadwhosemediansedimentsizeissmallerthan0.02mmtomeetthefarmingdemand.ItisnecessarytopointoutthataboveoperationwayisapreliminarywaywhichiscomesfromtheoperationexperienceofdesiltingbasinsinthedownstreamofYellowriverandsomeknowledgeabouttheflowsedimentmovementrules.Thisoperationwaycanbeadjustedduringthetestperiodonthebasisofrealconditionreflectfromprototypeobservationtosiltmorecoarseandlessfine,andtoaccumulatemoreoperationexperiencestoprovidetechnicalsupportforthelargescalewarping.4.TagThematerialofembankmentinsedimentareaiscohesionlesssoil,usinggeomembraneasanti-seepagematerialcandecreasethecrosssectiondimensiontogetgreateconomiceffect.Usingcoloredbarfabricasanti-scouringmaterialhasgreateffectbecauseofthepooranti-scouringabilityofcohesionlesssoil.Thelayoutofsedimentareaisconfirmedaccordingtooldexperiencesandprototypetesting.DuringoperationperiodhydrographicobservationworkshouldbeemphasizedinordertousefloodperiodYellowRiverandtheinspectionworkofselectedsectionisalsoneedtobewelldoneatthesametime.Inthelaterdesign,discussionsandstudiesonsedimentchannelwithdifferentwidthwillbecarriedouttoprovidetechnicalsupportfortheexecutionoflargescalewarping.黃河小北干流放淤試驗(yàn)工程連伯灘淤區(qū)設(shè)計(jì)1．工程概況泥沙問題是黃河難以治理的重大難題，在國務(wù)院批準(zhǔn)的《黃河近期重點(diǎn)治理開發(fā)規(guī)劃》中，明確提出處理和利用泥沙的基本思路是“攔、排、放、調(diào)、挖”綜合治理。其中“放”主要是在黃河中下游兩岸利用有利地形引洪放淤，處理和利用一部分泥沙。黃河小北干流系指黃河中游禹門口至潼關(guān)河段，該河段很多灘地具備大規(guī)模放淤的自然條件。小北干流放淤試驗(yàn)工程就是通過實(shí)際工程的試驗(yàn)、觀測(cè)、研究，為大規(guī)模放淤、解決泥沙問題提供新思路和技術(shù)支持。小北干流放淤試驗(yàn)工程主要包括放淤閘、輸沙渠、淤區(qū)、退水閘四部分。淤區(qū)長8.6km，平均寬為0.64km，淤區(qū)面積約5.5km2，由汾河口工程及新建圍堤圍成，中間建縱、橫格堤將整個(gè)淤區(qū)分成三條沉沙條池。在黃河汛期選擇適宜時(shí)機(jī)，放淤閘從黃河引進(jìn)高含沙水流，通過輸沙渠將水輸送到淤區(qū)，在淤區(qū)經(jīng)沉淀后，由淤區(qū)末端退水閘將來水退入黃河。輸沙渠沿線設(shè)置兩個(gè)彎道，根據(jù)彎道水力學(xué)原理，運(yùn)行時(shí)通過彎道凹岸上的溢流堰將部分表層相對(duì)較清的水溢出，以增大進(jìn)入淤區(qū)水流的粗沙含量；再通過淤區(qū)內(nèi)縱、橫格堤的控制運(yùn)用以及退水閘對(duì)淤區(qū)水位、淤積形態(tài)的調(diào)控，達(dá)到淤粗排細(xì)的目的。2．淤區(qū)布置2.1平面布置連伯灘淤區(qū)設(shè)計(jì)過流量為53m3/s～108m3/s，根據(jù)《水工設(shè)計(jì)手冊(cè)》中沉沙計(jì)算經(jīng)驗(yàn)公式，沉沙條渠寬度為110m～430m。條渠宜布置成逐漸展寬的上段和比較順直的中段，下段應(yīng)徐緩收縮，但不宜過于淤區(qū)由汾河口工程及新建圍堤圍成，平均寬640m，最寬處約750m，長8.6km。水沙從20m寬的輸沙渠進(jìn)入幾百m寬的淤區(qū)，為了避免淤區(qū)前端淤積，淤積形態(tài)的橫向不平坦等情況，淤區(qū)的平面布置應(yīng)遵照泥沙的運(yùn)行規(guī)律，并考慮到水流在淤區(qū)內(nèi)可能形成橫河、斜河頂沖圍堤，增設(shè)一道縱格堤使之逐漸擴(kuò)散，有利于泥沙向下游輸送及淤積。淤區(qū)中部4.4km2.2結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)①圍、格堤堤頂高程按《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286-98）要求，堤頂高程應(yīng)按設(shè)計(jì)水位加超高確定，圍堤按5級(jí)建筑物考慮，堤頂設(shè)計(jì)超高取1.0m。格堤允許越浪，考慮本次試驗(yàn)工程的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)超高取0.3m。②圍、格堤頂寬與邊坡圍堤頂寬與邊坡設(shè)計(jì)主要參照《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》及黃河下游引黃淤背等工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。淤區(qū)上段（4.3km以上）水深2.3m～3.7m，平均3.0m，淤區(qū)下段（4.3km以下）水深3.7m～6.1m，平均4.9m。連伯灘料場(chǎng)土質(zhì)多為泥沙沉積后形成的細(xì)到中砂，以及含有一定數(shù)量的由多年生蘆葦根等組成的混合粗砂。根據(jù)規(guī)范要求，圍堤上段頂寬取2.5m，下段適當(dāng)加寬取3.5m，內(nèi)外邊坡坡比均取1：2.5。在設(shè)計(jì)水位以下，加土工膜一道，土工膜臨水側(cè)為水平寬1m的保護(hù)土層（用遠(yuǎn)調(diào)土，粘粒含量5.3%～13.2%），為了固定和堤基防滲，土工膜上、下錨固長均為0.5m。由于格堤標(biāo)準(zhǔn)要求較低，并考慮本次試驗(yàn)工程的特點(diǎn)，頂寬取2m，兩側(cè)邊坡均取1：2，不襯砌土工膜。運(yùn)行期間，圍、格堤迎水面均需鋪設(shè)一層彩條布防沖。3．淤區(qū)運(yùn)用方式本次放淤試驗(yàn)工程運(yùn)行期擬定為2年，于2004年、2005年黃河汛期運(yùn)行。放淤閘引水時(shí)機(jī)擬定為黃河流量500m3/s～4000m3/s（含沙量大于50kg/m3根據(jù)對(duì)淤區(qū)水流泥沙運(yùn)動(dòng)及淤積形態(tài)的研究，并根據(jù)聯(lián)解河流動(dòng)力學(xué)方程組得出的平衡河槽比降公式計(jì)算，設(shè)計(jì)淤區(qū)最終淤積比降，灘地前半段比降采用1.7%00，后半段參考黃河下游已建沉沙池的觀測(cè)資料采用1.0%00?？紤]最終淤積形態(tài)的橫向不平坦及河槽淤積不平等因素的影響，并適當(dāng)留有余地，連伯灘放淤試驗(yàn)工程的可放淤量為1258萬m3。淤區(qū)的運(yùn)行可分為淤粗排細(xì)和蓋淤兩個(gè)時(shí)期，淤粗排細(xì)按①、③、②條渠依次進(jìn)行，蓋淤三塊條渠統(tǒng)一進(jìn)行。①號(hào)沉沙條渠淤粗排細(xì)效果主要靠橫格堤處退水口門的操作來實(shí)現(xiàn)，②號(hào)沉沙條渠退水渠則直接把①號(hào)池塊退出的水流經(jīng)退水閘退入黃河，而不在②號(hào)條渠淤積。運(yùn)行初期，退水口門處不加編織袋，隨著淤積面抬高，加高編織袋以抬高淤區(qū)水位。當(dāng)淤區(qū)水位達(dá)到設(shè)計(jì)水位時(shí)，保持該水位一段時(shí)間，使淤區(qū)得到充分淤積。待淤區(qū)排沙比增大到一定程度，結(jié)束運(yùn)行。②、③號(hào)沉沙條渠淤粗排細(xì)效果主要靠退水閘的操作來實(shí)現(xiàn)，運(yùn)行初期，退水閘敞泄，出口水位受退水閘的泄流能力控制，隨著淤積面抬高，增加疊梁逐步抬高淤區(qū)水位。當(dāng)退水閘疊梁加高到淤區(qū)水位達(dá)到設(shè)計(jì)水位時(shí)，保持該水位一段時(shí)間，使淤區(qū)得到充分淤積。待淤區(qū)排沙比增大到一定程度，結(jié)束運(yùn)行。③號(hào)條渠淤滿號(hào)②條渠淤積前，退水閘疊梁應(yīng)拆除。當(dāng)淤區(qū)運(yùn)用到后期淤積面距設(shè)計(jì)淤積面還差0.9m時(shí)，考慮蓋淤運(yùn)用，這時(shí)期的運(yùn)用原則和淤粗排細(xì)運(yùn)用時(shí)期有較大的差別。根據(jù)水頭變化引起的退水閘退水能力的減小，逐漸減小放淤閘的引水流量，直至蓄水落淤，基本淤平河槽，使淤積灘面達(dá)到設(shè)計(jì)高程，完成放淤試驗(yàn)。在整個(gè)蓋淤時(shí)期，根據(jù)預(yù)報(bào)，放淤閘盡量引泥沙中值粒徑小于0.02mm的較細(xì)顆粒泥沙，以滿足耕種的要求。需要指出的是，上述運(yùn)用方式是根據(jù)黃河下游引黃沉沙池運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和對(duì)水流泥沙運(yùn)動(dòng)規(guī)律的認(rèn)識(shí)初步擬定的，試驗(yàn)工程運(yùn)行實(shí)踐中可根據(jù)原型觀測(cè)反映的具體情況適當(dāng)調(diào)整以充分多淤粗沙少淤細(xì)沙，積累攔粗排細(xì)的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，為實(shí)施大放淤提供技術(shù)支持。4．結(jié)束語淤區(qū)圍堤筑堤材料為砂性土，采用土工膜作為防滲材料，減小了斷面尺寸，經(jīng)濟(jì)效益顯著。砂性土抗沖能力小，采用彩條布作為防沖材料，效果顯著。淤區(qū)布置是根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)和原型試驗(yàn)確定的，運(yùn)行時(shí)應(yīng)做好水文觀測(cè)，抓住黃河來水有利時(shí)機(jī)，同時(shí)做好選取斷面的監(jiān)測(cè)工作。在今后的設(shè)計(jì)中，將對(duì)不同寬度的沉沙條渠進(jìn)行探討與研究，為大放淤的實(shí)施提供有力