水量平衡法圍海工程中的龍門水力計(jì)算

水量平衡法圍海工程中的龍門水力計(jì)算

1實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)、組織近年來，隨著沿海地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，各地都在加強(qiáng)垃圾填埋場工作。龍口設(shè)計(jì)的位置、大小,實(shí)施的時(shí)間、組織,標(biāo)準(zhǔn)不一。處理不當(dāng),將使龍口越封越大,越?jīng)_越深,最終慘遭失敗;如汛前不能封堵,則不僅僅是經(jīng)濟(jì)損失,汛期的沿海大潮和季節(jié)性臺(tái)風(fēng),將嚴(yán)重威脅整個(gè)圍堤工程和沿海人民的生命財(cái)產(chǎn),其后果不堪設(shè)想,因此圍堤的合龍就成了重中之重。2施工前的立地條件施工自然條件是決定選擇實(shí)施方案的主要因素,應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行調(diào)查。一是氣候、風(fēng)向、水資源、降水量是否有利于龍口的施工;二是調(diào)查合龍用畜泥塘的現(xiàn)場選址,是否有利于泥漿的存送;三是調(diào)查水位、水深、流速、流向、波浪等情況是否有利;四是調(diào)查土質(zhì)類別和性質(zhì),特別是泥土的砂率是否有利作業(yè)。3保護(hù)和利用社會(huì)資源施工組織條件是決定工程能否順利實(shí)施的重要因素,應(yīng)該注重以下幾個(gè)方面。一是要求:建設(shè)單位對工期的要求、工程標(biāo)準(zhǔn),位置距陸地遠(yuǎn)近;二是經(jīng)費(fèi):建設(shè)單位工程費(fèi)用情況,以及自有資金流的保證情況;三是市場:燃料和動(dòng)力的供應(yīng)能力,特別是充泥管袋的供求情況;四是海岸:海運(yùn)對施工的便利程度;特別是人員材料設(shè)備的運(yùn)輸;五是環(huán)境:當(dāng)?shù)厣钗镔Y供應(yīng)、交通通訊、民風(fēng)民俗等社會(huì)環(huán)境。龍口水力計(jì)算十分重要,是龍口設(shè)計(jì)的科學(xué)依據(jù)。下文通過對某圍海工程實(shí)例,簡介水量平衡法龍口水力計(jì)算程序,并用轉(zhuǎn)化口門線法進(jìn)行檢驗(yàn),為工程人員對圍海工程龍口水力計(jì)算及簡化設(shè)計(jì)提供便利。4采用流量平衡法計(jì)算開口水流，并進(jìn)行輸入4.1計(jì)算場景計(jì)算用圍區(qū)進(jìn)(出)水量平衡原理計(jì)算式進(jìn)行龍口水力計(jì)算,即:式中:——計(jì)算時(shí)段內(nèi)內(nèi)陸流域來水平均流量,m3/s;——計(jì)算時(shí)段內(nèi)水閘泄水平均流量,m3/s;——計(jì)算時(shí)段內(nèi)龍口溢流平均流量,m3/s;Qp——計(jì)算時(shí)段內(nèi)龍口堆石體滲流平均流量,m3/s;Δt——計(jì)算時(shí)段,宜取1800～3600s;W2——計(jì)算時(shí)段末圍區(qū)容量,m3;W1——計(jì)算時(shí)段初圍區(qū)容量,m3。據(jù)上述公式,水量平衡法是一個(gè)反復(fù)迭代的過程,需要知道設(shè)計(jì)潮位過程線、圍區(qū)庫容～水位關(guān)系式(線)、龍口高程尺寸等參數(shù),并通過編程計(jì)算實(shí)現(xiàn),以便簡化設(shè)計(jì)過程、提高設(shè)計(jì)效率。4.2臨時(shí)主要建筑物的規(guī)格按常規(guī)要求,海堤基本為1、2級永久性水工建筑物;臨時(shí)水工建筑物的級別為4級;土石結(jié)構(gòu)臨時(shí)水工建筑物的洪水標(biāo)準(zhǔn)為20～100年一遇。因此,施工期潮位可取5%設(shè)計(jì)潮位過程線或相應(yīng)時(shí)間段內(nèi)典型潮位過程線。4.3任意高程水位圍海工程,與庫容相關(guān)的原始資料主要有地形高程等值圖,假設(shè)相鄰的兩等值線的高程、庫容、面積分別為:(h1,V1,A1)、(h2,V2,A2),則h1、h2間的任意高程水位h的相關(guān)參數(shù)(h,V,A)由下法推算。對于兩等高線形成的封閉體,體積按棱臺(tái)體進(jìn)行近似計(jì)算,即:V用插值法近似求得,即為庫容～水位關(guān)系式:4.4水力要素曲線計(jì)算龍口大小、高程直接影響龍口水力要素。模擬不同的龍口大小及龍口高程,求出龍口的水力要素曲線;根據(jù)龍口水力要素控制條件,選擇適當(dāng)?shù)亩驴陧樞?根據(jù)灘面高程及位置分布情況,選出合適的龍口尺寸及位置。4.5設(shè)計(jì)結(jié)果的配合查表轉(zhuǎn)化口門線法是水力要素最大值等值線圖中各等值線節(jié)點(diǎn)相連而得到的曲線,可以通過《海堤工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(SL435-2008)中公式配合查表求得,用來作為水量平衡法計(jì)算成果的檢驗(yàn),這樣使設(shè)計(jì)更具可靠性。5計(jì)算聯(lián)合海洋工程的例子5.1圍區(qū)地面層水位某匡圍工程(見圖1)為A大型擋潮閘下移形成封閉的施工圍堰,包括:閘東新建圍堤、閘南隔堤、閘西老圍堤加高及閘北隔堤形成環(huán)繞新閘的封閉圈。圍區(qū)面積4763.8畝(3177452m2),圍堰頂高程6.0m,灘面平均高程1.0m;工程堵口時(shí)間為當(dāng)年2～3月份,相應(yīng)的典型潮位過程線見圖2。5.2東南角質(zhì)量工程依據(jù)水量平衡法編程和轉(zhuǎn)化口門線法列表計(jì)算,得到成果見圖3。由圖3可見,本工程龍口設(shè)在1.0m高程,可選龍口保護(hù)期尺寸150m,平堵到1.5m后,立堵至50m,合龍尺寸龍口寬50m,底高程2.0。轉(zhuǎn)化口門線法在龍口較小時(shí)流速值略小,在龍口較大(250m)時(shí)與水量平衡法值一致。6韋恩龍解決了洪泛流的問題6.1塊石壓載和花料壓載開工后,一是在龍口段地基清理后鋪設(shè)軟體排(≥230g/m2);二是趕低潮位用塊石壓載(≥250kg/m2);三是在軟體排上壓載一定厚度的袋裝碎石連結(jié)串(厚度≥40cm);四是在圍堤增高時(shí)對龍口兩側(cè)堤頭加以保護(hù),構(gòu)筑成完整的龍口。6.2開口保護(hù)一是派專人不斷檢查龍口的情況;二是定期檢測高程變化情況;三是制定龍口保護(hù)的具體措施和應(yīng)急預(yù)案,確保合龍前的龍口構(gòu)筑完好。6.3沙庫準(zhǔn)備合龍用的泥庫提前備足沙料,沙量為所需量的2倍以上,沙質(zhì)含泥量<5%。6.4采用最佳方式合龍采用充泥管袋平堵合龍方式。6.5合龍后的排水系統(tǒng)安裝一是主堤、側(cè)堤全線(除龍口外)高程超出當(dāng)月高潮位1m以上,內(nèi)外棱體間的堤芯土吹填高度滿足合龍后大堤防滲穩(wěn)定要求;二是臨時(shí)排水管安裝及排水設(shè)施構(gòu)筑完成,以保證在龍口合龍后能夠正常排水;三是各小圍區(qū)的隔堤已經(jīng)加寬完成,滿足擋水防滲和交通要求。6.6合龍時(shí)間合龍時(shí)間的選擇非常重要,需要經(jīng)過慎重的分析。一般選在月最低潮位(小潮汛初潮)進(jìn)行龍口合龍。6.7樹立反對合力精良的組織是合龍成功的關(guān)鍵。項(xiàng)目經(jīng)理要坐鎮(zhèn)指揮、協(xié)調(diào)。合龍前,一是宣傳鼓動(dòng),營造團(tuán)結(jié)、緊張、熱烈的氣氛;二是明確責(zé)任,層層落實(shí),責(zé)任到人;三是合龍所需的設(shè)備、材料和人員必須預(yù)先做好安排,并有一定的備用量。6.8堤身管袋內(nèi)固定術(shù)主要施工程序:一是清除龍口段塊石;二是由下往上進(jìn)行逐層充填加高,一鼓作氣,迅速達(dá)到斷流效果;三是合龍后,立即進(jìn)行堤芯土施工,使之在堤身管袋的內(nèi)側(cè)形成支撐。幾點(diǎn)注意事項(xiàng):一是施工時(shí)每層袋體基本上控制在同一水平面上,使龍口在未斷水之前過水均勻;二是斷水后要與潮水爭時(shí)間,一舉將龍口升高至當(dāng)日最高潮位50cm以上;三是合龍后仍須全力加高、加寬龍口段主堤堤身斷面,完成龍口鞏固;四是合龍后到下一大汛期結(jié)束,安排專人日夜巡查龍口段情況,發(fā)現(xiàn)小管涌、頂部沉陷、灘地流泥漿、淌混水等滲流破壞的征兆,立即采取有效