水閘除險加固工程  初步設計報告

廣西南寧市XXXXX水閘除險加固工程初步設計報告2015年09月章節(jié)名稱編寫校核審查核定1綜合說明2工程水文3工程地質4工程任務及規(guī)模5工程布置及主要建筑物加固設計6機電及金屬結構7消防設計8施工組織設計9工程占地環(huán)境保護設計水土保持設計勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生節(jié)能設計工程管理設計設計概算經濟評價1綜合說明 11.1緒言 11.2水文 5 8 81.5工程布置及主要建筑物加固設計 1.7消防設計 1.8施工組織設計 1.9建設征地與移民安置 1.10環(huán)境保護設計 211.11水土保持設計 1.13節(jié)能設計 1.14工程管理設計 1.15設計概算 1.16經濟評價 1.17工程特性表 2水文 2.1流域概況 2.3基本資料 2.4設計洪水 2.5施工洪水 2.7泥沙 2.8水情測報系統 3工程地質 3.1前期勘察工作成果 4.1地區(qū)社會經濟概況 4.3工程任務 4.5工程施工對灌溉的影響 5工程布置及主要建筑物加固設計 5.1除險加固設計的依據 5.2工程等級及標準 15.3工程現狀復核 5.4工程總體布置 5.5主要建筑物加固設計 5.6灌溉干渠 5.7對外交通公路 5.8水閘安全觀測、水情測報系統 5.9管理區(qū)布置 5.10樞紐建筑物主要工程量 6.2金屬結構 7消防設計 7.2工程消防設計 7.3消防系統主要設備材料 8施工組織設計 8.1施工條件 8.2施工導流 8.3料場選擇與開采 8.4主體工程施工 8.5施工交通運輸 8.6施工工廠設施 8.7施工總布置 8.8施工總進度 8.9施工特征指標 9建設征地與移民安置 9.1工程用地 10.1概述 10.3環(huán)境保護措施 10.6結論和建議 2 11.5水土保持監(jiān)測 12勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生 12.2工業(yè)衛(wèi)生 12.3安全衛(wèi)生設施 13節(jié)能設計 13.2節(jié)能設計 15設計概算 15.1工程概況 15.6預備費 16經濟評價 16.1經濟評價依據 16.4綜合評價結論 31.1緒言距XX縣大橋鎮(zhèn)政府約8km。水閘集雨面積165.7km,河長16km。XX水閘建于1958年18.0m/s,風向NE:多年平均年降雨量為1623mm,最大為2140mm(1981年),最小為1圖1.1項目地理位置圖1.1.2工程現狀(1)閘壩：閘壩為漿砌石結構，總長50.7m,正常蓄水位89.14m。閘壩設5孔泄水閘和2孔深水閘。其中泄水閘閘底高程87.14m,泄水閘孔口尺寸為6.0×2.2m(寬*高),設弧形鋼板閘門，采用葫蘆人工拉吊啟閉，左側1孔弧形閘由于損壞已用漿砌石封堵；深水閘閘底高程87.14m,分檢修閘和沖沙閘。檢修閘寬3.2m、高2m,沖沙閘寬流消能結構，斜坡段坡比為1:5,閘底高程為87.14m,坡長5.0m,有一挑坎，挑坎高程86.45m,斜槽段長度5.65m,底板漿砌石厚度1.0m,混凝土厚度0.2m,挑坎后未設漿砌石基礎厚1.0m,混凝土面層厚度0.2m,海曼后未設置消力池，泄洪自由出流，護(2)兩岸連接：上游右側翼墻迎水面為直墻式漿砌石結構，左側無翼墻；下游翼2XX水閘建于1958年，后因破損嚴重，無法滿足年2月完成，2009年2月28日，廣西壯族自治區(qū)水利廳組織召開了南寧市XX縣XX水2019年3月30日以桂水水管[2009]90號文下達了《關于印發(fā)廣西南寧市XX縣XX水閘341.1.6前期工作概況2009年2月，廣西壯族自治區(qū)水利廳組織召開了南寧市XX縣XX水閘安全鑒定審查會，評定XX水閘安全類別為“三類閘”,2011年11月廣西水利電力勘測設計研究院對為確保水閘運行安全，對XX水閘進行除險加固是非常必要的。2012年XX縣水利等進行了單項分析，于2014年12月提交了初步設計成果：《廣西南寧市XX縣XX水閘除險加固工程初步設計報告(送審稿)》。2015年7月8日，廣西壯族自治區(qū)水利電力勘完善及修改意見(詳見附件)。會后我公司設計人員根據專家組提出的修改意見對設計文件進行了修改，于2015年9月提交了《廣西南寧市XX縣XX水閘除險加固工程初步1.2水文1.2.1流域概況5頭至羅江段，稱為東圩江，羅江以下稱為大橋江。流域面積135.4km2,主河道長24km,河床寬40m,正常流量2.50m3/s,枯水流量1.31m3/s。主要支流有紅花江、木馬江、碗窯江。河段上游建有桃源、六佑兩座中型水庫，總庫容4299萬m2,有效庫容2991萬m,沿江建有高樓、新壩、道華、陸山等八座水閘，有效灌溉面積10.26萬畝。其中閘址以上桃源、六佑水庫以下區(qū)間控制集雨面積115km2,主河流長度為16km,主河1.2.2水文氣象根據XX縣氣象站資料統計，歷年平均氣溫21.5℃,極端最高氣溫39.4℃,極端最低氣最大風速21.0m/s,風向NE;多年平均降雨量1550mm,降雨量年內分配不均勻，65%的降雨量集中在5~9月份。暴雨以臺風雨和峰面雨為主。1.2.3水文基本資料本次復核收集了水閘附近桃源水庫壩首站1969~2005年共37年的最大日降雨資料及六佑水庫壩首雨量站1963年～2005年共43年的實測最大24小時、最大6小時及最大1小時降雨量資料。本次通過分析擬采用資料系列較長的2010年編制的等值線圖和1984年編制的計算方法1.2.4設計洪水6表1.2-1XX水閘閘址設計水成果表設計標準P(%)24h暴雨區(qū)間洪峰流量(m3/s)桃源水庫下泄流量(m2/s)六佑水庫下泄流量(m2/s)合成洪峰合成24h洪量備注瞬時單位線法52法521.2.5施工洪水其主要建筑物為3級，次要建筑物為4級，臨時50.7km2,占XX水閘總流域面積的30.6%,總庫容4299萬m3,調洪庫容1182萬m3,調月~次年2月、10月~次年3月、11月~次施工期洪峰流量Q(m/s)P=33.3%10月~次年2月11月~次年3月10月~次年3月1.2.6水閘下游水位～流量關系曲線7水位(m)流量(m3/s)0水位(m)流量(m2/s)1.3工程地質1.4工程任務和規(guī)模XX縣位于廣西壯族自治區(qū)中部偏南，東經108°32'~109”15′,北緯22°54~89(2)水閘除險加固是地區(qū)經濟和社會發(fā)展的要求1.4.3工程任務XX水閘閘址以上流域集雨面積167.7km2,河長16km,河流比降0.8%,是一座以引水1.4.4工程規(guī)模根據登記記載及2009年2月安全鑒定復核計算成果，XX水閘屬中型水閘，工程等別為Ⅲ等，主要建筑物為3級，次要建筑物為4級。XX水閘防洪標準按20年一遇洪水標準設計，設計洪水位為92.97m,相應過閘流量451m3/s;100年一遇校核，校核洪水位為94.44m,相應過閘流量為643m3/s;消能防沖按20年一遇洪水設計。為Ⅲ等，主要建筑物為3級，次要建筑物為4級。根據工程級別，按照《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2000)規(guī)定，綜合考慮各種各種因素，取規(guī)范規(guī)定的洪水標準下限，XX水閘洪水標準按20年一遇洪水設計，50年一遇洪水校核。本次復核201.5工程布置及主要建筑物加固設計1.5.1設計依據及原則41.8m,共設5孔閘門，閘墩中墩厚1.2m,邊墩厚1m,堰頂高程86.00m,閘門尺寸為游端設置齒墻，齒墻深度1.0m,底寬1.0m。度7.36m,為簡支梁結構，共5跨，交通橋采用現澆C25鋼筋根據計算結果，本次設計消力池長21m(不含斜坡段長度),消力池深1.0m,消力力，設計在消力池底板設排水孔，排水孔徑為50mm,孔距1.5m,排距1.5m,按梅花樁型布置。消力池海漫計算長度為53.65m,海漫末端沖刷計算深度為1.95m,本次設計取海漫長度為54m,采用金屬網石籠結構，末端設置塊石籠防沖槽，深2m,以滿足抗沖刷1)閘壩上、下游翼墻且相切，翼墻外邊緣轉彎半徑為25m,轉彎角為90”,延長至管理區(qū)圍墻轉角位置，長82°,與上游右岸護岸擋墻連接，長14.5m。上游翼墻頂高程91.70m,頂寬0.6m,采用考慮閘壩泄流消能，斜坡段翼墻擴散角均為12°。翼墻與水閘邊墩鏈接處高程為91.70m,與消力池段翼墻連接處高程為90.40m,翼墻頂寬為0.6m,斜坡段左、右側翼墻各長6m,采用衡重式C15埋石混凝土結構。具體結構形式詳見設計圖。消力池段翼墻結構需滿足水閘20年一遇消能防沖設計時水位超高，因此本工程消力池段翼墻頂高程取90.40m,頂寬0.6m,采用衡重式C15埋石混凝土結構。消力池段2)閘壩上、下游兩岸護坡洪水設計，采用M7.5漿砌石重力式擋墻襯砌，擋墻頂寬0.6m,背坡坡比1:0.35,其中水流較急，本次設計該段為貼坡式M7.5漿砌石護坡。其中樁號K0+136.5~漸變段。樁號K156.5~K0+200段漿砌石貼坡坡比為1;1,貼坡厚0.8m,護坡頂高程為7、灌溉干渠及排澇溝XX水閘干渠進口位于閘壩左岸約50m處，目前干渠進口至干渠控制閘段長145m其設計按5年一遇洪水對干渠邊墻進行襯砌，邊墻采用M7.5漿砌石擋墻結構，墻頂高程為90.5m,寬0.6m,其中干渠左邊墻襯砌長度為93m,右邊墻襯砌長度為42m.干渠底板1.5.5對外交通公路XX水閘閘址位置距大橋鎮(zhèn)約8km。進閘道路距X496縣道段3km為已有硬化的村級道路。進閘道路總長800m,其中前620m路面為泥結石路面，坑洼不平，后180m為干渠1.5.6水閘安全觀測、水情測報系統1、水位流量觀測2、位移觀測1.6金屬結構及機電設備1.6.1金屬結構10KV進線一回“T”接附近的10kV線路，長度約0.2km,線路導線選用1.6.2電氣設計1、在重建閘壩上設檢修、工作閘門各5孔1扇和5孔5扇。為了方便閘門制作和運行管理，檢修和工作閘門均采用7.0×3.5m-3.14m露頂式平面定輪鋼閘門，共配1臺CD1-2×100kN型移動式電動葫蘆和5臺QP-2×100kN-SD型固定卷揚式啟閉機操作。2、水閘左岸灌溉干渠放水閘原為2孔2扇潛孔式鋼筋混凝土平板閘門，孔口尺寸分別為1.5m×1.5m和2.0m×1,5m,目前閘門基本完好，還能繼續(xù)使用，僅更新2臺已損壞的螺桿啟閉機，設計選配2臺QL-80kN-SD型手電兩用螺桿式啟閉本工程設計共設置平面鋼閘門6扇，門槽埋件8套，啟閉設備8套。金屬結構設備材料總重56.8噸(詳見表6-2-3)。1.7消防設計為主，不考慮消防水系統。本設計擬在管理房一層的備用柴油發(fā)電共布置12個MF4干粉滅火器。在閘壩啟閉機房內共布置10個MF4干粉滅火器和4個二1.8施工組織設計1.8.1施工條件距XX縣大橋鎮(zhèn)政府約8km。從大橋鎮(zhèn)至淺村路面良好，但從淺村至水閘位置約0.8km進閘道路為泥路，坑洼不平，局部道路路面寬度僅1m左右，無法通行，需進行擴建加場地布置原則和考慮到左岸交通量較大且右岸地勢相對平坦將施工場地布置在右岸臺工程施工用電，已有10千伏線路架設到工地附近，但是水閘處無變壓器不滿足施縣城購買，運距24.8km。1.8.2施工導流根據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL252-2000)、《防洪標準》次年3月。渠底寬3m,斷面岸坡坡比為1:1,進口高程為86.00m,縱坡為2%。導流明渠底板及兩岸采用噴護10cm厚C15混凝土護面，在交通道路位置設置直徑為2m的鋼筋混凝土管2層，管頂覆土不小于0.5m。具體型式詳見施工布置圖。1.8.3主體工程施工(1)拆除工程(2)土方工程(3)土方回填層土的鋪筑厚度控制在30~35cm,土料直徑不大于10cm,填土的壓密度不低于0.92。(4)混凝土澆筑筑層厚度根據拌和能力及倉面大小，控制在30～50cm內，砼鋪料在10秒左右，不得漏振。振搗時按照快插慢拔的原則，插點均勻、逐點移動、有序進(5)漿砌石施工(5)金屬結構拆除與安裝金屬結構拆除主要為閘壩原弧形閘門、右岸灌溉閘門及相應的啟閉及電氣設備等；金屬結構安裝主要為新建閘孔平面鋼閘門及閘槽預埋件等。其中閘壩原弧形閘門可用卷揚機起吊，現場切割再有汽車運走，新建工作閘門及相應的啟閉及電氣設備應有專業(yè)隊伍進行安裝施工。1.8.4施工總布置Xx水閘加固工程所在施工場地地勢平坦，較為開闊。在河道兩岸不影響交通運輸的空地設置綜合加工場、金屬結構設備安裝場、施工機械停放場、倉庫系統和生活設施等。綜合加工場包括：鋼筋加工場、模板加工場等。施工機械可利用施工點周邊空地停放。施工臨時堆放盡量布置于工程征地范圍內不占用其他用地。1.8.5施工總進度(2)工程控制進度因素②工程施工圍堰土石方填筑工作要在第1年的10月底完成，以保證工程水下部分有足夠的施工時間。1.9建設征地與移民安置布置及建筑物特征，工程管理用地要求等按設計范圍征用。調查內容包括工程占地以及需拆遷建筑物面積，以及被征用土地上的附著物等。調查方法參照《水利水電工程淹沒實物指標調查細則》,正常蓄水位和校核洪水位都未出械、施工工具。永久占地包括進閘道路擴寬段路基占地及取土場(后期兼做棄土場)占地。占地數量根據1/1000工程布置地形圖測量統計而得。1)永久占地2)工程臨時征地本次除險加固工程施工導流明渠、取土(棄渣)場以及施工營地需臨時征用土地。表1.9-1XX水閘除險加固工程占地指標值序號征地類型/地類單位數量永久征地地畝0(二)臨時占地畝1旱地施工道路畝2旱地導流明渠畝3旱地混凝土拌合場畝4旱地倉庫及材料堆放場畝5旱地鋼筋計模板加工場畝6旱地機械停放場畝7旱地備料場及臨時棄渣場畝經計算，XX水閘除險加固工程征地補償投資為32.84萬元。1.10環(huán)境保護設計1.10.1水環(huán)境保護(1)施工廢水施工營地設置2個漿砌石沉沙池，處理施工營地的生產廢(2)生活污水置1個施工生活區(qū)，本次擬在施工生活區(qū)設置1個三級化糞池，處理施工生活區(qū)的生活1.10.2施工區(qū)人群健康保護1.10.3環(huán)境空氣質量控制1.10.4噪聲防護1.10.5固體廢棄物處理(1)施工遺棄的砂石、建材、包裝材料等建筑廢棄料應由專人管理回收：對于少1.10.6環(huán)境保護投資概算計有限公司共同編制的《水利水電工程環(huán)境保護設計概(估)算編制規(guī)程》(征求意見稿)的規(guī)定編制。1.11水土保持設計1.11.1水土流失防治方案(1)水土流失防治責任范圍和取土場(后期兼做棄碴場區(qū))共4個水土流失防治分區(qū)，其中取土場區(qū)和土料場區(qū)為持措施投資、進度、質量控制、以及信息管理和合同管理。(5)方案實施進度安排及其工程量1)水土保持監(jiān)測內容2)監(jiān)測點設置及頻次3)監(jiān)測保障要求11.35萬元，植物措施0.58萬元，臨時工程10.32萬元，獨1.12勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生1.13節(jié)能設計樞紐行政管理)配備管理5人，灌溉閘配備管理維護1人。1.15設計概算1.16經濟評價7.72%,大于社會折現率6%;在社會折現率為61.17工程特性表序號名稱單位原設計安評本次設計備注地理特征序號名稱單位原設計安評本次設計備注12所在河流大橋江大橋江大橋江3基本地震烈度4高程基準面1985國家高程系1985國家高程系1985國家高程系二水文特性1壩址以上集雨面積區(qū)間集雨面積1152河道平均坡降3多年平均降雨量4正常蓄水位m5上游設計洪水位(P=5.0%)m6設計洪峰流量(P=5.0%)7設計過閘流量(P=5.0%)8上游校核洪水位(P=2%)m9校核洪峰流量(P=2%)校核過閘峰流量(P=2%)二主要建筑物特性1閘孔型式開敞式開敞式開敞式2閘門型式弧形鋼閘門弧形鋼閘門平面定輪鋼閘門3閘頂高程m4m5閘孔數孔5556單孔凈寬m6677消能型式底流消能三主體建筑物工程量1土石方開挖m2土石方填筑m4混凝土m5模板6t四效益1灌溉面積畝六經濟指標工程投資續(xù)表1.17-1XX水閘工程特性表序號名稱單位原設計安評本次設計序號名稱單位原設計安評本次設計建筑工程投資萬元萬元金屬結構及安裝萬元臨時工程萬元水土保持萬元環(huán)境保護萬元征地補償萬元2.1流域概況效灌溉面積0.4萬畝，排澇面積0.25萬畝，防洪面積0.35萬畝，保護村莊20個，收水庫名稱流域集雨面積總庫容(萬m3)有效庫容調洪庫容水庫建成時間桃源水庫東圩江六佑水庫東圩江速2.5m/s,最大風速21.0m/s,風向NE;多年平均降雨量1550mm,降雨量年內分配不2.3基本資料(2)主要測站概況站名所在河流設站日期觀測項目鄒圩水文站清水河流量、水位、雨量1955年一今百合水庫測站東班江露圩鎮(zhèn)百合水庫雨量、蒸發(fā)量1972年～今桃源水庫測站大橋江武陵鎮(zhèn)桃源水庫水位、雨量1969年～今六佑水庫測站大橋江武陵鎮(zhèn)六佑水庫水位、雨量1963年～今賓陽雨量站大橋江雨量、蒸發(fā)量1935年一今(缺黏竹雨量站大橋江雨量、蒸發(fā)量1982年～今大橋雨量站大橋江大橋鎮(zhèn)大橋村雨量、蒸發(fā)量1963年～今桃源水庫測站位于桃源水庫壩首，距離XX水閘約18km,設立于1962年，主要觀測(缺1944~1945年)的雨量資料。2.3.2流域特征參數復核(1)原設計成果XX水閘建于1958年，后因破損嚴重，無法滿足防洪及灌溉要求，于1977年10月長16km,河道平均比降為0.35%。(2)本次復核成果序號名稱單位注冊登記2009年安全評價本次設計備注1集雨面積2主河道長度3主河道平均比降%2.4設計洪水(1)注冊登記(2)2009年水閘安評價洪水。工程按20年一遇標準設計，相應洪峰流量447.3m3/s;按50年一遇標準推求途徑集雨面積(km2)24h降雨量(mm)洪峰流量(m/s)閘上水位(m)閘下水位(m)備注水閘注冊登記資料5不詳不詳不詳不詳假設高程1不詳不詳不詳不詳評價報告》5暴雨假設高程1暴雨2.4.2本次洪水復核2.4.2.1歷史洪水(1)歷史洪水調查1959年6月、8月大雨。其中8月11日降雨量140毫米，鄒圩、洋橋、黎塘、王1966年6月20日至7月15日連續(xù)降雨435.6毫米，7月27日又降雨79.9毫米。1971年5月、6月大雨，降雨量分別為435.4和455毫米，鄒圩、洋橋、黎塘、王面積9.57萬畝。1981年5月10日全縣大暴雨，全縣農作物被淹面積23.72萬畝，失收面積8.25萬畝，倒塌房屋1391間；鄒圩、大橋、洋橋被洪水圍困24個村6500多人；被沖垮小 (二)型水庫12座、水壩渠道148處，出險水庫1座。受災嚴重的量大橋鎮(zhèn)洛陽村，43戶190人，148間房屋全部被淹，其中已倒塌32間，出現危房114間。7月2日又降1992年受臺風影響，5月3日降雨量121.6毫米，6月17日降雨量118.6毫米，7月5日降雨量90毫米，7月23日降雨量94毫米。水稻被淹面積11.07萬畝，房屋倒塌1994年，受臺風影響，6、7月間因降暴雨成災3次。全縣23個鎮(zhèn)(鄉(xiāng))均受災，1997年7月1日至6日，縣內普降大雨或暴雨，局部大暴雨，其中和吉降雨量380橋的186.9毫米，蘆圩、新圩、鄒圩、洋橋等地降雨也超過100毫米。6月16日至26中華、古辣等低洼地方積水成湖、白茫茫一片。全縣23個鎮(zhèn)(鄉(xiāng))51.125萬人受災，2004年7月19日至22日，受臺風影響，縣內普降暴雨，局部大暴雨。3天最大降雨量355.5毫米，日最大降雨量214.1毫米，出現嚴重的澇災。全縣20個鎮(zhèn)(鄉(xiāng))全部受災，受災人口40.67萬人，被洪水圍困6.3萬人，因災死亡9人，受傷10人，受來發(fā)生洪水災害有4次，分別為1953年、1974年、2004年、2008年，其中2008年洪水最大，2004年次之，1974年比2004年小但比1953年大。期為50年，2004年洪水重現期為20年。洪峰流量備注歷史洪水洪痕位置洪峰計算方法調查水位(m)1974年閘址現狀水閘過流曲線2004年管理房現狀水閘過流曲線0.2m,是建國以來最高水位2008年管理房現狀水閘過流曲線2.4.2.2設計暴雨根據桃源雨量站1969年～2005年及六佑雨量1963年～2005年的年最大24小時實線適線后，得到XX水閘流域各種頻率的設計雨量值，詳見表2.4-3及圖2.4-1。另外從廣西壯族自治區(qū)水文水資源局編寫的《廣西暴雨統計參數等值線圖研究》(2010年)短各歷時暴雨成果見表2.4-4。序號年份按從大到小排列頻率(%)備注年份123456789年份按從大到小排列頻率(%)年份備注均值=130.2時段均值備注實測雨量資料等值線圖(采用)H等值線圖H等值線圖本次復核采用桃源水庫及六佑水庫實測長系列雨量資料，具有較好的代表性，但由高樓水閘流域年最大24小時雨量頻率曲線頻率%)圖2.4-1XX水閘流域年最大24小時降雨頻率適配曲線時段均值H2.4.2.3設計洪水XX水閘總流域面積的30.6%,總庫容4299萬m,調洪庫容1182萬m2,故需考慮兩座水桃源、六佑水庫同屬一個暴雨分區(qū)，而汛期洪水主要由臺風雨造成，兩流域同時發(fā)生洪水的機會很大。因此區(qū)間流域天然洪水與桃源、六佑水庫下泄洪水過程線同頻率迭加，即為XX水閘閘址設計洪水。一、區(qū)間設計洪水采用原廣西水文總站編制的《廣西暴雨徑流查算圖表》中介紹的產匯流計算方法，分別應用納什瞬時單位線法和推理公式法兩種方法推求設計洪水，其設計暴雨的歷時取一天，時段長△t取1h。查《廣西暴雨徑流查算圖表》可知XX水閘所在流域的各項分區(qū)情況如表2.4-6。表2.4-6XX水閘流域暴雨分區(qū)情況表產流分區(qū)匯流分區(qū)雨型分區(qū)下墊面分區(qū)4區(qū)三區(qū)3區(qū)山丘區(qū)(1)凈雨推求各歷時設計暴雨計算公式為：設計雨型采用《廣西暴雨徑流查算圖表》刊布的分區(qū)綜合24h雨型，根據所計算的暴雨過程，扣除初損和穩(wěn)滲后既得各時段凈雨過程。產流期平均入滲率f=6.0mm/h(瞬時單位線法);穩(wěn)定入滲率μ=2.0mm/h(推理公式法)。(2)瞬時單位線法推求設計洪水工程所在地區(qū)為非巖溶地區(qū)，匯流分區(qū)是三區(qū)，在應用納什瞬時單位線法推求設計洪水時，瞬時單位線主要參數n、k采用非巖溶地區(qū)計算公式，其匯流參數的取值應按下列公式計算如下：J—河道比降。根據n、K計算出瞬時單位線的S(t)曲線和時段單位線u(△t,t),進而計算出地表徑流過程。地下徑流過程其起漲部分按三角形斜線分配，退水部分則根據退水曲線公式推算。洪量按洪水過程線逐時段進行統計，各頻率設計洪峰流量及洪量成果見表(3)推理公式法推求設計洪水推求設計洪峰流量的公式為：Qm—設計洪峰流量(m3/s):h一最大T時段內的凈雨量(mm);T—流域匯流歷時(h);L—流域最大匯流長度(km);J—流域平均比降；m—為匯流參數。因XX水閘閘址以上地區(qū)多為低山丘陵區(qū)地形地貌，且植被一般，其匯流參數m的計算公式如下：由于θ>10,故有m=0.107θ0.58≈1.26由三部分凈雨造成的三個三角形過程線疊加，求出地面徑流過程線，再疊加潛流及深層流，則得合成設計洪水過程線。洪量按設計洪水過程線逐時段進行統計，各頻率設計洪峰流量及洪量成果見表2.4-7。由于單位線法洪水成果相對較大，且較適合較大流表2.4-7XX水閘區(qū)間歷次設計洪峰流量、洪量成果比較表時間設計標準24h暴雨洪峰流量24h洪量(萬m)備注原設計2不詳不詳1不詳不詳2009年安全評價5瞬時單位線法1本次設計復核瞬時單位線法5時間設計標準24h暴雨洪峰流量24h洪量(萬m)備注2152(1)設計洪水控制集雨面積33km2,主河流長度為10.65km,主河道平均比降為18.33%。由于水庫無雨分區(qū)情況見表2.4-6,同樣采用瞬時單位線法和推理公式法推求設計洪水，其中瞬時單位線法中mn=1.49,n=2.82,K=0.53,推理公式法中m=0.17θ51=0.877,設計洪水成果見表2.4-9。時段均值0.1%備注實測雨量資料等值線圖(采用)等值線圖H等值線圖時間設計標準24h暴雨洪峰流量(萬m)備注原設計2不詳不詳不詳不詳1979年水文復核成果1簡化推理公式法1986年水文復核成果1不詳不詳時間設計標準24h暴雨洪峰流量24h洪量(萬m)備注1不詳瞬時單位線法不詳水庫除險加固復核成果211瞬時單位線法本次設計洪水復核成果5215瞬時單位線法2(2)調洪演算水位(m)庫容(萬水位(m)庫容(萬水位(m)庫容(萬表2.4-11桃源水庫水位～泄量關系表水位(m)溢洪道泄流(m2/s)0水位(m)溢洪道泄流(m2/s)表2.4-12桃源水庫P=5%設計洪水過程線及調洪演算過程表時段泄水量庫容(萬m)時段(萬m)0123456789調洪成果時段來水量泄水量庫水位庫容(萬m)時段來水量庫水位庫容(萬m)0123456789時段泄水量庫容時段泄水量(萬m)調洪成果時段來水量泄水量庫水位(萬m)(萬m)0123456789時段泄水量(萬m)調洪成果(1)設計洪水時段均值0.1%備注實測雨量資料等值線圖(采用)等值線圖H等值線圖表2.4-16六佑水庫歷次設計洪水成果表時間設計標準24h暴雨洪峰流量24h洪量(萬m)備注原設計2不詳不詳1976年安全檢查1簡化推理公式法時間設計標準24h暴雨洪峰流量24h洪量(萬m)1979年水文復核成果(注冊登記)1簡化推理公式法1986年水文復核成果1不詳不詳1不詳瞬時單位線法不詳水庫除險加固復核成果211瞬時單位線法本次設計洪水復核成果5215瞬時單位線法2(2)調洪演算六佑水庫偃頂凈寬14m,為曲線型實用堰，偃頂高程為140.00m,正常蓄水位為140.00m,汛期限制水位為140.00m,故本次調洪演算水庫起調水位為140.00m,溢洪道水位庫容曲線和泄量能力曲線采用水庫初步設計成果，詳見表2.4-17和表2.4-18。調洪成見表2.4-19~2.4-21。水位(m)溢洪道泄流(m3/s)0表2.4-17六佑水庫水位～庫容關系表水位(m)庫容(萬m)0水位(m)庫容(萬m)水位(m)庫容(萬m)(萬m)(萬m)00123456789時段泄水量(萬m)調洪成果時段泄水量庫容(萬m)時段泄水量庫容(萬m)00123456789泄水量(萬m)(萬m)調洪成果時段泄水量庫容時段泄水量庫容001234256789泄水量(萬m)泄水量(萬m)調洪成果洪水，成果見表2.4-22及2.4-23,設計標準P(%)24h暴雨區(qū)間洪峰流量(m3/s)桃源水庫下泄流量(m3/s)六佑水庫下泄流量(m2/s)合成洪峰合成24h洪量備注瞬時單位線法52法52時間設計標準24h暴雨洪峰流量24h洪量(萬m)備注原設計2不詳不詳1不詳不詳2009年安全評價5瞬時單位線法1本次設計復核瞬時單位線法52522.4.2.4設計洪水成果分析水庫參數21清平水庫洪峰洪峰模數水庫LJ洪峰洪峰道華水閘(區(qū)洪峰新壩水閘(區(qū)洪峰XX水閘(區(qū)洪峰區(qū)間來水量桃源水庫泄水六佑水庫泄水閘址來水量時段區(qū)間來水量桃源水庫泄水六佑水庫泄水閘址來水量0123456789表2.4-25XX水閘閘址P=2%設計洪水過程表桃源水庫泄水六佑水庫泄水閘址來水量時段區(qū)間來水量桃源水庫泄水六佑水庫泄水閘址來水量01234567389桃源水庫泄水六佑水庫泄水閘址來水量時段區(qū)間來水量桃源水庫泄水六佑水庫泄水閘址來水量001234567389高樓水聞區(qū)間各頻率設計洪水過程線高樓水聞區(qū)間各頻率設計洪水過程線16182022212.5施工洪水其主要建筑物為3級，次要建筑物為4級，臨時建筑為為5級。施工洪水標準采用5年料進行計算。XX水閘流域上游有桃源、六佑兩座中型水庫，兩座水庫控制集雨面積50.7km2,占XX水閘總流域面積的30.6%,總庫容4299萬m3,調洪庫容1182萬m,調水計算。根據道華水閘控制面積洪水特性以及工程施工需要，施工期的劃分為當年10月~次年2月、10月~次年3月、11月~次年3月三種方案。由于XX水閘流域內缺少流施工期10月~次年2月11月~次年3月10月~次年3月表2.5-2XX水閘施工期設計洪水成果表施工期洪峰流量0(m/s)P=33.3%10月~次年2月11月~次年3月10月~次年3月2.6水閘下游水位～流量關系曲線(1)下游河道過流能力計算XX水閘壩址下游無實測水位流量關系資料，只能根據實測下游100m處的橫斷面資料按明渠流計算推求，河底高程83.00m,河床糙率結合壩址下游河床及兩岸植被情況取0.03～0.04,河道坡降為3.58%,成果見表2.6-1,計算使用曼寧公式如下：A——過水斷面積，m2;h——設計水深m:n——糙率；表2.6-1XX水閘下游河道水位～流量關系曲線表水位(m)流量(m3/s)0水位(m)流量(m3/s)(2)下游漫灘流量計算合壩址下游河床及兩岸植被情況取0.03～0.04,局部平均水位(m)流量(m3/s)0(3)下游水位一流量過程線(同水位匯總河床本身流量、漫灘流量)2.6-3,及圖2.6-1。水位(m)流量(m2/s)0水位(m)流量(m'/s)2.7泥沙輸沙量模數等值線圖查得該流域的年輸沙模數在50t/km沙量為0.58萬t。XX水閘閘底高程較低，汛期可開閘泄水排沙，因此水閘淤積并不嚴2.8水情測報系統電池、充電控制器)、智能遙測終端機(傳輸設備，一發(fā)多收)、防雷設施等設備為一其主要設備見表2-8-1。設備名稱型號與規(guī)格(元)合計(元)備注水情自動測報一體化裝置1個2個13帶圖像傳輸功能的智能遙測終端機臺14免維護蓄電池容量65Ah以上組15太陽能電池板及支架面16太陽能電池充電控制器個17130萬像素以上套18動作時間<10ms套19外部供電電源項1輔助材料(電源及信號線、基桿等)套1軟件費套1二運雜費項1三安裝調試費項1合計3.2本次工程地質勘察工作簡述4.1地區(qū)社會經濟概況4.2工程建設的必要性7、閘門銹蝕嚴重，大部分已銹穿漏水，部分閘門工程運行50多年，嚴重老化，存在諸多安全問題。4.2.2除險加固必要性(1)水閘除險加固是確保水閘安全運行的需要4.3工程任務4.4工程規(guī)模1)防洪標準16km,河流比降0.8%。根據登記記載及2009年2月安全鑒定復核計算成果，XX水閘遇校核，校核洪水位為94.44m,相應過閘流量為643m3/s;消能防沖按20年一遇洪水設計。據《水閘設計規(guī)范》(SL265-2001)和《水利水電工程等級劃分及洪水標準》筑物為5級。4.4.2水閘防洪調度運行方式4.4.3水閘特征水位(1)常蓄水位(2)設計、校核洪水位4.4.4調洪計算沖沙閘寬1.2m、高3.2m。本次新建方案設有5孔閘門，堰頂高程86.00m,閘門尺寸為Q=E.σmnb√2gH1?0——淹沒系數(結合水閘上下游水頭差查圖表得);表4.4-1水閘現狀上游水位～流量關系曲線表(閘孔)水位(m)流量(m2/s)0水位(m)流量(m'/s)水位(m)流量(m3/s)0水位(m)流量(m1/s)水位(m)流量(m3/s)0水位(m)流量(m3/s)(2)上游漫灘流量計算當水位達到90.10m時，水閘左岸開始漫灘，按漫灘計算其泄流能力，根據水閘兩岸地形情況，左、右岸地形均低矮平緩，其中灘槽部分過流計算公式如下：i——水力坡降，取0.8%。n——糙率，取平均值0.04;表4.4-4水閘上游灘槽水位一流量關系曲線表左岸灘槽水位(m)流量(m2/s)0右岸灘槽水位(m)流量(m1/s)0(3)上游水位～流量關系曲線(同水位匯總閘孔、漫灘流量)采用相同水位疊加閘孔過流量、溢流堰過流量、漫灘流量后匯總成XX水閘上游H～Q曲線表，見表4.4-5~4.4-7,及圖4.4-1。表4.4-5水閘現狀上游水位～流量關系曲線表(匯總)水位(m)流量(m1/s)0水位(m)流量(m'/s)水位(m)流量(m1/s)0水位(m)流量(m1/s)表4.4-7水閘加固方案上游水位一流量關系曲線表(匯總)水位(m)流量(m2/s)0水位(m)流量(m3/s)本次采用方案(4)調洪計算成果表4.4-8XX水閘調洪成果表(新建方案)洪水頻率洪峰流量漫灘流上游水位Z上(m)下游水位Z下(m)水位差(m)852由表中計算結果可知：當遭遇20年一遇洪峰流量Q5%=706m3/s,過閘流量為584m3/s,過流能力為83%,閘上水位為90.78m,閘下相應水位為90.09m,壅高0.69m:當遭遇50年一遇洪峰流量Q2%=914m/s,過閘流量為648m3/s,過流能力為71%,閘上水位為91.12m,閘下相應水位為90.70m,壅高0.42m;當遭遇10年一遇洪峰流量Q10%=474m2/s,過閘流量為466m3/s,過流能力為98%,閘上水位為90.21m,閘下相應水位為88.90m,壅高1.31m。可見，泄洪能力基本可以滿足10年一遇洪水歸槽的要求。XX水閘設計灌溉面積3700畝，灌溉范圍包括大橋鎮(zhèn)的新橋村、淺村、紅嶺等等村莊農田。其灌溉干渠及其控制閘門為本次工程施工部分之一。根據本次施工組織設計，本工程干渠及控制閘施工選擇在冬季施工，農田作物基本不需要灌溉用水，且控制閘施工工期短，對農田灌溉影響較小。5.1除險加固設計的依據(1)中華人民共和國《工程建設強制性條文》(水利工程部分):(2)《水利水電工程初步設計報告編制規(guī)程》SL619-2013;(3)《水利水電樞紐工程等級劃分及洪水標準》SL252-(4)《水利水電工程設計洪水計算規(guī)范》SL44-2006;(5)《水閘設計規(guī)范》SL265-2001;(9)《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB5007-2011;(10)《水工建筑物抗震設計規(guī)范》SL203-97;(11)《水利水電工程鋼閘門設計規(guī)范》SL74-2013;(12)《公路水泥混凝土路面設計規(guī)范》JTGD40-2011;(14)《廣西南寧市XX縣XX水閘安全評價報告》(修訂本)(2009.02);(15)桂水水管[2009]110號“關于印發(fā)XX縣XX水閘安全鑒定報告書的通知”及(中型)安全鑒定成果核查意見”。5.1.2設計原則5.1.3設計基本資料1)上游水位：2)閘下游水位設計水位(P=5%):90.09m;土層名稱及編號含水率孔隙比飽和度比重液限塑限塑性指數指數抗剪強度(快剪)系數系數允許力系數允許水力比降濕于力內摩擦角YeGhFk//////含泥質砂②,//////表5.1-2巖(砼)體物理力學參數建議值表名稱及編號天然密度飽和單軸抗壓強度變形剪強度系數剪斷強度允許承載力fC’混凝土①/漿砌石①,/弱風化灰?guī)r③5.2工程等級及標準5.3工程現狀復核(1)閘壩：閘壩為漿砌石結構，總長50.7m,正常蓄水位89.14m。閘壩設5孔泄流消能結構，斜坡段坡比為1:5,閘底高程為87.14m,坡長5.0m,有一挑坎，挑坎高程86.45m,斜槽段長度5.65m,底板漿砌石厚度1.0m,混凝土厚度0.2m,挑坎后未設漿砌石基礎厚1.0m,混凝土面層厚度0.2m,海曼后未設置消力池，泄洪自由出流，護(2)兩岸連接：上游右側翼墻迎水面為直墻式漿砌石結構，左側無翼墻；下游翼(3)灌溉干渠：XX水閘灌溉干渠位于閘壩左岸約50m處，設計灌溉面積3700畝，道長140m,干渠寬4~8m,其中進口至控制閘段前90m左岸為魚塘岸堤，目前已被沖毀，圖5.3-1XX水閘現狀圖圖5.3-2閘壩下游現狀圖圖5.3-3干渠進口段及進閘道路現狀圖圖5.3-4下游岸坡現狀圖圖5.3-6管理房現狀圖圖5.3-7排澇溝現狀圖2009年2月28日，廣西壯族自治區(qū)水利廳組織1)現場核查意見2)書面核查意見5.4工程總體布置5,閘底高程為87.14m,坡長5.0m,有一挑坎，挑坎高程86.45m,挑流長度5.65m,底1)在原閘室堰體溢流面表層混凝土500mm,按原折線形寬頂堰打入錨筋澆筑C25拆除原右岸檢修閘及沖沙閘新建2孔凈寬為7m的閘孔，閘墩厚1.6m,新建閘孔堰頂高程為86.00m;4)堰后斜坡段接消力池，本次設計消力池長21m,消力池深1.0m,消力池底板厚方案二：拆除重建(推薦方案)段坡比采用1:4,末端接消力池。4)堰后斜坡段接消力池，本次設計消力池1)過流能力方面2)建筑結構整體性方面3)交通條件方面4)機電金結設備運行方面方案一閘孔總數為7孔，且尺寸不一至，檢修閘門設置為2扇。啟閉設備及金屬結5)工程量及總投資方面表5.4-1主要工程量及投資對比表序號單位方案一方案二比較備注1土石方開挖方案二較少2土石方填筑m方案一較少3混凝土澆筑m方案二較少6t方案一較少7模板m方案二較少8啟閉機房m方案二較少二金屬結構及安裝工程1閘門t方案二較少2理件t方案二較少3啟閉設備套86方案二較少三工程直接投資1萬元方案二較少2萬元方案二較少3萬元方案二較少4臨時工程萬元方案一較少5合計萬元方案二較少方案一工程直接投資1649.19萬元，方案二工程投資1613.85萬元。經過多方面綜合分析比較，方案二總體條件較優(yōu)，本次設計推薦采用方案二，即本次設計為拆除重建5.5主要建筑物加固設計5.5.1閘壩5.5.1.1閘頂高程XX水閘閘壩前正常蓄水位為89.14m,設計洪水位為90.78m,校核洪水位為91.12m。根據《水閘設計規(guī)范》SL265-2001,水閘閘頂高程應不低于正常蓄水位加波浪計算高度與相應的安全超高之和，泄洪時不低于設計洪水位或校核洪水位與相應安全超高值之和。水閘的安全超高值在正常蓄水位時為0.4m,設計洪水位情況下為0.7m,在校核洪水位情況下為0.5m。①最大風速確定根據本地區(qū)氣象匯編資料，XX水閘多年平均最大風速為W=18m/s。②有效吹程的確定吹程的確定方法，可從萬分之一地形直接量得，由于XX水閘上游水域狹窄，根據《水閘設計規(guī)范》(SL265-2001),計算吹程取前沿水面寬度的5倍，即300m。風浪要素按下列公式計算：T,一平均波周期，s;g一重力加速度，取9.81m/s'。平均波長按下式計算：波浪中心線超出計算水位的高度按下式計算：式中：hz—波浪中心線超出計算水位的高度(m);hp—累積頻率為P的波浪爬高(m),XX水閘為3級建筑物，按規(guī)范應取累積頻率5%的波高；正常蓄水位波浪爬高計算結果列于表5.5-1。表5.5-1正常工況下的波浪高度計算成果表工況水位正常水位閘頂高程計算結果見表5.5-2。表5.5-2XX水閘閘頂高程計算成果表單位：m計算工況水位(m)波浪爬高(m)安全超高(m)計算閘頂高程(m)正常水位設計洪水(5%)校核洪水(2%)按《水閘設計規(guī)范》(SL265-2001)規(guī)定，水閘閘頂高程應根據擋水和泄水兩種運用情況確定。擋水時，閘頂高程不應低于水閘正常蓄水位或最高擋水位加波浪計算高度與相應安全超高值之和；泄水時，閘頂高程不應低于設計洪水位或校核洪水位與相應安全超高值之和。結合考慮本工程交通橋面與閘頂同高，交通橋梁高0.8m,梁底高程需高程最高水位0.5m以上，經過計算，本次設計水閘閘墩頂高程取92.20m,檢修平臺及交通橋面與閘墩同高，高程取92.20m具體布置情況詳見設計圖。5.5.1.2閘壩斷面設計41.8m,共設5孔閘門，中墩厚1.2m,邊墩厚1.0m,堰頂高程86.00m,閘門尺寸為7m×3.5m(寬×高),閘門頂高程為89.50m。閘壩段建基面置于弱風化灰?guī)r上，堰型采用寬頂堰型式，堰頂角分別用R=0.5m和R=1.0m的圓弧修圓，堰后陡坡段坡比采用1:4,末端在底板的上、下游端設置齒墻，齒墻深度1.0m,底寬1.0m。置要求，閘墩頂寬度設計為10.79m,閘墩頂高程為92.20m。為方便運行管理及交通要求，水閘閘墩頂上設置交通橋，橋總長度43m,橋面高程為92.20m,橋面寬3.5m,橋梁凈跨度7.36m,為簡支梁結構，共5跨，交通橋采用現澆C30鋼筋混凝土板梁式結構。程為98.80m,屋頂高程為102.52m。新建閘壩剖面圖詳見下圖5.5-1。圖5.5-1新建閘壩剖面圖(單位：mm)式中：Q——水閘的排水泄量0——淹沒系數，——側收縮系數，m——流量系數，取0.385B?——水閘過流凈寬，5孔，每孔7m,共35m。h.——由堰頂算起的閘外水深H——計入行近流速水頭的堰上水深，Ez中閘孔側收系數，表5.5-3上游水位及閘孔泄流量表閘前水泄量閘前水泄量根據水文計算，各頻率洪水水上下游水位及過閘流量如表5.5-4。表5.5-4泄水閘各級洪水時上下游水位及過閘流量表洪水頻率洪峰流量漫灘流上游水位Z上(m)水位差(m)(Z上—Zp)52根據本工程洪水特征，當發(fā)生5年一遇洪水時，河道水位為90.21m開始漫灘，洪直線分布法，根據本工程各工況水位，閘基在正常蓄水位(5)土壓力(6)淤沙壓力；(7)相應于計算水位的浪壓力：(8)人群荷載。特殊荷載(9)相應于校核洪水位情況下閘室底板上的水重；(10)相應于校核洪水位情況下的靜水壓力；(11)相應于校核洪水位情況下的揚壓力：閘室計算穩(wěn)定荷載組合見表5.5-5。荷載組合運行工況作用荷載基本組合B、設計洪水位工況特殊組合C、校核洪水位工況閘室結構及上部的自重按其幾何尺寸及材料重度計算確定；閘門采用沙厚度計算確定，對于低水頭水工建筑物，泥沙淤積的厚度取到最不利堰頂高度計算：工程區(qū)內地震動峰值加速度為0.05g,地震設計烈度為VI度，按《水工建筑物抗震設計z唐子z唐子:c)計算公式1)抗滑穩(wěn)定計算公式巖基上沿閘室基底面的抗滑穩(wěn)定安全系數按下式抗剪斷公式計算：f一閘室基底面與巖石地基之間的抗剪斷摩擦系數；C—閘室基底面與巖石地基之間的抗剪斷粘結力(kPa)。A—基底面積(m2);2)閘壩基底應力計算閘室基底應力按材料力學法計算，按結構布置及受力情況對稱的公式計算：A—閘室基底面的面積(m);方向形心軸的力矩(kN.m);W—閘室基底面對于該底面垂直水流方向的形心軸的截面矩(m)。要求在運用期間的各種荷載組合情況下閘室最大基底應力不大于地基允許承載力；在非地震情況下，閘室基底不出現拉應力。3)抗浮穩(wěn)定計算公式閘室設有道檢修閘門時，利用工作閘門與檢修閘門進行檢修時應按以下公式進行抗浮穩(wěn)定式中閘室抗浮閘室基底應力按材料力學法計算，按結構布置及受力情況對稱的公式中：K一閘室抗浮穩(wěn)定安全系數；Σv—作用在閘室上全部向下的鉛直力之和，kN;Σu—作用在閘室基底面上的揚壓力(kN);要求在運用期間的各種荷載組合情況下閘室最大基底應力不大于地基允許承載力：在非地震情況下，閘室基底不出現拉應力。d)計算單元及參數根據地質提供參數資料，閘壩段閘室基礎主要位于弱風化灰?guī)r，閘室兩端地基礎呈對稱分部，因此本次閘壩段閘室穩(wěn)定計算選取右岸側的閘室為計算單元進行計算。計算由于巖體抗剪斷強度比混凝土抗剪斷強度大，因此計算采用砼體抗剪斷強度參數進行計算。計算簡圖中各符號值如表5.5-5:符號工況正常水位工況設計水位工況校核水位工況符號工況正常水位工況設計水位工況校核水位工況e)計算成果閘室基底應力及抗滑穩(wěn)定計算成果見表5.5-6。計算項目計算項目基本組合特殊組合I正常蓄水位工況設計洪水位工況校核洪水位工況基底應力基底承載力[a](kPa)閘室基礎地基巖石抗滑穩(wěn)定安全系數規(guī)范允許值[kc]抗浮安全系數規(guī)范允許值[kc]注：表中的“規(guī)范允許值”是指“《水閘設計規(guī)范》的允許值”。5.5.2消能設施5.5.2.1基本條件(1)水閘平時擋水引水灌溉時，閘上水位維持在正常蓄水位(或汛期限制水位),(2)本工程共設5孔泄水閘，當洪水來臨或渲泄低標準洪水，閘上水位控制在正復核應考慮開閘泄洪時閘門開度，本次復核分別選取5孔、3孔、1孔閘門開度為1/4開度、1/2開度、臨界流開度、3/4開度以及5孔全開時的情況。根據水力計算，各級別過閘流量時上下游水位情況及過閘流態(tài)見下表5.3-7。5.5.2.2消能方式的選擇水閘常用的消能方式主要有：底流消能、挑流消能及面流消能。本工程閘壩兩岸岸坡抗沖能力較差，承受水頭不高，因此選用底流消能方式。5.5.2.3水流銜接狀態(tài)的判別將下游水深h與收縮斷面水深h的共軛水深h進行比較來判別：當h>h,為遠離水躍；當h=h,為臨界水躍：收縮斷面水深h.及其共軛水深h按下式計算：式中h——躍后水深(m);O——水流動能校正系數，采用1.0~1.05;——流速系數，取0.95;T?——以下游河床為基準面算起的泄水建筑物上游總勢能(m)。5.5.2.4計算公式消力池深度按下式計算：式中d----消力池深度(m);o?----水躍淹沒系數，采用1.05~1.10;a----水流動能校正系數，采用1.0~1.05;q-----過閘單寬流量(m2/s);φ-----流速系數，根據《水力計算手冊》表4-2-1,按寬頂堰閘孔出流取0.85,按溢流壩出流取0.95;b?----消力池首端寬度(m);b?--—-消力池末端寬度(m);T?----由消力池底板頂面算起的總勢能(m);△Z----出池落差(m);消力池長度按下式計算：L,=Ls+βL,式中L,----消力池長度(m);L,-----消力池斜坡段水平投影長度(m);β-----水躍長度校正系數，采用0.7~0.8;L----—水躍長度(m)。消力池底板厚度t按下列公式公式并取其最大值：消力池底板始端厚度(m);----閘孔泄水時的上、下游水位差(m);k?-----消力池底板計算系數，取0.15~0.20;k?-----消力池底板安全系數，取1.1~1.3;U-----作用在消力池底板底面的揚壓力(kPa);W-----作用在消力池底板頂面的水重(kPa);P.----作用在消力池底板上的脈動壓力(kPa),取躍前收縮斷面流速水頭值的5%;Y----消力池底板的飽和重度(kN/m)。消力池厚接海漫，根據《水閘設計規(guī)范》,海漫長度計算公式如下：L=K?\q.√AH式中：L-----海漫計算長度(m);△H----閘孔泄水時的上、下游水位差(m);q.-----消力池末端單寬流量(m3/s);K?——海漫長度計算系數，對于中粗砂取12~11,本工程取11。海漫末端的河床沖刷深度可按公式：式中：d.—-—海漫末端河床沖刷深度(m);q。—-海漫末端單寬流量(m3/s);Vo-----河床圖紙允許不沖流速(m/s);h-----海漫末端河床水深(m)。5.5.2.5計算成果消能防沖穩(wěn)定分析計算結果見表5.3-7。泄流孔數閘門開度(m)過閘流量(m3/s)閘上水閘下水收縮水深hc躍后水深長度池深抗沖厚抗浮長度末端沖刷深度5全開正常水位全開正常水位(3/4開度)正常水位(1/2開度)正常水位(1/4開度)3正常水位全開正常水位(3/4開度)正常水位(1/2開度)正常水位(1/4開度)續(xù)表5.3-7閘壩段消能工水力計算成果表泄流孔數閘門開度(m)過閘流量(m3/s)閘上水位(m)閘下水位(m)收縮水深hc躍后水深水躍型式消力池長度池深抗沖厚度(m)抗浮長度末端沖刷深度1正常水位全開遠離式水躍正常水位(3/4開度)遠離式水躍正常水位(1/2開度)遠離式水躍正常水位(1/4開度)遠離式水躍5.5.2.6消力池結構設計5.5.2.7海曼設計1.96m,本次設計取海漫長度為54m,采用金屬網石籠結構，厚0.5m,末端設置塊石防1)閘壩上、下游翼墻力池段翼墻頂高程取90.40m,頂寬0.6m,采用衡重式C15埋石混凝土結構。消力池段工程上游河段淤積嚴重，本工程擬在河道左岸即干渠進口上游左側襯砌一段M7.5漿砌石護岸連接干渠左邊墻，全段長55m。該段河岸襯砌可同時恢復水閘左岸魚塘水毀岸堤。根據水閘下游岸坡現狀，消力池末端至河道中心樁號K0+136.5段河岸被洪水沖刷嚴重，大部分已形成裸露陡坎，本次設計按5年一遇設計洪水設計，采用衡重式C15埋石混凝土結構。擋墻頂高程為89.30m。河道中心樁號K0+136.5~K0+200段為河道縮窄段，水流較急，本次設計該段為貼坡式M7.5漿砌石護坡。其中樁號KO+136.5~K0+156.5位漸變段。樁號K156.5~K0+200段漿砌石貼坡坡比為1:1,貼坡厚0.8m,護坡頂高程為5.5.3.2岸墻結構穩(wěn)定、應力計算(1)計算公式①抗滑穩(wěn)定計算公式：f'一邊墻基底面與地基之間的抗剪斷摩擦系數，本工程取0.7;C1—邊墻基底面與地基之間的抗剪斷粘結力，取0.35MPa。A—基底面積(m2);②抗傾覆穩(wěn)定計算公式：③應力驗算公式：式中：PΣG一作用在邊墻上的全部豎向荷載(包括揚壓力，kN);A—基底面的面積(m2):ZM—作用在邊墻上的全部豎向和水平向荷載對于基礎底面垂直水流方向形心軸的力矩(kN.m);W—基底面形心軸的截面矩(m)。(2)計算斷面根據工程及各邊墻結構特點，本次結構穩(wěn)定、應力計算選擇最不利截面形式為代表，具體結構形式如圖5.5-3。域VV:圖5.5-3各擋墻最不利結構斷面(3)計算工況本次穩(wěn)定計算復核的控制工況及荷載組合見表5.5-8。表5.5-8邊墻控制工況及荷載組合表計算項目自重水重靜水壓力揚壓力土壓力重力式結構墻前、墻后水位差√√√√√衡重式結構√√√√√(4)計算結果岸墻結構合計算工況抗滑穩(wěn)定安全系數K抗傾覆穩(wěn)定安基底最大應力(kPa)基底最小應力(kPa)基底允許承載力結構合墻后水位差結構合結構合墻后水結構合計算結果表明：各邊墻抗滑穩(wěn)定安全系數Kc,抗傾覆穩(wěn)定安全系數K?均大于規(guī)范允許值，基底最大應力小于地基允許承載力(詳見5.1節(jié)基本資料),并未出現拉應力，故各邊墻結構穩(wěn)定及應力滿足規(guī)范要求。5.5.3.3岸墻基礎抗沖刷復核(1)計算公式根據《堤防工程設計規(guī)范》GB50286-2013,平順護岸沖刷深度計算公式如下：n—與岸坡在平面上的形狀有關，一般取0.25;經過計算，本工程上游河岸基礎局部沖刷深度為0.82m,下游河岸基礎沖刷深度為0.93m,因此本工程上、下游護岸基礎埋深均設置成1m,滿足抗沖刷要求。5.6灌溉干渠XX水閘干渠進口位于閘壩左岸約50m處，進口高程88.40m,進口段寬4~7m。目前干渠進口至干渠控制閘段長145m其中前95m底板及右邊墻未襯砌，干渠左邊墻為左岸魚塘塘堤，已被洪水完全沖毀。本次設計按5年一遇洪水對干渠邊墻進行襯砌，邊墻采用M7.5漿砌石擋墻結構，墻頂高程為90.5m,寬0.6m,其中干渠左邊墻襯砌長度為93m,5.7對外交通公路距XX縣大橋鎮(zhèn)政府約8km。進閘道路為淺村至閘壩位置段道縣道段3km為已有硬化的村級道路。進閘道路總長800m,其中前620m路面為泥結石路面，坑洼不平，路面寬度3.5~4.5m。后180m為干渠岸堤道路，寬0.8~1.5m,只能共人行通過。本次除險加固擬對180m岸堤道路擴寬，路基寬4.5m,路面寬3.5m,硬化該800m5.8水閘安全觀測、水情測報系統5.8.1水位流量觀測5.8.2位移觀測情況。觀測方法采用主要采用水準測量方法。本工程共設位移標點16點。觀測點的布5.8.3揚壓力監(jiān)測5.8.4水文、氣象監(jiān)測5.8.5閘下流態(tài)和沖刷淤積5.8.6監(jiān)測設備、設施的管理(2)所有基點和觀測點，都應該有考證表，并繪制總體布置圖。水準基點應定期(3)應及時清除影響測值的一切障礙物。5.8.7監(jiān)測設備、設施的管理5.8.8工程觀測主要儀器表5.8-1工程觀測主要儀器表序號項目名稱單位數量備注1自動雨量計臺12自動溫度計臺13全站儀套14電子水準儀套15普通經緯儀套16水位尺套27玻璃鋼塔尺把25.9管理區(qū)布置編號項目名稱土石方明挖(m1)土石方填筑(m3))模板(m2)鋼材(t)閘室部分(二)消力池及海曼段(三)上下游護岸工程二灌溉干渠工程三四管理區(qū)工程五2六安全監(jiān)測工程63八導流工程二臨時交通工程三四合計6機電及金屬結構(1)《水利水電工程初步設計報告編制規(guī)程》SL619-2013;(4)《通用用電設備配電設計規(guī)范》GB50055-2011(電動機章節(jié));(5)《繼電保護安全自動裝置技術規(guī)范》GB/T14285-2006:(10)《混凝土壩安全監(jiān)測技術規(guī)范》DL/T5178-2003;(11)《水電工程水情自動測報系統技術規(guī)范》NB/T3003-2013;(12)《水情自動測報系統技術條件》DL/T1085-2008;(14)《水文自動測報系統技術規(guī)范》SL61-2003;(15)《工業(yè)電視系統工程設計規(guī)范》GB50115-2009;(18)《廣西南寧市XX縣XX水閘(中型)安全鑒定成果核查意見》。(二)電氣設計內容XX水閘是一座以灌溉為主，兼顧兩岸交通的中型水閘?，F狀XX水閘為5扇弧形鋼閘門，采用葫蘆人工拉吊啟閉。灌溉渠道進水口控制閘門2扇鋼筋砼平板閘門，各配1本次水閘電氣設計包括：擋水壩5孔閘門及啟閉機、灌溉控制閘2孔閘門及啟閉機6.1.1接入電力系統方式XX水閘目前無供電線路。經現場勘測，XX水閘附近有1回10kV線路經過，本次除險加固工程擬從該10kV架空線路“T”接，線路長約0.2km,并兼作施工用電線路，導線選擇JKLYJ-50型。6.1.2供電方式6.1.2.1水閘低壓負荷估算重建的XX水閘共設5孔工作閘門，共配5臺2×10t的固定卷揚式啟閉機，配套電動機功率為5×7.5kW=37.5kW:泄洪閘檢修閘門配1臺2×10t電動葫蘆電動機2×13kW:灌溉閘配2臺8t的手電兩用螺桿啟閉機2×2.2kW;閘壩照明5kW;管理房用電15kW;6.1.2.2水閘供電方式電設備進行供電。另增設1臺的柴油發(fā)電機作為備用電源，以確保10kV線路事故或故6.1.3電氣主接線側采用線路-變壓器組接線方式，0.4kV側采用單母線接線方式；水閘設配電變壓器16.1.4主要電氣設備選擇1、短路電流計算表6.2-1。變壓器低壓側(0.4kV)1、次暫態(tài)短路電流I"(kA)2、沖擊短路電流ich(kA)3、穩(wěn)態(tài)短路電流100(KA)4、短路容量S"(MVA)依照短路電流計算成果進行各級電壓的設備選擇和校驗，確定所選電氣設備各項技(1)主變壓器的選擇序號單臺功率數量計算負荷(kW)工作負荷檢修負荷1工作閘門啟閉機5213管理房用電14啟閉機房檢修用電526閘壩照明用電5155合計根據上述負荷統計，水閘的正常工作負荷為61.4kW,檢修負荷為51kW。確定，并略有裕度。按線損系數取0.05,負荷同時系數取0.6,額定變比短路阻抗連接組別總重量臺數V1額定電壓額定頻率本體額定電流熔絲額定電流最大開斷容量(三相)數量1組表6-1-4避雷器YH5WS-17/50型主要技術參數額定電壓持續(xù)運行電壓參考電壓0.75倍直流電壓下最大泄流雷電沖擊電流下殘壓(8/20)陡坡沖擊電流下殘壓(1/4)數量57.5kV(峰值)50kV(峰值)1組表6-1-5計量箱體額定電壓額定頻率額定電流電流互感器電壓互感器數量不銹鋼外殼1個選用預付費式有功、無功電能表，采用三相四線制接線。0.4kV配電設備選擇為：0.4kV母線進線選用ZR-YJV-型電力電纜；選用1面按每次只操作一扇閘門啟閉機1×5.5kW和電機功率因數0.85計算，則柴油發(fā)電機容量為：7.5kW/0.85/0.12=73.5kW。故選1臺容量為75kW的備用柴油發(fā)電機組。6.1.5輸電線路本工程主電源從附近10kV電網架空線路T接，經0.2km分支架空絕緣線路引接至6.1.6過電壓保護及接地(1)過電壓保護為防止沿線路的雷電侵入波及操作過電壓造成電氣設備損壞，在10kV線路進線和(2)接地裝置采用熱鍍鋅角鋼和圓鋼，規(guī)格為：垂直接地體鍍鋅角鋼∠63×6,水平接地體鍍鋅圓鋼φ18,埋深0.8m;接地網外緣應閉合，外緣各角應做成圓弧形，圓弧半徑為2.5m。自水閘啟閉機5面掛墻式控制箱布置于室內下游側；左岸灌溉渠控制閘室內布置2面掛墻式控制箱；1面GCS型抽出式低壓配電屏、1面水閘控制LCU屏和1臺UPS均布置在新水泵及施工照明等設備，最大負荷約為70kW,本設計考慮采用“永臨結合”,利用新設水閘電氣一次主要設備匯總表見表6-1-6:表6-1-6XX水閘電氣一次主要設備匯總表序號型號及技術參數單位數量1配電變壓器臺12套1310kV高壓跌落式熔斷器只3410kV避雷器只350.4kV低壓計量箱型號由供電部門指定或提供面160.4kV低壓配電屏面17管理房配電柜個18照明配電箱PXZR型個39水閘照明系統(燈、開關、插座、導線等)項110kV架空絕緣線路電力電纜m電力電纜m序號型號及技術參數單位電力電纜m電力電纜m電力電纜m電力電纜m電纜支架電纜橋架、電纜管等噸1電纜防火項1熱鍍鋅型鋼(-40扁鋼，∠50角網)噸6.1.8水閘監(jiān)控、繼電保護和通信當上游來水量較大，庫水位已高過正常蓄水位92.10m時，僅對3#閘門(中孔)進行控泄，使之維持在正常蓄水位92.10m附近運行；當來水量很大時，在3#閘門全打開的基使水閘維持在正常蓄水位92.10m附近運行；當洪峰預報到來前，5孔閘門全打開泄洪。關閉閘門時與上述操作順序相反。水閘最多同時操作的閘門為2扇。左岸灌溉閘2扇工(3)在水閘啟閉機房控制箱上直接手動控制水閘啟閉操6.1.8.2繼電保護、測量及通信(1)按《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)范》要求設計。當電氣設備發(fā)生故障、a.變壓器保護在10kV進線側配有跌落式高壓熔斷器，其保護功能為：反時限電流速斷保護，過(3)測量表計裝置(1)設計原則(2)監(jiān)控系統總體設計方案一(采用1套LCU監(jiān)控5扇閘門)方案二(采用5套LCU監(jiān)控5扇閘門)設備多，投資大；安裝、維護工作量大。比較結果不推薦(4)監(jiān)控系統拓撲結構地控制LCU柜(集中控制級)和中控室監(jiān)控主機(中控級)。通●現地控制LCU柜(集中控制級):布置在水閘中控室，機柜內含PLC(可編程控(5)監(jiān)控系統功能●水閘LCU的功能二開關量輸出(D0)三模擬量輸入(AI)序號數量開關量輸入(DI)11打開閘門52關閉閘門53閘門停5序號1閘門上升52閘門下降53閘門停54閘門上升卡阻55閘門下降卡阻5657現地控制位置58閘門荷重過載59電磁抱閘行程開關松開551水閘LCU故障11水閘雨量計1故選擇1套高性能的PLC(可編程序控制器),其監(jiān)控點數設定為(預留