巫溪縣鎮(zhèn)泉引水電站工程閘壩消能防沖設計

袁衛(wèi)

【摘 要】鎮(zhèn)泉電站閘壩上下游水頭低，下游水位變幅較大，采用底流消能，消能防沖設計洪水標準為20年一遇。閘壩下游布置有消力池、海漫及拋石防沖槽等消能防沖設施。

【關鍵詞】消能防沖；設計

1.概況

巫溪縣鎮(zhèn)泉引水電站為后溪河干流第三座梯級，采用跨流域引水開發(fā)模式，工程壩址位于后溪河中下游的長河壩河段，壩址以上集水面積468.60km2；水庫正常蓄水位328.50m，設計洪水標準為20年一遇，設計洪峰流量為1540m3/s，相應設計洪水位328.50m，校核洪水標準為50年一遇，校核洪峰流量為1910m3/s，相應校核洪水位328.93m，水庫總庫容38萬m3，電站裝機容量30MW。

攔河閘壩建于覆蓋層上，覆蓋層由砂礫卵石、粉細砂、淤泥質(zhì)粘土等組成，下伏基巖為灰?guī)r。覆蓋層上部為厚10.10～14.0m、下部為厚4.70～11.50m的砂礫卵石，中部夾有厚2m的粉細沙層及厚3.50～6.90m的淤泥質(zhì)粘土層。覆蓋層最大厚度為34.50m。

工程主要建筑物由攔河閘壩、引水建筑物、電站建筑物等組成。攔河閘壩采用寬頂堰加平板閘門的開敞式水閘，包括泄洪閘與沖砂閘。泄洪閘共4孔，閘壩段長52.5m，孔口寬度10m。閘室底檻高程321.20m，底板厚度2.50m，上下游設齒墻，齒深1.0m，底板順水流向長22.0m，閘孔內(nèi)設檢修閘門和工作閘門。沖砂閘緊鄰泄洪閘布置于右岸，設1孔×10.0m，結(jié)構(gòu)與泄洪閘相同。

閘壩下游布置有消力池、海漫及拋石防沖槽等消能防沖設施。

2.消力池設計計算及結(jié)構(gòu)布置

2.1消力池設計計算

鎮(zhèn)泉電站閘壩上下游水頭低，下游水位變幅較大，故采用底流消能，消力池長度、深度根據(jù)《水閘設計規(guī)范》（SL265-2001）“附錄B消能防沖計算”所列公式進行計算。公式如下：d=σh"-h'-ΔZ

h"c=

h-T0h+=0

ΔZ=-

L=L+βL

L=6.9（h"-h）

式中：d—消力池深度（m）；

σ0—水躍淹沒系數(shù)，本工程取1.05；

h"c—躍后水深（m）；

hc—收縮水深（m）；

a—水流動校正系數(shù)，本工程取1.0；

q—過閘單寬流量（m2/s）；

b1—消力池首端寬度（m）；

b2—消力池末端寬度（m）；

T0—由消力池底板頂面算起的總勢能（m）；

ΔZ—出池落差（m）；

hs'—出池河床水深（m）。

Lsj—消力池長度（m）；

Ls—消力池斜坡段水平投影長度（m）；

β—水躍長度校正系數(shù)；

Lj—水躍長度（m）。

消能防沖設計洪水標準為20年一遇洪水，庫水位為328.50m，相應下泄流量為1540 m3/s。根據(jù)閘孔各孔、各級開度時，相應的下泄流量和下游水位計算消力池的深度和長度。計算結(jié)果詳見表1。

表1 消力池計算成果表

根據(jù)底流消能計算成果，確定消力池深度為2.0m，長度為23.0m。

消力池底板抗沖和抗浮要求計算公式如下：

抗沖t=k

抗浮t=k

經(jīng)計算，抗沖要求厚度為1.37m，抗浮要求厚度為1.16m，因此，取消力池底板厚度1.50m。

2.2消力池結(jié)構(gòu)布置

消力池布置在閘室下游，消力池底板與閘室底板間斜坡坡度為1：4，斜坡與閘室底板間接2.0m寬的平段。消力池深2.0m，池長23.0m，底板高程319.20m，底板厚1.50m，采用C30W6F100混凝土結(jié)構(gòu)，底板下面設10cm厚C10素砼墊層，消力坎頂寬1.0m，內(nèi)坡坡度為1：0.5。在消力池下游底板布置排水孔，孔徑8cm，孔距2.0m，梅花型布置，底板鋪設一層300g/m2的無紡土工布作為反濾。消力池底板順水流方向共設3條沉降縫，沉降縫中設銅片止水，縫內(nèi)嵌浸瀝青杉木板。消力池左岸布置C20F100砼重力式擋墻，右岸布置C20F100砼衡重式擋墻，擋墻頂高程為327.60m，靠近閘室處墻頂以1：2的斜坡與水閘邊墩銜接。

2.3海漫及拋石防沖槽

當 ，且消能擴散良好時，海漫長度按下式計算：L=k

根據(jù)計算，海漫長度為49.25m，取海漫長度為50m，海漫上游端接消力池末端，其頂面高程321.20m。海漫上游20m范圍內(nèi)采用60cm厚M10漿砌塊石結(jié)構(gòu)，下游30m范圍內(nèi)采用60cm厚干砌塊石結(jié)構(gòu)，海漫下部設15cm厚碎石墊層和一層300g/m2的無紡土工布。海漫末端設拋石防沖槽，防沖槽為倒梯形斷面，底寬5.0m，槽深2.5m，兩側(cè)邊坡均為1：2.5，防沖槽石塊單重不小于400kg。

【參考文獻】

[1]水閘設計規(guī)范.（SL265-2001）.