南引交叉泄水閘設(shè)計(jì)綜述

梅 林，張 明，郝菲菲

(大慶市松嫩工程管理處，黑龍江 大慶 163311)

南引交叉泄水閘設(shè)計(jì)綜述

梅 林，張 明，郝菲菲

(大慶市松嫩工程管理處，黑龍江 大慶 163311)

南引交叉泄水閘是南引泄水干渠與安肇新河的交叉建筑物，設(shè)計(jì)流量30m3/s，原有建筑物孔口尺寸為4m(寬)×3.2m(高)×2孔。南引交叉泄水閘現(xiàn)場(chǎng)安全檢測(cè)報(bào)告結(jié)論：該閘評(píng)定為Ⅳ類水閘，拆除重建。而且圍堤加寬、加高，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)不能滿足要求，故本次設(shè)計(jì)在原位置拆除重建，文章對(duì)重建的南引交叉泄水閘進(jìn)行了敘述。

泄水閘；工程設(shè)計(jì)；水力計(jì)算；閘室穩(wěn)定計(jì)算

1 概 況

南引交叉泄水閘位于安肇新河右堤22+000處，是南引泄水干渠與安肇新河的交叉建筑物，設(shè)計(jì)流量30m3/s，原有建筑物孔口尺寸為4m(寬)×3.2m(高)×2孔。南引交叉泄水閘現(xiàn)場(chǎng)安全檢測(cè)報(bào)告結(jié)論：該閘評(píng)定為四類水閘，拆除重建。而且圍堤加寬、加高，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)不能滿足要求，故本次設(shè)計(jì)在原位置拆除重建。

2 設(shè)計(jì)等別

胖頭泡蓄滯洪區(qū)圍堤按照2級(jí)堤防設(shè)計(jì)；圍堤上建筑物按照2級(jí)建筑物設(shè)計(jì)，因此，南引交叉泄水閘按2級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。

3 工程設(shè)計(jì)

3.1 工程布置

新建南引交叉泄水閘由進(jìn)口鋪蓋、進(jìn)口U型槽段、進(jìn)口閘室段、涵洞段、出口閘室段，消力池及海漫段組成。新建閘底板高程與原設(shè)計(jì)相同，為125.30m。進(jìn)口鋪蓋長12.50m，底寬11.0m，兩側(cè)邊坡為1：3.0，采用0.15m厚混凝土板護(hù)砌，下設(shè)0.10m厚砂礫石、無紡布一層；進(jìn)口段U型槽結(jié)構(gòu)長10.0m，寬11.0m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，底板厚1.0m，與兩岸聯(lián)接設(shè)擋土墻；進(jìn)口閘室段采用鋼筋混凝土方涵結(jié)構(gòu)，3孔布置，每孔尺寸為：2.7m(寬)×3.3m(高)，設(shè)閘門，長9m，閘室段底板高程為125.30m,閘室段上部設(shè)工作橋；洞身段采用混凝土方涵共2節(jié)，每節(jié)長度為10m；出口閘室段采用鋼筋混凝土方涵結(jié)構(gòu)，3孔布置，每孔尺寸為：2.7m(寬)×3.3m(高)，設(shè)閘門，長10m，閘室段底板高程為125.30m,閘室段上部設(shè)工作橋；消力池段采用鋼筋混凝土U型槽結(jié)構(gòu)，長13.70m，寬度由10.4m漸變至14.0m。海漫段長19.3m, 寬度由14.0m漸變至18.0m，采用0.30m厚干砌石護(hù)砌,下設(shè)0.15m厚砂礫石，無紡布一層，末端設(shè)防沖槽。

南引交叉泄水閘工程量詳見表1。

3.2 水力計(jì)算

拆除建筑物閘底板高程為原有建筑物底板高程。新建建筑物底板高程根據(jù)測(cè)量1∶500地形圖確定[1-2]。

采用下列公式計(jì)算過流量：

過流公式采用如下：

(1)

式中：Q為設(shè)計(jì)流量，m3/s；σ為淹沒系數(shù)；ε為側(cè)收縮系數(shù)；m為流量系數(shù)；B為孔凈寬，m；H0為計(jì)入行近流速水頭的堰上水頭，m。

水力計(jì)算成果見表2。

表1 南引交叉泄水閘工程量表

表2 水力計(jì)算成果表

經(jīng)計(jì)算過流能力滿足設(shè)計(jì)要求。

3.3 消能計(jì)算

消能計(jì)算包括消力池深度、長度計(jì)算，海漫長度計(jì)算[3-4]。

1)消力池深度計(jì)算采用公式：

(2)

d=σ0hc″-hs′-△Z

(3)

(4)

(5)

2)消力池長度計(jì)算：

Lsj=Ls+βLj

(6)

Lj=6.9(h″c-hc)

(7)

式中：Lsj為消力池長度，m；Ls為消力池斜坡段水平投影長度，m；β為水躍長度校正系數(shù)；Lj為水躍長度，m。

3)海漫段長度計(jì)算：

海漫段長度可按下式計(jì)算：

(8)

式中：LP為海漫長度，m；q′為消力池未端單寬流量；Ks為海漫長度計(jì)算系數(shù)。

消能計(jì)算成果見表3。

表3 消能防沖計(jì)算統(tǒng)計(jì)表

3.4 閘室段穩(wěn)定分析計(jì)算

閘室沿基底面抗滑穩(wěn)定的安全系數(shù)及基底應(yīng)力按下列公式計(jì)算：

(9)

式中：Kc為計(jì)算抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；∑G為作用于閘室、擋土墻基底全部豎向荷載之和；∑H為作用于閘室、擋土墻全部水平向之和；f為閘室、擋土墻底面與地基巖石之間的摩擦系數(shù)。

閘室段基底應(yīng)力計(jì)算公式：

(10)

偏心距按以下公式計(jì)算：

(11)

式中：A為底板底面的面積；B為閘室、擋土墻基底寬度；∑G為作用于擋土墻基底全部豎向荷載之和；∑Ma為各力對(duì)前趾端點(diǎn)力矩。

閘室穩(wěn)定計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 閘室穩(wěn)定計(jì)算成果表

經(jīng)過計(jì)算，閘室段基底面抗滑穩(wěn)定及地基應(yīng)力滿足要求。

3.5 滲流穩(wěn)定計(jì)算

按《水閘設(shè)計(jì)規(guī)范》中4.3.2規(guī)定，在工程規(guī)劃和可行性研究階段，初步擬定閘基防滲長度應(yīng)滿足下列公式：

L>C△H

(12)

式中:L為閘基防滲長度，即閘基輪廓防滲部分水平段和垂直段長度的總和，m；ΔH為上、下游水位差，按上游擋水，下游無水最不利情況考慮；C為允許滲徑系數(shù)值。

計(jì)算成果見表5。

表5 滲流計(jì)算成果表

經(jīng)驗(yàn)算，實(shí)際防滲布置長度均大于計(jì)算需要長度，滲透穩(wěn)定滿足要求。

4 結(jié) 論

通過本次原址重建使該泄水閘同時(shí)滿足南引泄水的要求和胖頭泡圍堤防洪的要求。

[1]李樹慧,張銀華.水閘設(shè)計(jì)中消能控制條件計(jì)算[J].科技信息,2012(07):49-50.

[2]劉偉峰,張瑞.農(nóng)田水利工程中水閘設(shè)計(jì)的探索[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào),2012(14):23-25.

[3]王君,廖偉.中小型水閘設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)初探[J].中國西部科技,2011(15):96-97.

[4]陳貝.淺談水閘設(shè)計(jì)時(shí)問題分析及應(yīng)用[J].科技傳播,2011(10):30-32.

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2017-05-22

梅林(1986-)，男，遼寧營口人，助理工程師；張明(1974-)，男，黑龍江大慶人，工程師；郝菲菲(1988-)，女，黑龍江嫩江人，工程師。

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