土石壩泄水建筑物布置及體型設(shè)計(jì)

土石壩泄水建筑物布置及體型設(shè)計(jì)摘要:通過分析某大中型土石壩水庫(kù)的泄水建筑物工程特點(diǎn)，我們從工程所在區(qū)自然環(huán)境、地形特征、泄水建筑物水力因素等著手分析，對(duì)該過程泄水建筑物的布置及體型設(shè)計(jì)做了系統(tǒng)的論述與完善，妥善的處理了泄水建筑物布置及泄洪問題，能夠達(dá)到樞紐所要求的各種項(xiàng)目?jī)?nèi)容。關(guān)鍵詞:土石壩;水工模型試驗(yàn);泄水建筑物;布置;設(shè)計(jì)刖言這些年來，由于我國(guó)水庫(kù)工程的逐漸發(fā)展進(jìn)步，水庫(kù)大壩工程對(duì)于我國(guó)的防災(zāi)減患和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著極大的影響。然而還是有部分水庫(kù)在發(fā)展期間，也存在著很多問題，如泄水建筑物設(shè)計(jì)不合理，防洪性能差等，只要出現(xiàn)問題，不僅會(huì)影響到人們的生產(chǎn)生活，還會(huì)制約我國(guó)水利工程的發(fā)展。以下我們來對(duì)土石壩泄水建筑物的布置設(shè)計(jì)相關(guān)因素進(jìn)行詳細(xì)探討：1工程概況某土石壩水庫(kù)屬紅河水系，水庫(kù)徑流面積5.8k皿，距縣城7燦。是一座以灌溉為主，兼顧人畜飲水及下游防洪綜合利用的中水庫(kù)工程。工程總投資105萬元。水庫(kù)在1992年10月進(jìn)行投建，1993年8月完工。攔河壩工程都是均質(zhì)壩，設(shè)計(jì)灌溉面積12.22萬畝，總庫(kù)容為1280萬m3，興利庫(kù)容1266萬m3，校核洪水位1193.7m,設(shè)計(jì)洪水位1193.2m，正常蓄水位1193.0m，死水位1176.0m，輸水建筑物設(shè)立在左岸，為有壓涵洞，壩下埋管，壩后放水，溢洪道布置于右岸，為開敞式正槽溢洪道，進(jìn)口設(shè)有閘墩和閘板，必要時(shí)可以供水，增加蓄水量，水庫(kù)主要灌溉周邊1250萬畝農(nóng)田地，承擔(dān)供給約3000人、2000頭大牲畜的飲用水。水庫(kù)各建筑物抗震程度在VII度。大壩設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期為50年(P=2%)，相應(yīng)洪峰流量275m3/s;校核洪水重現(xiàn)期為1000年(P=0.1%)，相應(yīng)洪峰流量478m3/s;消能防沖設(shè)計(jì)洪水重現(xiàn)期為30年一遇，相應(yīng)洪峰流量242m3/s。在水庫(kù)除險(xiǎn)加固項(xiàng)目中，水文資料的收集和整理是很重要的環(huán)節(jié)，一般內(nèi)容就是對(duì)水庫(kù)實(shí)施防護(hù)標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核，復(fù)核原設(shè)計(jì)的堤壩防洪要求和設(shè)計(jì)洪水是否要調(diào)整，水庫(kù)大壩的抗洪性是否符合我國(guó)當(dāng)前的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，設(shè)計(jì)的最大下泄量能否安全下泄。2、大石壩泄水建筑物布置與設(shè)計(jì)原則2.1設(shè)計(jì)原則在對(duì)大石壩泄水建筑物進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)時(shí)，要根據(jù)當(dāng)?shù)氐膰?guó)土整治情況、對(duì)水、田、林、路進(jìn)行綜合考慮，還要關(guān)注到其他用水部門如發(fā)電、人畜飲水的需求，集中安排，統(tǒng)籌規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)科學(xué)設(shè)計(jì)，利于管理控制，借助豐富的水土資源，擴(kuò)大灌溉領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的最佳效益。規(guī)劃設(shè)計(jì)通常按照以下原則：大石壩泄水建筑物工程在設(shè)計(jì)期間要確保灌溉用水的單位水量能達(dá)到最佳效益，也即要增強(qiáng)單位水量的灌溉范圍和灌溉效果。大石壩泄水建筑物工程的建設(shè)要考慮到防洪、抗?jié)?、排漬、交通航運(yùn)、水電和城市地區(qū)的工業(yè)建設(shè)、居民生活用水等，順應(yīng)時(shí)代發(fā)展需求，在一定程度上改善旱災(zāi)和洪災(zāi)。大石壩泄水建筑物工程設(shè)計(jì)要在確保灌溉區(qū)水資源到位的前提下，綜合分析灌溉效益，進(jìn)而制定科學(xué)的水庫(kù)輸水隧洞設(shè)計(jì)措施。對(duì)灌溉區(qū)域的水源加以利用要達(dá)到灌區(qū)地帶的水利規(guī)劃方案，要在確保不破壞生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w情況，對(duì)灌區(qū)地表水地下水實(shí)施全面利用；實(shí)現(xiàn)蓄水、飲水和排水一體，渠道、溝渠、水塘等儲(chǔ)水設(shè)施的綜合利用，提高灌區(qū)水源利用率。2.2前期準(zhǔn)備在以往的水庫(kù)除險(xiǎn)加固設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員往往會(huì)忽視勘察階段，僅靠經(jīng)驗(yàn)施工，使得設(shè)計(jì)方案與實(shí)際情況不一致的情況總是發(fā)生，為除險(xiǎn)加固工程帶來更多難題，因此實(shí)地勘察很關(guān)鍵。實(shí)地勘察要明確幾點(diǎn)：來水情況、水庫(kù)梯度調(diào)水、引水途徑是否暢通、布局設(shè)置是否科學(xué)、涵洞閘門是否合理、渠道寬度及用材是否符合要求等。之前的水庫(kù)除險(xiǎn)加固項(xiàng)目的數(shù)據(jù)資料，注重大壩的除險(xiǎn)加固措施，水位上漲的時(shí)長(zhǎng)和流量情況。對(duì)溢洪道的分析，其中溢洪道的材質(zhì)種類、閘門高度規(guī)格、孔數(shù)要求、底板高程等。對(duì)于洪水處理問題，在工程設(shè)計(jì)期間，要明確水庫(kù)泄流對(duì)附近居民的生命安全威脅、經(jīng)濟(jì)制約及工程抗洪性，水庫(kù)蓄水情況的調(diào)節(jié)、各水位間的高度差，利于調(diào)整完善，實(shí)現(xiàn)好洪水防范措施。3泄水建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1溢洪道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)深入研究我國(guó)的大中型水庫(kù)溢洪道工程，其中溢洪道建設(shè)最為普遍的結(jié)構(gòu)就是砌石結(jié)構(gòu)，閘門通常使用的是混凝土。然而在由砌石建成的溢洪道工程中，由于長(zhǎng)期的環(huán)境影響，洪水沖刷浸泡，損害程度較深；由混凝土建成的閘門來說，裂縫和碳化情況也總會(huì)出現(xiàn)，因此要加大力度的對(duì)大中型水庫(kù)溢洪道工程的加固和保護(hù)。對(duì)于大中型水庫(kù)溢洪道工程的除險(xiǎn)加固期間，要進(jìn)行全方面的監(jiān)測(cè)，采取合理實(shí)用的規(guī)劃方案，以實(shí)際出發(fā)，選擇合適的措施。3.2放空泄洪（導(dǎo)流）隧洞結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)合地形特征和入選的壩型布置，通常防空隧洞坐落于左岸溢洪道與大壩間，隧洞一般包括進(jìn)口段、閘門豎井、城門型無壓段和出口消能段等，隧洞總有366.06米。其中進(jìn)水段屬于有壓段，進(jìn)口底板長(zhǎng)度在951米。運(yùn)用矩形斷面操作，斷面規(guī)格在2.40x3.00m（寬x高），邊墻則由厚度在40cm的混凝土進(jìn)行襯砌而成，有壓段距離是120米。閘門豎井一般布局在泥質(zhì)灰?guī)r中，閘底板通常長(zhǎng)度是9米，底板厚度是1米。豎井的挖設(shè)規(guī)格在9.00mx5.90m（長(zhǎng)x寬），增設(shè)必要的工作閘門和檢修閘門。井底通常高程是951米，豎井平臺(tái)的高程則是993米，平臺(tái)頂有相應(yīng)的閘門啟閉機(jī)房，且公路與左壩肩連接。豎井后端一般設(shè)有通氣孔。洞身通常是城門洞型無壓洞，斷面大小是2.60mx3.90m（寬x高），直墻段高2.60m，形狀是半圓型拱，半徑是1.30m。洞身總距離是160.00m，底坡i=1/22，底板、邊墻和頂拱都是厚度在40cm的混凝土進(jìn)行襯砌。3.3護(hù)坡盡可能的保持原有的壩基，若是損傷較小，可作微調(diào)或者修整，從而保證護(hù)坡的安全穩(wěn)定性。若是大壩高度低于20米，那么砼六方預(yù)制塊厚度要保持在10cm，若是大壩高度超過20米，預(yù)制塊厚度保持在13cm，大壩下游位置使用草皮護(hù)坡即可。3.4對(duì)水庫(kù)增容和恢復(fù)庫(kù)容問題對(duì)于泄水建筑物的布置設(shè)計(jì)方面要重視水庫(kù)增容與恢復(fù)庫(kù)容問題。一些水庫(kù)，因安全隱患，在汛期通常利用降低水位的措施，時(shí)間一長(zhǎng)，水庫(kù)調(diào)蓄能力會(huì)逐漸減弱，或者在運(yùn)行多年后，庫(kù)底淤泥加劇，極大的降低了水庫(kù)容量，基于此，在適量增加資金投入的基礎(chǔ)上，對(duì)于土石壩泄水建筑物的布置規(guī)劃，可對(duì)水庫(kù)容量進(jìn)行擴(kuò)增和恢復(fù)，提高水庫(kù)經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益，若是任務(wù)量過重，可分次進(jìn)行。3.2隧洞導(dǎo)流與涵管導(dǎo)流(下轉(zhuǎn)第381頁)這種方式適用于地勢(shì)崎嶇的河流，根據(jù)河流的地勢(shì)特點(diǎn)、土層情況來選擇。通常而言對(duì)壩址河床窄、導(dǎo)流水流量下地勢(shì)崎嶇的河流地段較適宜。并且，隧道導(dǎo)流的施工成本高泄水性卻較差，因此，施工期間通常要采取淹沒坑基的措施或者另辟渠道來進(jìn)行施工，只有在環(huán)境較惡劣的情況下才會(huì)采取隧洞導(dǎo)流，盡可能的與永久隧道結(jié)合，能夠在一定程度上減少施工經(jīng)費(fèi)和任務(wù)量。涵管導(dǎo)流通常適用于土壩或堆石壩工程中，如水流量小或者在枯水期時(shí)要進(jìn)行導(dǎo)流，則適用該方式。由于該技術(shù)一般是利用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，能夠增強(qiáng)工程施工質(zhì)量和性能水平，能夠取得良好的成果。然而，在施工期間一定要明確鋼筋混凝土的特性，確?；炷恋馁|(zhì)量性能達(dá)標(biāo)。4結(jié)語總的來說，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)的優(yōu)化發(fā)展下，大型水庫(kù)土石壩工程有了一定程度的發(fā)展，對(duì)泄水建筑物的優(yōu)化布置及合理設(shè)計(jì)，對(duì)工程施工質(zhì)量、成本支出、工期進(jìn)度有重要影響。所以，施工方要結(jié)合具體情況，制定合理的泄水建筑物的布置與體型設(shè)計(jì)方案，保證水庫(kù)土石壩的施工質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)水利工程的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益的協(xié)調(diào)，確保水利工程的正常運(yùn)