廣西桂林市平野水電站迷宮堰設(shè)計(jì)要點(diǎn)

廣西桂林市平野水電站迷宮堰設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1溢流功能特性隧道是結(jié)構(gòu)創(chuàng)新、外形美觀的溢流壩。壩板的軸線布置在平坦的區(qū)域上，以延長溢流的長度。因此，在相同壩板的情況下，壩板的滲漏能力可以顯著增加，在低水位下的溢流流量可以顯著減少。當(dāng)泄流量一定時(shí),若采用迷宮堰,其堰頂高程可比常規(guī)直線堰適當(dāng)抬高,從而可增加引水水頭和調(diào)節(jié)庫容,提高水庫、水電站、引水和供水工程的經(jīng)濟(jì)效益;當(dāng)堰頂水頭受到限制時(shí),若采用迷宮堰,又可比常規(guī)直線堰宣泄更大的洪水;因而迷宮堰在溢流功能特性上具有明顯的優(yōu)越性。加上迷宮堰堰型新穎,外觀漂亮,投資節(jié)省,施工簡易,管理簡便等優(yōu)點(diǎn),在防洪、發(fā)電、灌溉、供水及旅游等方面有著極大的潛在效益,因而正得到良好的推廣和運(yùn)用。2桂林平野電路設(shè)計(jì)的應(yīng)用2.1城市交通樞紐工程桂林市平野水電站樞紐工程位于桂林市龍勝各族自治縣龍勝鎮(zhèn)平野村委境內(nèi)平寨河上,地理位置東徑109°56′北緯25°45′,距龍勝縣城15km,是中外合資企業(yè)桂林市龍瑞桑河水電開發(fā)有限責(zé)任公司投資開發(fā)的以發(fā)電任務(wù)為主的水利樞紐工程。引水樞紐設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇,校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為100年一遇。攔河引水低壩總長58m,其中右岸引水渠段13.5m,中間迷宮堰型溢流段33.12m,堰頂高程220.0m,左岸直線堰型溢流重力壩段11.38m,堰頂高程220.0m。電站設(shè)計(jì)裝機(jī)容量640KW,主要建筑物有攔河引水低壩一座長58m,引水隧洞437m,壓力前池一座,發(fā)電廠房一座,升壓站一座,輸電線路0.3km。2.2自然地形偏低,洪水標(biāo)準(zhǔn)較低該電站攔河引水低壩壩址處原河床高程218~219.7m,設(shè)計(jì)正常蓄水位220.0m,引水壩左岸為丘陵地形,大部分農(nóng)田、耕地、農(nóng)宅高程較高,局部區(qū)域地勢偏低,有少量農(nóng)田、住宅及平野小學(xué)地坪高程在222.5m及以下。據(jù)當(dāng)?shù)睾樗畾v史調(diào)查及本項(xiàng)目洪水核算成果可以確定,壩址處河段左岸現(xiàn)有防洪標(biāo)準(zhǔn)低于兩年一遇洪水,經(jīng)常遭遇洪水淹沒。鑒于當(dāng)?shù)亟跊]有該河段防洪建設(shè)的計(jì)劃,本項(xiàng)目設(shè)計(jì)中的壩址左岸洪水淹沒頻率很明顯不能大于該區(qū)域建壩前的洪水淹沒頻率,即兩年一遇洪水淹沒頻率。2.3橡膠壩、土石壩在考慮解決上述矛盾時(shí),共考慮了3個(gè)方案進(jìn)行比較:水力自動(dòng)翻板閘:它具有相同堰頂水頭下,其泄洪能力比常規(guī)溢流堰大,及宣泄相同流量洪水時(shí),其堰頂高程可以抬高的優(yōu)點(diǎn)。但它對過閘水流條件要求很高,它要求壩址上下游至少200m保持水流順直,經(jīng)過翻板閘各孔的水流必須對稱均勻,而且水質(zhì)含泥砂、雜物少,不能有淤堵。本項(xiàng)目壩址處河道彎曲嚴(yán)重,必須先對該河段水流進(jìn)行歸槽調(diào)整。因而它造價(jià)高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,需經(jīng)常檢修,運(yùn)行費(fèi)用大。橡膠壩:它與傳統(tǒng)的土石、鋼、木柵比,具有造價(jià)低,節(jié)省三材,施工期短,抗震性能好,不阻水,止水效果好及結(jié)構(gòu)簡單,施工方便,不阻礙河道行洪,美觀大方等優(yōu)點(diǎn)。但壩袋堅(jiān)固性較差,易風(fēng)化老化,易刺破,易磨損;遇到洪水時(shí)需排水排氣,且操作技術(shù)性強(qiáng);平時(shí)需專業(yè)人員管理,運(yùn)行管理費(fèi)用也較大。迷宮堰:它更具有在相同堰頂水頭下,泄洪能力比常規(guī)直線堰大很多,及下泄相同流量洪水時(shí),堰頂高程可適當(dāng)抬高的優(yōu)點(diǎn);它能在較低的水頭下,宣泄較大的洪水,當(dāng)堰頂水頭受到限制時(shí),它是一種理想的泄水建筑物,同時(shí)它結(jié)構(gòu)新穎,美觀大方,造價(jià)低,施工簡單,運(yùn)行管理簡便,管理費(fèi)用低。根據(jù)上述各方案有關(guān)工程實(shí)例的考察、總結(jié)和本項(xiàng)目的技術(shù)方案比較,經(jīng)多方面考慮,本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用迷宮堰型溢流壩段來加大泄量以達(dá)到建壩后不抬高壩址左岸區(qū)域洪水淹沒頻率的目的。3引水渠第4段是引花堰壩段,設(shè)計(jì)一遇4.5/s洪水時(shí),義務(wù)基根據(jù)地形地質(zhì)情況,引水壩壩址選在平野小學(xué)南面小溪入口以下54m處,壩前緣軸線垂直于河床。因壩址處僅右岸為山體,左岸平野小學(xué)校園地面高程222.5m左右,壩址上游農(nóng)田高程在221.8m高程左右,所以引水壩不宜設(shè)計(jì)太高,宜做低壩引水。洪水調(diào)查表明,平野小學(xué)附近河床行洪能力為兩年一遇,超過此標(biāo)準(zhǔn)的洪水必然會造成平野小學(xué)校園222.5m以上高程建筑物受淹沒,不淹沒情況下平野小學(xué)附近河床行洪能力為兩年一遇536m3/s。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)以不增加淹沒頻率為原則,即要求在發(fā)生兩年一遇536m3/s的洪水時(shí),上述河段不抬高壩址處的洪水位。為此將引水堰壩設(shè)計(jì)成迷宮堰。根據(jù)壩址處上游農(nóng)田高程和左岸平野小學(xué)地面高程情況,引水堰壩堰頂高程定在220.00m。壩址處220.00m高程以下河槽開口寬度58m。右岸13.5m設(shè)計(jì)為引水渠進(jìn)口。為了提高引水堰壩的泄洪能力,在引水渠進(jìn)口不設(shè)閘門,而將閘門設(shè)置在明渠末端隧洞進(jìn)口前,并將明渠左岸渠頂高程設(shè)計(jì)為220.00m高程,以便提高泄洪能力。緊接引水渠進(jìn)口往左布置迷宮堰段,迷宮堰段長33.12m,迷宮堰段往左河床高程已大于219m高程。再做迷宮堰流量放大效果不佳,因此,自此往左11.38m設(shè)計(jì)成直線堰段,堰頂高程仍為220.00m。本工程設(shè)計(jì)擬定迷宮堰單宮寬7.62m,共4.5個(gè)宮。迷宮堰段直線長度W=33.12m。展長L=137.45m。展長比L/W=4.15。在迷宮堰特性曲線上圖解得:當(dāng)堰頂高程220.00m,堰上水頭2.00m時(shí),迷宮堰的流量放大系數(shù)為1.85,堰頂基本截面設(shè)計(jì)成圓弧形,流量系數(shù)m=0.5,修建引水堰壩后,當(dāng)發(fā)生兩年一遇Q=536m3/s洪水時(shí),由堰流公式求得堰上水頭為2.0m,河床水位222.00m。小于平野小學(xué)校園地面高程222.50m。因此,采用迷宮堰方案,沒有增加左岸區(qū)域及平野小學(xué)的淹沒頻率、淹沒深度和范圍。4小程序幾種直堰頂高程和泄水功能迷宮堰的應(yīng)用范圍很廣泛,可以用于水庫樞紐的溢洪道工程,灌溉、供水、水電站樞紐的引水壩工程,以及雍水建筑工程。當(dāng)下泄流量一定時(shí),若采用迷宮堰,其堰頂高程可比常規(guī)直線堰適當(dāng)抬高,從而可增加引水水頭和調(diào)節(jié)庫容,提高水庫、水電站、引水和供水工程的經(jīng)濟(jì)效益;當(dāng)堰頂水頭受到限制時(shí),若采用迷宮堰,又可比常規(guī)直線堰宣泄更大