某水利枢纽水闸总体布置案例综述
1.1水闸枢纽布置
根据SL265-2016水闸设计规范,闸枢纽布置应遵循以下原则:
闸枢纽布置应根据闸址的地质、地形、地貌等条件,以及有关建筑物的功能、特点、施工条件和运行要求确定。其结构应紧凑、合理、和谐、美观,形成整体效益最大的有机统一体。
(2)本次设计采用节制闸,其轴线应与河流中心线正交,其上下直线段长度不应小于闸口水面宽度的5倍。如不满足上诉要求,应设置导流墙(墩)。
(3)取水闸或导流闸中心线与河(渠)中心线交角应小于30°,上引河(渠)长度不宜过长。进水闸门或导流闸门中心线与河(渠)中心线的交角可适当增大。多泥沙河流有坝引水时为70°~75°。位于弯曲河(渠)段的进水闸或导流闸应布置在河岸(渠)附近。分洪闸的中线应朝向干流。
(4)排水闸或水闸中心线与河(渠)中心线交角应小于60°,下游引河(渠)短而直,引河(渠)轴线方向应避开常年强风向。
(5)上游水面较宽的水闸宜采用正向进水布置。当进水不正时,可设置一定长度的堤(墙)。
(6)水闸工程中的船闸、泵站或水电站宜布置在岸边,但船闸不宜与泵站或水电站布置在同一侧。船闸、泵站或水电站与水闸的相对位置应满足水闸泄水通畅的要求
以及所有建筑物的安全运行。
(7)对于多泥沙河流上的闸枢纽,应在进水闸进水口或其他取水建筑物的进水口附近设置冲沙闸(清沙闸)或泄洪冲沙闸,必要时可采取相应的拦沙或沉沙措施。
(8)有泄流漂(冰)要求的闸枢纽应设置泄流漂(冰)孔,泄流漂(冰)孔应靠近进水闸取水口或其他取水建筑物,或靠近河流一侧或两侧有较多漂浮物。
(9)对有生态、景观排水要求的水闸,在工程布置时应考虑相应流量的安全泄流措施。
(10)机会和通航要求较多的上下游水闸可设置通航孔。通航孔的位置应根据安全、方便管理的原则确定,但不宜靠近泵站或水电站。有通航孔的水闸应设置防撞设施和通航安全警示标志。
(11)对于有过鱼要求的水闸,可根据岸壁和翼墙的布置设置鱼道。鱼道进出口位置应符合有关规范要求。
(12)对于上游有富水和发电条件的水闸,可结合岸壁和翼墙布置设置小型水电机组,也可在侧闸孔内设置移动式发电装置。
(13)数学模拟方法可用于分析和确定水闸工程的布置。复杂流态的大型水闸工程的布置需要通过水工模型试验进行验证。数学模拟或试验的范围应包括闸土、下游可能产生冲淤的河段和复杂的流态。
(14)在单河上修建大型水闸,有后续扩建方案时,应预留后续工程的布置场地,为今后加固提供条件。
1.2闸室布置
根据SL265-2016水闸设计规范,闸枢纽布置应遵循以下原则:
(1)闸室布置应根据水闸的挡、泄水条件和运行要求,结合地形、地质等因素确定,做到结构安全可靠、布置紧凑合理、施工方便、使用灵活、经济美观。
(2)根据泄流特点和运行要求,闸室结构应为敞开式、胸墙式、涵洞式或双层式。整个闸室结构的重心应靠近闸室底板中心,并在高水位一侧。
(3)敞开式和胸壁式闸室结构应根据地基条件和应力条件进行综合或分离。涵洞式和双层闸室结构不应分开。
(4)闸顶计算高程应根据挡、泄水运行情况确定。挡水时,闸顶高程不得低于正常蓄水位或最高挡水位加计算波高和相应的安全加高值之和。泄水时,闸顶高程不得低于设计洪水位或最高挡水位与相应安全加高值之和。水闸安全加高下限应符合下表的规定。
水闸安全加高下限值:单位(米)
(6)防洪挡潮堤上的闸顶高程不得低于防洪挡潮堤的闸顶高程。
(7)水闸由闸室、上游连接段和下游连接段组成。闸室是水闸的主体。根据泄流特性,闸室可分为以下三种类型:
封闭式:闸门全开时,自由水面仍被堵塞,水只能通过开口排入下游。该型闸室适用于闸室高度大、闸槛高程低,需要泄水或利用底水的情况。
开敞式:当闸门完全打开时,流经闸门的水流具有自由表面。适用于堰坎高程高、挡水高度小的水闸。
混合泄流室:是一种既有底孔泄流能力又有表流过流能力的室式结构,主要适用于拦河坝控制闸门或导流明渠进水闸门。
本工程水闸挡水高度小,有泄洪要求,故本次设计初期采用开敞式闸室。
1.3底板布置
闸室底板主要有三种形式:宽顶堰、低实用堰和反拱式堰。前者为平底板,适用于水头较低、泄流稳定、能泄沙、污物、高山、通航等,闸门底板多为混凝土和钢筋混凝土,小底板可与浆砌石合建。
本设计一开始采用平底板。
1.4闸墩布置
闸墩是一个墩式构件,用于支撑闸门、分离闸门孔和连接闸门室的两侧。连接两岸的那座叫做边墩,中间的那座叫做中墩。闸室结构形式应根据闸室结构要求和桥墩纵向刚度确定,一般采用实体式。
本设计闸墩中,上游墩头为半圆形,下游墩头为流线型。
1.5闸门布置
闸门是用于关闭和打开排放通道的控制设施。闸门可用于截流、控制水位、调节流量、排除泥沙和漂浮物等,其结构的选择和布置应根