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1、麻州拦河景观坝的总体布置和溢流建筑物设计,水工建筑物论文摘 要： 会昌县规划在湘江河建设梯级生态景观坝，麻州拦河景观坝坝址位于麻州镇下游500m,工程旨在抬高湘江河水位构成景观水面。文章从坝址位置选择、正常蓄水位确定、坝型选择、闸坝泄流能力计算、闸坝稳定计算等方面对设计方案进行了分析。 本文关键词语 : 拦河景观坝;液压翻板坝;冲砂闸;船闸;设计方案分析; 1、 工程大概情况 麻州拦河景观坝位于江西省会昌县麻州镇，所在河流湘江河属赣江水系贡江一级支流，是一座以景观为主、兼有通航、泄洪等综合效益的中型工程。坝址控制流域面积1758km2,该闸坝为湘江景观坝梯级工程之一。坝址航道通航等级5级，通航
2、船舶300T。 2、 工程总体布置 2.1、 坝址位置选择 规划坝址建设主要目的为：改善湘江麻州镇段两岸水生态环境；配合麻州“省百强中心镇 建设，抬高河流水位构成景观环境。麻州镇下游1.5km为麻州水文站，根据水文观测要求，坝址距离水文站要求 500m, 因而，坝址选择范围为麻州镇大桥下游1km之内。根据现场地形条件和麻州镇原始森林景区对水面的需要，坝址选择在大桥下游1.0km处，坝址距离麻州水文站550m, 能够知足水文观测要求。 2.2、 正常蓄水位确定 根据工程使用功能选择173.0m; 172.5m; ;172.0m三种正常蓄水位，三个方案，都是根据现在状况河道特性，通过增设拦河坝知足
3、生态蓄水需要，主要不同之处在于堰体过流及挡水高度不同，进而使各方案在溢流坝工程泄流量、以及对河道上下游影响等方面存在差异，三种水位的工程特性见表1。 1)泄流能力： 由于坝体在洪水期塌坝泄洪，且泄流宽度较大，坝体洪水期泄流能力大于河道泄流能力，三种方案均能知足河道泄洪要求，因而，三种方案泄流能力均能知足要求。 2)景观功能方面： 172.0m方案水位较低，水面淹没至大桥上游400m处。172.5m方案水面淹没至大桥上游600m处。173m方案水位方案水面淹没至大桥上游1200m处。水位较深，水面较宽，景观较好。 3)对上游河道及房屋的影响： 三种水位均未淹没房屋和农田及景区公路。因而，三种方案
4、产生的淹没影响较小。 综合比拟，第三方案正常蓄水位173.0m, 景观水面较长，能够较好的知足景观要求，本次设计推荐采用173.0m方案。 表1 方案比拟特性表 2.3、 坝型选择 为了不抬高洪水位，本次坝型选择行洪断面较大的翻板闸坝型式，坝型选择参照类似工程经历体验，比选国内闸坝工程较为先进型式，拟选择两种适宜可行的方案进行比拟，各方案分述如下。 2.3.1、 液压坝型方案 泄流形式采用翻板堰型，底板高程169.5,顶高程为173.0m, 过流总净宽120m。由上游至下游分别布置上游铺盖、堰体段、下游消力池、海漫段。建筑物上下游两岸翼墙采用混凝土悬臂式挡墙1。 2.3.2、 翻板闸坝方案 泄
5、流形式采用翻板闸，底板高程169.5,顶高程为173.0m, 过流总净宽135m。由上游至下游布置分别是上游护坦、翻板闸室、消力池、海漫及防冲槽。上下游两岸翼墙采用混凝土挡墙2。 图1 推荐方案的闸坝纵剖面图 图2 比拟方案的闸坝纵部面图 2.3.3、 方案比拟 上述两个方案，都是根据现在状况现在状况地形条件，在不增加河道底板高程的情况下挡水，正常情况下闸门关闭挡水，洪水期闸门打开泄洪。主要不同之处在于闸门开启方式和运行管理方式不同，两种方案的技术特性比拟如下。 1)泄流能力： 从泄流能力看，自控翻板闸流量系数为0.33左右，液压坝闸门开启后，闸坝为宽顶堰过流，流量系数为0.385左右，因而，
6、从泄流能力方面，液压坝方案较大。 2)工程可靠性能： 从翻板闸多年运行经历体验分析，由于翻板闸行洪期在河道中为平开状态，受河道漂浮物撞击容易引起闸门止水和构造变形，导致漏水等现象；气盾坝方案行洪期闸门平置在堰底板，受河道漂浮物撞击影响较小，闸门不容易损坏，因而，从工程可靠性能比拟，液压坝方案较好。 3)工程造价方面： 两种方案翻板闸方案造价较低。液压坝方案方案较高。 4)运行管理： 翻板闸方案由于自动开启，河流漂浮物对闸门影响较大，较大的漂浮物可能对闸门冲击造成损坏，后期管理不便，液压坝方案能够人工调节闸门开关，管理较为便利。因而本次设计推荐液压坝方案作为设计方案。 2.4、 建筑物布置 2.
7、4.1、 冲砂闸 工程由船闸、溢流坝组成，溢流坝底板高程假如布置过低，须增加液压坝挡水高度，工程投资较大，船闸根据规范规定严禁冲砂和行洪，因而，为了解决坝前淤积和航道淤积等问题，工程须设置泄冲砂闸，本次设计拟在河床中部船闸与溢流坝之间设置冲砂闸，闸体钢筋混凝土构造。顺水流方向长度10.0m, 垂直水流方向溢流宽度6.0m, 底板高程167.5m, 闸室上游设有混凝土护坦，顺水流方向长度5.0m, 厚度0.5m, 顶面高程167.5m。下游出口接斜坡段，斜坡段长5.4m, 坡度为13.0,斜坡直接与消力池相连。消力池长度15.0m, 宽度8.0m, 深度0.8m, 底板为混凝土构造，厚度0.6m
8、。消力池后以海漫与下游河床衔接，海漫防冲槽最低高程164.50m。 2.4.2 、溢流坝 溢流坝型式为可控制液压翻板坝，钢构造。分为三段，每段堰体顺水流方向长度10m, 垂直水流方向溢流宽度40m, 平板堰型，顶高程173.0m, 底板高程169.5m, 上游设有混凝土护坦，顺水流方向长度5.0m, 厚度0.4m, 顶面高程169.0m。下游出口接斜坡段，斜坡段长5.4m, 坡度为13.0,斜坡直接与消力池相连。消力池长度10.0m, 宽度138m, 深度1.0m, 消力池后以海漫与下游河床衔接，海漫防冲槽最低高程164.5m。 2.4.3、 船闸 船闸等级为级，过船300T,船闸布置在右岸，
9、其水流条件和地质条件较好，船闸设上游引航道、上闸首、闸室、下闸首和下游引航道。 上游引航道长度78m, 宽度12-36m, 设2个导航墩，上闸首长度20m, 宽度20m, 右侧设门库，门库长度14.8m, 宽度9.1m, 船室长度85m, 宽度12m, 两侧为空箱式挡墙，下闸首长度16m, 宽度20m, 右侧设门库，门库长度14.8m, 宽度9.1m, 闸室设活动交通桥，桥宽3.5m, 下游引航道长度70m, 宽度12-36m, 设2个导航墩。 船闸闸门为了考虑景观因素，采用横向推拉门，尺寸125.6m, 排水廊道采用4个直升门，孔径1.21.2m。液压启闭机启闭。 2.4.4、 左右岸岸坡
10、坝址左岸为河床滩地，右岸为山体，左岸护坡长度145m, 上下游坡均采用格宾护坡。左岸岸坡被水流淘刷严重，本次设计利用围堰拆除料对岸坡补坡，使左岸岸坡顺直，水流平顺。 2.4.5、 交通桥及上闸公路 现在状况闸坝左岸无交通道路，为知足工程防洪要求和管理要求，本次设计拟建设上坝道路，左右岸交通道路长度0.47km, 右岸交通道路长度0.53km, 路面宽度4.5m, 混凝土路面。 3 、溢流建筑物设计 3.1、 溢流坝溢流宽度 该工程溢流建筑物由冲砂闸、溢流坝组成，华而不实冲砂闸过流净宽4.0m, 溢流坝3孔过流，过流净宽120m。 3.2、 闸坝泄流能力计算 按冲砂闸、溢流坝同时全段面开启过流工
11、况计算，计算结果见表2。 表2 溢流坝、闸泄流能力计算成果表 3.3、 基抗滑稳定及基底应力复核计算 3.3.1 、计算工况 根据地质勘察资料，本区域地震烈度为度，地基土类型为中硬土，场地类别类，在度地震力作用下，可不考虑砂土液化的影响，地震危害较小，3级建物不需抗震设防，因而坝基稳定复核计算考虑下面工况。 1)正常高水位工况：坝前正常高水位173.0m, 下游水位为河床消力池出口段断面底高程168.0m。水位差5.0m。 2)设计水位工况、坝前设计高水位173.40m, 下游水位为下游河床断面水位172.60m。水位差0.8m。 3)校核水位工况：坝前设计高水位174.05m, 下游水位为下
12、游河床断面水位173.3m。水位差0.75m。 3.3.2 、计算断面 选取坝中轴线处1个计算断面，坝基础为砂砾石和砂。 3.3.3 、坝基地质情况 根据地质勘察资料，本区域地震烈度为度，地基土类型为砂砾石和沙，场地类别类，在度地震力作用下，可不考虑砂土液化的影响，地震危害较小，3 级建物不需抗震设防。 表3 冲沙闸基础稳定计算成果表 表4 溢流坝稳定计算成果表 计算成果见表5、表6,由表中数据可知坝基抗滑稳定知足要求，地基承载力也知足要求。 3.4 、消力池设计 3.4.1 、计算工况及参数 影响消能防冲的因素很多，主要因素有溢流坝的上、下游水位差、过闸单宽流量、下游水深等。根据(规范要求，
13、溢流坝下游消能防冲必须在各种可能出现的水流条件下都知足要求。运行中可能出现下面几种情况。 1)运行工况： 当上游水位平堰顶高程，开场泄流。 2)设计工况： 通过消能设计(P=3.33%)洪峰流量2210m3/s。当上游为设计洪水位173.8m时。 3.4.2 消能防冲计算 1)消力池设计 假如工程无消能设施，未经消能的水流在下游河道内构成紊动水流，将对河床产生冲刷毁坏。从计算结果能够看出，小流量工况下，第二共扼水深大于下游水深，因而工程须做消能工。经计算，溢流坝消力池最大池深d=0.66m, 池长Lk=8.8m。本次设计消力池池深取0.8m, 池长取10.0m。冲砂闸消力池最大池深d=0.76
14、m, 池长Lk=12.1m。本次设计消力池池深取0.8m, 池长取15.0m。 2)海漫长度计算 在设计洪水位下计算海漫最大长度为31.14m。 3)河床冲刷深度计算 在设计洪水位下理论计算河床冲刷最大深度为3.0m, 现在状况河床不能知足防冲要求，应进行防护。现在状况河床高程166.5m, 设计防冲槽底部高程取165.0m, 已至岩顶面高程，能够知足冲刷要求。海曼长度计算需要40m, 考虑到防冲槽已到基岩面，能够对护面构成保卫，为了减少工程投资，取海曼长度为20m。 4 结 语 麻州拦河景观坝工程由液压坝、冲砂闸以及船闸等建筑物组成，是一座以景观为主、兼有通航、泄洪等综合效益的中型工程。溢流坝段采用一种新型闸坝型式液压翻板坝，文章从坝址位置选择、正常蓄水位确实定、坝型选择、闸坝泄流能力、闸坝稳定计算、消力池设计等方面对液压坝进行分析计算，得出液压坝知足工程安全要求以及抬高水位的景观功能需求。 以下为参考文献 1王雪岩,李国宁,等景观河道液压坝构造优化设计分析J.内蒙古水利, 2020(04):23-24. 2白玉龙广河县广通河景观工程翻板坝设计J甘肃水利水电技术, 2018(06)-29-31,34.