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工程管理前沿【2019年第24期】

  • ID:271572
  • 浏览:4144
  • 学科:工程地质学
  • 更新时间:2020-02-19 11:56:42
  • 期刊: 工程管理前沿
内容简介
《工程管理前沿》杂志是由中国工程院主管,中国工程院、清华大学、高等教育出版社主办的建筑期刊。国际标准刊号:2095-7513,国内统一刊号:CN10-1205/N。《工程管理前沿》的办刊宗旨:依托建设领域高层权威信息背景,旨在做好政府领导决策的重要参谋;成为政策理论探讨的前沿阵地,积极探索和引导建设事业发展方向和改革实践;提供重大事件权威报道,深度阐释焦点话题,纵深调查热点事件,努力追求权威性、建设性、实用性和可读性风格;努力做大媒介传播平台,真诚为建设企事业单位服务,为中国建设事业和城市化发展服务,为广大读者开启一个探求知识的窗口。

浅析水利水电工程中的水库水闸设计

2019/8/9 15:17:00 工程地质学 边伟朋
资料简介

摘要:现如今,随着我国经济的快速发展,水利水电工程发展的也十分迅速。 在水利水电工程中,水库作为重要的组成部分,其设计关系到水利水电工程的整体质量。而水闸作为水库的重点与关键,主要起到了抗洪排涝灌溉以及通航等作用。做好水库水闸设计,有利于水利水电工程充分发挥其作用,更好的促进社会经济发展。本文分析了水库水闸设计,并对其中的注意事项进行分析,力求完善水闸设计,提高水利水电工程的社会经济效益。

浅析水利水电工程中的水库水闸设计

边伟朋

河北省水利水电勘测设计研究院 天津 300250

摘要:现如今,随着我国经济的快速发展,水利水电工程发展的也十分迅速。在水利水电工程中,水库作为重要的组成部分,其设计关系到水利水电工程的整体质量。而水闸作为水库的重点与关键,主要起到了抗洪排涝灌溉以及通航等作用。做好水库水闸设计,有利于水利水电工程充分发挥其作用,更好的促进社会经济发展。本文分析了水库水闸设计,并对其中的注意事项进行分析,力求完善水闸设计,提高水利水电工程的社会经济效益。

关键词:水利水电工程;水库水闸设计

引言

水利水电工程中,水闸不仅可以完成挡水,还能够将多余的水排除。通过调整闸门的方式实现水位控制,同时调节水流量。因此,水闸在发电、排水、灌溉、防洪等方面具有不可忽视的价值。依据功能的差异,可以将水闸分为不同种类,如排水闸、分水闸、进水闸、节制闸等。因此,设计水闸时应结合实际需求确定方案,避免影响其性能。

1水闸的基本结构组成和作用

在水利水电工程建设中,水闸的施工过程对电能起着关键的作用,通过对水利水电工程措施的严格管理,从而促进整体施工效果以及整个工程建设和后期的有效利用。水闸具有调节水的功能,在雨多的时候可以发挥排水作用,还可以有效进行挡水。水闸早已经被人们使用,如都江堰,还可以用于湖和水库等。闸门的主要组成结构有锁室的连接区域、闸室的底板、交通桥、闸门等区域。其中底板的防渗漏效果很好,它可以把上面的力传递到基础上。上游部分是引导水流进入闸门的,从而保证两岸的水对其进行冲击而不被破坏,确保闸室的路径足够长,并且闸基和渗流两侧是稳定的。下游连接的地方则起到指导水闸下游流量均匀的作用,控制流动速度可以防止两岸和河床的水土流失。

2水利水电工程水闸设计分析

2.1注重闸室安全计算

要确保水闸功能得到最大程度的发挥,设计工作中要尽可能提高闸室的安全性和稳定性,这就要求设计人员严格参照设计规范以及现场勘察资料,对闸室的安全性进行缜密的计算。这一过程中,不仅要进行负载组合,同时还要做好基底应力以及抗滑稳定性方面的计算工作。对于负载组合而言,要全面考虑到不同组合方式之间存在的巨大差别。在进行基底应力的计算过程中,要做好力矩计算以及竣工检修方面的计算工作,并且要对工程正常运用状态下的基底应力进行仔细的计算与复核。对于水闸的抗滑稳定性计算来说,要合理确定抗滑稳定系数,并就总弯矩、总重等方面展开计算工作。

2.2设计进水闸类型和尺寸

水闸的设计,首先去要对水闸的类型以及尺寸进行设计。进水闸是修建在渠首按需要引水的建筑物,当不需要引水时,则关闸挡水,以免河水进入渠道。从天然河道取水,按取水方式一般可分为无坝取水和有坝(闸)取水两种方式。当天然河道水量丰富,水位也能满足引水要求时,可采取无坝取水方式,即直接在渠首修建进水闸引水;当天然河道水位不能满足引水要求或引水流最较大(占河道来水30%以上)时,由于引水有困难,常需采取有坝取水方式,即除了在渠首修建进水闸引水外,还需在河道中修建拦河坝(闸),拦断河流,壅高水位,迫水入渠,以满足进水闸引水要求。

2.3拦河闸的主要形式及其尺寸设计方式

拦河闸的存在主要是为了达到阻断河流、抬升水位,确保满足渠道引水使用要求。在拦河闸应用过程中,可以将水位抬升到正常挡水位,利用灌溉取水,具体水位数值需要根据建设区域周边的灌区规划进行合理确定;在汛期,拦河闸需要及时开闸泄水,这就需要拦河闸具备足够尺寸的闸孔满足相应的洪水外泄需求,在整个汛期泄洪期间,水位都会高于闸前抬升的水位,所以,拦河闸的闸前最高水位受到闸前洪水位高低的影响。为满足日常的灌溉引水需求,必须确定相应的闸前抬升水位和拦河闸挡水高程数值,并且汛期洪水外泄总量与闸前洪水位的高低都会对拦河闸高度、闸孔型式、闸孔尺寸造成影响。

2.4提高闸门梁系设计水平

为确保水利水电工程安全运转,除了要做好上述设计工作外,还要对闸门设计以及梁系设计工作引起足够的重视。一旦出现闸门设计或施工合理的问题,将直接造成集中水流或者折冲水流等一系列不良流态等问题。具体设计工作中,应做好以下几方面的工作:其一,要尽可能降低闸门运行期间的振动问题,尤其在闸门梁系的选择与设计时,要根据现场状况合理设计水闸闸门的硬度。其二,闸门主梁系设计中,不仅要提高基础底主梁设计的合理性,同时还要提高上部主梁系设计的合理性,进而确保梁系结构中荷载得到合理的分布。其三,在进行双腹板箱型底主梁的设计工作时,因为受到闸门底部以及流水闸等构造的影响,设计时要在下游两侧位置处形成向下8°的偏角度,进而减少底主梁所受荷载,防止出现破坏问题。其四,对于下游侧水闸闸门的梁系设计工作而言,要将倾角设计成27.2°左右。这样一来,不仅可以使水流流态得到改善,同时还能提高梁系设计工作的合理性。一般来说,水平次梁设计主要应用的是槽钢结构,并且按照近似按等跨理论进行连续梁的设计。槽钢肢尖的方向要向下,进而起到防积水、防积尘的重要作用。

3水利水电工程水库水闸设计过程中存在的问题

3.1需要考虑冲刷问题

在各种水闸使用过程中,需要开闸泄水时,下游以便处于无水或少水状态,受上下游水位差作用,过闸水流一般都会有很大的流速,较大的流速中蕴含的能量会对下游产生冲刷问题,若冲刷范围扩大到闸基,经长期冲刷作用,容易出现闸基被淘空的情况,严重者会造成水闸失事;另外,若水闸两侧为土层、软弱岩层,并且水坝具有较多的闸孔,而单独开启个别闸孔会形成折冲水流,严重冲刷下游河岸,同时给水闸造成严重的安全问题。

3.2需要考虑沉陷问题

水库水闸的沉陷问题普遍存在,特别是软土地基区域,若其具有较大的压缩性,并且水闸具有一定自重,受水闸自重、外界载荷共同作用,非常容易出现沉陷问题。而且,当底板传递的荷载在地基上分布不均,还会出现不均匀沉陷,地基的沉陷会造成水闸下沉、闸室倾斜等问题,严重者会影响水闸使用,在设计水闸时要考虑地基具体情况,避免出现沉陷问题。

3.3渗流问题

在进行水闸设计的时候,要注意渗流问题。在挡水过程中,水闸会受到上下游水位差的作用,从而容易导致闸基以及水闸与两岸连接部位出现渗流的问题。当水闸存在渗流的时候,水闸底部将会受到向上的扬压力,从而导致水闸重力减少,这会导致水闸的抗滑稳定性降低。如果两岸或者闸基是土基的时候,渗流问题的存在还会将土层中的细颗粒带走,从而导致闸后出现翻沙鼓水的问题,严重的会导致闸基被掏空。侧向渗流问题会给两岸连接的建筑物产生水平水压力,从而对建筑物的稳定性产生不良影响。如果渗流水量过大,会对水闸的挡水效果产生直接影响,甚至是无法蓄水。

结语

当前,我国对于水利水电工程等基础设施的建设极为关注。水闸工程的设计工作有着较强的复杂性、系统性,这就对设计人员的专业水平提出了严苛的要求。具体设计时,既要对当地的气候、地质等因素进行全面的掌握,注重对勘察资料的应用。同时,还要凭借以往的设计经验,提高水闸设计的合理性、安全性,确保水利水电工程的顺利运转。

参考文献

[1]汤金跃,闭文德.水利水电工程中的水库水闸设计[J].城市建设理论研究(电子版),2017(11):170.

[2]王藤.水库设计中的关键问题[J].黑龙江科技信息,2017(18):201.

[3]覃杰.中小型水库除险加固技术的应用分析[J].建材与装饰,2017(20):276.

[4]谭志军,姜军,傅迪.通化抽水蓄能电站下水库设计[J].东北水利水电,2017(11):6.