东江水利枢纽工程拦河水闸消能防冲设计

第４２卷第１期　甘肃水利水电技术　Ｖ０１．４２．Ｎｏ．１　２０Ｏ６年Ｏ３月　Ｇａｎｓｕ　Ｓｈｕｌｌｉ　Ｓｈｕｉｄｌａｎ　Ｊｉｓｈｕ　Ｍｉｔｒ．．２０ｏ６　・设计与研究・　东江水利枢纽工程拦河水闸消能防冲设计　冯迭恩　（广东省水利电力勘测设计研究院，广东广州　５１０１７０）　摘要：结合工程任务特征度运行方式。介绍了东汪水利枢纽工程拦河水闸消能控制条件的确定、消能形式选择厦蛄构　布置。　关键词：拦河水闸；消能防冲；控制备件；选择；设计　中围分类号：Ｔｖ６５３　文献标识码：Ｂ　１　工程概况　汉水闸闸门全部开启，停止发电。　惠州东江水利枢纽工程位于东江干流惠州市下游，坝址　其中。当第（２）种情况发生时，即来水流量大于等于２　８００　距市区约１２　ｋｍ。是东江干流规划的第１１个梯级。是以改善　ｍ３／ｓ时．左、右河汉水闸闸门全部开启后。经水力计算，此时　惠州市城市水环境为主，结合发电、兼顾航运、改善城市供水　的单宽流量为３６　ｍ３／ｓ（校核洪水情况），上、下游水位差为　和农田灌溉条件的综合利用水利工程。　０．２７　ｍ，下游产生淹没面流，水流衔接条件基本上恢复到天　工程规模为Ｉ等大（１）型。根据工程没有防洪要求以及水　然的状态。无需采用消能设施。　库为槽蓄型的特点．工程失事后造成的损失及影响较小，其　而其中第（１）种情况发生时，即来水流量小于２　８００　ｍ３／ｓ　主要建筑物采用降低一级的设计标准。主要建筑物按２级．　同时又大于发电流量时。必须保证维持电站发电所需的水位　次要建筑物按３级，临时建筑物按４级设计。其中消能防冲　差．维持闸前ｌＯ．５　ｍ水位。又必须渲泄除发电外多余的水　为主要建筑物按２级设计。　量。　东江在闸址处被一江中岛（名泗湄洲）分为左河汊及右　经分析，第（１）种情况下的单宽能量Ｅ远比第（２）种情　河汉两条水道，经左、右河汉分流约１．４　ｋｍ后。在泗湄洲下　况要大。所以。本工程的消能防冲控制条件是：在保持水闸上　游端又汇合成一条水道。工程枢纽布置根据坝区河道的特点　游水位为正常蓄水位１０．５　ｍ的情况下。满足由左河汉水闸　布置为：右河汉右侧岸边顺原通航主河道及上游惠河高速公　来渲泄除发电以外的上游来的多余水量时的水流衔接条件　路桥预留通航孔布置船闸，紧靠在右河汉中间布置１２孔拦　的要求。　河水闸。右河汉右岸（靠泗湄洲侧）布置了河床式发电厂房。　２．２地质条件　内装４ｘｌ１．５　ＭＷ水轮发电机组；左河汉布置１０孔拦河水　根据地质勘探资料，水闸的建基面主要为细一中粗砂，含　闸；泗湄洲前沿布置连接土坝，右侧与厂房相连，左侧与左河　砾中粗砂层，呈松散一稍密状，标贯击数５－２５击，其承载力标　汊泄洪闸相接；左河汉左岸及右河汉右岸均布置土坝分别与　准值为２００　ｋＰａ。　左右岸山体连接。　２＿３消能形式的选择　２消能防冲设计　本工程地处平原河道。水头较低，河床土质的抗冲能力　２．１消能防冲的控制条件　较小。上、下游水深变化较大，水流过闸选用平底溢流。　水闸消能防冲设计的目的是：满足水闸在渲泄各级流量　初步设计时曾考虑过左河汉采用底流消能、右河汉采用　时。水流有缓和平顺的连接，维持下游河床及两岸不被冲刷。　面流消能的形式，主要是考虑到在来水小于２　８００　ｍ３／ｓ时。　从而保证水闸的正常运行。　只靠左河汉泄水，右河汉水闸不泄水，而当来水流量大于等于　一般工程中，控制消能防冲的条件是单宽能量Ｅ，Ｅ＝　２　８００　ｍ３／ｓ时，右河汉水闸与左河汉水闸全部开启泄水。上下　ＴＬ￣Ｊ／ｑ。Ｅ为单宽流量ｑ与上下游水位差△　的乘积。　游水位差小。右河汉泄水可以考虑采用面流消能的形式　在本工程中，由枢纽管理调度原则所决定的拦河水闸的　但是在水工模型试验中发现，当来水流量小于２　８００　闸门控制运行方式如下：　ｍ３／ｓ但接近２　８００　ｍ３／ｓ时，仅靠左河汉泄流，容易在海漫末　（１）正常情况下，当水库来水流量大于发电流量而小于　端形成二次水跃。不能完全满足消能的要求，此时需要局部　２　８００　ｍ３／ｓ时。由左河汊水闸闸门控制渲泄发电之外的多余　开启右河汊水闸协助泄流，而此时上下游水位差还比较大，　水量，闸前水位保持在１０．５　ｍ高程，电站正常发电。　没有消力池则不能胜任。而当左、右河汊均采用底流消能的　（２）当水库来水流量大于等于２　８００　ｍ３／ｓ时，左、右河　形式时，各种情况下的泄水都可以通过调节闸门运行使海漫　收稿日期：２００５—０７—１９　作者简介：冯达恩（１９５２－），女，广东人，工程师，主要从事水工建筑设计。　・７０・　维普资讯 http://www.cqvip.com

第１期　末端的水流衔接平顺。　冯达恩：东江水利枢纽工程拦河水闸消能防冲设计　第４２卷　摩擦，消除水流的余能。同时易透水。块石与块石之间较为松　散，使之较容易适应河床表面的一般变形。　因此，选定海漫的形式及尺寸为５７　ｍ，其中前１９　ｎｌ为　因此，最终设计对此作了修改，为了确保枢纽的安全，根　据以往的工程经验，右河汉水闸与左河汉水闸均采用了相同　的底流消能形式。　２．４消力池尺寸的确定　水平段（１２　ｍ浆砌石，７　ｍ干砌石），后３８　Ｉｎ为干砌石斜坡　段，坡度１：２０。浆砌石段布置排水孔；干砌石段设土工布反滤　层．反滤层构造为土工布／砾石／碎石，厚度分别为土工布／　０．２０／０．２５　ｍ。土工布规格为３００　ｇ／ｍ２。　初步设计时。根据水力计算结果，选定消力池尺寸为：池　长３０．０　ｍ．池深１．５　ｍ。为提高消能效果，在消力池前端设置　了消力墩．在消力池末端设置了雷伯克齿坎。　后来，根据水工模型试验结果，对消力池尺寸略作了修　２．６防冲槽的确定　由于本工程所处的东江河段，人工开采河砂的情况比较　严重，由此所引起的河床下切情况亦比较严重，而且近年来　订。修改后的消力池池长３３．０　ｍ，起始平段长１．０　ｍ，后接　１：４的正向斜坡，水平长１２．８　ｍ，再接１９．０　ｍ长的水平段：坎　有加速的迹象。由于这种情况难以准确计算模拟，所以在设　深２．０　ｍ（坎顶至池底）。取消了消力墩，保留了雷伯克齿坎，坎　计中必须充分考虑。因此。在海漫末端布置倒梯形防冲槽，上　宽０．８　ｍ，间隔０．８　ｍ。　边长１５　ｍ，下边长６　ｍ，深２．５　ｍ：防冲槽内抛填粒径大于　叉根据抗冲与抗浮的要求，选定了消力池底板的厚度为　５００　ｍｍ的块石。　１．５　ｍ。　３结语　消力池底板设４，５０　ＰＶＣ排水管，按２．５　ｍ￣２．５　ｍ梅花　设计中，根据工程的任务特性及运行方式。对消能防冲　形布置，底板基础上设反滤层排水，反滤层为中粗砂／砾石／　的形式作了比较，并经试验论证，最终选定左、右河汉均采用　碎石，分别厚０．２０／０．２０／０．２５　ｍ。　底流消能的布置方式。　２．５海漫的形式及尺寸的确定　在平原地区的拦河闸坝的设计中，消能防冲的设计是值　海漫的作用是消除从消力池出来水流的剩余能鳢，使水　得重视的问题，它关系到建筑物的安全及下游河床河岸的稳　流均匀地扩散，调整流速分布，减少底部冲刷。　定。在设计中，应从工程实际出发，考虑地形地质、工程任务　由水力计算及水工模型试验得知，经消力池后流出来的　及运用的条件，结合消能防冲的各种形式加以分析比较，从　水流，仍有２．０　ｍ／ｓ左右的流速，比天然情况下的河流流速　而选择最合适的消能防冲布置方案。　还要大一些。　参考文献：　根据经验公式Ｌ：　√　√　，选定海漫长度为５７　ｍ（其　［１］华东水利学院主编．水工设计手册（第六卷）【Ｍ】．北京：水利电力　中ｑ为单宽流量；△　为上下游水位差；后＝１１为河床土质系　出版社．１９８４．　数１　［２］武汉大学水资源与水利水电科学国家重点实验室主编．广东惠　至于海漫的形式，考虑到河床表层较易变形，选用浆砌　州东江水利枢纽工程水工模型试验研究报告【ＲＪ，武汉：武汉大　石及干砌石材料，这种材料表面粗糙，既适合于加大水流的　学水资源与水利水电科学国家重点实验室．２００４－０８．　粤　亭每　车　车　车　车　屯　￥辛　车　车　车　车　辛　车　车　车　车　聿　年　（上接第３８页）机械损耗。给予一定适当的补偿或精神的奖　分体现抗洪工作在市场经济条件下的公平原则。　励．对任务较轻或没有任务的单位、公民，应视情况收取一定　抗洪减灾是同自然作斗争，是全社会的共同责任，不能　数量的保护费，使之能用于经常参加防汛救灾工作人员的误　单一依赖某个部门来承担。是一方有难百方支援。是全党全　工补助、生活补贴和准备等开支，从而减少该部分人员和单　社会的大事．只有着眼大局，不断克服由于社会经济体制革　位因参加抗洪抢险所带来的损失，取之于民，用之于民，谁受　新造就的负面影响，适应新形势．团结协作．共同与自然灾害　益谁负担．既可以部分弥补资金来源（基金）的不足．叉能充　作斗争，才能夺取防汛减灾斗争的全面胜利。　０　车　（上接第６９页）根据触探击数用对比判断桩身强度，检验深　整体性等。　度为桩顶以下４　ｍ。　（２）抽芯检验。搅拌桩完工后，按总桩数的５％进行抽　根据触探检测，深层搅拌桩桩体水泥土匀质性良好一　取。根据抽芯检测，深层搅拌桩桩体胶结连续完整，搅拌质量　较差，搅拌质量较好。各桩Ｊ『＼ｒ　。轻型动力触探检测击数平均　较好，匀质性稍差一良好；检测各桩水泥土试样抗压强度值　为３５．７０击，标准差平均值为１２．８０，变异系数平均值为　尺　０．８７－３．１０　ＭＰａ，符合或满足设计要求。　０．３５。符合设计成桩后１　ｄ龄期的Ｊ『＼ｒｌｏ击数大于１５击，７　ｄ　６结语　内的　。。击数大于天然地基土的　。。击数的１倍以上的要　深层搅拌桩作为软土地基的处理方法不仅经济合理．费　求。　用低．而且操作方便，无噪音，对邻近建筑影响小．但在施工　５．２工程完工后的质量检验　过程中，需根据地质条件，严格选定各项施工参数，并严格按　（１）开挖检验。选取不少于总桩数５％的桩体进行开挖　技术规范、施工组织设计要求进行施工，同时应加强质量的　检验，检查加固桩体的外观质量、搭接质量和桩身的连续性、　监控，以确保桩身质量，达到加固地基的效果。　・７１　－