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6.2.分洪控制工程設(shè)計(jì)6、2，1 設(shè)計(jì)最大分洪流量是確定分洪閘、分洪口門,規(guī)模的重要依據(jù),計(jì)算時(shí)應(yīng)按照流域防洪總體規(guī)劃確定的防洪標(biāo)準(zhǔn),分洪口下游河段的控制安全泄量 選擇符合防洪標(biāo)準(zhǔn)的典型年洪水過程進(jìn)行洪水演算至分洪口控制斷面 再以河段控制安全泄量切平頭的方法求得、若典型年洪水過程不符合防洪標(biāo)準(zhǔn)的要求.應(yīng)根據(jù)分蓄洪歷時(shí)按照峰量控制同倍比縮放求得防洪設(shè)計(jì)洪水過程，為安全計(jì)、在選擇典型年洪水時(shí)應(yīng)對幾個(gè)大水年洪水進(jìn)行分析比較.以最不利的原則確定典型年洪水、洪水演算方法可參見有關(guān)水利計(jì)算手冊或?qū)I(yè)書籍 6 2、2.在湖泊,河網(wǎng)地區(qū)。設(shè)計(jì)洪水過程和安全泄量一般難以計(jì)算確定 按本規(guī)范第6、2,1條的方法難以計(jì)算設(shè)計(jì)最大分洪流量.考慮到湖泊，洼地相對于蓄滯洪區(qū)來說其容積要大得多。不會(huì)因一時(shí)的分蓄洪而對其水位流量乃至湖泊水量有大的影響。因此,設(shè)計(jì)中為簡化處理.可以規(guī)劃要求的該蓄滯洪區(qū)的蓄滯洪量除以蓄滿歷時(shí)。得到設(shè)計(jì)最大分洪流量,6。2 3?？赡苡绊懛趾榱康囊蛩剌^多，主要包括，1，分洪閘上游如有分叉河道 分洪后因水位降低,分叉河道泄量減少對分洪量的影響 2.分洪進(jìn)入蓄滯洪區(qū)的水量，如在蓄滯洪區(qū)下游流入本河道而引起下游河道水位抬高的影響.3。閘址以下河段的水位 泄量受匯入較大的河流.湖泊或潮汐頂托的影響。4，近期可能實(shí)施的河道整治工程,如裁彎。疏浚等對分洪量的影響,5，閘上，下游泥沙沖淤對分洪量的影響。6 閘下水位的變動(dòng)對過水能力的影響.7、有無引水,通航等綜合利用要求.6 2 4、閘底高程主要根據(jù)閘址處外灘高程，分洪區(qū)地形并考慮單寬流量.閘門高度等因素選定.閘頂高程主要根據(jù)閘上游最高洪水位加安全超高確定,閘頂高程不得低于原有堤防的堤頂高程、另外，在確定閘頂高程時(shí)還應(yīng)考慮閘所在河道的防洪標(biāo)準(zhǔn)有可能提高或在一定的淤積水平年后洪水位抬高等不利因素，在通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較之前.閘底，閘頂高程及孔口尺寸可先采用下列計(jì)算公式初步擬定、1，閘頂高程,式中、P，閘頂高程。m Z、閘上游最高洪水位、m D、閘頂安全超高,m。2,閘底高程.式中 W、閘底高程。m、M、綜合流量系數(shù)。q，單寬流量。m3,s、m 3 閘孔寬度、式中 B、閘孔凈寬 m,Q，最大分洪流量、m3，s,6。2.5，分洪閘過閘流量是與蓄滯洪歷時(shí)有關(guān)的一個(gè)流量過程線，應(yīng)根據(jù)閘檻型式、閘的布置以及上下游水位銜接要求，泄流狀態(tài)等因素計(jì)算確定、過閘水流流態(tài)可分為兩種 一種是泄流時(shí)自由水面不受任何阻擋,呈堰流狀態(tài)、另一種是泄流時(shí)水面受到閘門,局部開啟.或胸墻的阻擋 呈孔流狀態(tài)。在水閘的整個(gè)運(yùn)用過程中,這兩種流態(tài)均有可能出現(xiàn),例如當(dāng)閘門位于某一開度時(shí).可能出現(xiàn)兩種流態(tài)的互相轉(zhuǎn)換、即由堰流狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榭琢鳡顟B(tài),或由孔流狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檠吡鳡顟B(tài)。當(dāng)過閘水流的流量不受下游水位的影響時(shí),呈自由堰流狀態(tài),反之 則呈淹沒堰流狀態(tài)，過閘流量可參照表3所列的方法計(jì)算。表3中過閘流量計(jì)算公式的幾個(gè)系數(shù)值說明,1、堰流流量系數(shù)m值,無坎高的平底頂堰,其進(jìn)口局部能量損失幾乎接近于零.其堰流流量系數(shù)最大值為0.385，2、堰流側(cè)收縮系數(shù)ε值.表3.流態(tài)判別及過閘流量計(jì)算公式。由于上游翼墻和閘墩 包括邊閘墩和中閘墩。對過閘水流的影響 使閘室進(jìn)出口水流發(fā)生橫向收縮 增加了局部能量損失、從而影響泄水能力，這種影響綜合反映為堰流側(cè)收縮系數(shù)值的大小 而影響堰流側(cè)收縮系數(shù)值的因素很多 如閘孔孔徑 堰型，墩 墻、型、堰高和作用水頭等、根據(jù)有關(guān)試驗(yàn)研究資料.本規(guī)范采用了簡化的別列津斯基公式計(jì)算無坎高的平底閘堰流側(cè)收縮系數(shù)值.即公式、5,但必須指出 該公式僅適用于一般常用的圓頭型閘墩和圓弧形翼墻情況?，F(xiàn)將該公式表格化.見表4 供設(shè)計(jì)查用。對于多孔閘的堰流側(cè)收縮系數(shù)、可取中閘孔和邊閘孔側(cè)收縮系數(shù)的平均值.見公式、6、公式.8。3.堰流淹沒系數(shù)σ值按式 9。計(jì)算、或查表5 式中。hs。由堰頂算起的下游水深 m。H0.計(jì)入行近流速水頭的堰上水深、m。表5 寬頂堰σ值.堰流的淹沒系數(shù)取值主要與淹沒度的高低有關(guān)、本規(guī)范在給出了計(jì)算平底閘堰流淹沒系數(shù)值的經(jīng)驗(yàn)公式。即公式,9。的同時(shí)。還給出了淹沒系數(shù)值表,該表是公式 9、的表格化.見表5.可供設(shè)計(jì)查用，公式.9 是在南京水利科學(xué)研究所最新研究成果提供的經(jīng)驗(yàn)公式,見毛昶熙等編著的。閘壩工程水力學(xué)與設(shè)計(jì)管理。一書 中國水利電力出版社.1995年2月第一版。的基礎(chǔ)上、對其擬合系數(shù)稍作修改而成的。6.2.6,若分洪閘干流上游有分叉河道 應(yīng)考慮分洪后水位降低的影響.對于閘前有灘地?；蛘吆恿髦縻缓茼樦钡膶掗熀拥?、還應(yīng)考慮閘前水位并不等于大河平均水位的情況.當(dāng)分洪閘以下河段的河口受其他河流，湖泊水位漲落影響時(shí)。閘址附近的外江 湖.水位應(yīng)按下列步驟計(jì)算確定，1，根據(jù)設(shè)計(jì)洪水典型年或設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)，擬定分洪時(shí)段河口水位或水位過程線，2，根據(jù)分洪閘址下游河道的安全泄量和所擬定的水位作為邊界條件.由河口向上游推算水面線，一般以閘址中點(diǎn)的河道水位作為分洪閘的閘上水位，若分洪閘較長 需精確計(jì)算時(shí)。應(yīng)根據(jù)流量變化、推算分洪閘兩端點(diǎn)的外江水位。再取平均值作為閘上水位。如閘址至河口間還有支流匯入或分流河道。計(jì)算各河段水面線時(shí)應(yīng)考慮流量的變化,6、2 7、分洪閘下游一般均有尾渠,分洪道或蓄洪區(qū) 閘下游水位經(jīng)常受尾渠及尾渠終點(diǎn)水位。如分洪道出口水位或蓄洪區(qū)水位等，的控制。因此、要確定閘下水位應(yīng)先確定尾渠終點(diǎn),分洪道出口或蓄洪區(qū)，水位、實(shí)際工作中應(yīng)分以下幾種情況分別計(jì)算 1,封閉的蓄滯洪區(qū)。1。根據(jù)分洪流量過程線及蓄滯洪區(qū)的水位。蓄量關(guān)系曲線進(jìn)行調(diào)蓄演算，求出蓄滯洪區(qū)的水位過程線,2.根據(jù)各時(shí)段蓄滯洪區(qū)的水位及相應(yīng)的分洪流量用推水面線的方法、推求閘下的水位過程線、2、分洪道，1,確定分洪道出口處的水位過程線 2。根據(jù)已確定的水位及相應(yīng)的分洪流量用推水面線的方法，推求閘下的水位過程線，3 邊分、邊蓄.邊排，1,確定排水河道出口處的水位過程線 2.假定本時(shí)段的出流量Q出、用推水面線的辦法倒推調(diào)蓄區(qū)出口處的水位。3 計(jì)算本時(shí)段調(diào)蓄區(qū)蓄量的變化。即 4。根據(jù)調(diào)蓄區(qū)的水位、中點(diǎn)水位或入口出口水位平均值，蓄量關(guān)系曲線及3,中計(jì)算的蓄量 求出調(diào)蓄入口處的水位.5。用調(diào)蓄區(qū)的泄流能力曲線.即入口水位 出口水位與Q出的關(guān)系曲線，按2 3。水位校驗(yàn)Q出與2.假定是否吻合，6 根據(jù)已校驗(yàn)吻合的調(diào)蓄區(qū)入口水位及該時(shí)段的分洪流量,Q入。用推水面線的方法倒推閘下水位 6,2 8 對于分洪水流流態(tài)復(fù)雜、規(guī)模較大的分洪口門 最大分洪流量在1000m3，s以上 應(yīng)進(jìn)行水工模型試驗(yàn)驗(yàn)證。分洪時(shí)水流流態(tài)往往較為復(fù)雜、一般在進(jìn)口。特別是分洪閘邊孔.出現(xiàn)局繞流現(xiàn)象或橫向水面坡降.流速分布不均勻,口門兩側(cè)的沖刷情況不一樣.甚至在口門一側(cè)上游附近出現(xiàn)一定程度的淤積現(xiàn)象、這主要和口門布置軸線與河床主流流向夾角的大小有關(guān)系.分洪口門設(shè)計(jì)分洪流量往往采用寬頂堰公式求得.而實(shí)際上由于水流進(jìn)口流態(tài)的不均衡,對分洪流量會(huì)產(chǎn)生一定影響，水工模型試驗(yàn)表明，實(shí)際分洪量往往少于設(shè)計(jì)分洪流量。當(dāng)分洪口與河流流向近乎垂直時(shí)。實(shí)際分洪流量較設(shè)計(jì)值小10,左右、消能效果的試驗(yàn)主要是驗(yàn)證消力池的深度和長度是否合適，以及對下游區(qū)域的沖刷情況，并且對消能工尺寸進(jìn)行優(yōu)化 6。2、9、按建筑物功能劃分,分洪閘是水閘的一種形式.其設(shè)計(jì)的一般要求應(yīng)符合國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn).水閘設(shè)計(jì)規(guī)范。SL、265的有關(guān)規(guī)定。本條著重說明作為蓄滯洪區(qū)分洪閘設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),要求等，本規(guī)范未涉及的有關(guān)內(nèi)容可參看國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn) 水閘設(shè)計(jì)規(guī)范,SL。265.分洪閘主體建筑物主要包括上游連接段 引水渠,連接擋墻等 閘室，下游消能工，下游連接段。引水渠.連接擋墻等 1、為改善分洪閘上游進(jìn)水條件 進(jìn)水部分兩側(cè)擋墻或邊坡宜設(shè)置成喇叭口形.平面布置可采用圓弧、直線形式、擋墻與外河、與閘室之間宜采用扭曲面相接 兩側(cè)擋墻頂高程應(yīng)盡可能降低。過高通常會(huì)減少閘的過流量，特別是靠近擋墻的邊孔，如果擋墻外側(cè)地形.如防洪堤外坡.較高時(shí)，可考慮將外側(cè)地形局部開挖降低至某一合適的高程 并且采用護(hù)坡形式,以護(hù)坡取代擋墻 一般有利于增加進(jìn)水過流斷面 且工程投資較省、上游連接段擋墻或護(hù)坡可采用對稱布置和非對稱布置、當(dāng)進(jìn)水與河道夾角很小或分洪閘為臨湖分洪閘，這時(shí)連接段兩側(cè)進(jìn)水條件基本一致.可采用對稱布置。當(dāng)進(jìn)水與河道夾角較大時(shí),連接段兩側(cè)進(jìn)水條件有不平衡性，可采用非對稱布置?？可嫌蝹?cè)擋墻或護(hù)坡擴(kuò)散角宜加大、2，閘室結(jié)構(gòu)型式有多種,通常采用開敞式和胸墻式、開敞式閘室過水?dāng)嗝婷娣e相對較大,有利于發(fā)揮分洪閘的泄流能力 一般閘底檻高程較高.擋水高度較小時(shí)采用這種形式、胸墻式閘室為孔口出流 閘門高度相對較小 但不利于充分發(fā)揮分洪閘的泄流能力,并且外河飄浮物也不能排入蓄洪區(qū)內(nèi),一般閘底檻高程較低、擋水高度較大時(shí)采用這種形式，對于分洪閘而言,往往內(nèi)外水位差不大，而開閘分洪時(shí)要求在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到較大的單寬流量、所以分洪閘閘室結(jié)構(gòu)型式宜采用開敞式,閘室底板當(dāng)?shù)鼗鶙l件較好，承載能力較大時(shí)，如巖石基礎(chǔ).閘室結(jié)構(gòu)適宜在底板上沿水流方向設(shè)置沉降,伸縮縫 當(dāng)?shù)鼗鶙l件較差 承載能力較小 或容易產(chǎn)生不均勻沉降時(shí)，如土基.閘室結(jié)構(gòu)適宜在閘墩中間沿水流方向設(shè)置沉降，伸縮縫,考慮基礎(chǔ)約束和不均勻沉降的影響。根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)巖基上的分縫長度一般不宜超過20m.土基上的分縫不宜超過35m、對于閘室底板由樁基承載時(shí)。基礎(chǔ)約束仍較大.土基上的分縫宜適當(dāng)減小,一般采用兩孔一縫或三孔一縫。3、分洪閘閘頂安全超高參照國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，水閘設(shè)計(jì)規(guī)范。SL.265的有關(guān)規(guī)定取值 但擋水工況時(shí) 設(shè)計(jì)分洪水位或最高擋水位條件下安全超高取值較之該規(guī)范中相應(yīng)工況.正常蓄水位,最高擋水位,有所加大 這是考慮到分洪閘運(yùn)行實(shí)際情況而進(jìn)行的修正。根據(jù)目前已經(jīng)建成的分洪閘的實(shí)際調(diào)度情況。部分分洪閘在出現(xiàn)設(shè)計(jì)分洪水位時(shí)、為全流域防洪總體需要 并沒有立即開閘分洪、因此。本規(guī)范中、將設(shè)計(jì)分洪水位工況時(shí)的安全超高在一般水閘相應(yīng)超高的基礎(chǔ)上有所提高 更有利于分蓄洪決策中的風(fēng)險(xiǎn)調(diào)度.4.閘門的結(jié)構(gòu)型式和控制設(shè)備的選擇應(yīng)有利于分洪調(diào)度.并能保證閘門分洪運(yùn)用過程中各種工況情況下的自身安全。管理維修、并且造價(jià)適宜.控制設(shè)備的選擇應(yīng)經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定?？刂圃O(shè)備通常有卷揚(yáng)機(jī)啟閉機(jī)和液壓啟閉機(jī)兩種方式,采用液壓啟閉機(jī)可節(jié)省閘墩上部排架.使閘礅上部結(jié)構(gòu)變得簡單.但設(shè)備管理維修較為復(fù)雜。費(fèi)用較高。而采用卷揚(yáng)機(jī)啟閉機(jī)、閘墩上部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。管理維修相對簡單，可靠性相對較好、由于分洪閘的使用頻率很低.閘門不經(jīng)常啟用，不利于發(fā)現(xiàn)液壓啟閉設(shè)備存在的問題、而一旦分洪則必須確?？刂圃O(shè)備能正常運(yùn)行 根據(jù)已建分洪閘的運(yùn)行管理經(jīng)驗(yàn)，曾出現(xiàn)過需要開啟閘門時(shí)液壓啟閉設(shè)備不能馬上正常運(yùn)行的情況、兩者在技術(shù)上都不存在問題.但在選擇啟閉方式時(shí)應(yīng)充分考慮其可靠性性、分洪閘通常為多孔水閘 閘門調(diào)度不宜采用人工控制,而應(yīng)采用自動(dòng)控制方式。以確保閘門開啟嚴(yán)格按分洪調(diào)度方案進(jìn)行。檢修門采用平板門或疊梁式閘門、當(dāng)外河。湖，水位變化較大，且枯水位位于閘底板高程以下時(shí),為節(jié)約投資可不設(shè)檢修門。工作閘門的檢修可考慮在枯水位時(shí)進(jìn)行 5.為滿足閘頂交通要求.在閘頂一側(cè)設(shè)公路橋.在另一側(cè)設(shè)人行橋.公路橋等級應(yīng)與連接分洪閘的公路等級相同、人行橋僅為檢修便橋。滿足閘門及啟閉設(shè)備檢修即可 人行橋?qū)挾纫话阍?，5m左右 6、2、10。有些蓄滯洪區(qū)的分洪控制工程采用修建裹頭臨時(shí)爆破扒口的形式,臨時(shí)爆破的分洪扒口設(shè)于防洪堤的某一堤段 防洪堤一般為土堤,其抗沖流速非常有限，口門形成時(shí)，水流流速加大，水流對兩側(cè)堤身和底部有強(qiáng)烈的沖淘作用、扒口形成時(shí)，必須對兩側(cè)及底部進(jìn)行保護(hù) 否則會(huì)引起大堤兩側(cè)的不斷垮塌和在底部形成深沖坑 因此 有必要對分洪扒口采取相應(yīng)的裹護(hù)措施。1、扒，炸 口分洪口門形狀上，下游需形成擴(kuò)散，上游擴(kuò)散程度與分洪水面寬度有關(guān)系,根據(jù)洞庭湖區(qū)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) 對于臨湖或河流水面寬度較大。流速相對較小時(shí).進(jìn)口擴(kuò)散角可取7。30 對于臨河分洪或河道水面較窄時(shí),為保證口門的分洪量,進(jìn)口擴(kuò)散角應(yīng)適當(dāng)加大、可取30,60.下游段出口擴(kuò)散角宜取水流有效擴(kuò)散角7.12，2.為安全起見 分洪口口門兩側(cè)裹護(hù)范圍應(yīng)大于水流沖刷影響的范圍。3、根據(jù)類似的工程經(jīng)驗(yàn),分洪口流速小于4m，s時(shí).可采用拋石對口門兩側(cè)進(jìn)行保護(hù)、口門流速大于4m,s時(shí) 拋石一般難以滿足口門的抗沖穩(wěn)定。宜采用漿砌石或高噴灌漿裹護(hù)、4,拋石粒徑.單塊拋石重量應(yīng)經(jīng)過計(jì)算分析確定、一般單塊粒徑不小于300mm。單塊重量不小于30kg 6。采用高噴灌漿裹護(hù)結(jié)構(gòu)形式。對水流的防沖淘效果較好，高噴灌漿在大堤兩側(cè)形成連續(xù)墻體,對大堤兩側(cè)邊坡進(jìn)行封閉 平面上高噴墻體成喇叭口形 高噴墻體應(yīng)貫穿整個(gè)大堤橫斷面，高噴下部應(yīng)伸入堤基以下一定深度.一般先確定口門底部的沖刷深度、高噴體則應(yīng)伸入底部沖刷線以下