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1、闹德海水库坝下消能工方案选择与设计 闹德海水库坝下消能工方案选择与设计是小柯论文网通过网络搜集，并由本站工作人员整理后发布的，闹德海水库坝下消能工方案选择与设计是篇质量较高的学术论文，供本站访问者学习和学术交流参考之用，不可用于其他商业目的，闹德海水库坝下消能工方案选择与设计的论文版权归原作者所有，因网络整理，有些文章作者不详，敬请谅解，如需转摘，请注明出处小柯论文网，如果此论文无法满足您的论文要求，您可以申请本站帮您代写论文，以下是正文。摘要：本文根据闹德海水库的实际运用情况和下游河道水位流量关系曲线，同时做出四个坝下消能工设计方案进行比较，选择出既经济又合理的最佳方案设计，为闹德海水库除险
2、加固工程提供依据。关键词：消能工；设计；水利计算1工程现状闹德海水库溢流坝施工时，处于日伪时期，工程没有按照预定的图纸施工，坝下消能施工搁浅。现有的水库溢流坝下护坦长不足20m，没有任何消能工程。经历几次大洪水后，在溢流坝下游形成了冲坑，冲坑紧邻护坦下游，其位置距溢流坝段下游护坦约20m，并且护坦上也有很大的裂缝，发生了位移。1963年大水后，在护坦下游150m范围内，冲积层厚2.0m4.8m，基岩面高程为145150m，护坦下游20m处，形成一深坑，岩面最低高程为146m左右，较建坝前冲深约3m，最深处达5m。经1963年洪水后，冲刷向左岸发展，左岸岩面线降低1m左右，右岸没有什么变化，左岸
3、护坦下游浆砌块石冲毁。从2000年实测溢流坝下河道地形图可以看出，冲坑呈加重趋势，本次初设实测最深处高程145.2m，冲坑深度近6m，面积达1200m2，上述问题直接威胁大坝的安全。此外，大坝下游保护对象有岸边取水泵站和村庄及耕地。2消能方案的比较选择根据水库的实际运用情况和下游河道水位流量关系曲线，选择四个方案进行初步比较，每个方案布置如下：方案一：消力池方案。在现溢流坝护坦下接消力池，消力池斜坡段长25m，坡比1：4.0，池长63m，池宽50m，池深5.8m，池底高程144.7m，底板厚度2.0m。池后接15m长混凝土护坦，底板厚1.5m，下游接原天然河道。方案二：消力坎方案。在现溢流坝护
4、坦下接二级消力坎，第一级消力坎坎高6.0m，坎顶高程156.5m，池底高程150.5m，池长58m，池宽50m。一级消力坎后接第二级消力坎，坎高1.8m，坎顶高程152.3m，池底高程150.5m，池长30m，池宽50m。一、二级消力坎底板厚度均为2.0m。第二级消力坎后接15m长混凝土护坦，底板厚1.5m，下游接原天然河道。方案三：综合消力池方案。在现溢流坝护坦下接综合消力池，消力池斜坡段长13m，坡比1：4.0，池长62m，池宽50m，池深6.8m，池底高程147.7m，坎顶高程154.5。一级消力坎后接第二级消力坎，坎高1.1m，坎顶高程151.6m，池底高程150.5m，池长25m，池
5、宽50m。一、二级消力坎底板厚度均为2.0m。池后接15m长混凝土护坦，底板厚1.5m，下游接原天然河道。方案四：挑流方案。在现溢流坝后接挑流消能设施，挑坎高程160.5m，反弧半径20m，挑射角25度，圆弧段与原溢流坝1：0.8的斜坡段衔接。根据水库实际运用条件，此种布置当仅底孔泄流时仍需采用底流消能设施，即坝后接长30m，宽45m，深4.1m的消力池，底板厚度2.0m。池后接10m长混凝土护坦，底板厚1.5m，下游接原天然河道。综合比较以上四个方案，方案四需要两套消能设施，在溢流堰面、中孔、底孔同时过流时，流态紊乱，而且堰面小流量过流时，受挑距限制（如P=10%，挑距L=38m），水流将直
6、接落在底流消能设施上，因此，本次设计不对挑流消能做更深的比较，仅对方案一（消力池方案）、方案二（消力坎方案）、方案三（综合消力池方案）做进一步比较。三方案主要工程量及投资比较见表1由上表看出，以上三个方案，方案一投资最少，方案三投资最高，方案一较方案二和方案三投资分别少5.74万元和108.76万元。综合分析，本次设计推荐方案一，即消力池方案作为推荐方案。3消能工设计3.1消能设施布置本次设计坝下消能方式采用底流消能中的消力池方案，由于溢流坝下护坦已经断裂，先拆除此护坦，在新设计11.8m长、2m厚护坦后接消力池，消力池斜坡段长25m，坡比1：4.0，池长63m，池宽50m，池深5.8m，池底
7、高程144.7m，底板厚度2.0m。消力池接原天然河道。消力池混凝土采用C25、F200，由于闹德海水库为多泥沙河流，水头高，消力池内流速最大高达24m/s，为了防止高速水流对消力池混凝土的冲刷破坏，在底板表层采用0.65m厚的抗冲耐磨混凝土，抗冲耐磨混凝土采用钢纤维混凝土，钢纤维掺量50kg/m3。底板下设直径25mm锚筋，锚筋间距2.0m，面层配直径16mm、间距0.2m的钢筋网，锚筋下部插入新鲜岩石2.0m，上部与钢筋网焊接。对于坝后冲坑和底板下超挖部分，采用C10毛石混凝土回填，毛石含量小于20%。消力池底板设直径0.1m的排水孔，呈梅花形布置，间距3.0m。3.2水力计算闹德海水库大
8、坝为2级建筑物，由于下游主河道为弱风化岩，而且消力池尾部距大坝超过100m，消力池在超标准洪水时破坏不会危及大坝安全，因此，根据水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）表3.2.4要求，其消能防冲设施的设计洪水重现期为50年一遇。由上、下游水位流量关系曲线查得，P=2%时，上游水位187.04m，下游水位156.62，相应流量1863m3/s。计算公式采用溢洪道设计规范（SL253-2000）有关公式计算：a.消力池深度计算：式中：d消力池深度，m；?滓0水跃淹没系数，采用1.05；h2跃后水深，m；h1收缩水深，m；?琢水流动能校正系数，采用1.0；q过闸单宽流量，m3/s.m
9、；b1消力池首端宽度，m；b2消力池末端宽度，m；T0由消力池底板顶算起的总势能，m；Z出池落差，m；ht出池河床水深，m。经计算，50年一遇洪水时，需要消力坎深度5.8m。b.消力池长度计算：Lk=0.8LL=6.9(h2-h1)式中：Lk消力池长度，m；L水跃长度，m。经计算池底长度为62.5m，本次设计取63m。c消力池底板厚度计算：由于消力池设有排水孔，因此仅根据抗冲要求计算，公式采用水闸设计规范公式计算。式中：t消力池底板始端厚度，m；K1消力池底板计算系数，采用0.15；H'上下游水位差，m。计算结果为：设计标准洪水时t=2.02m。本次设计取2.0m。3.3设计洪水位和校
10、核洪水位的消能计算由上、下游水位流量关系曲线查得，设计洪水位（P=1%）时，上游水位189.48m，下游水位158.3，相应流量3055m3/s；校核洪水位（P=1）时，上游水位193.11m，下游水位160.8，相应流量4891m3/s。消力池所处地层岩性以灰色灰褐色安山岩为主，局部为紫红色安山质火山集块岩，分布的规律性不明显。表层岩体以弱风化为主，局部见强风化岩。所以，不用验算消力池底板厚度，仅计算设计洪水位和校核洪水位所对应的消力池深度和长度。采用溢洪道设计规范（SL253-2000）有关公式计算消力池深度和长度为：设计洪水位（P=1%）时，消力池深度6.7m，消力池长度76.2m。校核
11、洪水位（P=1）时，消力池深度6.9m，消力池长度88.5m。4结论和建议由于闹德海水库运行方式的因素，堰顶泄流时，底孔和中孔同时参与泄流，而且该水库为加固项目，受老建筑物的限制，其消能工布置（尤其是消力池与大坝衔接段）有一定困难，再加上下游主河槽较窄，三股水流同时作用，流态极为复杂，建议下一步应通过模型试验对本次设计方案进一步进行优化。参考文献1溢洪道设计规范（SL253-2000）.2辽宁省闹德海水库的辽宁省闹德海水库大坝运行管理评价报告（2003年11月）.其他参考文献Baker, Sheridan. The Practical Stylist. 6th ed. New York: Ha
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