协合拉引水枢纽设计特点 协合拉引水枢纽设计特点 协合拉引水枢纽设计特点
摘要:目前,我区已建成的引水枢纽型式虽多,但工程布置从整体方向考虑较多,而枢纽细部结构特点较少。协合拉引水枢纽设计充分吸取各种枢纽的特点,较好地解决枢纽引水、防沙、抗磨等问题,保证了枢纽的安全运行。
关键词:引水枢纽 设计特点
一、工程概况
协合拉引水枢纽工程位于新疆阿克苏地区温宿县境内的库玛拉克河出山口,闸址距温宿63km,距阿克苏市77km。 库玛拉克河属多沙性河流,泥沙来源主要为上游浅山区冰碛物和风化物及河相物,多年平均输沙量为1570万吨,最大月平均含沙量为4.69kg/m3,河床中推移质平均粒径0.12m,最大粒径为0.49m。 闸址区河床盖层厚度30~50m,为全新统冲积(aLQ
4)沙卵砾石层,地质条件较好。其中0~2m为松散卵砾石层,以5~20cm卵石为主,2~4.5m为较致密的含漂石卵砾石层,漂石粒径30~60cm;4.5~6m为致密卵砾石层。闸基土允许承载力为40~50t/m2,闸基土内摩擦角为40°。
二、工程规模
三、对现有的引水枢纽评价
1、人工弯道引水枢纽
利用弯道环流的特性,“正面引水、侧面排沙”边引水、边排沙,进水闸引取表层含沙量低的水,而冲沙闸排走运动中的底沙,须消耗较大的能量和水量,无法解决汛前
5、6月份水量紧缺时引水和冲沙的矛盾,只得采取间歇冲沙方法,闸前易淤积,造成泥沙进入引水闸。另外,弯道要求有较长的整治段,以形成人工弯道,上游要设泄洪闸,干渠上要设沉沙池以配套冲砂,这样造成枢纽造价高、工程分散、管理不便。
2、悬板分层式引水枢纽
利用悬板,把推移质隔在悬板以下,从悬板以上引取表层水,当淤积到一定高度时,利用悬板下设冲沙廊道冲沙,保证进水闸前不淤积,所以引水防沙效果较好。但由于汛期取表层水,闸前采用壅水运行,冲沙不利,闸前淤积区会增加,因而必须考虑采取措施,限制闸前淤积区。但这种枢纽建筑物比较集中,便于运行管理,投资少。
3、底栏栅式引水枢纽
底栏栅式引水枢纽,由于受栅隙及廊道过水能力的限制,大中型引水枢纽还未采用。它与其它型式的渠首相比,布置容易、结构简单、施工方便、工程造价低。目前对原型式进行了改进,对廊道断面和栅条断面形状进行了更合理的改进,适应范围不断扩大。
四、协合拉引水枢纽工程布置
协合拉引水枢纽设计初期,曾专门考察了已建成大中型引水枢纽多座,听取了设计和管理运行经验。考虑采用人工弯道式引水枢纽和悬板分层式引水枢纽,作为协合拉引水枢纽设计方案。这二种枢纽布置型式较适合新疆多推移质山溪性河流,早已为许多区内外专家所肯定,无疑是轻车熟路,也易于审查通过。
根据枢纽地形条件,按人工弯道式引水枢纽和悬板分层式引水枢纽设计布置。但人工弯道式布置时,解决两岸引水较困难,须在干渠设分水闸及跨河工程方可解决另岸引水问题,而悬板分层式布置,以整体布置考虑较理想,工程结构简洁、投资少。通过水工模型试验,二个方案均不太理想,但互补性较强,将两个方案优势结合,形成目前协合拉引水枢纽的布置雏形。通过模型试验验证、修改,形成了目前实施的方案。详见附图。
1、上、下游人工整治段 下游整治段长300m,底宽104.4m。纵向稳定河床坡降为1/225,坡面为50cmC15细粒砼砌卵石。导流堤高6.5m,坡比1:1.5,河床以下设防冲齿墙,防冲深度为8m。
2、泄洪冲砂闸 闸前铺盖为斜坡式,坡比1:4,铺盖总长30m,深度为5.5m,闸后护堤10m,后接裙板消能。
3、东西岸进水闸 西岸进水闸与九孔泄洪闸并列布置,为单孔,孔宽8m,设胸墙,孔高2.5m,设计过闸流量Q=10m3/s,底板高1421.5m,闸顶及闸上结构同泄洪闸。
4、进水闸前悬板
五、协合拉引水枢纽工程设计特点
目前我区引水枢纽普遍存在着引水与冲沙的矛盾,枢纽上下游淤积的问题、闸室抗磨问题、下游消能问题等,以往人们往往从整体上考虑的多,从局部上考虑的少,因此防沙引水效果不够理想。而协合拉引水枢纽借助于模型试验大胆尝试,通过局部结构改变,取得了较好的成效。以下从几个方面简要说明。
1、引水与冲沙
充分利用悬板分层式引水的优点,为减少闸前淤积问题,在廊道设计时,增加了廊道的长度,廊道长度达50m,将淤积区控制在远离进水闸区域,同时为达到廊道用少量水排走大量沙的目的,缩小了廊道的断面尺寸,改为四孔。经试验和计算,廊道内流速比上游整治段流速大1.31~1.37倍。通过这些措施达到了预期的效果,避免了闸前淤积面抬高,又有泥沙跃上悬板引入进水闸的危险。
2、枢纽上、下游淤积的防治
由于悬板分层式引水,造成闸前水位壅高,而壅水运行的时间越短,其闸前淤积量越少,越利于敞泄冲刷达到冲淤平衡。换言之,在满足引水时可敞泄排沙的流量出现频率越大或时间越长,越利于防沙减淤。在利用现有的经验公式计算时,充分考虑闸前蓄冰库而堤防加高的有利条件,采用P=99%作为造床流量计算。利用“束水攻沙”的原理,在防洪安全的前提下,缩窄上下游整治段的宽度。经模型试验,确定合理的稳定河宽为104.4m,同时为保证输沙顺畅,上游整治段长400m,下游整治段300m。从工程近几年的运行情况看,枢纽冲沙效果较好。
3、建筑物抗磨问题
4、消能防冲设计
5、融冰电热系统
协合拉引水枢纽冬季极端气温达-27.6℃,泄洪闸有2扇工作闸门运行,东、西岸进水闸工作闸门冬季均运行。门槽均设置电热系统冬季融冰。门楣、侧轨及底槛均设置电热器。电热器规格为侧轨电热器GYQ01-220/0.8,门楣电热器GYQ03-220/0.8,底槛电热器GYQ01-220/0.8。共有6扇门槽设