【除险加固工程溢流堰初步设计7400字（论文）】

除险加固工程溢流堰初步设计TOC\o"1-2"\h\u28623第1章引言 2102331.1概述 226682第2章水力学计算 3312752.1工程等别及标准 3259622.2洪水标准 3135412.3水面线推求 330073第3章工程方案比选设计 4160303.1新建溢流侧堰 4150383.2加固溢流侧堰 459213.3新建溢流侧堰（宽顶堰） 5187863.4新建溢流侧堰(驼峰型溢流堰） 5285033.5方案比选 620094第4章溢流侧堰工程设计 7267214.1建筑物布置及泄洪量 7136644.2建筑物尺寸确定 7318394.3水力计算 925502q——溢流坝鼻坎上单宽流量，为 1026268第5章工程管理 10110435.1管理机构 10199615.2管理设施 10187885.3管理经费及来源 11194025.4管理制度 11177455.5工程管理区与工程保护范围 11313655.6工程的标段划分 11188825.7工程的招投标形式 1121229第6章水土保持 13185526.1工程建设致发水土流失的原因 1350286.2水土流失治理的原则 13209636.3引水渠首工程治理方案 133662参考文献 14设计概况本次工程是新疆A除险加固工程溢流堰初步设计，目的是通过对引水枢纽除险加固，确保枢纽自身防洪要求、满足设计引水及安全运行，改善灌区条件，发展农牧业生产，本次设计需要考虑其他的相关工程以及借鉴工程的方案来对溢流堰进行除险加固和新方案的比选。本设计是根据实际工程资料进行模拟设计，仿照原设计或采用新的方案进行设计。溢流堰除险加固需要使用的水文计算有利用已有流域概况、气象、水文等基本资料复核水闸过流能力；之后确定工程建设任务和规模，根据工程所要建设的任务和规模复核工程等级和设计标准，确定工程总体布置、线路、结构形式和布置、控制尺寸、高程和数量，同时进行工程规模的测算和相应溢流堰断面图的编制；最后预测工程管理以及水土保持初步方案的讨论与确定。通过观察和记录溢流堰除险加固工程出现的问题,分析出溢流堰工程产生安全隐患的主要原因,从而提出溢流堰除险加固工程的措施，可以为后期其他工程的施工提供有力的依据，确保溢流堰除险加固工程完成后，能够发挥好它的性能，使得溢流堰安全稳定的运行，为了国家水利事业的发展作出应有的贡献。关键词：溢流堰；堰顶高程；方案比选；除险加固；设计第1章引言概述任务由来该灌区所在县是一个以牧业为主的贫困县。解放前人口为500人，耕地不足千亩，牲畜2200余头，解放后农牧业生产有了飞速的发展，到2000年全县人口已达5.38万人，牲蓄存栏45万头，灌溉面积已达20万亩，目前粮食自给有余，人民生活有了改善。但由于缺少饲草料基地，牧业生产仍然依靠天然牧场，牧民继续过着游牧生活，从而给牧区天然草地的生态带来较大的破坏，造成了天然草地超载放牧，河谷林被破坏，沙尘天气和洪水发生频繁，同时由于缺乏越冬的饲草料保证，冬季雪灾屡屡发生，给牧民的生产、生活带来重大损失。

灌区控制灌溉面积为31.51万亩，考虑人畜用水后6月最大平均需引水16.09m3/s，加大流量为20m3/s。自然地理概况灌区生态改善除险加固工程位于新疆维吾尔自治区阿勒泰地区青河县境内、准噶尔盆地东北部、阿勒泰山脉东南部，东部与蒙古人民共和国接壤，距乌鲁木齐市580km。工程现状及工程目的本工程位于乌伦古河上游低山丘陵区。乌伦古河是盆地东侧的一条以融雪和降雨为主的河流，它流经青河、富蕴、福海三县，最终注入全疆第二大淡水湖—乌伦古湖。该河年平均径流量为10.5亿m3，产流量全部在青河县境内的四条支流内。解放以前，乌伦古河沿岸农业灌溉用水很少，河水几乎全部消耗于下游河谷林，余水注入乌伦古湖。自50年代以后，农业逐渐发展，现在全流域面积已超过50万亩，以至在80年代中期出现湖面缩小，水体盐化等生态问题。存在的主要问题是渠首多而简陋，防洪标准低，遇洪即冲，遇旱必堵；工程设计标准偏低；渠道防渗质量差且少，水利用系数低，损失大。

除险加固工程目的是通过对枢纽的除险加固，确保枢纽自身防洪要求、满足设计引水及安全运行，改善灌区条件，发展农牧业生产。第2章水力学计算2.1工程等别及标准灌区控制的灌溉面积约为31.51万亩，查询《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），灌溉面积如果大于5万亩，拦河闸过闸的流量大于100m3/s；再根据《灌溉与排水工程技术设计规范》(GB50288-99)进水闸加大引水流量为20m3/s，大于10m3/s，因此该引水渠首工程等别属Ⅲ等工程，其主要建筑物级别为3级。2.2洪水标准本引水渠首为拦河渠首工程，为Ⅲ等工程，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）和《防洪标准》GB50201-94，引水拦河渠首的防洪标准：设计洪水标准为20年一遇，校核洪水标准为50年一遇。因此根据水文报告分析：Q设=569m3/s（p=5%）Q校=654m3/s(p=2%)根据灌区引水渠首场址洪峰流量频率曲线查的90%的洪峰流量为170m3/s（即常遇洪水）。2.3水面线推求根据《水力计算手册》，使用分段求和法，考虑已有流域概况、气象、水文等基本资料，便可推求弯道设计工况以及校核工况下水面线。第3章工程方案比选设计3.1新建溢流侧堰（“WES”型实用堰）拆除原溢流侧堰，并进行合理布置，原溢流堰布置在主河槽的左岸，原溢流堰长200m，实用堰，堰身为戈壁料，外包浆砌石。设计和校核洪水流量分别为200和410m3/s，仅用溢流侧堰不能满足泄洪要求，本次设计考虑与下游泄洪冲沙闸联合进行泄洪。原溢流侧堰位于引水渠首端凸岸一侧，上游与国防公路相连，下游与泄洪冲沙闸的左边墙相连，溢流堰全长280m，堰顶始端高程为621.01m，末端高程618.52m，且堰顶高程以0.012纵坡由621.01m降低到618.52m；根据水力学计算，校核工况下溢流侧堰共泄流410m3/s，堰上最小设计水头为1.28m，堰型可采用“WES”实用堰；物理地质现象主要有岩崩、物理风化、沼泽化和次生盐渍化等，对工程影响较小。由于溢流堰基础埋深不大，因此建议基础可置于该岩层上，承载力标准值fk=300kpa；溢流侧堰主体部分采用浆砌石结构，按照规范要求，严寒地区外包混凝土厚度不小于40cm，采用50cm厚钢筋混凝土面板；为防止过堰水流的冲刷作用，采用钢丝石笼铺设在堰后地面表层并回填砂砾石以利于消能防冲。3.2加固溢流侧堰本方案拟对原溢流堰施行加固与改建措施，溢流侧堰布置在主河槽的左岸，计划通过此次除险加固，可以有效的加强溢流侧堰和下游泄洪冲沙闸的联合泄洪能力，也可以用来保证下游老百姓的防洪和生命安全。此次除险加固工程主要是对原溢流堰的防洪能力进行重新测定，分析之后决定对原有的溢流堰施行延长修建以及对绝大部分的溢流堰工程施行除险加固处理。首先考虑到溢流堰布置在泄洪冲沙闸的上游，全长200m，此次再延长到与下游泄洪冲沙闸相连接，大约改建30m，并对原有的溢流堰工程施行除险加固处理，堰顶始端高程为621.01m，末端高程618.80m，且堰顶高程以0.01纵坡由621.01m降低到618.80m；根据水力学计算，校核工况下溢流侧堰共泄流410m3/s，满足泄洪要求。对已建溢流侧堰表层增设一层0.2m厚钢筋混凝土面板，钢筋混凝土结构与老的浆砌石结构采用插筋连接；改建溢流侧堰采用折线形低实用堰，堰体结构同已建溢流侧堰，堰身为碾压戈壁料，外包0.3m厚浆砌石，浆砌石外部为0.2m厚钢筋混凝土面板结构。溢流侧堰上游基础埋深为1.6m，下游基础埋深0.9m，上下游基础均用砂砾石回填，以防止水流冲刷。对未冲毁的溢流堰，为了保证老浆砌石和新混凝土结合良好，在浆砌石表面进行打毛处理，再进行混凝土浇筑。为防止过堰水流的冲刷作用，采用钢丝石笼铺设在堰后地面表层并回填砂砾石以利于消能防冲。3.3新建溢流侧堰（宽顶堰）拆除原溢流侧堰，并进行重新合理布置。考虑到溢流堰的布置形式以及在洪水时期的分流能力以及经济实用型等方面因素，初步确定溢流堰侧堰的宽度约为230m。在设计洪水时溢流侧堰的平均水头约为0.84m，在校核洪水的溢流侧堰的水头平均约为0.96m，溢流侧堰拟采用宽顶堰的形式。原溢流侧堰位于引水渠首端凸岸一侧，上游与国防公路相连，下游与泄洪冲沙闸的左边墙相连，溢流堰全长200m，堰顶始端高程为621.01m，末端高程618.52ｍ，且堰顶高程以0.012纵坡由621.01m降低到618.52m；根据水力学计算，校核工况下溢流侧堰共泄流410m3/s，堰上最小设计水头为0.82m，堰型可采用宽顶堰；物理地质现象主要有岩崩、物理风化、沼泽化和次生盐渍化等，对工程影响较小。由于溢流堰基础埋深不大，因此建议基础可置于该岩层上，承载力标准值fk=300kpa；溢流侧堰主体部分采用浆砌石结构，按照规范要求，严寒地区外包混凝土厚度不小于40cm，采用50cm厚钢筋混凝土面板；为防止过堰水流的冲刷作用，采用钢丝石笼铺设在堰后地面表层并回填砂砾石以利于消能防冲。3.4新建溢流侧堰(驼峰型溢流堰）本次方案将溢流堰布置在主河槽的左岸，上游连接引水渠首段，下游和泄洪冲沙闸相互连接，可以形成与下游泄洪冲沙闸进行联合泄洪，有益于防洪和兴利。初步设计溢流堰全长250m，堰顶高程大约618m。溢流侧堰的结构设计拟采用驼峰型溢流堰，设计的堰顶高程为618.69m，溢流侧堰计划采用浆砌石结构，外边包裹钢筋混凝土的面板结构。物理地质现象主要有岩崩、物理风化、沼泽化和次生盐渍化等，对工程影响较小。由于溢流堰基础埋深不大，因此建议基础可置于该岩层上，承载力标准值fk=300kpa；溢流侧堰主体部分采用浆砌石结构，按照规范要求，严寒地区外包混凝土厚度不小于40cm，采用50cm厚钢筋混凝土面板；为防止过堰水流的冲刷作用，采用钢丝石笼铺设在堰后地面表层并回填砂砾石以利于消能防冲。3.5方案比选表3.1方案比选表名称单位方案一（新建溢流堰）方案二（加固溢流堰）方案三（新建溢流堰）方案四（新建溢流堰）溢流侧堰长度m280200280280工程占地m24200420042004200施工条件比较简单比较复杂比较复杂复杂运行条件堰前淤积不易被泄洪冲沙闸带走堰前淤积不易被泄洪冲沙闸带走堰前淤积易被泄洪冲沙闸带走堰前淤积易被泄洪冲沙闸带走主要工程量m3土方开挖：9.81万土方回填：9.56万土方开挖：7.56万土方回填：7.44万土方开挖：10.06万土方回填：9.86万土方开挖：10.86万土方回填：10.73万工程静态投资万元2100213324002700四种方案的工程占地、溢流侧堰及泄洪冲沙闸布置及过流能力基本相同;方案一与方案二、三、四相比施工条件比较简单，技术相对成熟；虽然方案一主要工程量比较大，但方案一工程静态投资也较少。通过以上对以上四种方案的综合比较，本阶段拟定经济、合理、可行的方案一为本阶段推荐方案。第4章溢流侧堰工程设计4.1建筑物布置及泄洪量本次方案是通过溢流侧堰和下游泄洪冲沙闸联合进行泄洪，具体布置为：溢流侧堰布置在引水渠首端凸岸一侧，位于主河槽的左岸，全长280m，堰顶始端高程621.01m，末端高程618.52m，且堰顶高程以0.012的纵坡由621.01m降到618.52m；校核工况下溢流侧堰泄流量为410m3/s。4.2建筑物尺寸确定4.2.1确定侧堰宽度B溢流堰除险加固工程，首先假定堰宽为1m，通过推求水面线可得校核情况下的最小设计水头为H=1.28m，可求得单宽流量q1=3.204m3/s,因此可以假定溢流侧堰的宽度。校核洪水位工况下，溢流堰的下泄流量Q=888m3/s，那么有B=Q/q1=888/3.204=277.15m，试算可得，当堰宽B=280m时，单宽流量q2=888/280=3.171m3/s，满足q1>q2，所以初步可确定堰宽B=280m。4.2.2确定堰顶高程推求水面线得出，校核工况下溢流堰始端0+580处水位618.69m，河底高程614.45m，堰高4.24m；溢流堰末端0+300处水位617.68m,河底高程613.75m，堰高3.93m，平均堰高P1=4.08m；堰顶高程初拟定为，始端618.69m，末端617.68m,坡降为0.0040。如下表所示：表4.1堰顶高程计算表桩号水深h流量Q初始高程Z0断面处水位Z上游断面能量与水头损失之差下游断面能量△E0+3003.928650613617.68618.960+3253.995650613617.81618.96619.050.0000+3504.044650613617.92619.05619.130.0000+3754.083650613618.02619.13619.200.0000+4004.116650613618.12619.20619.280.0010+4254.143650613618.21619.28619.350.0010+4504.165650613618.29619.35619.420.0000+4754.183650613618.37619.42619.490.0000+5004.199650613618.45619.49619.560.0000+5254.213650613618.53619.56619.630.0000+5504.224650613618.60619.63619.700.0000+5804.236650613618.69619.700.0004.2.3堰面曲线选择与设计本次设计下游堰面选用WES型幂曲线，末端与一倾斜直线相切，坡度为1：0.7，直线末端与反弧段相接，上游堰头为三圆弧，上游面铅直。（1）堰面曲线定型设计水头Hd因为上游堰高P1≥1.33Hd，所以属于高堰，则Hd=（0.75-0.95）Hmax，Hmax为校核流量下的堰上水头；取Hd=0.85Hmax=0.85×1.28=1.09m（2）上游堰面三圆弧曲线表4.2三圆弧曲线计算表设计水头Hd第一段圆弧第二段圆弧第三段圆弧x1=-0.175HdR1=0.5Hdx=-0.276HdR2=0.2Hdx3=-0.282HdR3=0.04Hd1.09-0.1910.545-0.3010.218-0.3070.044（3）下游堰面曲线WES标准剖面的曲线方程为式中：x、y——分别为以堰顶为原点的横、纵坐标Hd——WES型实用堰的定型设计水头，1.09mk、n——与上游迎水面坡度有关的参数，可由表查得，由P1/Hd>1.0且上游面铅直查出k=2.000，n=1.850。从而可得下游堰面曲线方程为：表4.3幂曲线坐标计算表横坐标X0.0000.2500.5000.7501.000纵坐标Y0.0000.0360.1290.2730.465横坐标X1.2501.5001.7501.818纵坐标Y0.7020.9841.3091.404（4）反弧半径R：式中：H——堰前水头，单位mv——收缩断面处流速，单位m/s4.3水力计算4.3.1溢流侧堰泄洪能力校核由《溢洪道设计规范》得：式中：Q——流量，m3/sB——溢流堰总净宽，为280mb——单孔宽度，mn——闸孔数目，本次设计为单孔，n=1H0——堰上总水头，不计行进流速，则本次设计有H0=Hc——上游堰坡影响修正系数，由于上游堰面铅直，c=1.0ζ0——中墩形状系数，与闸墩头伸出上游堰面距离Lu及淹没度hs/H0有关ζk——边墩形状系数，对于圆角形，取ζk=0.7ε——闸墩侧收缩系数，计算得ε=0.99σ——淹没系数，取自由出流下σ=1.0表4.4侧堰泄洪计算表淹没系数σ侧收缩系数ε流量系数m堰上总宽度B堰上水头H流量Q1.000.990.502280.01.28892.15计算可得校核工况下Q=892.15m3/s，满足泄洪要求。4.3.2溢流侧堰冲刷深度计算式中：T——下游水位到冲刷坑底部的距离d50——相应于级配曲线50%的对应粒径，取40mmq——溢流坝鼻坎上单宽流量，为Z——上下游水位差，m校核情况下单宽流量为2.06m3/（s·m）,取流量不均匀系数为1.5，取q=3.093m3/（s·m），在溢0+300处上下游水位差为1.59m，下游水深1.6m。经计算，校核情况下溢流堰下游基础的冲刷深度为1.86m，同样计算得设计情况下溢流堰下游基础的冲刷深度为1.78m第5章工程管理5.1管理机构新疆A灌区引水工程隶属于Ⅲ等工程，灌溉面积是31.51万亩，考虑到人畜用水后6月最大平均需引水量为16.09m3/s，加大流量则为20m3/s。乌伦古河作为盆地东侧一条以融雪以及降雨为主的一条河流，流经了青河、富蕴以及福海三县，最终将注入到全疆第二大的淡水湖—乌伦古湖。乌伦古河的年平均径流量为10.5亿m3，产流量则全部处于青河县境内四条支流当中。溢流堰除险加固工程完成后，对于工程应该有良好的管理措施，使工程尽可能发挥出它的功能。在之后的工程管理过程中，也需要分析出工程管理机构的设置方案，从而确定管理机构人员的编制、生产以及生活的用房计划和给出工程的处理措施，也需要确定工程的管理和保护区范围。5.2管理设施5.2.1管理站设置工程的渠首管理站便设置在距离工程比较近的阿热勒托别乡，查阅定编人数计算出需要建造生产以及办公用房400m2、生活用房为200m2，以及渠首修建一些值班管理房60m2，总计660m2。5.2.2水文观测设施处于大青河、小青河汇流口往下，渠首以上的河段，需要建立测流站一处，配备的设备需要用来观测水位、流量、泥沙及冰情等任务，为了防洪、引水及渠首管理服务。5.2.3通讯及交通（1）利用县城至阿热勒托别乡的通讯线路，接通渠首管理站至县城的直拨电话，接通管理站的电话。（2）利用县城至阿勒泰公路，以其为工程的交通干线。5.3管理经费及来源（1）工程管理费用，包括工程维修、养护费用，由工程所征收的水费内开支。（2）工程建成投产后，由渠首管理站直接向所属灌区征收水费，按方收费。水费标准按自治区现行规定执行。5.4管理制度（1）分水制度：按额尔齐斯河—乌伦古河流域规划的要求，制定本工程在青格里河的引水分水制度，报阿勒泰行署批准后执行。（2）由县水电局制定县内分水制度，合理分配本县在青格里河的应分水量，由水管总站执行。（3）制定渠首的监测制度及岁修养护制度，逐日观测工程运行状况，逐月维修养护工程，每年进行主要渠段及渠首的岁修，保证工程完好、安全运行。5.5工程管理区与工程保护范围在引水渠首范围内，规定工程管理保护区以监护本工程。在渠首所在地，以渠首的防洪导流堤、泄洪进水建筑物的外端线以外100m为界，作为渠首工程的管理区，供本工程管理、监护使用，并培植防护林带，以保持水土、保护工程。5.6工程的标段划分青河县灌区水管总站为该项目的法人，工程项目管理采用项目法人制、招投标制和建设监理制。工程采用公开招标的方式，初步确定工程分标方案为一个标：渠首工程。5.7工程的招投标形式引水渠首的招标的形式采用公开招标的形式，具体操作由建设单位委托招投标代理机构进行运作。选定符合一定资质条件的监理单位，然后进行公开招投标选择施工单位。施工质量、进度及投资情况由监理单位负责。5.7.1招标范围本工程的施工实行招标。其中施工（包括进水闸、泄洪冲沙闸工程施工、溢流堰施工及闸门安装）实行全部招标。5.7.2招标组织形式本工程的施工采用委托招标。5.7.3招标方式本工程的施工采用公开招标。根据标段划分原则分别对项目的勘测设计、建筑工程、安装工程、监理等分类进行了研究，经研究该项目只对建筑工程进行招标。招标基本情况表招标范围招标组织形式招标方式不采用招标方式备注全部招标部分招标自行招标委托招标公开招标邀请招标勘察√设计√建筑工程√√√安装工程监理√设备重要材料其它第6章水土保持6.1工程建设致发水土流失的原因1、溢流堰除险加固工程在建设过程中会改变当地的自然地形地貌，侵占了原来的草场，造成了新的水土流失等自然灾害；2、溢流堰除险加固工程在料场开采过程中