6.2 !分洪:控,制工程设《计
】
6.2《.1 设计最大】分洪:流量是确《定分洪闸(》分洪口门)规模的重!。要依据计算时应按照!流,域防洪总体规划【确定的防洪》标准、?分洪口下游河段的控!制安全泄量选择符合!防洪标准的典型【年洪水过程进行洪】水演算至分洪—口控制?断面再?以,河段控制安全泄量切!平,头的方法求》得若典型年洪水【过程不符合防—洪标准的要求应【根据分蓄洪历—时按照峰量控制同】倍比缩放《求得防洪设计—洪水过程为安全计在!选择典?型年洪水时应—。对几:个大水年洪》。。水进行分析比—较以最不利的—。原则确定典型年洪】水洪:水演:算,方法可参见有关【水利计算手》册或专业书籍
】
?
6.2.2— 在?湖泊、河网地区设计!洪水过程和安全【泄量:一般难以计算确定按!本规范?第6:.2.1《条的方法难以计【算设计最大分洪【流量考?虑到:湖泊、洼《地相对于蓄》滞洪区来说其容【积,要大得多不会因【一时的分蓄洪而对】其水位流量乃至【湖,泊水量有大的影【响因此设计》中为简化处理—可以规划要求—的,该,蓄滞洪区的蓄滞洪】量除以?蓄满历时得到—设计最大分洪流量】
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6.2【.3 可》能影响分洪量的【因素较?多主要包括
!
—1 ?分,洪闸上游如有分叉】河道:分洪后因水》位降低?分叉河道泄量减少对!分洪量?的影响
【
? 2 分【洪进入蓄《滞洪区的水量如在蓄!。滞洪区下游流—入,本,河道而引起下游河】道水位抬高的影响】
:。。
【 3 《闸址以下河段的水位!、泄量受汇入较大】的河流、湖泊或潮】汐顶托的影》响
》
4【 近期可能实【施,的河道整治工程【如裁弯、疏》浚等对?分洪量的影响
【
!5 闸上、下游泥!沙冲:淤,对分洪量的影—响
?
?
6 【 ,闸下水位的变动对】过水能力的影—响
】 7 》 有无引水、—通航等?综合利用要求
!
6.》2.4 闸底【高程主要根据—闸址:处外滩?高程、?分洪区?地形并考虑单—宽流量、闸》门高度等《因素选定闸顶高程】。主要根据闸上—游最高洪水》位加安全超高确【定闸顶高《程不得低于原有【堤防的堤顶高程另外!在确:定闸:顶高程时还》应考虑闸所在—河道的防洪标—准有可能提高或【在一定的淤积水【。平年:后,洪水:。。位抬高等不利因素】
?
【在通过技术经—。济比较之前闸底、闸!。顶高程?及孔口尺寸》可先采用下》列计算公式》初步拟定
—
:
《 1? , 闸顶高程
—
,
:
,
》
《 , 式中?P闸顶高程(m)】。;
】 》 ?。 Z:闸上游最《高洪水位《(m);《
! 【D闸顶安全超高(】m)
】 2 — 闸底高《程
—
》
—式中W闸底高—。程(m);
!
? : ? M综合流】量系数;
—。
! q单宽流!量[(m《3/s)《/,m]
《
】3 闸孔宽度
!。
》。
《
?。 , 式中B闸孔净【宽(m);》
》
? 】Q最大分《洪流量(m3/【s)
《。
6.2【.5 分》洪闸:过闸流量是与蓄滞】洪历时有关的一【个流量过程线—应,根据闸槛型》式、闸的《布,置以及上下》游水位衔接》。要求、泄《流状态等因素—计算确?。定
【 《过,闸水流流《态可:分为:两种一种是泄流时自!由水面不受任何阻】挡呈堰流状态—;另一种是泄流【时水面受到闸门(】局部开启《)或胸墙的阻挡呈】孔流状态在》水,闸的整个《运用过程《中这两种流态均【有可能出现例—如,当闸门位于某一开度!时可:能出现?两种流?态的互相转》。换,即由堰流状》态转变为孔》流状态或由孔流【。状态转变为堰流状态!当过闸水流的流量不!受下游水位的影【响时呈自由堰流【状态反?之则呈?淹没堰流状》态过闸流量》可参:照表3?。所,列的方法计算
!
?。 表3—中过闸流量计—算公式?的,几个系数值说—明
【 1 堰流!流量:。系数m值《。无坎高的平底顶堰】其进口局部能量损失!几乎:。接近于?零其:堰流流量系数最大】值为0.385【
】 2 》。堰流侧收缩系数ε】值
【表,3 流态判别及】过闸:流量计?算公式
】
】
,
《
! 由于上游》翼墙和?闸墩(包括》边闸:墩和中闸《墩,)对:过闸水流的影响使闸!室进出口水流发【生横向收缩增加【了局:部能量?损失从而影》响泄水能力》这种:影响:综合反映为堰流侧收!缩系数值的大小而】影响:堰,流侧收缩《系数值的《因素很多如闸—孔孔径、堰型、【墩(墙)型》。、堰高和作用水【头等根据有》关试验研究资—料本规?范采:用了简?化的别列津》斯基公式计算无坎】高的平底《闸堰流侧收缩系数】值即公式《(,5)但必须指出【该公式仅适用于【一般常用的》圆头型闸墩和圆弧形!翼墙情况现将该【公式:表格化(见》表4)供《设计查用对于—多孔闸?的堰流侧收缩系数可!取,中闸孔和边闸孔侧】。收缩系数的平均值见!公式(?6)~公式》。(8)
【
3【 堰流淹没—系数σ值《按式(?9)计算或查表【5
?
?
》
式中h!s由堰顶算起的下】游水深(m);【
,
《
【 H0计【。入行近流《速水头的堰上—水深(m)》
表【5 ?宽顶:堰,σ值
?
《
—
《 堰流的淹》没,系数取?值主:要与:淹没度的《。高低有关本规范【在给出了计》算平底?闸堰流?淹没系数值的经【验公式即公》式(9?)的同时还给出【了淹没系数》值表该表是》公式(9)的表格化!(,见表5)《可供设计《。查用公式(9)是在!南京水利《科学研究所最—新研究成果提供的经!验公:式(见毛《昶熙等编著》的闸坝工《。程水力学与设计管理!一,书中国水利电力出】版社1995年2】月第一?版)的基础上—对其拟合系数—稍作修改《而成的
—
?。6.:2.6 若—分,洪闸干流上游有分】。叉河道?应考虑分洪》后水位降低的—影响;对于闸—前有滩地《或者:河,。流主泓不《很顺:直的宽阔河道还应考!虑闸前水位》并不:等,于大河平均水—位,。的情况?
?
— 当分洪闸以—下河段的河》口受其他《河流、湖泊水位涨落!影响时闸址附近的外!江(湖)《水位应按《。下列步骤《计算确定
【
:
? 1 根据【设计洪水典型年或设!计洪水标准拟定分洪!时段河口水位或水位!过程线
! 2 根】据分洪闸址下—游河道的安全泄【量和所拟定的水位作!为边界条件由河口】向上游推《。算水面线一般—。以,闸址中点的》河道水位作为分【洪闸的闸上水位若】分洪:闸较长?需精确计算时应【根,据流量?变化推算分洪闸两】端,点的外江水位—再取平均值作—为闸上水位如闸址至!河口间还有支流【。汇入或分流河—道计算各河段—水面线时应考虑流量!的变化
》
6.2【.7: , 分洪闸下游—一般:均,有尾渠(分洪—道或蓄洪区)—闸下游水位经常【受尾渠及尾渠终点】。水位(?如分:洪道出口水位或蓄】洪区水?位等)的控制因此要!确定:闸下水位应》先确定尾渠》终点(分洪道出口或!蓄洪区)水位—实际工作中应—分以下几种情—况,分别计算
】
: , 1 —封闭的蓄滞洪区
!
! , 1)根据分【洪,。流量过?程线及蓄滞洪区的水!位蓄量?关,系曲线进行调—蓄,演算求出蓄滞—。洪区的水《位过程线
》
【 2【)根据?各时段蓄滞洪区的】水位及相应的—分洪流量用推水面】线的方法推求闸【下,的,。水位过程线
!
,
2—。 分洪道
】。
!。 1)确定—分洪道出口处的水】位过程线
—
?
, : 《 2)《根据已确定》的,水位及相应的分洪】流量用推《水面:线的方法推》求,闸,下的水位《。过程线
】
?。 , ,。3 边分、—。。边,蓄、:边排
?
:
— , 1)—确定排?水河道出口处—的水位过程线
!
《 》 , 2)假《定本:时段:的出流量Q出—用推:水面线的办法—倒推调蓄区出口处】的水位
《
! 《3)计算本时—段调蓄区蓄量的变】化,即
—
! 》 4)根据调—蓄区的水位》(中点水位或—。入,口出:口,水,位平均值)蓄量关系!曲线:及3:)中计算的》蓄,量求出调蓄》入口:处的水位
!
《 5—)用调蓄区的泄流能!力曲线[即入口水】位、出口水位与Q】出的关系曲》线)按2)、3)】。水位:校验Q出与2—],假定是否吻合
【
【 ? 6《)根据已校》验吻合的调蓄区【入口水位及该时段】的分洪流量(Q入)!用推水?面线的方法倒推闸】下水位
《。
,
,
,
6.2.—8 对于分洪水流!流态复?杂、:规模:较大的分《洪口:门(最大分洪—流量在1《000m3》/s以上)应进【。行水工模型试—验,验证分洪时水流【流态往往较》为复杂一般在进口】(特别是《。分洪闸?边孔)出《现局绕流现》象或横向水面坡降】流速分布不均匀【口门两侧的冲刷情】况不一?样甚至在口》门一侧上游附近出】现,一定程度的淤积现象!这主要和口》门布置轴线与河【床主流流向夹角【的大小有关系分【洪口门设计分洪流】量往往采用宽顶堰】公式求得而实—。际上由?于水流进口流态【的不均衡《。对分洪流量会产生一!定影响水工模型试】验表明实际分洪【量往往少于设—计分:洪流量当分洪口与】河流流向近乎—垂直:时实际分洪流—量较设计值小—。10%左右消能【效果的试验主—。要,是验证消力》池的深?度和长度是否合适以!及对下游区域的冲刷!情况并且《对消能工尺》寸进行优《。化
6.!2.9? 按建筑物功能】划分:;分洪闸是水闸的】一种形式其设计的一!般要求应符合国【家,现行标?准水闸设计规范S】L 2?65的有关规—定本条着重说明作为!。蓄,。滞洪区分洪闸设【计,的结构特点、要求等!本规:范未涉及的有关内容!可参看国家现行【标准水闸设计规范S!L, 265分洪闸主】体建筑物主要包【括,上游连接段(—引水渠?、连接挡墙等)【。、闸室、下》游消能工、》下游连接段(引水】渠、连接挡墙等)】
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? 1》 为改善分洪【闸上:游进水条件进水部分!两侧挡墙《或边坡宜设置—成喇叭口形平面布置!可采用?圆弧+直《线,形式挡墙与》外河:、与闸室之间宜采】用扭:曲面:相接两侧挡》墙,。顶,高程应?尽可能降低过高【通常会减《少,闸的过流量(特别】。是靠近挡墙的边【孔)如果挡墙—外侧地形(如防【洪堤外坡)较高【时,可,考虑:将外侧地形局部开】挖降低至某一合【适,的高程并《且采用护坡形—式以护?坡取代挡《墙,一般有利于增加进水!过流断面且工程【投资较省《上游连接段》挡墙或护坡》可采用对《称布置和《非对称布置》当进水与河道夹【角很小或分洪闸为临!湖分洪?闸这时连接段两【侧进水条件基—本一致可采用对称布!置;当进水与—河,道夹角较大时—连接段两《侧进水条件有不平】衡性可采用非对【。称布:置靠上游侧》挡墙:。或护坡?扩散角宜《加,。大
】 2 闸室结!构型式有多种通【常采用开敞》。式和胸?墙式开敞式闸室过水!断面面积相对较大有!利于发挥分》洪闸:的泄流能力一—般闸:。。底槛高程较高、挡】水高度较小时采【用这种?形式胸墙式闸—室为孔口出流闸门】。高度相对较小但不利!于充分发挥分洪【闸,的泄流能《力并且外河飘浮【物,也不能排入蓄洪【区内:一,般闸底槛高》程较:。低、:挡水高度《较大时采用这种形式!对于分洪闸而言往往!内外水位差》不,大而开闸分》洪时要求在短—时间内达到较—大,的,单宽:流量:所以分洪闸》闸室结构型式宜采用!开敞:式
—
》闸室底板当地—基条件较好、承【载能力较大》时,。(,如岩石基础)闸室】结构适?宜在底板上沿水流】方向设置沉降、伸缩!缝;当地基条—件较差、承载能【力较小或容易产生】不均匀沉降时(如土!基)闸室结构适宜在!闸墩中间沿水—流方向设置沉降、伸!缩缝考虑基础—。约束和不均匀沉降】的,影,。响根:据工程实《践经验岩基上的分】缝长度一般不—宜超过20m土基】上的:分,缝,不宜超过3》5m对于闸》室底板由桩》基承载时基础约束仍!较大土基上》的分缝宜《适,当减小?一般采用两孔一缝】或,三孔:一缝
?
》 3 分洪!闸闸顶安全超高参照!国家现?行,标准:水闸设计规》范SL 2》65的?有,关规定取值但挡水】工况时?设计分洪水》位或最高挡水—位条件?下安全超高取值【较之:该规范中《相应工况(正常蓄水!。位、最高挡水—位)有所加大这【。是,考虑:。到分洪闸《运,行实际情况而进【行的:修正:根据目前已经—建成的分洪闸的实际!调度情况部分分洪】闸在出现《设计:分洪水位《时为全流《域防洪总《体需要并没有—立即开闸分洪因【此本规范中将—设计分洪水位工况】时的安全《超高在一般水闸【相应:超高的?基础上有所提高更有!。利于分蓄《。洪决策?中的:风险:调度
—
4 】 闸门的结构型式和!控制设备的选择应】。。有利于分洪调度并】能保证?闸门分洪运用过【。程中各种工况情况】下,的自身安《全、管理维修并【且,造,价适:宜控制设备的选择】。应经技?术经济?。比较确定控制设备】通常有卷扬》机启闭?。机和液压启闭—机两种方式》采,用液压?启,闭机可节省闸墩上部!排架使闸《礅上部结构变—得简:单但设备管理—维修较?为复杂、费用—较高;?而采用?卷扬机启闭机闸【墩上部?结构较为复杂管理】维修相对简单可靠】性相对较好由—于分洪闸的使—用频率很低闸门【不经常启用不—利于发现液压启【闭设备存在的问题而!一旦:分洪:则必须?确保控制设备能正】常运行根据已建分洪!闸的运行管》理经验曾出现过需要!开启闸?门时液压《。启闭设?备不能?马上:正常运行《的情况两者在技术】上都不存在问题但】在选择启闭方—式时应充分考虑其】可靠性性《
《
分【洪闸通常为》多孔水闸《闸门调度不宜—采用人工控》制而应采用自动控制!方式:。以确保闸门开启严格!按分洪调度方案【进行:。
【 ,。 检修门采用平板!门或叠梁式闸—门当外河(》湖)水位变化较【大且枯水位位—于闸底板高程以【下时为节约投资可不!设检:修门工?作闸门的检修可考虑!在枯水位《。时进行?。
【 5 为满足!闸顶交通要求在闸顶!一,侧设:公,路桥在另一侧—设人行桥公路桥等】级应与连接分洪【闸的公?路等级相同;人行桥!仅为检?修便桥满足闸门及】启闭设?备检修即可人—行桥宽度一般在1】.5m?左右
》
,
6.《2.10 有些蓄!滞,。。洪区的分洪控制工】程采用修建裹头【临时爆破扒口的形】式临时?。爆破的分洪扒—口,设于防洪堤的某一堤!段防洪堤一般为土】。堤,其抗冲流速非常有】限口门?形成时水流流速加】大水流对两》侧堤身和底部有强烈!的冲淘?。作用;扒口形成时必!须对:两侧及底部进行【保护:否则会引起大堤两】侧的不断垮塌—和在底部形成—深冲坑因此》有必要对分洪—扒口采取相应的裹】护措施
! 1 扒(!炸,)口分洪口》门形状上、下游需形!成扩散上游扩散程】度与分?洪水面宽度》有关系?根据洞?庭湖区实践经验【。对于:。临湖或河流》水面宽度较大、流】速相:对较小时进口扩散】角可取7《°~30°》。;,。对于临河分洪或河】道水:面较窄时为保证口】门的分?洪量进口扩》散角应适当加大可】取,30°~60—°下游段出》口扩散角宜取水流有!效扩散?角7°~12°
!
】2 为安全起见分!洪口口门两》侧裹护范围应大于水!流冲刷影《响的范围
》
!3 根据》类似的工程经验分洪!口流速?小于4m/s时可】。采用抛石对口门【两侧进行保护;【。口门流速《大于4m/s时【。抛,石一般难以满足【口门的抗冲稳定【宜采用浆砌石或高喷!灌浆:裹护
?。
》 4 【抛石粒径、单—块,抛石重量应经—过计:。算分析确定一般单块!。粒径不小于3—00mm单块重量不!小于30kg—
】。 6 采用高喷!灌,浆裹护结构》。形式对水流》的防冲?淘效果较好高喷【灌浆在大堤》两侧形成连续墙【体对大堤两侧边【坡进行封闭平面【上高喷墙体成喇叭】口形高喷墙》体应贯穿整个大堤】横断面高喷》下部:应伸入堤基以下一定!深度一般先确—定口:门底部的冲刷深度】高喷体则应伸入底部!冲刷线以下
【