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6.2、分洪控制工程設(shè)計6。2.1。設(shè)計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).計算時應(yīng)按照流域防洪總體規(guī)劃確定的防洪標準.分洪口下游河段的控制安全泄量，選擇符合防洪標準的典型年洪水過程進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準的要求、應(yīng)根據(jù)分蓄洪歷時按照峰量控制同倍比縮放求得防洪設(shè)計洪水過程.為安全計。在選擇典型年洪水時應(yīng)對幾個大水年洪水進行分析比較,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)水利計算手冊或?qū)I(yè)書籍，6。2，2 在湖泊、河網(wǎng)地區(qū),設(shè)計洪水過程和安全泄量一般難以計算確定,按本規(guī)范第6.2,1條的方法難以計算設(shè)計最大分洪流量、考慮到湖泊、洼地相對于蓄滯洪區(qū)來說其容積要大得多，不會因一時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，得到設(shè)計最大分洪流量,6、2,3,可能影響分洪量的因素較多。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,在確定閘頂高程時還應(yīng)考慮閘所在河道的防洪標準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)濟比較之前,閘底，閘頂高程及孔口尺寸可先采用下列計算公式初步擬定、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有關(guān)的一個流量過程線，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)等因素計算確定，過閘水流流態(tài)可分為兩種。一種是泄流時自由水面不受任何阻擋。呈堰流狀態(tài) 另一種是泄流時水面受到閘門.局部開啟、或胸墻的阻擋。呈孔流狀態(tài)、在水閘的整個運用過程中 這兩種流態(tài)均有可能出現(xiàn)。例如當閘門位于某一開度時 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)、當過閘水流的流量不受下游水位的影響時.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所列的方法計算,表3中過閘流量計算公式的幾個系數(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)試驗研究資料。本規(guī)范采用了簡化的別列津斯基公式計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、現(xiàn)將該公式表格化。見表4.供設(shè)計查用，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,計算.或查表5。式中，hs,由堰頂算起的下游水深。m H0,計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)范在給出了計算平底閘堰流淹沒系數(shù)值的經(jīng)驗公式。即公式,9 的同時、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)驗公式，見毛昶熙等編著的、閘壩工程水力學(xué)與設(shè)計管理,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。或者河流主泓不很順直的寬闊河道,還應(yīng)考慮閘前水位并不等于大河平均水位的情況。當分洪閘以下河段的河口受其他河流,湖泊水位漲落影響時 閘址附近的外江.湖,水位應(yīng)按下列步驟計算確定 1 根據(jù)設(shè)計洪水典型年或設(shè)計洪水標準、擬定分洪時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.需精確計算時。應(yīng)根據(jù)流量變化.推算分洪閘兩端點的外江水位，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,計算各河段水面線時應(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.分洪道出口或蓄洪區(qū) 水位,實際工作中應(yīng)分以下幾種情況分別計算,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 計算本時段調(diào)蓄區(qū)蓄量的變化,即、4,根據(jù)調(diào)蓄區(qū)的水位.中點水位或入口出口水位平均值，蓄量關(guān)系曲線及3.中計算的蓄量.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Q出與2、假定是否吻合 6，根據(jù)已校驗吻合的調(diào)蓄區(qū)入口水位及該時段的分洪流量，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)進行水工模型試驗驗證，分洪時水流流態(tài)往往較為復(fù)雜，一般在進口。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)計分洪流量往往采用寬頂堰公式求得.而實際上由于水流進口流態(tài)的不均衡，對分洪流量會產(chǎn)生一定影響 水工模型試驗表明，實際分洪量往往少于設(shè)計分洪流量,當分洪口與河流流向近乎垂直時。實際分洪流量較設(shè)計值小10 左右、消能效果的試驗主要是驗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)計的一般要求應(yīng)符合國家現(xiàn)行標準，水閘設(shè)計規(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)計的結(jié)構(gòu)特點。要求等.本規(guī)范未涉及的有關(guān)內(nèi)容可參看國家現(xiàn)行標準 水閘設(shè)計規(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水條件,進水部分兩側(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.可考慮將外側(cè)地形局部開挖降低至某一合適的高程、并且采用護坡形式,以護坡取代擋墻 一般有利于增加進水過流斷面,且工程投資較省.上游連接段擋墻或護坡可采用對稱布置和非對稱布置、當進水與河道夾角很小或分洪閘為臨湖分洪閘，這時連接段兩側(cè)進水條件基本一致，可采用對稱布置 當進水與河道夾角較大時.連接段兩側(cè)進水條件有不平衡性 可采用非對稱布置、靠上游側(cè)擋墻或護坡擴散角宜加大 2,閘室結(jié)構(gòu)型式有多種，通常采用開敞式和胸墻式、開敞式閘室過水斷面面積相對較大 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。而開閘分洪時要求在短時間內(nèi)達到較大的單寬流量.所以分洪閘閘室結(jié)構(gòu)型式宜采用開敞式。閘室底板當?shù)鼗鶙l件較好、承載能力較大時、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?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,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?？紤]基礎(chǔ)約束和不均勻沉降的影響.根據(jù)工程實踐經(jīng)驗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.基礎(chǔ)約束仍較大.土基上的分縫宜適當減小，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)行標準 水閘設(shè)計規(guī)范.SL,265的有關(guān)規(guī)定取值,但擋水工況時、設(shè)計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行實際情況而進行的修正 根據(jù)目前已經(jīng)建成的分洪閘的實際調(diào)度情況、部分分洪閘在出現(xiàn)設(shè)計分洪水位時.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)計分洪水位工況時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用過程中各種工況情況下的自身安全 管理維修、并且造價適宜、控制設(shè)備的選擇應(yīng)經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟比較確定.控制設(shè)備通常有卷揚機啟閉機和液壓啟閉機兩種方式.采用液壓啟閉機可節(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,費用較高、而采用卷揚機啟閉機 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)備能正常運行、根據(jù)已建分洪閘的運行管理經(jīng)驗.曾出現(xiàn)過需要開啟閘門時液壓啟閉設(shè)備不能馬上正常運行的情況.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)采用自動控制方式,以確保閘門開啟嚴格按分洪調(diào)度方案進行 檢修門采用平板門或疊梁式閘門 當外河,湖、水位變化較大.且枯水位位于閘底板高程以下時.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進行,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爆破扒口的形式。臨時爆破的分洪扒口設(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?？陂T形成時。水流流速加大。水流對兩側(cè)堤身和底部有強烈的沖淘作用。扒口形成時.必須對兩側(cè)及底部進行保護 否則會引起大堤兩側(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)的裹護措施，1,扒.炸.口分洪口門形狀上.下游需形成擴散。上游擴散程度與分洪水面寬度有關(guān)系.根據(jù)洞庭湖區(qū)實踐經(jīng)驗，對于臨湖或河流水面寬度較大,流速相對較小時，進口擴散角可取7.30.對于臨河分洪或河道水面較窄時、為保證口門的分洪量、進口擴散角應(yīng)適當加大，可取30、60。下游段出口擴散角宜取水流有效擴散角7 12,2、為安全起見、分洪口口門兩側(cè)裹護范圍應(yīng)大于水流沖刷影響的范圍。3,根據(jù)類似的工程經(jīng)驗 分洪口流速小于4m、s時 可采用拋石對口門兩側(cè)進行保護 口門流速大于4m.s時。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 4,拋石粒徑、單塊拋石重量應(yīng)經(jīng)過計算分析確定。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.