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涟源市四新水库拱坝溢流堰设计

更新时间:2009-03-28

1 工程概况

四新水库大坝原设计坝型为两圆心单曲浆砌石拱坝,设计最大坝高27.5m,坝顶高程548.5m,溢流坝堰顶高程546.8m(即水库正常蓄水位)。拱坝至1991年7月浇筑至543.0m(最大坝高达22.0m)时,因资金缺乏而停建。考虑到四新水库为小(I)型水库且位于涟源市的干旱死角,抗旱作用明显,应当地政府与群众的强烈要求,湖南省水利厅组织专家赴现场对四新水库除险加固工程初步设计进行了审查,决定按水库大坝原有规模进行续建,2014年10月开始施工,2015年9月工程完工,目前运行良好。

2 水文成果

四新水库大坝为浆砌石单曲拱坝,泄洪建筑物采用坝顶溢流方案,泄洪孔采用3孔自由泄洪,单孔宽度为5.0m,总过水宽度为15.0m,堰顶高程546.8m,坝顶高程为548.5m,堰型为WES堰型。主要水文成果见表1。

(3)具有一定的系统设计和开发能力。编程能力是对编程思维的训练,系统设计和开发是要求具有较强的逻辑思维能力,能够站在更高的角度看待问题。要分析当前的问题,设计解决问题的方案,然后完成系统的开发,最后达到对问题的解决。系统设计和开发能力是一种综合能力的体现。

 

表1 四新水库主要水文成果

  

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3 溢流面曲线设计

拱坝坝身的溢流面由顶部曲线段,中间直线段和下游反弧段三部分组成。设计要求为:①有较高的流量系数;②水流平顺,不产生有害的负压和空蚀破坏;③体形简单,造价低,施工方便。

3.1 设计水头的确定

根据公式:

 

式中Hd——设计水头;

Hmax——最大水头(校核洪水位时堰顶水头),1.24m。

计算得到 Hd=0.85×Hmax=0.85×1.24m=1.054m。

3.2 堰型设计

溢流面曲线由顶部曲线段AB、中间段BC和下部反弧段CD三部分组成。如图1。

午时过后,我就赶到了铁冶。这是个小镇,几十户人家。我把拨浪鼓揣进长裤口袋里,找人打听,东洋人在哪儿开矿。那些人都有些吃惊,往后退几步,车身就跑。只有个卖筲箕的婆婆问我:“大姐,你问这做么事啊?”

  

图1 溢流坝段剖面图

Z——上下游水位差,本设计Z=548.04-531.83=16.21m;

3.2.1 顶部曲线段

坝顶溢流的顶部曲线本设计采用WES型曲线,此曲线又以堰顶O为界分为上游段AO和下游段OB。如图2。

  

图2 WES实用堰剖面图

(1)为了改善水流条件,减少堰面负压的绝对值,增加堰的安全度,上游段AO曲线采用三圆弧曲线,上游堰面垂直。各段圆弧的特征参数见表2。

以堰顶为原点,各点坐标见表2。

v1——坎顶水面流速,约为鼻坎处平均流速(m);

 
 

表2 以堰顶为原点,各点坐标

  

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式中k、n——与上游坝面坡率(△y/△x)有关的系数,按《水工建筑物》第7卷泄水与过坝建筑物中的表1.2-1堰面曲线参数采用。由上游面铅直即(△y/△x)=3∶0,查得 k=2.000,n=1.850。

按WES曲线与中间直线段(直线段的坡度应大于1∶1.4)相切,本次中间直线段坡率取为 1∶1.0,令 dy/dx=1∶1.0得切点 B 的坐标为(1.155,0.624)。

在硫磺回收装置燃烧炉内,含硫酸气中的硫化物(有机硫和部分H 2 S)与空气发生燃烧反应,生成的SO2再与剩余的H 2 S(经过多级)反应转化为元素硫。因此,H 2 S与SO2的比例控制是硫磺回收装置的重要控制参数,将直接影响硫磺回收装置的硫回收率。另外,燃烧炉在高温下发生副反应生成的COS和CS2等有机硫,是硫磺回收装置有机硫的主要来源。这些有机硫通过催化水解转化为H 2 S,再进一步参与克劳斯反应。显然,过程气中的有机硫含量及其水解率必然影响过程气中H 2 S与SO2的比例,进而影响硫磺回收装置的硫回收率[9],其影响情况见表2。

同样以堰顶为原点,故OB段各点坐标见表3。

 

表3 以堰顶为原点,OB段各点坐标

  

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3.2.2 中间直线段

其上部与坝顶曲线相切,下部与反弧段曲线相切,坡率取为 1∶1.0。

首先政府要积极主动的将监管思维进行优化创新,主动的将互联网金融市场的财务管理机制进行构建。而且需要充分的考虑到互联网的特性,必须要通过互联网的角度出发对互联网金融市场进行防范机制的规定;同时又要尊重市场资源配置的作用,不能够过多的限制市场资源配置的作用。政府应该根据市场的发展进行顶层设计,同时为互联网金融行业提供快速的发展方向以及法律依据,确保互联网金融市场的发展能够在坚实的基础背景下发展。

(2)鼻坎型式的选择。常用的鼻坎型式有连续式和差动式两种。连续式鼻坎构造简单,施工方便,坎上水流平顺,不易空蚀,水流挑距远;差动式鼻坎消能效果较连续式好,但挑距较小,坎壁易空蚀,施工复杂,故选用连续式鼻坎。

为使下泄水流平顺地与下游水面衔接,常采用反弧曲线。

(1)消能方式的选择。拱坝溢流坝段消能防冲设计的任务是在尽可能短的距离内使下泻水流的动能消耗在水流内部的紊动和水流与空气的摩擦中,并与下泻水流平顺地连接起来,不产生危机大坝安全的河床或河岸的局部冲刷。

拱坝的常用消能方式有:跌流消能,挑流消能,底流消能等。各种消能方式适用的条件不同。

跌流消能:水流从坝顶表孔直接跌落到下游河床,利用下游水垫水能。跌流消能最为简单,但由于水舌入水点距坝趾较近,需要采取相应的防冲设施。

挑流消能:将水流尽量挑离建筑物,利用水舌在空中和下游水垫中消能,使冲刷坑不危及建筑物安全。挑流消能的工程结构简单,不需要修建大量的河床防护工程。

此类设计方法的缺点是相对比较保守,因为将零层板荷载考虑全部由桩承台承受。而实际情况中,零层板荷载由地坪桩与土共同承担。优点是可以简化后面的地坪桩计算,适用于厂区面积不大且地面荷载小的情况,对工期紧任务重的工程有一定的实践指导意义。

考虑到四新水库目前已浇注至543.0m高程,是续建工程,尽量利用原有坝体,经过比较选用挑流消能。

挑流消能的设计要求是:尽量使水股在空中扩散和掺气的程度大,挑射距离远,水舌入水角β小。

3.2.3 下部反弧段

例2.1 考虑矩阵,按普通的矩阵理论,矩阵A和B是不能直接相乘的。但按照文献[9-12]中研究的矩阵左半张量乘法,定义矩阵A和B的左半张量积为

 

本设计选用H校核洪水位工况作为计算工况

节点直接信任的模糊综合评判的关键步骤就是确定信任因素在各信任模糊集上的隶属度大小。由于梯形和三角形的隶属度函数计算简单以及节点物理资源有限,本文选取梯形和三角形表示法构建信任模糊子集的隶属度函数,如图2所示[12]。

式中q——校核洪水位时的单宽流量,=3.12m3/(s·m);

本研究中参与干预监测的研究对象共255人,其中男学龄儿童139人(占54.5%);女学龄儿童116人(占45.5%)。年龄7~11岁之间,平均年龄10.2±0.1岁。

前三首作品在手稿上标有明确的创作年代,后九首作品没有标示创作的具体时间。这一批手稿使我们对李树化的钢琴创作有了更深一步的了解。

v——鼻坎处的平均流速(m/s);

(3)鼻坎高程的确定。查《水工建筑物》资料:挑坎末端与堰顶之间的高差约为堰顶设计水头Hd的1.5倍左右,同时考虑到坝体已浇注至543.0m高程,尽量利用原有坝体,不产生过大的拆除量,故本次假设鼻坎高程H为545.0m,由《水工设计手册》可查得公式:

雷竹林经营只有实施覆盖才能取得好的效益,但覆盖技术需要科学技术来支撑。在调查的85户农户中,有76户进行了覆盖。在进行覆盖的农户中,有29.1%的农户覆盖后,平均产值为7 253元/667 m2,不能支付覆盖成本,没有劳动工资;有36%的农户平均产值为17 563.2元/667 m2,除去支付覆盖经营成本,还有净收入8 453.2元/667 m2,可以拿到用工工资;有34.9%农户,覆盖后平均产值达29 203.1元/667 m2,除去支付覆盖经营成本,还有净收入20 093.1元/667 m2,获得了极高的经济效益。

φ——流速系数;

说明:本文所有坐标采用用户相对坐标系统,堰面曲线顶点为原点(0,0),X轴水平,原点向左为正,Y轴竖直,原点向下为正,下同。

例如,于夏季,湿度以及温度相对较高的条件下,肉毒梭菌的生长及繁殖速度会大幅度加快,导致牛羊的染病时间缩短,最终致使牛羊出现肉毒梭菌中毒的症状。于冬季或者早春时节,大气温度较低,牛羊机体的免疫能力较弱,尤其是在羊食用了霜冻的草料以后,其消化道中的腐败梭菌繁殖速度将大幅度提升,进而导致外毒素产生,最终致使羊快疫。基于病原微生物和气候变化的双重影响下,牛羊幼崽出现急性传染性脑炎的可能性也会大幅度增加。

h——坎顶水深(m);

底流消能:拱坝运用较少,一般只用于重力拱坝。

S——上游水位到鼻坎高程之差,本设计S=548.04-545.0=3.04m;

代入可得鼻坎处的平均流速为:

“如果是这样的话,85%中真正的中低收入群体怎么办?”刘克崮认为,应该宽税基、低税率、简税制、严征管,首先应最大限度扩大纳税人范围,在此基础上,通过税率的降低和税制的简化,减免一部分纳税人的税负,由于更多的人进入到纳税人的行列,就可以享受专项附加扣除等优惠政策,“这样才能体现税收的公平!”

 

(4)反弧半径和挑角的确定。查《水工建筑物》资料:连续式鼻坎反弧半径R与Hd大致接近,坎的挑角0°≤θ≤25°,本次设计确定反弧半径 R=1.5m,θ=20°。

(5)挑距计算。按《混凝土拱坝设计规范》(SL282-2003)挑流消能水力要素。见图3。

 
 

式中L——水舌抛距(m);

(2)下游段曲线OB采用WES曲线,方程为:

2) 间歇采样重复转发干扰的采样周期Ts取值灵活,不同取值可产生不同干扰效果,因此可适用于任何线性调频体制脉压雷达;

θ——鼻坎挑角;

h1——坎顶平均水深h在铅直方向的投影(m);

  

图3 挑流消能水力要素

h2——坎顶至下游河床面的高差(m);

g——重力加速度,9.81m/s2

计算得到在校核工况下:L校核=13.96m。

(6)计算最大冲坑深度。冲坑深度取决于水流的冲刷能力和河流的抗冲能力。水舌挑离挑坎后,在空气中掺气扩散跌入下游河道,并在下游河道的水体中进一下扩散。当水舌作用于河床的冲刷能力超过河床质的抗冲能力时,即将河床冲刷成坑,直至坑壁的抗冲能力与水流作用于坑壁的冲刷力平衡为止,冲坑深度趋于稳定。本设计按照规范《混凝土拱坝设计规范》(SL282-2003)推荐采用以下经验公式估算最大冲坑水垫厚度:

 

式中tk——水垫厚度,自水面算至坑底(m);

q——单宽流量[m3/(s·m)];H——上下游水位差(m);

α——冲坑系数,对软弱破碎、裂隙发育的基岩,α=1.4~1.8,取 α=1.5;

T——冲坑深度(m);ht——下游水深(m);

i——冲刷坑后坡,最大允许后坡ik=0.2~0.4,当冲刷坑后坡i<ik时,就认为冲刷坑不会危及坝身安全。

将各参数代入式中,得到相关计算成果,见表4。

 

表4 四新水库消能防冲计算成果

  

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4 结语

(1)通过上述计算可知,在不同工况下,冲刷坑后坡均在允许的范围值内,不会危及坝身安全。因此,选定的溢流堰堰型、挑流鼻坎的形式及主要尺寸、高程基本合理。

(2)中国已建中小型拱坝特别是砌石拱坝,大都采用布置紧凑、比较经济的挑流布置,下游消能防冲一般设置短护坦未设二道坝。有学者开展了相关研究工作,建议中小型拱坝消能防冲措施主要采用短护坦和先冲后护的方法。因此,在以后的运行过程中,可深入开展细致的跟踪研究分析工作,根据冲刷情况来完善相关的防护措施,同样也可以指导今后相类似的工程实践。

参考文献

[1]SL282-2003.混凝土拱坝设计规范[S].

[2]索丽生,刘宁,等.水工设计手册(第2版)[M].北京:中国水利水电出版社,2011.

[3]李炜.水力计算手册(第2版)[M].北京:中国水利水电出版社,2006.

[4]林继镛.水工建筑物(第4版)[M].北京:中国水利水电出版社,2006.

[5]黎展眉.关于中型拱坝挑流消能的问题[J].贵州水力发电,2008,22(1):1-3.

 
易明
《湖南水利水电》 2018年第03期
《湖南水利水电》2018年第03期文献

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