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岩门子水库枢纽平面布置及泄洪建筑物设计

更新时间:2009-03-28

1 工程概况

岩门子水库位于桐梓县夜郎镇境内的夜郎河右岸一级支流窑匠溪下游河段。水库枢纽主要由混凝土面板堆石坝、右岸竖井旋流泄洪洞、右岸取水兼放空隧洞等组成。工程主要任务为集镇供水、工业园区供水及农田灌溉。水库正常蓄水位692.00m,相应库容 910×104m3,总库容 1 073×104m3。水库规模为中型,工程等别为Ⅲ等。挡水、泄水及取水兼放空建筑物按50年一遇洪水设计,1 000年一遇洪水校核;消能防冲建筑物按30年一遇洪水设计。工程于2017年6月28日取得设计批复,当年12月正式开工建设。

1)导线在夹紧时,截面上应力最大位置在铝股与芯棒接触面上,且向外逐渐减小,该结构导线能使径向载荷很好地传递给芯棒。

2 自然条件

2.1 水文

岩门子水库坝址以上流域面积58km2,多年平均径流量3 260×104m3。根据洪水在年内分布规律,结合设计要求计算得坝址处各频率设计洪峰流量成果,如表1所示。

2.2 坝址区地形及地质条件

坝址位于窑匠溪下游河段,北端接夜郎河,河流呈扁 “S”型弯曲延伸,河床高程为613.74―630.28m,河谷宽高比约为3.2。坝址区两岸地形多以斜坡—陡坡地形为主,其中左岸上游发育一呈“Z”字型冲沟,冲沟向东部发育,河床高程为623.25―640.00m,河床内均为第四系冲洪积及崩塌块石覆盖,冲沟左岸地表较陡,多为陡坡—峻坡地形,局部形成带状陡岩,冲沟右岸地形相对较平缓;坝址区右岸地形总体较陡,其中在高程650.00m以下地形为峻坡,坡角为45°―50°,在高程650.00―768.00m间地形为陡坡,坡角为30°―45°,在高程768.00m以上砂岩出露区则形成陡岩。受窑匠溪及夜郎河切割影响,使得左岸向外凸出山脊,中间段较顺直,右岸地形总体连续性好,山顶高程在825.00m以上。

 

表1 坝址处各频率设计洪峰流量成果

  

频率/% 流量/m3·s-1 频率/% 流量/m3·s-1 0.1 959 3.33 443 0.2 855 5 384 1 613 10 296 2 516 20 213

坝址区出露地层为侏罗系中统下沙溪庙组(J2x)、上沙溪庙组(J2s)及第四系(Q),岩体为 J2s1―J2s5长石石英砂岩、粉砂岩、砂质泥岩等,岩层倾角24°―35°,岩层倾右岸。

3 枢纽布置

3.1 挡水建筑物

坝基主要地层为J2s2中硬岩和J2s3软质岩类,岩体差异较大,存在一定的压缩变形及不均匀沉降等问题,总体岩体质量较差。两岸岩体质量差异性大,坝基肩岩层面对抗滑稳定极为不利,且受裂隙等不利结构面影响,对刚性高坝来说适宜性较差[1]。同时,岩门子水库坝高84.5m,属高坝,坝址仅适宜修建柔性坝。

混凝土面板堆石坝坝轴线长264m,河床趾板建基面高程613.00m,坝顶高程697.50m,最大坝高84.5m,坝顶宽8.0m。大坝上游坝坡为1:1.405,下游综合坝坡1:1.458。上游混凝土防渗面板厚度0.35―0.6m(顶―底),面板后设水平宽3.0m的垫层,垫层后设水平宽4.0m的过渡层,过渡层后为主堆石区及次堆石区,下游坝面为生态植草护坡。根据调洪计算成果和官厅水库公式,计算坝顶高程成果见表2。

根据表2成果,确定坝顶高程697.50m,设1.2m高防浪拦板,拦板顶高程不低于698.50m。

  

图1 岩门子水库枢纽布置图

综合以上结论,给予护士正确的社会支持,有利于降低护士的职业倦怠感和工作压力,可提升护士工作效率和积极性。社会利用度、社会支持和管理及人际关系、时间分配及工作量、职业倦怠感、护理专业工之间呈现出负相关性。

 

表2 大坝坝顶高程计算成果表

  

计算工况 水库水位(m) 坝顶超高(m) 防浪拦板顶高程(m)校核洪水位 696.91 1.447 698.36设计洪水位 695.19 2.523 697.71正常蓄水位 692.00 2.523 694.52

从筑坝材料方面分析,当地石料丰富,土料贫乏,若采用粘土心墙坝坝型。经初步计算,心墙填筑量在16万m3左右,储量远远不够,故不宜采用粘土心墙坝。在缺乏土料地区,可以考虑建设沥青混凝土心墙坝[2]。结合水库规模、坝高、枢纽区总体布置、施工条件等因素,选择混凝土面板堆石坝和沥青混凝土心墙坝两种坝型作进一步比选[3]。经综合比较,设计选择混凝土面板堆石坝方案,其枢纽布置如图1所示。

3.2 泄水建筑物

(1)实证结果显示,我国上市公司境外投资倾向对于融资约束缓解较为敏感,金融机构需要为中国企业海外投资提供更有效的融资支持,加强企业资本运作水平,切实提高直接融资能力。具体来看,应该为年轻有活力的民营上市公司提供更多的信贷支持和全面的金融服务。另外,境外投资企业往往是高资本产出效率的制造业企业,重视生产技术和学习效应,因此支持性政策应侧重于汽车制造业、电子设备制造业等外源融资依赖度较高的行业。

综合比较成果表明:方案②不仅投资上优于方案①和方案③,而且施工干扰也相对较小,所以岩门子水库泄洪方案选择右岸竖井旋流泄洪洞布置形式。

方案①受地形条件的限制,溢洪道出口挑坎布置正对汇河口,施工期间将对习新路造成影响,且挑流坎位置靠近现有习新公路桥,挑坎基础开挖及改线均可能对其构成影响。而且下泄洪水对夜郎河左岸坡的冲刷影响较大,同时泄洪时存在雾化影响。另外该方案需在右岸单独布置导流隧洞。方案②根据选定的枢纽布置方案,结合坝址两岸地形条件,导流隧洞布置在右岸,导流隧洞中后段利用竖井旋流泄洪洞导流,可缩短导流隧洞长度,泄洪洞出口位于汇河口下游,有利于施工期间习新路的临时改线和施工道路布置,对习新路影响较小,工程量较小。方案③与方案②相比,区别在于方案③的消能方式为洞内底流消能,由于需保证校核工况时能安全下泄最大流量,消力池的规模较大,工程量大。

岩门子水库是一座以供水为主的中型水库,坝址位于窑匠溪与夜郎河汇口上游150m处。根据坝址地形地质条件分析,该坝址对中高刚性坝来说适宜性较差,无建刚性坝条件。通过技术经济比较,优选混凝土面板堆石坝方案。因此,泄洪建筑物布置只能选择岸边式。由于坝址下游紧邻习新公路和夜郎河,对泄洪建筑物的布置制约因素较为突出。坝址左岸虽有一低矮垭口,有布置正槽溢洪道条件,但出口对冲夜郎河,而且对习新公路破坏较大,将造成较大的施工干扰和工程投资。而坝址右岸地形总体较陡,综合坡角为45°―50°,若布置正槽溢洪道将会形成较大开挖和高边坡,不但处理工程量巨大,而且对环境破坏较严重。因此,综合上述因素,对比分析决定布置侧槽式泄洪洞。竖井旋流消能泄洪洞相对于明流泄洪洞优势明显,不但节约投资,同时竖井底部泄洪洞出口轴线方位可以任意布置,一方面可以减少对下游河道的对冲,另一方面可以有效避开出口不良地质段,布置较灵活。经技术、经济等方面的综合考虑,最终优选右岸竖井旋流消能泄洪洞作为泄洪方案。

  

图2 竖井旋流泄洪洞剖面

4 泄洪建筑物设计评价

竖井旋流泄洪洞布置在右岸,由开敞式自由溢流进口、明渠引水道、涡室、竖井、退水洞、泄洪洞等组成,总长602.13m。进口中心线方位为NE53.66°,堰型为WES实用堰,溢流堰宽40.0m,堰顶高程692.00m,侧槽段长40.00m,槽底宽6.00―12.00m,底坡 i=0.1,底板高程 682.50―678.50。引水道段长64.34m,设计底坡i=0.125,底坡高程678.50―670.58m。结合水工模型试验[4],涡室及竖井段:竖井直径φ=9.5m,总深69.57m,其中竖井与涡室连接渐变段高度LS=12.0m,竖井中段高33.97m,竖井与退水洞连接段高10.6m,竖井底部消力井深13.0m;隧洞段长353.39m,断面尺寸为8.0×8.0m,底坡为 i=8‰;出水渠段全长 61.66m,前30.93m为宽8.0m、高8.9―9.72m渐变的拱形箱涵,设计底坡为i=0.027,后30.73m为宽8.0m的出水明渠。竖井旋流泄洪洞结构剖面,如图2所示。

根据选定坝型及左右岸地形条件,坝址右岸地形坡度较陡,左岸有台地和乡村公路。右岸若采用正槽式自由溢流方案,会过多向山体侧开挖,形成100m级以上高边坡,边坡处理难度较大,所以右岸自由泄洪方案采用侧槽式泄洪洞布置方式,左岸自由泄洪方案采用正槽式岸边溢洪道布置方式。拟定左岸开敞式溢洪道(方案①)、右岸竖井旋流泄洪洞(方案②)、右岸明流泄洪洞(方案③)三种泄洪布置方案作技术经济比较。

5 结语

(1)岩门子水库坝址区水文地质条件较复杂,据坝址区地质条件勘察和钻探成果表明,主坝坝基以软质岩类为主,存在一定压缩变形及不均匀沉降、坝肩岩体强度较低、裂隙发育等问题,且大坝属于高坝,仅适宜修建柔性坝。

(2)综合考虑泄洪消能条件、筑坝材料、坝基处理和施工工艺等因素,优选混凝土面板堆石坝枢纽布置方案。

煤炭资源的开采除了会对人体、土地、空气产生严重的破坏以外,对水资源的污染也极为严重。在煤炭开采的过程中会产生两种形式的废水。一种为矿井水,另一种则为洗煤水。无论是哪一种水,其中都含有大量的悬浮物、酸性物质以及放射性物质。与此同时,矿井水和洗煤水还会影响周围浅层的地下水水质、人与动植物一旦食用,后果可想而知。洗煤水不仅仅是煤炭清洗过后的脏水,它其中还含有洗煤过程中倒入的一些化学药品。含有这种化学药品的洗煤水一经外流就会不断的渗入地下,久而久之就会使得饮用水的质量下降,而产生一系列不良的影响。

(3)水库高坝泄洪建筑物采用竖井旋流消能溢洪道,具有适应性强,布置灵活等优点,同时可以有效避免开挖量过大带来的高边坡,对环境破坏小。设计方案技术可靠、经济合理。

在靠近断层的中心位置,应力较为集中,构造作用较为明显,因此这种作用有利于引导形成矿物质的进一步迁移,进而是成矿的条件更好。

参考文献:

[1]宋德峰.水库开敞式溢洪道建筑物结构优化设计[J].吉林水利,2017,(3):19-21+27.

[2]胡本勇.驮英水库坝型比较阶段的混凝土面板堆石坝设计[J].广西水利水电,2010(4):46-50.

[3]韩军.影响坝型比选的控制因素探讨[J].吉林水利,2015,(8):5-7.

[4]贵州省桐梓县岩门子水库右岸竖井旋流泄洪洞水工模型试验报告[R].四川:水力学与山区河流开发保护国家重点实验室(四川大学),2017.

 
杨秀东
《吉林水利》 2018年第05期
《吉林水利》2018年第05期文献

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