湖北青山節(jié)制閘的工程任務(wù)和規(guī)模計算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u30814湖北青山節(jié)制閘的工程任務(wù)和規(guī)模計算案例 170751.1工程任務(wù) 1270341.2工程規(guī)模 1214531.3工程標(biāo)準(zhǔn) 1262691.4特征水位 243221.5上游河道過流能力復(fù)核 495091.6現(xiàn)狀堤頂高程復(fù)核 4157681.7閘頂超高計算 61.1工程任務(wù)根據(jù)安全鑒定書的鑒定結(jié)論，青山閘存在嚴(yán)重的安全問題，在工程安全鑒定階段定位四類工程，需拆除重建。重建后的水閘應(yīng)滿足灌溉、排水和防洪的工程任務(wù)。（1）灌溉任務(wù)：滿足正常擋水位46.50m。（2）排水任務(wù)：承擔(dān)花廟河流域100km2的排水任務(wù)，經(jīng)計算，青山節(jié)制閘排水流量為191m3/s。（3）防洪任務(wù)：擋下游沮漳河洪水倒灌，設(shè)計擋洪水位為46.90m（20年一遇洪水），校核擋洪水位為47.50m（50年一遇洪水）。1.2工程規(guī)模本次復(fù)核青山節(jié)制閘設(shè)計排澇流量為191m3/s，根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2017），青山閘工程為Ⅲ等工程，工程規(guī)模為中型?？紤]到青山節(jié)制閘位于沮漳河堤防上，而沮漳河堤防為3級堤防，根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB50286-2013），堤防工程上的閘的防洪標(biāo)準(zhǔn)，不應(yīng)低于堤防工程的防洪標(biāo)準(zhǔn)，故最終確定青山節(jié)制閘工程為Ⅲ等工程，其主要建筑物級別、次要建筑物級別、臨時建筑物級別分別為3級、4級和5級。1.3工程標(biāo)準(zhǔn)（1）防洪標(biāo)準(zhǔn)青山節(jié)制閘的擋外洪洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇設(shè)計、50年一遇校核。（2）洪水標(biāo)準(zhǔn)青山閘所在人工河的設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，故青山閘的排洪標(biāo)準(zhǔn)與人工河的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)一致，即為10年一遇。（3）排澇標(biāo)準(zhǔn)綜合考慮，確定節(jié)制閘控制區(qū)域的設(shè)計排澇標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇1日暴雨3日排完。1.4特征水位（1）防洪水位根據(jù)1.1.3節(jié)鳳臺站設(shè)計水位，鳳臺站處20年一遇洪水位為46.56m，沮漳河人工河口處水位為46.87m，因洪水位青山閘關(guān)閘防洪，青山閘下游高水位是由沮漳河回水造成的，故青山閘下游水位與人工河口處的水位相近?？紤]一定的壅高，故取青山閘下游20年一遇擋洪水位為46.90m。鳳臺站處50年一遇洪水位為47.21m，考慮水力坡降后，取青山閘下游50年一遇擋洪水位為47.50m。校核工況：當(dāng)青山閘下游遭遇沮漳河50年一遇洪水位47.50m時，青山閘上游為節(jié)制蓄水位46.50m。設(shè)計工況：當(dāng)青山閘下游遭遇沮漳河20年一遇洪水位46.90m時，青山閘上游為節(jié)制蓄水位46.50m。（2）灌溉水位根據(jù)青山閘上游流域的灌溉要求，青山閘節(jié)制的蓄水高程需要達(dá)到46.50m，此時青山閘的下游水位不受沮漳河高水位頂托影響，下游水位取43.10m。（3）排水水位青山閘排水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，排澇標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇1日暴雨3日排完。根據(jù)前面計算，可知青山閘的設(shè)計排澇流量為191m3/s。由于青山閘上下游河床相差較大，并且下游低于上游，在下游河道洪水位較低時，泄洪時的上游水位均可按照自由出流來計算，因此本次設(shè)計的泄洪均按自由出流情況考慮。本次設(shè)計初步擬定青山閘仍為5孔，單孔凈寬為3.5m，為無坎平底閘，閘底的設(shè)計高程為43.10m。根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》（SL265-2016），可按下式計算閘孔總凈寬： B0=Q σ=2.31hsH在計算排水工況下青山閘上下游水位時，分別考慮遭遇和不遭遇沮漳河水位頂托兩種情況。在不同標(biāo)準(zhǔn)下，青山閘的排水情況不同，當(dāng)遭遇超過10年一遇的洪水時無排澇情況出現(xiàn)；當(dāng)沮漳河遭遇10年一遇及以下的洪水時，青山閘會出現(xiàn)過排水的情況。故本次青山閘排澇受下游洪水位頂托時則按照遭遇沮漳河10年一遇洪水位頂托情況考慮。根據(jù)1.1.3節(jié)鳳臺站設(shè)計水位，取青山閘下游10年一遇洪水位為46.50m。經(jīng)計算，若不考慮下游洪水位頂托影響，根據(jù)1.1.5節(jié)水位流量關(guān)系曲線可知閘下游水位為44.37m，閘上游水位為46.66m；若考慮下游洪水位頂托影響，閘下游水位取青山閘下游10年一遇洪水位46.50m，青山閘通過設(shè)計排水流量191m3/s時閘上游水位為46.98m。（4）成果匯總青山節(jié)制閘的特征水位成果見下表1.1。表1.1青山節(jié)制閘特征水位表名稱設(shè)計工況上游水位(m)下游水位(m)備注青山節(jié)制閘設(shè)計防洪設(shè)計工況46.5046.90P=5%校核工況46.5047.50P=2%設(shè)計排水排水Ⅰ46.6644.37無頂托排水Ⅱ46.9846.50有頂托蓄水灌溉46.5043.10下游無水1.5上游河道過流能力復(fù)核青山閘閘前為人工開挖的河道，已知河道底寬為28.0m，邊坡1：1.5，縱坡為1/4000，糙率為0.025。根據(jù)明渠均勻流公式，進(jìn)行復(fù)核計算： Q=ACRi R=Aχ C=R16經(jīng)計算，河道過流能力為192m3s，大于水閘的設(shè)計洪峰流量191m31.6現(xiàn)狀堤頂高程復(fù)核青山閘上游為人工河，水閘上游左岸堤防頂高程為48.00m，右岸堤防頂高程49.00m。青山閘下游連接沮漳河，下游河道兩側(cè)屬沮漳河右岸堤防，水閘位于沮漳河堤防樁號29+266，水閘下游側(cè)兩岸堤防頂高程為49.00m。根據(jù)《堤頂工程設(shè)計規(guī)范》（SL50286-2013），對現(xiàn)狀堤頂高程進(jìn)行復(fù)核。（1）堤頂超高的計算公式如下： Y=R+e+A （1.6）（2）波浪爬高波浪爬高采用莆田試驗站公式計算： RP= ghmv其中： gTmv Lm=g具體計算結(jié)果見下表1.2。（3）風(fēng)壅水面高度風(fēng)壅水面高度可按下式計算： e=Kv0具體計算結(jié)果見下表1.2。（4）安全加高根據(jù)《堤防工程設(shè)計規(guī)范》（GB50286-2013)，上游河堤參照5級堤防，下游河堤參照沮漳河3級堤防，并且均考慮不允許越浪，即可得到安全加高值。表1.2閘上、下河段堤防堤頂超高成果表位置RP(m)e(m)A(m)y(m)備注閘上游0.590.00470.40.9947取為1.00m閘下游0.330.00180.71.0318取為1.04m當(dāng)水閘通過設(shè)計排水流量191m3/s時，考慮下游洪水位頂托時的閘上游水位為46.98m。已知水閘上游側(cè)左岸堤防頂高程為48.00m，右岸堤防頂高程49.00m，46.98+1.00=47.98m<48.00m，故水閘上游堤頂高程滿足要求。已知青山閘下游50年一遇防洪水位為47.50m，水閘下游側(cè)兩岸堤防頂高程為49.00m，47.50+1.04=48.54m，故水閘下游堤頂高程滿足要求。1.7閘頂超高計算根據(jù)《水閘設(shè)計規(guī)范》（SL265-2016），閘頂計算高程根據(jù)泄水和擋水兩種運(yùn)用情況來確定。泄水時：閘頂高程≥設(shè)計洪水位或校核洪水位+相應(yīng)安全加高值擋水時：閘頂高程≥正常蓄水位或最高擋水位+波高+相應(yīng)安全加高值風(fēng)浪要素按莆田試驗站公式計算，具體如下： ghmv已知水閘的級別為3級，根據(jù)規(guī)范，得波列累積頻率p=5%。閘頂高程的具體計算結(jié)果如表1.3所示。表1.3閘頂高程計算結(jié)果表工況水位(m)計算波高(m)安全