引水枢纽工程设计论文

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1引水枢纽各主要建筑物设计原理

引水枢纽工程主要建筑物包括：上游导流堤、泄洪闸、人工弯道、进水闸、冲沙闸、曲线形悬臂式挡沙坎、消力池、引水渠道。在人工弯道进口处，修建导流堤，并向上延伸与河道两岸平缓的连接，以便束水导流，使水流平顺的进入引水弯道。设置泄洪闸用以泄洪排沙，减少泥沙进入人工弯道，保证引水弯道有良好的进水条件；在洪水季节，泄水排沙，平时可关闭壅水，保证下游工农业用水，在寒冷季节还可将冰凌、漂浮物排向下游。在人工弯道设计时，要充分利用天然稳定的河湾，加以整治，即可作为引水弯道；弯道设计流量要综合考虑进水闸的流量和含沙量较大季节河湾流量，使弯道内产生较强的横向环流作用，有利于排沙。进水闸与冲沙闸设置在引水弯道末端，按正面引水侧面排沙的原则布置，进水闸与冲沙闸两轴线的夹角以33度为宜，使冲沙闸各闸孔均匀排沙。进水闸底板高程要高出原河床，这样可以减少泥沙入渠，并可增大闸前泥沙淤积库容，有利于定期冲沙。进水闸前设置曲线形悬臂式挡沙坎，可增强横向环流的作用，还可将泥沙导向冲沙闸，挡沙坎悬臂板末端加宽并延伸到冲沙闸边孔，有利于引水防沙，引水面做成流线型，以免扰动水流。冲沙闸底板高程也要高于原河床，可增大闸下冲沙水头，有利于排沙。进水闸下游消能建筑物，多采用底流型降低护坦式的消能方式，消力池紧接闸室布置，在池中利用水跃进行消能，使水流在消力池中发生淹没水跃，池中布置排水孔，下设砂石反滤层，保证下游引水渠道的安全运行。下游引水渠道根据水力最佳断面及经济实用断面综合确定，常采用梯形断面渠道、混凝土板衬砌。

2引水枢纽主要设计内容

枢纽工程总体布置：根据基本资料确定工程的等级、级别、洪水标准，可参考《水闸设计规范》、《水闸》、《取水工程》等文献，并结合地形及方案比较，确定采用什么类型引水枢纽，这里以人工弯道式引水枢纽为例，根据经验公式确定弯道的底宽、半径、中心线长度等参数，根据工程各主要建筑物的作用和设计原理，合理布置建筑物的位置。枢纽工程水力设计：首先，根据水力最佳断面和经济实用断面确定下游引水渠道的断面尺寸，利用《水力学》中的迭代计算公式确定渠道正常水深；其次，根据《水闸设计规范》确定进水闸、冲沙闸、泄洪闸的闸孔总净宽及单孔净宽，利用试算法确定进水闸、冲沙闸、泄洪闸的设计洪水位及校核洪水位；最后，根据《水力学》进行各闸的消能防冲计算。

枢纽工程防渗计算：根据工程的要求，需对进水闸、冲沙闸、泄洪闸设计洪水位和校核洪水位都进行防渗计算，计算过程相似；根据《水工建筑物》拟定各闸室的地下轮廓，采用改进阻力系数法进行渗流计算。首先进行阻力系数的计算，确定渗透压力，绘制渗压水头分布图，最后计算闸底板水平段渗透坡降和渗流出口处坡降以及允许坡降并进行比较，均要满足闸基的抗渗稳定要求。闸室稳定分析：首先，确定各闸室荷载，包括：闸底板、闸墩自重、工作桥自重、闸门自重、检修桥自重、启闭力、水自重、水平水压力、扬压力；根据荷载和偏心受压公式分别验算各闸室完建期、设计洪水位期、校核洪水位期的闸室基底应力，结果均要满足规范要求；根据《水闸》公式，验算各闸室的抗滑稳定性，结果均要满足闸室的抗滑稳定要求。

闸室结构设计：首先要验算各闸的边墙基底应力及抗滑稳定性，均需满足规范要求，其次，根据偏心受压公式，进行闸墩结构设计，对闸墩进行配筋计算；最后，采用弹性地基梁法对各闸底板进行结构计算，确定底板最大弯矩值，利用最大弯矩对底板进行配筋，配筋后对闸底板进行裂缝校核，结果要符合规范要求。闸室工作桥结构计算：首先根据各闸纵梁的跨度，拟定梁、悬臂板的断面尺寸，确定作用在梁上的荷载，计算弯矩，根据最大弯矩对悬臂板、纵梁进行配筋计算，其中，纵梁还需要进行抗剪腹筋的计算，最后，根据《水工钢筋混凝土结构学》钢筋骨架的构造要求，配置腰筋和拉筋，确定工作桥的配筋图。

作者:汤波单位:石河子天兴水利勘测设计院