《南水北調(diào)工程中線設(shè)計論文.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。

1、南水北調(diào)工程中線設(shè)計論文1.前言南水北調(diào)中線工程橫跨江、淮、黃、海四大流域，是我國特大型調(diào)水工程。其中，渠倒虹是該調(diào)水工程中數(shù)量最多的一種河渠交叉建筑物。南水北調(diào)中線工程總干渠設(shè)計為自流輸水，水頭緊張，分配給每座渠倒虹的設(shè)計水頭都很少，因此在大流量、小水頭的設(shè)計條件下，渠倒虹過水?dāng)嗝姹厝惠^大。所以南水北調(diào)渠倒虹的特點是流量大、水頭小、規(guī)模空前。2.渠倒虹的總體布置（1）軸線選擇及管身長度的確定渠倒虹的軸線受南水北調(diào)中線工程總干渠軸線的制約。在地形、地質(zhì)條件允許的情況下，渠倒虹的軸線盡可能與主河床正交，以

2、減少建筑物的長度，降低投資。管身長度主要受工程建成后河道洪水、上下游河道洪水壅高情況、工程區(qū)地形、地貌、地質(zhì)條件等因素的影響，長度的確定以不對當(dāng)?shù)胤篮榕艥骋?guī)劃造成大的影響為準，并盡量減少工程量。為此應(yīng)進行調(diào)洪演算，擬定幾組渠倒虹長度，通過調(diào)洪演算得到各種長度對應(yīng)的上游最高壅水位值，并計算各種方案的工程量，通過方案比選和論證，選擇出適宜的長度。（2）管身布置斜管段坡度視地形、地質(zhì)以及水平段管頂埋深等條件確定。為了方便施工和檢修，一般采用1：3～1：4的坡度。管身橫向縫間距根據(jù)地基特性、斷面尺寸、溫度變幅等

3、條件確定，土基上現(xiàn)澆砼管縫間距采用15～20m，巖基上一般采用15m。管頂埋置在河道設(shè)計洪水沖刷線以下不小于0.5m，當(dāng)沖刷深度較大時，可適當(dāng)淺埋，并對管身進行防護。對地震設(shè)計烈度7度以上者，采用埋深不小于2.5m。（3）輔助工程設(shè)置問題渠倒虹由進口段、管身段和出口段三部分組成。4學(xué)海無涯由于南水北調(diào)中線工程水源為丹江口水庫庫水，不需考慮輸水中的泥沙問題，因此建筑物進口不設(shè)沉沙池。同時由于渠倒虹出口流速很小，也不需設(shè)消能工。為了對渠倒虹進行全面的研究，使工程建立在可靠的技術(shù)基礎(chǔ)上，河南省水利設(shè)計院與鄭州

4、工業(yè)大學(xué)聯(lián)合進行了以淇河渠倒虹工程為典型的1:20的大型水工模型試驗和廣泛的資料分析論證。試驗表明，節(jié)制閘布置在下游便于調(diào)節(jié)渠倒虹進口水位，改善進口流態(tài)，除始流狀態(tài)外任何流量均不發(fā)生進口水躍，摻氣現(xiàn)象也不嚴重，對結(jié)構(gòu)無不良影響。因此，渠倒虹節(jié)制閘采用后置方式，設(shè)在出口段。檢修閘設(shè)在進口段。管身進、出口底部高程采用與總干渠渠底高程相同，不再降低。關(guān)于通氣孔的設(shè)置問題，根據(jù)試驗，實測渠倒虹進口曲面壓強分布均為正壓，無法正常通氣。一般設(shè)置通氣孔主要用于穩(wěn)壓水流，防止氣蝕，這些問題對于南水北調(diào)中線工程這種低水頭

5、、大流量的渠倒虹工程均不存在，而小流量由閘門控制運行時出現(xiàn)的摻氣問題可在運用控制時解決。所以，南水北調(diào)渠倒虹無設(shè)置通氣孔的必要。3.建筑物的選型（1）進、出口漸變段進、出口漸變段常用的結(jié)構(gòu)型式有扭曲面式、八字形和園弧形翼墻。八字形翼墻的優(yōu)點是施工簡單，但不能形成良好的收縮或擴散水流，在緊靠垂直段墻體處易產(chǎn)生回流，影響水流的平順過渡。園弧形、扭曲面式翼墻均能創(chuàng)造較好的漸變收縮或擴散條件，流勢較為平順。根據(jù)淇河渠倒虹水力學(xué)實驗，直線型扭曲面式翼墻的局部水頭損失較小，為減少渠倒虹管身的結(jié)構(gòu)尺寸，進出口漸變段采

6、用直線扭曲面較為適宜。（2）檢修閘、節(jié)制閘檢修閘設(shè)在進口前，其作用是為了檢修、清淤和臨時停水；節(jié)制閘位于出口處。由于兩閘都與管身直接相連，為較好地適應(yīng)明渠與管身之間的過渡，采用兩閘底板高程與總干渠渠底齊平。閘室均采用開敞式平底結(jié)構(gòu)型式。4學(xué)海無涯閘門常用的型式有弧形鋼閘門和平板鋼閘門?；⌒弯撻l門可以承受較高的水頭，所需啟閉力較小，但因其支臂較長，且其啟閉軌道為曲線，需增加閘室段順水流方向的長度，閘墩高度和厚度也要相應(yīng)增加。平面閘門的啟閉軌道為垂直上下，閘室段長度只需滿足結(jié)構(gòu)布置和穩(wěn)定要求即可。根據(jù)淇河渠

7、倒虹的計算，出口節(jié)制閘采用弧形閘門比采用平板閘門投資大34％。對于低水頭、大流量的南水北調(diào)渠倒虹，采用平板鋼閘門能夠滿足實際運用的要求，且可節(jié)約投資。所以檢修閘和節(jié)制閘均采用平板鋼閘門。（3）管身渠倒虹吸管身常用的斷面型式有：圓形、箱形和直墻正反拱形等。圓形管道與同樣過水面積的箱形、拱形管道相比，其濕周小，水流摩阻力小，水流條件好，過水能力大，但其施工較為復(fù)雜，模板制作安裝的難度大，施工周期長，鋼筋的綁扎及混凝土澆筑也有一定難度，管道頂部砼施工質(zhì)量難量以保證，易導(dǎo)致頂部產(chǎn)生非均勻收縮，使管道出現(xiàn)裂縫。箱

8、形斷面結(jié)構(gòu)形式簡單，在低水頭、大流量的渠倒虹設(shè)計中應(yīng)用較為廣泛，而且施工方便，施工質(zhì)量能夠保證，利于檢修、清淤。直墻正反拱形管道的頂拱與底拱在施工中與圓形管道存在同樣的問題，而且對溫度變化及不均勻沉陷非常敏感。綜合分析，確定選用多孔箱形斷面管身，一般采用2孔或3孔為一聯(lián)。4.水力設(shè)計問題水力設(shè)計是渠倒虹設(shè)計的基礎(chǔ)，也是渠倒虹設(shè)計是否經(jīng)濟合理的關(guān)鍵。為了對渠倒虹的水力學(xué)問題進行研究，對水力設(shè)計的計算公式、各種設(shè)計參數(shù)進行論證，河南院與鄭州工業(yè)