溢流侧堰设计实例

溢流侧堰设计实例

摘要：溢流侧堰布置在引水渠首工程上游河道左侧，下游与冲沙闸的左边墙相连，平面呈弧形状，侧堰总长116.7m，堰体结构为外包钢筋混凝土实用堰，目前溢流堰运行良好，堰前淤积量少，堰顶高程保证了引水的需要。

关键词：溢流侧堰；堰顶高程；结构；设计

1.工程概况

新疆阿勒泰地区青河县阿苇灌区引水工程引水渠首，位于青河县西北部，在大青格里河与小青格里河汇合口下游约13.6km处，渠首控制流域面积3415km2。阿苇灌区控制下游灌溉面积为31.51万亩。引水渠首拦河闸最大过闸流量为569 m3/s，工程等别属Ⅲ等工程。

引水渠首由进水闸、2孔泄洪闸、1孔冲沙闸、溢流侧堰组成。溢流侧堰布置在上游河道左侧，末端与泄洪冲沙闸上游边墙平顺连接，始端与上游导流堤采用挡土墙连接。进水闸与泄洪冲沙闸呈40°角度布置在泄洪闸右岸。

2.溢流侧堰结构设计

溢流侧堰布置在主河道的左岸，上游与导流堤相连，下游与冲沙闸的左边墙相连，平面呈弧形状，可将堰前泥沙平顺引入下游冲沙闸，利于冲沙。溢流侧堰全长116.7m，堰顶高程1161.14m。

溢流侧堰的结构简图如图1所示，该堰采用“WES”实用堰，堰顶高程1161.14m，在溢0+116.7m处河床整治后高程为1158.06m。溢流侧堰采用浆砌石结构，外包钢筋混凝土面板，按照规范要求，严寒地区外包混凝土厚度不小于40cm，采用50cm厚钢筋混凝土面板。堰底：堰底兼有防渗作用，其顺水流方向长度，根据砂砾石地基情况，对于砂砾石地基采用2.0H=2*2.7=5.4m，考虑和下游连接，取基本底宽 6.6m；齿墙：考虑下游冲刷深度，按照规范齿墙底面低于冲刷深度1m，因而溢0+116.7处下游齿墙深度为4.5m，溢0+000处下游齿墙深为2.5m。对于上游齿墙深度要求低于整治后河床面2.9m。

图1溢流侧堰结构简图

3.溢流侧堰水力计算

（1）侧堰泄水流量计算

溢流侧堰选用实用堰，水位流量关系计算如下：

Q=cmεδsB(2g)1/2H03/2

式中：Q ——流量，m3/s；

B ——溢流堰总净宽，m；

m ——正堰流量系数；0.495，侧堰取0.95m=0.47；

c ——上游堰坡影响系数；

H0 ——计入行进流速水头的堰上总水头，m；

ε ——闸墩侧收缩系数，0.97；

计算结果如下表1所示。

表1溢流侧堰水位流量关系表

泄洪冲沙闸与溢流侧堰合成泄水流量——水位关系如下表2所示。表2泄水水位流量关系表

闸前设计洪水位1161.98m，校核洪水位1162.10m。

（2）侧堰宽度确定

考虑到溢流堰在平面图中的布置形式、在洪水期的分洪能力、泄洪闸泄洪能力以及经济等方面因素，确定溢流侧堰宽度为116.7m。在设计洪水时堰上水头平均约为0.84m，在校核洪水时堰上水头平均约为0.96m，堰型采用“WES”堰。

（3）侧堰堰顶高程确定

溢流侧堰的作用主要是为了保证引水闸的正常引水流量，引水闸的引水流量可初步定为溢流侧堰堰顶的高程。

引水闸正常设计引水流量为20m3/s，经过计算，引水闸的正常引水水位为1161.14m。而河道在常遇洪水170 m3/s时，冲沙闸全开溢流堰不过水的工况下，此时的闸前水位为1161.14m，因此确定出闸前堰顶高程为1161.14m。在常遇洪水情况下推算上游河道水面线，此时始端堰顶高程为1161.23m。

水面线计算参数及结果见下表3所示：

表3常遇洪水上游河道水面线

根据水面线计算可知，溢流堰始端与末端水位差为0.07m，堰总长为116.7m，每米水位落差及小，可忽略不计。为方便施工，将堰顶高程始端与末端均设为1161.14m。

4.溢流侧堰主要施工方法

（1）溢流侧堰表层钢筋混凝土施工

溢流侧堰表层钢筋混凝土均为现浇混凝土。骨料由利用开挖砂砾石人工筛分

制备，堆存备用，再用3m3装载机装车，分料成品仓取料，10t自卸车拉运0.5km 堆存备用。由于数量不大，在规划的若干处混凝土拌和点施工区段处采用人工胶轮车拉运砂、骨料、水泥移运式，0.4m3拌和机制备混凝土，人工胶轮车运混凝土50m。地面以下混凝土部分，溜槽接力垂直运输直接入仓，地面以上混凝土部分，由于数量不大，采用汽车吊运卧罐垂直运输入仓，插入式振捣器机械振捣密实，钢模成型，人工洒水养护。

（2）浆砌石施工

人工捡集大块石堆存，人工装车，10t自卸车拉运0.5km至若干段施工区段堆存。细粒混凝土所用骨料，砂制备由人工制备，筛分冲洗、堆存，3m3装载机装车，10t自卸车拉运0.5m堆存。在规划的若干处施工区段，拉运细粒混凝土所用砂、骨料、水泥喂料，移运式0.4m3拌和机制备砌石用细粒混凝土，拉运细粒混凝土，溜槽接力入仓，人工平仓，人工砌石，人工洒水养护。

5.结论

（1）本工程自2008年修建以来整体运行良好，溢流侧堰保证了引水闸的引水流量，使渠首的运行及管理更加方便。

（2）由于溢流堰平面呈弧形，枯水期溢流堰上游水流动力小，会有泥沙淤积；洪水期上游来水量大，堰末端泄洪闸打开进行冲沙，洪水将堰前淤积的泥沙通过冲沙闸带入下游河道，减少了上游河道及堰前泥沙的淤积量。

参考文献

1、水力计算手册.2006年

2、水工设计手册（第六卷泄水与过坝建筑物）

3、水利水电工程等级划分及洪水标准（SL252-2000）

4、水利水电工程施工组织设计规范（SL303-2004）