山区水库取水构筑物结构设计方案分析

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1、山区水库取水构筑物结构设计方案分析摘要：本文介绍了山区水库取水构筑物的结构设计要点，重点分析、研究了取水构筑物方案选择的要点及方案比较、取水构筑物水力计算及结构计算的要点等。关键词：山区水库；取水；构筑物；水力计算中图分类号：P343.3文献标识码：A1.1取水构筑物选择取水口与泵站相隔约500m，中间山体高程在75.0m左右，输水管道采用明渠、埋管等均不具备施工条件，只有采用隧洞方式输水。该山区水库取水限制水位为24.18m，取水口附近库底最低高程为15.0m，该水位线以上山体较陡，以下山体则较为平缓，岩塞爆破主爆方向向上，爆破后大量石碴仍将下落至取水口及周围，影响取水口运行。而取水口

2、施工时无法降低水库水位。根据库岸地形条件，取水口可采用岸塔式和竖井式两种结构。12方案一：竖井式取水口，该结构取水口布置在水库河床上，为水中竖井结构，采用竖井与隧洞连接，竖井浇筑至43.2m高程，高于校核洪水位0.99m，竖井在23.0m和30.0m高程设置两层取水口，实现分层取水，保证源水质量，每层取水口由4孔组成，90°角等分布置，设旋转式闸门/拦污栅。连接隧洞在水库下应降坡至13.45m高程。该取水口可采用钢板桩围堰施工，钢板桩围堰维护后可以将围堰内水抽干进行竖井施工。钢板桩围堰定型的拉森钢板桩插打而成，直径6.0m，顶高程39.0m，采用作业船水中插打，围堰总耗钢量9.5t，围堰

3、直接费用约50.0万元。竖井内径2.0m，壁厚0.4m，C25钢筋混凝土结构。竖井底部0.5m深沉砂池。顶部悬挑1.2m，保证旋转启闭闸门空间，上设复合不锈钢栏杆，井筒外壁设爬梯上下。该方案优点是取水口位于水库主河道，且分层取水，能保证取水质量。闸门/拦污栅交替布置，结构简单，启门力小，人工旋转启闭，不需设置启闭机。钢板桩围堰施工方便，拉森钢板桩可以租赁使用。缺点是竖井交通不便，平时维护、管理依靠船只进行。12方案二：岸塔式取水口，岸塔式结构进水口底高程根据供水限制水位（24.18m）确定为22.50m，进水口最小水深1.68m。取水口由拦污栅井、检修闸门井和通气进水井组成，顺水流向长6

4、.6m，宽3.2m，前部设拦污栅，孔口尺寸为2.0m×2.5m（宽×高）；中部设检修闸门，孔口尺寸为1.5m×2.0m（宽×高）；后部检修进人井1.0×2.0m（长×宽）。启闭平台高程43.2m，高于水库校核洪水位（42.21m）0.99m。上游布置清污平台宽1.4m，由于沙河集水库水质较好，污物较少，前部设钢筋混凝土框架固定3t电动葫芦提栅清污。后设启闭机房，启闭机房4.4m×4.3m（长×宽），高4.0m，设置20t电动葫芦启闭检修闸门。启闭平台两侧各悬挑0.6m，满足日常检修要求。启闭平台架设1.8m宽的交通桥与岸坡连接，交通桥单跨，跨度15.0m。清污平台和交通桥上设复合不锈钢栏

5、杆。取水口底板厚0.6m，边墩厚0.6m，横墙厚0.4m，为C25钢筋混凝土结构，门槽二期混凝土采用C30。上部启闭排架采用C25钢筋混凝土结构。启闭机台交通桥采用C30钢筋混凝土板梁结构。进水口前开挖明渠底高程22.1m，底宽3.2m，两侧开挖边坡1:1.5，采用厚0.15m的C20混凝土护底。边坡采用喷8cm厚C30混凝土防护，设系统锚杆φ16@3000×3000L3000，布置φ50@3000×3000L3000坡面排水孔，已消除库水位骤降时边坡水压力。进口围堰高程以1987年库水位加安全超高定为39.0m。顶宽取3.0m。围堰边坡取1：3，围堰填筑量30.5万m3，围堰填筑拆除费

6、用约1500万元。该方案优点是岸边布置，有交通直达操作平台，运行管理方便。缺点是布置库岸，底层取水，取水质量不如方案一；围堰工程量巨大，投资很大，且山区水库附近无合适取土料场。综合比较上述方案，方案一（竖井式取水口）又是较明显，故选择方案一。121.2取水构筑物结构布置取水口布置在水库河床上，为水中竖井结构，竖井直径2.0m，壁厚0.4m，C25钢筋混凝土结构。底部高程12.95m，设0.5m深沉砂池。顶高程43.2m，高于校核洪水位0.99m。竖井在23.0m和30.0m高程设置两层取水口，实现分层取水，保证源水质量，每层取水口由4孔组成，90°角等分布置，孔口高1.0m，宽0.689

7、m，设旋转式闸门/拦污栅。顶部悬挑1.2m，保证旋转启闭闸门空间，上设复合不锈钢栏杆，井筒外壁设爬梯上下。平常操作闸门、检查维修通过船只交通。连接隧洞在水库下应降坡至13.45m高程（暂定，根据该处地质情况调整）。由于隧洞引用流量较小，其尺寸由施工条件确定，根据工程经验，隧洞最小开挖尺寸不宜小于1.8m×2.0m（宽×高），为了加快施工进度，本工程隧洞开挖尺寸为2.8m×3.3m，满足机械出碴要求，衬砌后尺寸为2.0m×2.5m，满