关键词：枢纽工程 水利水电 泄洪消能
1.枢纽工程概况
以沙坡头水利枢纽为例，其上游12.1km为拟建的大柳树水利枢纽，下游122km为青铜峡水利枢纽。工程区距自治区首府银川市200km，距中卫县城20km。沙坡头水利枢纽工程是以灌溉、发电为主的综合性水利工程。
坝址左岸一级台阶为腾格里沙漠边缘地带，地势较为平坦，可作为工程施工期主要布置场地。
沙坡头水利枢纽工程主要建筑物包括：南干渠首电站、泄洪闸、隔墩坝段、河床电站、北干渠首电站和土石副坝。坝顶高程1242.6m，坝顶长度867.65m，河床电站坝段坝顶宽度18.15m，河床电站最大坝高37.8m，泄洪闸坝段最大坝高28.4m。
本标段范围为：隔墩坝段以南的全部永久建筑物。包括泄洪闸坝段、南干电站、南干电站安装场、右岸上下游护岸及右岸平硐处理。
泄洪闸坝段总长114m，坝段宽19m，长43m，共6孔，每孔单宽14m，结构型式为开敞式驼峰堰，堰顶高程为1227.0m，上游闸底板高程1225.0m，下游闸底板高程为1223.5m。闸基位于强风化下限的岩体上，各闸室建基高程分别为：1#、6#闸室底高程为1220.0m，2#、3#闸室底高程为1219.0m，4#、5#闸室底高程为1218.0m。泄洪闸设前趾齿槽，其建基高程4#、5#闸为1215.50m，齿槽底宽6.0m，下游以1：0.5的开挖边坡与各闸孔建基高程相连。齿槽内设灌浆排水廊道，廊道尺寸为3.5×2.5m(高×宽)，廊道底高程为1218.5m。
南干电站布置一台单机容量为1.2MW的轴伸式水轮发电机组和一个泄水排沙孔。水轮机的装机高程为1232.50m。发电机组中心线与水轮机装机高程同高，操作层高程定为1231.85m。尾水平台高程和南干安装场高程为1238.50m。进、出口流道底板高程分别为1230.745m和1226.706m，流道进口尺寸为3.51m×3.51m，出口尺寸为4.748m×3.42m。泄水孔孔口尺寸2.5×3m，泄水排沙孔在坝前与设在机组进水口下的拉沙廊道相接。南干电站宽度为18.75m，顺水流长度为46.00m。
厂内设一台300/50kv的单小车吊车，轨道顶高程定为1248.00m，厂房屋架底高程为1251.00m。厂房顶高程为1253.80m。厂房总高21.95m，宽8.90m。
泄洪闸闸墩长40.0m，其底部上游端距底板前沿0.5m，下游端距闸底板末端为2.5m，闸墩上游设坝顶交通桥，下游设工作桥，工作门为弧形闸门，弧门尺寸为14.0×14.0m，弧门半径为16.5m，支铰高程为1238.0m。
闸室弧形门上、下游各设置一道检修门。上游检修门门槽尺寸为1.3×0.8m，检修门槽中心线桩号为坝0+004.25，由坝顶门机启闭检修门。下游检修门门槽尺寸为0.8×0.8m，检修门槽中心线桩号为坝0+039.10。弧形工作门由液压启闭机启闭，启闭容量为2×2500KN。闸门采用一门一机控制，启闭机房设于闸墩墩顶。除6#闸孔的右侧闸墩外，其余闸墩顶均设置启闭机房，启闭机房尺寸为5.0×5.0m。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆上游坝顶门机为双向门机，门机容量为2×1000KN，轨道间距为8.0m，检修门库设在隔墩坝段内。下游为单向门机，门机容量为2×160KN，轨道间距为3.5m，检修门平时锁定在各闸孔中。
闸上游设门机桥和交通桥，桥面总宽11.28m，桥面顶高程1242.6m，桥上游侧设1.0m宽人行道板，门机桥为预应力钢筋混凝土工字型梁及预制T型梁，梁高为1.5m。门机桥下游侧为交通桥，净宽6.31m，桥的下游侧设控制电缆沟，电缆沟的尺寸为1.0×0.4m。交通桥设计标准为汽—20挂—100，结构型式采用预制钢筋混凝土T型梁，梁高1.3m。闸下游检修桥桥面总宽7.5m，桥面顶高程为1243.9m，桥的上、下游均设置电缆沟，电缆沟的尺寸为0.6×0.7m，桥结构为预制钢筋混凝土T型梁，梁高1.5m，在门机桥上、下游均设置了三个H型梁。
枢纽上游右岸桩号坝0+000~坝0-050.00，采用钢筋混凝土扶臂式挡墙护岸，从桩号坝0-050.00m向上游为浆砌石护岸。
枢纽右坝肩山体有砂岩岩体展布，为坝址区渗漏相对较大的区域，而且右岸山体有石膏集中分布的层段。防渗帷幕延长深入山体20m，帷幕灌浆延伸段在1242.60m高程灌浆平硐 (2.5×3.5m) 内钻孔施工，帷幕设主副两排，主帷幕孔倾向上游10o，深入基岩20m，副帷幕孔垂直，深入基岩18m，右岸帷幕末端桩号为右0+212.65m。
消防供水高位水池修建在右岸山顶，高程约1295.00m。
2引水枢纽主要设计内容
2.1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。
2.2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。
2.3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。
2.4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。
2.5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。
结语
水利枢纽工程的安全监测工作是一项漫长而艰辛的工作，需要各级员工做好本职工作，树立起强烈的责任意识，充分认识到安全监测对大坝安全与稳定的重要性与必要性。在此项工程中，需要合理设计泄洪消能，以确保工程建设的质量。采取泄洪消能措施，能够提升水利水电工程建设的质量，满足水利水电建设的要求。
参考文献:
[1]沙世琨.水利枢纽孔板泄洪消能的研究[J].中国水运（下半月），2015（02）：163~164.
[2]谢省宗，吴一红，陈文学.我国高坝泄洪消能新技术的研究和创新[J].水利学报，2016（03）：324~336.
论文作者:蓝信
论文发表刊物:《防护工程》2017年第18期
论文发表时间:2017/11/20
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