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某工程 水工断面模型和整体模型水工断面模型和整体模型 试验任务书 （初步设计阶段） 2010 年 9 月 5 日 项目名称：某工程水工断面模型和整体模型试验任务书 批 准： 核 定： 审 查： 校 核： 编 写： 目 录 1 概述.1 2 目的和任务.1 2.1 拦河闸断面模型试验目的和任务1 2.2 水工整体模型试验目的和任务2 3 试验内容及要求.2 3.1 试验要求2 3.2 拦河闸断面模型试验2 3.3 水工整体模型试验2 4 基本资料.3 4.1 附图3 4.2 闸址水位流量关系成果表 .3 4.3 15 孔拦河闸泄流计算成果表.4 4.4 消力池计算成果表5 4.5 水库特征水位及流量5 4.6 下游河床抗冲性能5 5 质量控制要求.5 5.1 过程控制要求5 5.2 成果质量控制要求6 6 试验进度要求.6 7 试验成果提交.6 1 1 概述 某工程是 xx 市供水水源项目之一，位于距某某区上游约 1.2km 的某某河下游出海 河段，工程的开发任务为以供水为主，兼顾灌溉、发电和挡潮等综合利用。工程由拦 河闸、供水泵站、电站及输水管线等组成。拦河闸正常蓄水位为 5.63m，总库容为 1390 万 m3；供水泵站设计抽水流量为 4.2m3/s，设计扬程 27.56m，泵站装机 4560kW；电站装机 475kW；输水管线全长 2.86km。 本工程等别按供水对象重要性确定为等。考虑到本工程拦河闸前后水位差较小， 距海较近，失事后对下游造成的损失不大，因此主要水工建筑物级别按降低一级设计， 即拦河闸、供水泵站、输水管道等主要建筑物按 3 级设计，设计洪水标准为 30 年一遇， 校核洪水标准为 100 年一遇；电站装机 475kW，属小（2）型电站，按 5 级建筑物设计， 设计洪水标准为 20 年一遇，校核洪水标准为 50 年一遇。 拦河闸在原坝址处拆除滚水坝、船闸后新建。拦河闸总长 182.2m，共设 15 孔开敞 式平底闸，闸孔净宽均为 10m，闸孔总净宽 150m，闸顶桥面高程 13.3m，由闸室段及 上、下游连接段组成。闸室为整体式平底板，底板顶高程 1.5m，顺水流方向长 16.35m；上游连接段包括左岸上游翼墙、上游浆砌石护底、上游干砌石护底、上游堆 石防冲槽等，总长 23m；下游连接段包括消力池、海漫、下游防冲槽等，消力池长 28m，海漫长 30m，堆石防冲槽长 10m。 本工程离出海口较近，受海水影响明显，本河段河流走势复杂，枢纽布置受制于 地形限制正对下游右岸，在拦河闸轴线上游约 300m 及下游约 400m 处均为缩窄河道， 该两处可能制约拦河闸泄洪过流能力，需通过水工模型试验探明枢纽上、下游（包含 缩窄河道段）水面衔接情况、拦河闸过流能力、河床冲淤情况、河岸冲刷情况等，优 化枢纽闸孔数量，并提出合理的处理措施。 2 目的和任务 2.1 拦河闸断面模型试验目的和任务 分析验证设计堰型、消能工型式、布置尺寸及过流能力，提供给水工整体模型试 验。 2 2.2 水工整体模型试验目的和任务 采用断面模型的堰型及消能方案进行整体试验，探明枢纽上、下游（包含缩窄河 道段）水面衔接情况、拦河闸过流能力、河床冲淤情况、河岸冲刷情况等，优化枢纽 闸孔数量，并提出试验中存在问题及合理的处理措施，为设计及运行管理调度提供依 据。 3 试验要求及内容 3.1 试验要求 试验按水工（常规）模型试验规程（SL155-95）以及其他相关试验规程、规 范进行。断面模型比尺不小于 1:50，水工整体模型比尺不小于 1:100，河道地形模型范 围不小于拦河闸轴线上游、下游各 1.5km。 3.2 拦河闸断面模型试验内容 本工程断面模型试验的重点是泄流能力，即综合流量系数的测定，其次是下游的 消能防冲。由于顶托的影响，泄流和防冲试验应选择最不利的控制工况。 试验内容如下： （1）测定泄流能力及综合流量系数。 （2）进行消能防冲试验，量测堰面、消力池及下游河床在不同流量、水位情况下 的流速及水面线，观测上游河床、消力池及下游河床的流态，测定各工况的上、下游 河床冲刷范围及冲坑深度，确定合理防护范围及消能工体型及尺寸。 3.3 水工整体模型试验内容 根据本工程坝址处上、下游河道缩窄的特点，通过水工整体模型试验确定河道宣 泄各级洪水的控制断面，从而测量本河段实际过洪量。根据实际过洪量进行拦河闸泄 流能力、消能防冲、闸门开启顺序等试验。在满足泄洪能力条件下，优先考虑减少 15 孔闸门。 不考虑潮水顶托及考虑相同频率潮水顶托情况下，宣泄频率为 P =1%、2%、3.33%、5%、10%、50等各级洪水及泄洪小流量的工况下，进行如下项 3 目试验研究： 4 （1）泄流能力等项试验 量测拦河闸及上、下游河道缩窄处的泄流能力，提供拦河闸泄流曲线及综合流 量系数。校验设计、校核洪水能否满足要求，并校验设计的堰型是否合理。 观测拦河闸上、下游进出口段及上、下游河道缩窄处的流态、流速分布、水面 线等。 （2）消能防冲试验 在提供的消能防冲设计基础上优化消能工的布置和尺寸，观测消力池的流态、 流速及压力分布。 进行消能工下游局部动床冲刷试验，量测冲坑范围及深度，量测下游河床及岸 坡的流速分布，以及分析研究波浪对两岸岸坡的影响，提出消能防冲及两岸防护措施 的意见。 观测并分析泵站进出口水流流态及淤积情况，提出防淤及减少水流波动的工程 措施。 观测坝下游 500m 范围内的流态、流速及波浪情况，对下游护岸型式和范围提 出建议。 （3）枢纽泄洪运行方式及闸门开启程序试验 通过试验，提供便于运行操作及有良好泄洪流态的枢纽泄洪运行方式及闸门开启 程序。 4 基本资料 4.1 附图 （1）新建拦河闸方案布置图(1/33/3) （2）坝址 1/1000 地形图 （3）坝址 1/10000 地形图 （4）坝轴线地质剖面图。 4.2 闸址水位流量关系成果表 见表 4-2-1 5 表 4-2-1 木头滩闸址水位流量关系成果表 流量(m3/s)01050100150200300400500600800 1000 1200 1500 1700 不受潮水位影响0.00 0.35 0.75 1.10 1.35 1.60 2.05 2.40 2.72 3.00 3.50 3.98 4.40 4.93 5.28 遭遇 P=20%最高潮位3.19 3.19 3.23 3.27 3.33 3.36 3.46 3.55 3.65 3.76 4.04 4.32 4.66 5.18 5.51 遭遇 P=3.33%最高潮位3.53 3.53 3.55 3.58 3.60 3.64 3.72 3.81 3.91 4.03 4.28 4.56 4.90 5.41 5.70 水位 (黄 基. ) 遭遇 P=1%最高潮位3.75 3.75 3.76 3.78 3.79 3.80 3.88 3.95 4.02 4.15 4.39 4.68 5.02 5.52 5.80 流量(m3/s)2000 2300 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 6000 6500 7000 7500 8000 8500 不受潮水位影响5.70 6.10 6.34 6.83 7.31 7.75 8.20 8.61 9.03 9.47 9.88 10.28 10.62 11.02 11.40 遭遇 P=20%最高潮位5.89 6.25 6.46 6.92 7.377.77 8.21 8.61 9.03 9.47 9.88 10.28 10.62 11.02 11.40 遭遇 P=3.33%最高潮位6.09 6.40 6.60 7.05 7.46 7.84 8.25 8.61 9.03 9.47 9.88 10.28 10.62 11.02 11.40 水位 (黄 基. ) 遭遇 P=1%最高潮位6.17 6.50 6.70 7.10 7.50 7.90 8.28 8.63 9.03 9.47 9.88 10.28 10.62 11.02 11.40 4.3 15 孔拦河闸泄流计算成果表 见表 4-3-1 表 4-3-1 木头滩 15 孔拦河闸泄流计算成果表 上游水位(m) 流量 (m3/s)不受回水顶托 P=50% 潮位顶托 P=10% 潮位顶托 P=3.33% 潮位顶托 P=1% 潮位顶托 0 1.50 2.99 3.33 3.53 3.75 500 2.98 3.50 3.80 3.92 4.15 800 3.66 3.97 4.18 4.32 4.42 900 3.89 4.14 4.32 4.46 4.64 1000 4.12 4.30 4.47 4.61 4.72 1400 4.89 5.04 5.15 5.31 5.41 1600 5.24 5.39 5.49 5.63 5.73 1800 5.56 5.68 5.80 5.92 6.00 2500 6.52 6.57 6.65 6.74 6.82 3000 7.05 7.11 7.13 7.23 7.27 3500 7.57 7.59 7.64 7.69 7.72 4000 8.05 8.05 8.08 8.12 8.17 4500 8.54 8.54 8.56 8.58 8.60 5000 8.99 8.99 8.99 8.99 9.01 5500 9.45 9.45 9.45 9.45 9.45 6000 9.91 9.91 9.91 9.91 9.91 6500 10.35 10.35 10.35 10.35 10.35 7000 10.78 10.79 10.79 10.79 10.79 7500 11.16 11.14 11.14 11.14 11.14 8000 11.58 11.57 11.57 11.57 11.57 8500 11.99 11.99 11.99 11.99 11.99 6 4.4 消力池计算成果表 见表 4-4-1。 表 4-4-1 消力池消能工计算成果表(下游河床高 0.5m) 消力池池深 (m) 消力池池长(不含斜坡段) (m) 消力池底板厚度(m)海漫长度 (m) 0.5819.26m0.5829.8 4.5 水库特征水位及流量 频率(%)工况流量(m3/s)上游水位(m)下游水位(m) 1校核洪水815011.711.1 3.33设计洪水645010.319.85 4.6 下游河床抗冲性能 砂卵石层允许抗冲流速为 1.01.5m/s 。 5 质量控制要求 5.1 过程控制要求 （1）要求试验单位的试验人员不得随意更换，也不得将此任务转与他人； （2）要求试验单位在试验合同签定 7 天内编制试验大纲，报我院审查； （3）在试验合同签定 20 天内提供断面模型试验中间成果和在试验合同签定 25 天 内提供水工整体模型试验的中间成果供我院进行中间成果评审，以便开展下阶段工作； （4）试验单位编制的试验成果报告初稿应交我院初审合格后，方能正式出版； （5）试验最终成果报告要经过试验单位的校审（至少要有编制、校核、审查三人 签字），并加盖与合同书上相同单位的公章。 7 5.2 成果质量控制要求 试验成果按水工（常规）模型试验规程（SL155-95）验收。 6 试验进度要求 （1）试验单位在试验合同签定之日起 7 天内编制试验大纲，报我院审查； （2）在试验合同签定之日起 20 天内提供断面模型试验的中间成果供我院进行中间 成果评审； （3）在