大湾水利枢纽工程拦河闸结构稳定分析

拦河坝设计规范中的剖面布置与稳定性分析拦河坝是一种建造在河流中的工程结构，用于阻挡水流以及调节水流方向、水位和流速。

在拦河坝的设计过程中，剖面布置和稳定性分析是非常重要的考虑因素。

I. 剖面布置剖面布置是指拦河坝在横截面上的形状和尺寸的设计。

下面将就几个关键因素进行介绍：1. 坝型选择根据实际情况和具体要求，选择合适的拦河坝类型。

常见的拦河坝类型有重力坝、拱坝、均质土坝等。

坝型的选择要考虑到水流条件、基础条件、材料可用性和工程经济性等因素。

2. 水流条件根据河流的水位变化和洪水流量，确定合适的拦河坝高度和形状。

对于高水位和洪水条件下，坝体需要具有足够的高度和稳定性来抵抗水流的冲击和压力。

3. 坝体横截面形状根据实际情况和工程要求，选择适当的横截面形状，如三角形、梯形或矩形等。

横截面形状的选择要考虑到抵御水流压力、坝体的自重和施工要求等方面。

4. 坝顶宽度根据拦河坝的用途和设计要求，确定合适的坝顶宽度。

坝顶宽度要能满足工程安全性、坝顶车辆通行和设备安装的需求。

5. 涵洞、泄洪道等构筑物根据实际需要，对涵洞、泄洪道等构筑物进行位置和尺寸的选择与布置。

这些附属构筑物的设计要与拦河坝的主体结构相协调，以实现对水流的控制和调节。

II. 稳定性分析稳定性分析是拦河坝设计过程中不可或缺的一部分，下面将介绍常见的稳定性分析内容：1. 滑坡稳定性对拦河坝的坝体和坝基进行滑坡稳定性分析，包括计算摩擦力和抗滑力的平衡关系。

确定合适的坝体控制截面和坝基的抗滑能力，以确保工程的稳定性。

2. 倒塌稳定性考虑到拦河坝的复杂荷载和不均匀变形特征，进行倒塌稳定性分析。

对坝体和坝基等关键部位进行细致的受力计算和变形分析，确保工程在不同情况下的倒塌安全性。

3. 渗流稳定性进行渗流分析，确定拦河坝内部和周围的渗流路径和渗流量。

根据渗透流场和不均匀变形特征，评估拦河坝的渗流稳定性，设计合理的渗流控制措施，以防止渗流造成的不稳定因素。

4. 地震稳定性进行地震荷载条件下的稳定性分析，考虑地震引起的动力效应对拦河坝结构的影响。

拦河坝设计规范中的水力特性分析及泄洪设计拦河坝是一种用于控制河流水位，防止洪水泛滥的重要工程设施。

在拦河坝的设计规范中，水力特性分析及泄洪设计是非常重要的环节。

水力特性分析主要是研究坝体内、外水流的特点和行为规律，以确定合适的泄洪方式和坝体结构的尺寸。

首先，水力特性分析需要进行坝体内水流的计算和分析。

通过建立数学模型，分析坝体内水流的流速、流量等参数的分布和变化规律。

这些参数与拦河坝的结构尺寸、坝体几何形状以及泄洪方式等因素密切相关。

水流流速和流量的分析可以帮助工程师确定泄洪通道的尺寸和形状，以保证在洪峰期间能够将足够的洪水顺利泄放出来。

其次，水力特性分析还需要考虑坝体外水流的行为。

这主要涉及洪水水位的变化、波浪的生成和传播等。

通过分析洪水水位的变化规律，可以确定坝体的最大承载能力和抗洪能力，以保证坝体结构的安全稳定。

同时，波浪的生成和传播对于坝体结构的设计也有重要影响。

工程师需要合理设计坝体的形状和材料，以减小洪水波浪对坝体的冲击和破坏。

在水力特性分析的基础上，泄洪设计起着关键的作用。

泄洪设计主要是确定合适的泄洪通道和泄洪设备，以有效地控制洪水的流量和水位。

泄洪通道的设计应考虑坝体的结构特点和周围地形的限制。

通过合理地设置泄洪孔、泄洪闸等设施，可以实现洪水的流量调节和泄洪主动控制。

此外，泄洪设计还需要充分考虑洪水的冲击力和扬程等因素，以保证泄洪设施的可靠性和稳定性。

总之，在拦河坝的设计规范中，水力特性分析及泄洪设计是工程师十分重视的内容。

水力特性分析包括了坝体内、外的水流行为的计算和分析，通过确定水流参数的分布和变化规律，可以为泄洪设计提供参考依据。

泄洪设计则是考虑洪水的流量、水位和冲击力等因素，通过合理地设计泄洪通道和设施，实现对洪水的有效控制。

通过科学地进行水力特性分析及泄洪设计，可以确保拦河坝的安全可靠性，实现对洪水的有效防控。

大型水闸三维有限元抗滑稳定分析[摘要] 本文对新疆叶尔羌河中游渠首工程泄洪闸闸室结构和地基采用大型有限元软件ANSYS进行三维有限元抗滑稳定静、动力分析，静力分析采用弹性材料进行模拟，动力分析采用模态分析并结合反应谱法进行计算。

计算结果表明各工况下闸室结构抗滑稳定满足要求，可以直接为工程设计服务。

[关键词] 大型水闸三维有限元抗滑稳定分析1.工程概况新疆叶尔羌河中游渠首工程属大（2）型、Ⅱ等工程。

渠首由泄洪闸、进水闸、溢流堰兼西岸输水涵洞和上、下游导流堤、分流墙组成，枢纽总布置型式采用一字型闸堰结合型式。

泄洪闸为主体建筑物之一，为2级建筑物。

枢纽区距伽师强震区较近，地震设计烈度为7度，正常水位1192.25米，校核洪水位1193.99米。

闸基主要持力层为粉细砂层（Q4-1al+pl），泄洪闸闸室结构为普通钢筋混凝土结构，闸底板采用折线形，结构受力复杂，对闸室结构抗滑稳定不利[1]。

2.计算工况、荷载及其组合2.1 计算工况计算时主要考虑下面四种工况：工况1：完建工况工况2：正常运行工况工况3：校核洪水位工况工况4：地震工况2.2 计算荷载及其组合荷载计算主要包括闸室及上部结构自重、静水压力、水重、闸底板所受扬压力、浪压力及地震荷载。

荷载施加的具体情况如下：（1）在闸墩上游侧按工况施加静水压力、浪压力和泥沙压力。

（2）在闸墩下游侧按工况施加静水压力。

（3）按不同工况考虑闸室底板承受的水重和扬压力（采用改进阻力系数法计算水闸底板渗透压力）。

（4）将闸门所受荷载直接加在闸门槽上。

（5）按设计情况考虑闸门自重。

（6）土体自重均按饱和容重计算。

（7）闸室结构自重按钢筋混凝土容重计算。

计算时完建工况和正常运行工况为基本组合，校核洪水位工况和地震情况为特殊组合。

需计算的荷载见表1[2]。

3.计算方法3.1 基于三维有限元的静动力计算利用ANSYS有限元软件进行闸室结构和地基稳定的三维静动力稳定性分析，计算中将材料按弹性介质进行处理。

河北省水利厅关于阜平县大湾水利枢纽工程可行性研究报告的审查意见文章属性•【制定机关】河北省水利厅•【公布日期】2023.12.23•【字号】•【施行日期】2023.12.23•【效力等级】地方规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】水利综合规定正文河北省水利厅关于阜平县大湾水利枢纽工程可行性研究报告的审查意见保定市水利局:《关于上报〈阜平县大湾水利枢纽工程可行性研究报告〉的请示》(保水建〔2023〕75号)收悉。

依据专家审查意见,经研究,提出以下意见:一、工程建设的必要性阜平县位于河北省保定市西部,太行山东麓,是原国家扶贫开发工作重点县。

为进一步优化水资源配置格局,提升吴王口乡和砂窝镇生活用水安全保证程度和提高农业抗旱保灌能力,巩固拓展脱贫攻坚成果,建设大湾水利枢纽工程符合《以京津冀为重点的华北地区灾后恢复重建提升防灾减灾能力规划》《保定市“十四五”水安全保障规划》《阜平县“十四五”水安全保障规划》等规划,工程建设是必要的。

二、工程任务和规模1.基本同意大湾水利枢纽工程的主要任务是通过建设大湾水库和供水工程,为吴王口乡、砂窝镇生活用水提供地表水源,保障农村供水安全,同时满足下游农田灌溉供水需求。

2.基本同意现状基准年采用2022年,设计水平年采用2035年。

3.基本同意可研报告提出的大湾水利枢纽工程的兴利库容指标和供水工程规模。

三、工程设计(一)工程等级和标准1.基本同意大湾水利枢纽工程等别为Ⅳ等;主要建筑物级别为4级,次要建筑物级别为5级。

2.基本同意大湾水利枢纽大坝设计洪水标准为30年一遇,校核洪水标准为200年一遇;供水工程生活供水管道及交叉建筑物洪水标准为10年一遇,校核洪水标准为30年一遇。

(二)大湾水利枢纽工程1.基本同意上坝址方案,位于大湾村上游450m附近;坝型采用堆石混凝土重力坝。

2.基本同意枢纽工程总体布置方案。

拦河坝由挡水坝段、溢流坝段、泄洪排沙坝段、引水坝段等组成。

3.挡水坝、溢流坝布置、结构型式和坝体基础处理设计基本可行,建议下阶段优化堰顶高程、泄水底孔的布置。

浅谈牡丹江大湾拦河闸工程围堰的方案设计与施工围堰是指在水利工程建设中，为建造永久性水利设施，修建的临时性围护结构。

本文笔者结合实际的工作经历，就牡丹江市大湾拦河闸工程围堰的方案设计与施工做一些简要的介绍。

关键词：大湾拦河闸围堰方案施工1．工程概况牡丹江市大湾水利枢纽工程是对已有橡胶坝工程的改建项目，工程利用原有坝址基础，在原坝址处修建，即位于牡丹江左岸堤防桩号10+375处，距江滨公园约3km，在牡丹江干流上，控制流域面积22720km2，占全流域面积的60.4%。

拦河闸布置在原橡胶坝工程坝址处的江道全断面上，分为17孔，单孔净宽12.5m，两岸以圆弧翼墙与岸坡连接。

拦河闸由进口（铺盖）段、闸室段、消力池、海漫等部分组成。

本工程等级为ⅱ等，工程规模为大(ⅱ)型，主要建筑物为2级，次要建筑物为3级，临时性建筑物为4级。

本工程永久性水工建筑物拦河闸的洪水标准可取为30年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核。

施工导流建筑物为ⅳ级，导流标准为10年一遇洪水设计，消能防冲为30年一遇洪水标准。

2.水文气象牡丹江市区地处中温带，属大陆性半湿润季风气候区，春季干旱多风，夏季受太平洋季风影响，炎热多雨，秋季降温急骤，冬季受西伯利亚高气压影响，严寒干燥而漫长。

冬季最低气温-35.1℃，一月最冷，月平均气温-18.6℃。

冬季自10月中旬至来年4月中旬达6个月之久。

冻土深度为1.5m—2.5m，3月—4月份冻土深度最大。

多年平均最大冻深1.8m。

结冰期为11月中旬至来年4月中旬，长达五个月之久，平均冰冻厚度1.0m，最大冰厚1.18m。

3.围堰施工方案的确定本工程围堰用碎石、粘土做为戗堤，粘土心墙与土工膜防渗，无纺布反滤，围堰外采用抛石防护。

围堰顶宽均为4.5m，上游围堰顶高程h=231.82m，下游围堰顶高程h=230.92m，迎水侧边坡1:2.0，背水侧边坡1:1.5。

根据本工程导流要求，围堰施工时段为枯水期，水流从左岸河床过流。

水利工程中水闸设计的要点及注意事项分析帕合尔•阿合买提发布时间：2021-09-25T11:30:16.618Z 来源：《基层建设》2021年第15期作者：帕合尔•阿合买提[导读] 在当前社会经济快速发展的背景下，我国水利工程建设取得了一定的进步，为我国国民经济发展以及公共服务事业做出了突出贡献，其得益于水利水电工程的科学合理设计。

而在实际中，水闸设计是其关键要点之一，对水利水电工程的功能发挥具有积极影响。

本文主要阐述水闸的分类，论述水闸设计的重要性，并分析当前水闸设计工作中存在的问题，提出相关应对措施，旨在进一步提高水闸设计质量，为水利工程建设提供借鉴和参考新疆金沟河流域管理局水利管理中心新疆 832100摘要：在当前社会经济快速发展的背景下，我国水利工程建设取得了一定的进步，为我国国民经济发展以及公共服务事业做出了突出贡献，其得益于水利水电工程的科学合理设计。

而在实际中，水闸设计是其关键要点之一，对水利水电工程的功能发挥具有积极影响。

本文主要阐述水闸的分类，论述水闸设计的重要性，并分析当前水闸设计工作中存在的问题，提出相关应对措施，旨在进一步提高水闸设计质量，为水利工程建设提供借鉴和参考。

关键词:水利工程；水闸设计；要点；注意事项引言水利工程在水闸的设计上，要顾及到很多因素条件的制约和带来的影响。

例如水闸的选址于水流的渗透，预防水闸本身出现的裂缝或对地基进行加固等方面，都会对水闸施工造成影响。

所以，水闸的设计人员需要充分考虑到实际因素的制约，整理出完善的设计思路，把握设计的要点，最终决定水闸的设计与具体施工工艺。

1水闸的重要性水闸设施是水利水电工程中的一个重要设施，其关系到工程作用的发挥效果。

因此设计人员与施工技术人员要加强联系和沟通，结合工程实际需求以及条件，全面分析水闸设计方案，促使生产质量与我国相关的硬件设备标准规范相符合，以提高水闸的使用价值，有效控制水利水电工程的硬件生产质量，满足现代化水利水电工程设计要求。

弯道河段闸坝式枢纽水力特性三维紊流数值模拟赵静;刁明军【摘要】采用三维紊流数学模型模拟某个处于弯道上的闸坝式水电枢纽工程,得到泄流能力、水面线、流速等水力参数的分布规律,并将计算结果与水工模型试验实测数据进行比较,两者吻合良好,表明对水面波动不大,或者水面波动虽然相对较大,但掺气量不大的自由面水流,采用本研究方法能够得到较高的模拟精度,取得令人满意的计算效果.本文的研究方法可以在一定程度上代替模型试验,对工程泄水建筑物方案的优选有重要作用.【期刊名称】《西南民族大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2011(037)004【总页数】5页(P661-665)【关键词】弯道水流:枢纽:水力特性;三维;紊流数值模拟【作者】赵静;刁明军【作者单位】四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,成都610065;四川大学水力学与山区河流开发保护国家重点实验室,成都610065【正文语种】中文【中图分类】TV14水利水电工程传统的研究方法是水工模型试验, 其可靠性已被大量的工程实践所验证, 并得到广泛应用.但物理模型试验也存在一些不足之处, 如存在比尺效应[1], 变换方案慢、试验费用高, 为避免工作量太大, 测点的布置数量不可能太多, 同时模型有些部位存在测点布置困难的情况, 难以全面完整地得到试验研究对象的水力特性参数分布.近年来, 随着计算机硬件、紊流数学模型的飞速发展, 数学模型以其可以直接模拟工程原型、变换方案灵活、花费相对较少、获得信息完整全面的优势得到了越来越多的设计人员的重视.通过数学模型模拟, 可以获取模拟对象区域内的任意点的水力特性信息, 同时多核 CPU的并行计算大大提高了计算速度, 采用紊流数学模型对工程原型进行模拟、仿真将是水利水电研究的重要发展趋势.在水利水电工程中, 因为地质、取水等原因需要将枢纽布置在弯道河段的工程较为常见, 因而弯道水流是水利水电工程中常见的水力现象, 其流态特性较顺直或者相对顺直河道有较大的差异, 如存在弯道环流、螺旋流以及水面横比降[2-4]等.本文结合某一布置在弯道河段的闸坝式水电枢纽进行数值模拟研究, 该工程坝轴线位于弯道下游转弯后的顺直段（见图1）, 闸前河道呈近90°转弯,枢纽河段弯道水流特征明显, 同时所在河段较狭窄, 属于典型的“V”型河道[5], 而流量却较大, 校核流量达到14100m3/s, 低水头、大流量泄洪消能问题十分突出；工程枢纽由右岸厂房和厂房左侧十孔泄洪闸组成, 闸孔宽度均为10m, 采用平底宽顶堰, 闸底高程270m, 闸后设置四个消力池.本文将对该枢纽工程进行三维动态仿真数值模拟,研究其水力特性, 同时通过物理模型试验（该水电站枢纽模型按重力相似准则设计, 模型比尺 1：60, 为正态模型[6].）对数值计算成果进行验证, 旨在探索通过数学模型模拟工程枢纽, 从而代替模型试验的可能性.采用三维紊流数学模型VOF法[7]分别对500年（校核工况）、200年及50年（设计工况）一遇三种洪水频率, 布置枢纽后十孔泄洪方案的泄流能力、流场进行了三维紊流数值模拟.数值模拟的范围：坝轴线上游800m, 下游700m（见图2）.边界条件的设定, 上游进口根据计算工况对应的流量和过流面积, 求得进口流速, 将进口边界设置为速度进口；下游控制断面根据设计院提供的水位流量关系, 设置为模拟流量下对应的水位, 由于模拟对象存在自由水面, 因而上面边界设置为与大气相通的开敞边界.本文采用k-ε双方程紊流模型, 其连续方程、动量方程和k、ε方程[8]分别表示如下：式中, ρ和μ分别为按体积分数平均的流体密度和分子粘性系数；p为修正压力；μt为紊流粘性系数, 它可由紊动能k和紊动耗散率ε求出：上列方程组中, Cμ为经验常数；σk和σε分别为k和ε的紊流普朗特数；G为生成项, 它由下式定义：另外, 以上各式中的常数取值见表1.VOF模型的ε−k紊流模型方程中, ρ和μ是体积分数的函数.它们可由下式表示：式中, wα为水的体积分数, wρ和aρ分别水和气的密度, wμ和aμ分别为水和气的分子粘性系数.通过对水的体积分数wα的迭代求解, ρ和μ值都可由式（5）、（6）求出.由于枢纽处于弯道河段, 计算结果显示弯道水流特征明显, 水流存在横比降, 右岸属于凹岸, 水位明显的要高一些, 左岸属于凸岸, 水位要低一些, 闸孔的泄流能力, 从左到右逐步增强, 受弯道水流的影响, 左岸靠岸边一个闸孔的泄流能力很小.表2分别是三种工况（500年、200年、50年一遇洪水频率）枢纽泄流能力的数值模拟计算值和模型试验实测结果对比, 表中的相对误差为模型试验值与数学模型计算值之差除以闸前水深后的百分数.从表中可以看出, 计算结果与试验值吻合良好, 相对误差较小.根据分析, 计算值与模型试验值之间出现的误差, 主要原因在于：三维建模与实际情况存在一定的差异, 以及计算机计算能力有限, 网格不可能划分得很密, 导致计算产生一定误差；试验时水面波动较大, 存在测量误差；模拟计算点与试验测点可能不完全重合, 也会导致模拟结果与试验测得值有一定误差.图4-图5分别是三种工况（500年、200年、50年一遇洪水频率）的闸前水流流场数值模拟结果.从图中可以看出, 计算得到的流场分布、流态如回流出现的位置和大小等与模型试验结果基本吻合, 数值模拟直观地反映了闸前水流的流态, 较容易地体现了水流主流的流向、流速, 闸前左、右岸出现的回流现象；较计算而言, 模型试验相对较为耗时, 且受主观因素影响较大, 甚至有些测点布置不当会导致试验结果存在一定误差.总体而言, 本文的模拟精度令人满意, 可为工程设计提供更充分、科学的依据.本文数值模拟结果与模型试验实测值相对误差基本在 2%以内, 模拟精度较高.本文的研究结果表明, 对水面波动不大, 或者水面波动虽然相对较大, 但掺气量不大的自由面水流, 采用本研究方法能够得到较高的模拟精度, 取得令人满意的计算效果.随着紊流数学模型的快速发展和应用, 根据目前计算机硬件发展水平及 CFD前处理建模软件的发展现状, 还可以从以下两方面来提高数学模型的计算速度及模拟精度, 一方面由于目前计算机的硬件配置提高得很快, 可以说是日新月异, 多核 CPU的应用可以通过并行计算, 大幅度提高计算速度,因而模拟对象的网格可以进一步加密,尤其是在处理自由水面等重点关心的模拟区域, 可以沿水深方向, 对靠近水面至水面以上一定高度范围内的重点关心区域网格进行加密, 有助于更准确追踪自由水面；另一方面可以通过使用河道地形的等值线、高程控制点来直接建模, 而不是采用以往的大断面法建模, 这样所建模型的边界与实际情况更吻合, 无疑会明显提高计算精度.本文的研究对象具有一定的代表性, 研究方法可在一定程度上可代替模型试验, 研究成果对大量类似工程具有参考借鉴意义.【相关文献】[1] 南京水利科学研究院, 水利电力科学研究院.水工模型试验[M] .北京: 水利电力出版社, 1985.[2] 刁明军, 杨海波.弯道水力学研究现状与进展[J].西南民族大学学报: 自然科学版, 2007(3):596-601.[3] 罗索夫斯基.弯道水流的研究[J].尹学良,译.泥沙研究,1958,3(1):83-95.[4] 张红武,吕昕.弯道水力学[M].北京:水利电力出版社,1993.[5] 钱宁,张仁,周志德.河床演变学[M].北京:科学出版社,1987.[6] 吴持恭.水力学[M].北京: 高等教育出版社, 2003.[7] 董耀华.弯道水流的三维数值模拟[D].武汉:武汉水利电力大学,1990.[8] 王福军.计算流体动力学分析-CFD软件原理与应用[M].北京: 清华大学出版社, 2004.。

拦河引水枢纽质量检查要点
拦河引水枢纽是一项重要的水利工程，为确保其安全可靠运行，需要对其进行质量检查。

以下是拦河引水枢纽质量检查的主要要点：
1.大坝质量检查：检查大坝的设计、施工和监理是否符合相关标准和规范，查看大坝整体结构是否完好，评估大坝的抗震性能和安全性。

2.水闸质量检查：检查水闸的结构和功能是否正常，是否存在漏水、泄漏、卡滞等问题，评估水闸的开闭机制和流量控制性能。

3.引水渠质量检查：检查引水渠的设计、施工和监理是否符合相关标准和规范，检查引水渠是否存在渗漏、损坏、淤积等问题，评估引水渠的径流能力和抗洪能力。

4.水电站质量检查：检查水电站的设计、施工和监理是否符合相关标准和规范，评估水电站的耐久性和可靠性，检查水电站所使用的设备是否符合质量要求。

5.环境质量检查：检查拦河引水枢纽运行对当地环境的影响，评估水质和生态状况，查看是否存在环境污染、危险品泄漏等问题。

6.安全管理质量检查：检查拦河引水枢纽的安全管理制度是否健全，评估安全管理工作的有效性。

检查是否存在安全隐患，例如裂缝、渗漏、松动等问题。

7.日常维护质量检查：检查拦河引水枢纽的日常维护工作是否到位，例如设备的保养、检修、更换等工作。

以上是拦河引水枢纽质量检查的主要要点，需要根据实际情况细化并制定相应检查方案。