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關(guān)鍵詞:水庫(kù);溢洪道;加固;水閘;問(wèn)題
中圖分類號(hào):P343文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
前言
溢洪道是為宣泄超過(guò)水庫(kù)調(diào)蓄能力的洪水或降低庫(kù)水位,保證水庫(kù)工程安全而設(shè)置的泄水建筑物。根據(jù)多年的工作經(jīng)驗(yàn)可知,加強(qiáng)對(duì)溢洪道地基滲透水流的控制,是保證溢洪道安全運(yùn)行的重要因素之一。因此,做好溢洪道防滲排水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)十分重要。
1建閘問(wèn)題
我國(guó)的一些中型水庫(kù),為便于管理,溢洪道大多是開(kāi)敞式的。其中一些水庫(kù),因距河道不遠(yuǎn),當(dāng)汛期河水上漲時(shí),排洪道常受河水頂托,以致即使遇上一般洪水,水庫(kù)下游灌溉范圍內(nèi)就常遭受大面積的澇災(zāi)。如某縣的聯(lián)合水庫(kù),雖已加固多年,但因溢洪道開(kāi)敞式的,排洪道常受河水水位頂托,致使水庫(kù)下游耕地常遭淹浸。為減輕澇災(zāi),水庫(kù)只能采取控制運(yùn)行,不能充分發(fā)揮水庫(kù)應(yīng)有的效益。類似情況,還有某市的另一水庫(kù)。因此,筆者認(rèn)為,對(duì)距河道不遠(yuǎn),排洪時(shí)易受河水頂托的水庫(kù),溢洪道應(yīng)增建泄洪閘,這樣才能充分發(fā)揮水庫(kù)應(yīng)有的效益。
2閘室問(wèn)題
(1)過(guò)去某地所建的閘室,大多是在閘室底板下游端建有一道橫向排水暗溝,地板下的滲線就假定成三角形狀,即排水滲入處的滲水壓力水頭為零。這顯然是不符合實(shí)際情況的,因滲入處既然有滲水滲入,該處必然存在壓力水頭,其值大小,與排水體的尺寸大小,特別是與順?biāo)鞣较虻拈L(zhǎng)度有關(guān)。如排水體尺寸較大,順?biāo)鏖L(zhǎng)度較長(zhǎng),此時(shí)壓力水頭就較小,為便于計(jì)算,可假定壓力水頭值為零。但若閘室底版下的排水暗溝,尺寸不大,順?biāo)鞣较蜷L(zhǎng)度較短,壓力水頭值就較大,此時(shí)仍假定壓力水頭值為零,則計(jì)得閘室整體穩(wěn)定安全系數(shù)就會(huì)偏大,因而該壓力水頭值應(yīng)考慮,其值大小,可參照(滲流計(jì)標(biāo)分析與控制)一書的有關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算。
(2)當(dāng)閘前的混凝土防滲鋪蓋止水縫失效時(shí),若按原設(shè)計(jì)要求修復(fù)是有一定困難的。對(duì)這種情況,我們?cè)谀乘l采用防水膠泥于混凝土鋪蓋上防滲已失效的止水縫處填塞處理,經(jīng)多年觀察,在閘前6.5m穩(wěn)定水頭作用下,防滲效果比較理想,可參考采用。
(3)根據(jù)水閘設(shè)計(jì)規(guī)范,交通橋及工作橋均宜采用預(yù)制吊裝構(gòu)件。但該“規(guī)范”主要是從平原水閘的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)出來(lái)的,而從我市一些水庫(kù)水閘的設(shè)計(jì)情況來(lái)看,因水閘附近施工場(chǎng)地較窄小,不便于施工,不得不將原設(shè)計(jì)的交通橋工作橋的預(yù)制吊裝構(gòu)件,改為現(xiàn)場(chǎng)澆筑構(gòu)件。故水閘的交通橋及工作橋是否采用預(yù)制吊裝構(gòu)件,需視是否有足夠的施工場(chǎng)地而定
(4)當(dāng)水閘采用弧形閘門開(kāi)啟時(shí),為保證閘門范圍運(yùn)行可靠,常在閘門軌道范圍內(nèi)做成實(shí)體。但我市有些水閘是考慮了當(dāng)弧形閘門作最大開(kāi)度時(shí),閘門上部懸空部分約占閘門弧形的60~65%左右,從多年的運(yùn)行記錄看,運(yùn)行是可靠的。經(jīng)過(guò)這樣的改設(shè),閘墩下游部分的高度降低了,節(jié)省了工程量,降低了工程造價(jià)。
(5)為防止繞閘滲流,我們?cè)捎靡韵鹿こ檀胧?/p>
①在閘側(cè)設(shè)長(zhǎng)刺墻。如某閘,在閘側(cè)設(shè)了10m長(zhǎng)的混凝土刺墻防滲
②在閘側(cè)土壩墻坡建一段混凝土護(hù)坡防滲(混凝土塊間用止水膠泥填塞),并在閘室兩側(cè)各建兩道短刺墻(約2m長(zhǎng))防止接觸滲透。
上述兩種防滲措施究竟采用了哪種好,則需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況而定。
(6)某水閘基礎(chǔ)為巖基,施工開(kāi)挖時(shí)發(fā)現(xiàn),右側(cè)風(fēng)化程度較強(qiáng),閘身與基礎(chǔ)間的摩擦系數(shù)比原設(shè)計(jì)的偏小,為增大右側(cè)閘身與基礎(chǔ)閘的摩擦系數(shù),我們?cè)谶@段基礎(chǔ)加設(shè)了插筋,插筋直徑約32mm,長(zhǎng)度約2m,間距2.5~3.0m,梅花型排列,將閘身與基礎(chǔ)連接在一起。
3水閘擋土墻問(wèn)題
⑴對(duì)于水閘擋土墻,除墻身較低的一般采用重力式漿砌石擋土墻外,其余墻身較高的,只要地基條件符合設(shè)計(jì)要求,一般都盡可能采用衡重式漿砌石擋土墻,并在墻前澆一層18~20cm厚的混凝土防沖層(如擋土墻位于閘前,則作防滲層用)。實(shí)踐證明,這種形式的擋土墻是較經(jīng)濟(jì)的。
⑵水閘泄洪時(shí),靠近水閘上游的水位線將有明顯的降落,這對(duì)靠近水閘上游的導(dǎo)水墻段的穩(wěn)定性是有很大影響的。如某閘,根據(jù)水工模型試驗(yàn),當(dāng)校核洪水位時(shí),洪水位由29.3m開(kāi)始,至閘前處則降至28.53m,降低0.77m。而墻后水位仍是29.3m,故靠近上游的導(dǎo)水墻段所承受的最大水壓力差為0.77m.這對(duì)該段導(dǎo)水墻的穩(wěn)定性最為不利。這方面的分析,也應(yīng)引起重視,做好接墻的排水設(shè)施。
⑶水閘前的導(dǎo)水墻,大多是漿砌石結(jié)構(gòu),而漿砌石本身是滲水的,雖墻前澆了一道混凝土防滲層,但若墻后未批水泥砂漿防滲層,墻后水仍有可能沿著漿砌石墻身往下滲,故為防止這種情況的出現(xiàn),在墻后加批了一層水泥砂漿防滲層。
4泄槽段問(wèn)題
當(dāng)消力池躍前斷面流速大于16~18m/s時(shí),由此而帶來(lái)的沖擊振動(dòng)空蝕等問(wèn)題都極為嚴(yán)峻。因此,此時(shí)不宜在池中設(shè)置消力墩。某水庫(kù)溢洪道消力池,按50年一遇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)復(fù)核時(shí),入池流速已大于19m/s,如要在池中設(shè)置消力墩,就要控制入池流速小于16~18m/s。為此,我們?cè)诔夭鄱紊舷牟糠帜芰?,從而使入池流速小于允許值。具體做法是在池槽斜坡面上設(shè)置一定數(shù)量的臺(tái)階,利用臺(tái)階上形成的旋渦及分散摻氣,達(dá)到消能目的,并消弱池槽上的沖擊波。經(jīng)模型試驗(yàn),臺(tái)階共26個(gè),臺(tái)階高度為25cm,間距為3.8cm當(dāng)50年一遇設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí),臺(tái)階消能為30%,使入池流速由19m每秒,減至16m/s,因而符合設(shè)計(jì)要求。
5消能問(wèn)題
⑴對(duì)消能池設(shè)計(jì),一般要求布置在直線上。但某市某水庫(kù)溢洪道消力池,應(yīng)地形所限,為節(jié)省工程量,將部分消力池布置在轉(zhuǎn)彎111°的彎段內(nèi),工程完成后。雖遇一般洪水,但泄洪流態(tài)頗為不穩(wěn)而造成下游河岸坍塌。經(jīng)分析,當(dāng)遭遇設(shè)計(jì)洪水時(shí),計(jì)算的水躍長(zhǎng)度為51.3m,而布置在直段上的消力池長(zhǎng)度只有11m,消力池直線段長(zhǎng)度只占計(jì)算水躍長(zhǎng)度的21%,這樣,因此水流大部分的能量未能在直段內(nèi)消除,致使形成急流流態(tài)轉(zhuǎn)彎而造成下流河床流態(tài)紊亂。
為解決上述問(wèn)題,我們?cè)谠こ滩贾没A(chǔ)上,盡量將消力池直段加長(zhǎng)由原來(lái)的11m加長(zhǎng)置29m,而使直段長(zhǎng)度與計(jì)算水躍長(zhǎng)度的比率,由原來(lái)的21%增至56%。經(jīng)過(guò)水上模型試驗(yàn),在設(shè)計(jì)洪水的情況下,彎段內(nèi)的橫向水位差,原工程為5.1m,而加固工程為0.75m,相比之下,加固工程彎段內(nèi)的橫向水位差已降低4.35m;同時(shí)。加固工程的水流經(jīng)銷力坎溢出的坎上水深及速流于原工程比較,都均勻得多。這說(shuō)明,水流在直段內(nèi)已消耗了足夠的能量。以多年的運(yùn)行觀察,未出現(xiàn)水庫(kù)下游河岸坍塌情況。
從上述加固工程中我們認(rèn)識(shí)到,消力池應(yīng)盡量布置在直段上,若有困難,可將部分消力池布在彎段內(nèi),但直段應(yīng)占有足夠的長(zhǎng)度,使水流在直段內(nèi)消耗足夠的能量后才進(jìn)入彎段內(nèi),以保證河流進(jìn)入河床后,不致引起紊亂的流態(tài)。
⑵下游水位流量關(guān)系計(jì)算是否按近實(shí)際情況,對(duì)消力池消能效果有較大影響。為此,根據(jù)我市過(guò)去建設(shè)中的經(jīng)驗(yàn),我個(gè)人認(rèn)為:①下游起推水面線水位的斷面,離消力池的距離,不應(yīng)少于1.5~2.0km,至于計(jì)算斷面的多少,應(yīng)視河床比降大小而定。②下游河床的設(shè)計(jì)比降,應(yīng)采用枯水期的水面線比降,而不是河床比降。