細河北臺段橡膠攔河壩工程充排水系統(tǒng)探討

郎福山 劉 巖

(沈陽翼羽工程建設監(jiān)理有限公司， 遼寧 沈陽 110161)

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細河北臺段橡膠攔河壩工程充排水系統(tǒng)探討

郎福山 劉 巖

(沈陽翼羽工程建設監(jiān)理有限公司， 遼寧 沈陽 110161)

本文以細河北臺段攔河壩工程為例，介紹了攔河壩壩型選定過程，分析了橡膠攔河壩特征尺寸的確定，重點研究了橡膠攔河壩充排水系統(tǒng)工藝流程，探討了橡膠攔河壩充排水系統(tǒng)安全防護措施，為橡膠攔河壩工程安全高效運行提供了有力保障。

攔河壩； 充排水系統(tǒng)； 安全設施； 探討

1 工程概況

本溪市平山區(qū)細河北臺段攔河壩工程位于團結橋下游22m處。主要建筑物包括橡膠壩、節(jié)制閘、管理房和取水井等。橡膠壩底板高程111.20m，壩長204.4m，壩高2.5m，泄流凈寬192m，橡膠壩底板順水流方向長9m。橡膠壩共分三跨，兩邊跨壩長66m，中間跨壩長60m，中墩厚0.8m。橡膠壩底板高程111.20m。中墩頂高程114.20m，邊墩頂高程114.70m，攔河壩正常蓄水位113.70m，擋水高度2.5m。

該工程正常擋水位113.70m。正常蓄水位對應庫容29.7萬m3。攔河壩處兩岸堤防設計標準為20年一遇。根據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標準》(SL 252—2000)的規(guī)定，庫容不大于100萬m3，工程規(guī)模為小(二)型。根據(jù)該工程的具體特點，結合現(xiàn)狀河道的防洪標準，確定橡膠壩工程建筑物級別為5級，次要建筑物級別為5級，臨時性水工建筑物級別為5級。設計洪水標準為10年一遇(P=10%)，相應洪峰流量1700m3/s，設計洪水位115.23m；壩下水位114.55m。校核洪水標準為20年一遇(P=5%)，相應洪峰流量2520m3/s，校核洪水位116.44m，壩下水位115.11m。

2 橡膠攔河壩特征分析

2.1 壩型的選定

該工程壩型為橡膠壩，與常規(guī)閘壩相比，橡膠壩具有結構簡單、節(jié)省三材(鋼材、木材和石材)、造價低、施工期短、自重輕、抗震性能好、跨度大、不阻水、止水效果好、新穎美觀、管理方便、運行費用低等特點。

細河屬山區(qū)性河流，流域面積1126.3km2，土壤被覆薄，地勢起伏大，河道坡降陡，河槽調蓄能力小，故急驟強烈的暴雨而形成陡漲陡落的洪水。由于一次天氣過程造成的暴雨歷時較短，且主要集中在1d時間內(nèi)，致使較大洪水呈單峰型。一次洪水歷時一般3d左右，漲落歷時短，從起漲到峰頂一般1d左右，洪峰滯時約6h，退水歷時較長，一次洪水總量多集中在24h內(nèi)。根據(jù)細河洪水特性，要求攔河壩在來洪水時能快速坍壩。相對于常規(guī)閘壩，橡膠壩的坍壩時間比較短(<2h)。

橡膠壩壩袋內(nèi)水泄空后，緊貼在底板上，不縮小原有河床的過水斷面。橡膠壩坍壩時基本不阻水。故該工程壩型選擇為橡膠壩。

2.2 橡膠壩底板高程的確定

為防止推移質泥沙隨水流卷入壩袋底部從而增加壩袋的磨損，在坍壩泄洪時，壩袋被泥沙覆蓋，管理維修困難，因此，在滿足泄洪斷面的情況下，壩底板高程比河道高程抬高了0.20m?，F(xiàn)狀河道高程為111.00m，橡膠壩底板高程確定為111.20m。

2.3 壩長、壩高的確定

a.壩長的確定?，F(xiàn)狀河道平均寬度180m，最寬處210m。橡膠壩壩址所在位置的主河槽寬210m，設計橡膠壩長204.4m。

b.壩高的確定。橡膠壩正常蓄水位高程選取充分考慮灌溉地塊最高點高程，使蓄水后水位高于最高點，保證地塊內(nèi)灌溉用水。灌溉地塊最高點高程113.42m，同時在團結橋上游左岸支溝內(nèi)建有取水口，取水口底高程113.50m。攔河壩上游兩岸地面高程在115.00m以上，保證攔河壩建成后攔河壩上游地面不產(chǎn)生侵潤和浸漬。選取攔河壩正常蓄水位高程113.70m，故確定橡膠壩壩高2.5m。

2.4 坍壩水位的確定

考慮攔河壩正常運行時，溢流水位不漫過主河槽，并有一定的超高，確定最大水深達0.5m時坍壩。

2.5 壩袋充脹介質選定

橡膠壩壩袋充脹介質的選擇應綜合考慮壩區(qū)自然條件，遵循管理運用方便、經(jīng)濟實用的原則。初擬橡膠壩壩型為充水式。其優(yōu)點如下：

a.充水式橡膠壩最顯著的特點是適用于低水頭大跨度的攔河工程；操作靈活，有效壩高易于控制；汛期可快速放空壩袋，不影響河道行洪。

b.充水式橡膠壩在壩頂溢流時性能比較穩(wěn)定，過水均勻，對下游沖刷小。

c.充水式橡膠壩氣密性要求較低，可以降低施工難度，提高運行的可靠性。

d.充水式橡膠壩具有結構簡單、施工方便、造價低、節(jié)省三材和抗震性能好的特點。

鑒于充水式橡膠壩的以上特點，最終選定為充水式橡膠壩。

3 橡膠壩充排水系統(tǒng)分析

3.1 充水水源設計

橡膠壩總長204.4m，共分三跨，兩邊跨壩長66m，中間跨壩長60m，橡膠壩的底坎高程111.30m，壩高2.5m。橡膠壩正常充水時斷面積為9.71m2，總容積為1863.6m3，

根據(jù)《本溪市平山區(qū)細河北臺段攔河壩工程——工程地質勘察報告》，以及橡膠壩附近水源情況，考慮到橡膠壩充水時用水量較大，決定在橡膠壩上游河道靠近管理房一側建一取水井，取水井按平均出水量400m3/h設計。

3.2 充水工藝分析

橡膠壩充水時，啟動管理房內(nèi)的離心泵，通過一根DN300的鋼管將取水井中的水通過橡膠壩底板下的三根DN300充排水管，分別送至各個壩袋內(nèi)，將橡膠壩充起。根據(jù)取水井出水量，充水潛水泵選用兩臺AL250/250A-37/4型離心泵，一用一備。橡膠壩的充水時間由取水井的出水量決定，充水時間約為1863.6/400=4.66(h)。充水系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。

圖1 橡膠壩充水系統(tǒng)工藝流程

3.3 排水工藝分析

橡膠壩在汛期或維修期間需要排出壩袋內(nèi)的水，使壩袋塌平。壩袋排水采用自排與強排相結合的方法，自排是利用壩袋內(nèi)壓與下游河道的水位差，各壩袋內(nèi)的水通過三根DN300充排水管直接排入下游。當自排停止或汛期有突發(fā)洪水出現(xiàn)時，啟動離心泵，使橡膠壩內(nèi)的水位迅速降低，達到壩袋內(nèi)的水迅速排出的目的。橡膠壩排水時考慮泵站的運行靈活性及減少設備的投資費用，通過管道的連接和閘閥的設置，橡膠壩的充水和排水用同一臺水泵。汛期或需要時。該水泵的額定流量為600m3/h，額定揚程為14m。配套電機額定功率為37kW，額定電壓為380V。汛期橡膠壩的總排水時間為(1863.6/600)/2=1.553(h)，滿足泄洪和規(guī)范要求。

排水系統(tǒng)工藝流程如圖2所示。

圖2 橡膠壩排水系統(tǒng)工藝流程

3.4 供排水安全設施

3.4.1 供排水安全設施

該橡膠壩壩袋設計內(nèi)壓高程為44.55m，內(nèi)水壓力為3.25m高水柱，AL250/250A-37/4型離心泵可滿足這一內(nèi)壓要求，因此利用水泵向壩袋供水安全可靠。排水有自排和抽排兩套完整系統(tǒng)，又可互為補充。機排時利用同一臺水泵通過閘閥調節(jié)可從壩袋直接排水，這樣確保了升壩和落壩的正常進行。

3.4.2 防淤設施

為防止壩前泥砂淤積，影響壩袋運用，在壩基底板中埋設有內(nèi)徑為0.4m的沖砂管(預制鋼筋混凝土管)，中心高程為110.65m，共設4根，管中心距為10m，與底板沉降縫錯開布置。進口前端擴大為喇叭形，采用0.6m×0.6m×0.04m鋼筋混凝土預制插板封堵，人工操作，沖砂時將板抽出即可。出口經(jīng)消力池陡坡排沙入池。

3.4.3 其他安全設施

壩袋設有一根內(nèi)徑φ250mm的溢流管，引向左邊岸坡，利用閘閥控制穩(wěn)定袋內(nèi)水壓。溢流管進口在壩袋內(nèi)的底墊片上開孔，并用法蘭把底墊片固定在底板上，出口設在左邊墩外側，出口管底高程114.55m，管口設拍門，防止河水倒灌。溢流管也可兼作排氣孔，壩袋上也設有排氣孔，以排除壩袋內(nèi)水氣。

管理房內(nèi)設有壩袋內(nèi)壓觀測管，可由水位浮標帶動水位計，觀察內(nèi)壓值讀數(shù)，以作為升壩、塌壩時的監(jiān)控。在壩上、下游設置水位標尺，以便觀測上、下游水位。此外，為防止河內(nèi)樹枝等漂浮物刺破壩體，在壩上游設置攔污設施，壩前設置照明設備。

4 結 語

在壩袋充水前，首先清除充水管口濾網(wǎng)上的雜物，關閉排水管閥門，清除壩上游樹枝、石塊等雜物，檢查確認無危及壩袋的因素存在后，再對壩袋進行充水，排氣管、溢流管必須暢通。壩袋最高充水高度不得超過設計壩高，嚴禁超高壓運行。壩袋運行時，若發(fā)現(xiàn)上游有樹枝或其他危及壩袋安全的物體順流而下時，應迅速采取措施及時清除，以免損害壩袋。

通過上述分析探討，對橡膠攔河壩工程充排水系統(tǒng)工藝進行優(yōu)化，確保了橡膠攔河壩運行安全穩(wěn)定。完善的充排水系統(tǒng)為橡膠壩運行提供了保障，該工程的順利實施可供類似工程攔河壩設計運營借鑒參考，可大大提高攔河壩工程的安全運行壽命。

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Discussion on water supply and drainage system in Xihe River Beitai Segment Rubber Barrage Project

LANG Fushan, LIU Yan

(Shenyang Yiyu Engineering Construction Supervision Co., Ltd., Shenyang 110161, China)

In the paper, Xihe River Beitai Segment Rubber Barrage Project is adopted as an example for introducing barrage dam type selection process and analyzing the determination of characteristics and size of rubber barrage. The process flow of rubber barrage water supply and drainage system is mainly studied. The safety protection measures of rubber barrage water supply and drainage system are discussed, thereby providing powerful guarantee for the safe and efficient operation of rubber barrage project.

barrage dam; water supply and drainage system; safety facilities; discussion

10.16616/j.cnki.11- 4446/TV.2016.12.007

TV64

A

1005-4774(2016)12- 0023- 03