劉 燕
(棗莊市水利勘測設(shè)計院,山東 棗莊277899)
山城橡膠壩全長66 m,壩高3.5 m,為充水式橡膠壩,蓄水量23.49 萬m3,灌溉面積360 hm2;自建成以來發(fā)揮了較好的蓄水灌溉效益?,F(xiàn)狀壩袋超過使用年限、老化嚴(yán)重、多處撕裂損壞;上游無鋪蓋,滲徑長度不滿足要求;下游無消能防沖措施。為消除橡膠壩安全隱患,恢復(fù)橡膠壩蓄水灌溉功能,充分發(fā)揮工程效益,對該橡膠壩進行除險加固是必要的。主要建設(shè)內(nèi)容為:橡膠壩原址除險加固,保留壩底板,新建消力池、海漫、防沖槽,拆除改建左右岸翼墻、充排水泵站,并配套建設(shè)監(jiān)測設(shè)施。
橡膠壩消能防沖設(shè)計包括消力池、海漫、防沖槽設(shè)計,按照橡膠壩運行中可能出現(xiàn)的不利條件,進行橡膠壩的消能防沖設(shè)計,最不利工況由壩袋塌落的不同高度及相應(yīng)上、下游水位試算確定。
消能防沖設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為50 年一遇,并考慮泄放流量小于消能防沖設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)的流量時可能出現(xiàn)的不利情況。
工況Ⅰ:根據(jù)《水工設(shè)計手冊》(第2 版)第7卷,為避免壩頂溢流時壩袋振動影響壩的正常使用,壩頂溢流水深宜取0.2~0.5 m,本次設(shè)計壩頂溢流水深取0.5 m。橡膠壩不塌壩的情況下,壩頂溢流水深取0.5 m 時,上游水位為正常蓄水位加0.5 m 的溢流水深為135.2 m,下游水位為下泄相應(yīng)流量對應(yīng)的下游水位。
工況Ⅱ:正常情況,橡膠壩在塌壩的情況下,壩袋塌落的不同高度,泄量由小遞增,下游建立相應(yīng)水位。上游水位為正常蓄水位134.7 m,下游水位為下泄相應(yīng)流量對應(yīng)的下游水位。
按《水閘設(shè)計規(guī)范》附錄B 中有關(guān)公式計算,計算結(jié)果詳見表1 和表2。
表1 計算成果表(工況Ⅰ)
通過以上計算可知,消力池池深不小于0.80 m,設(shè)計取0.80 m;消力池長不小于14.01 m,設(shè)計取14.5 m;消力池厚度不小于0.54 m,取0.60 m;海漫長度不小于21.48 m,考慮橡膠壩下游河床為②層強風(fēng)化薄層灰?guī)r,完整性和抗沖刷能力較好,設(shè)計取17.0 m。
采用下挖式消力池,總長15.0 m,池深0.8 m,底板厚600 mm,采用C25 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),下設(shè)反濾排水;海漫長17.0 m,采用300 mm厚的C25 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);拋石防沖槽長6.0 m,槽深1.5 m。
表2 計算成果表(工況Ⅱ)
通過對下挖式消力池池長、池深計算分析,最大池長、池深出現(xiàn)在不同的設(shè)計工況,由此可見,橡膠壩的消能防沖設(shè)計應(yīng)按照運行中可能出現(xiàn)的不利條件,選取多種工況,通過試算選定最不利工況。