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七臺(tái)河市城市防洪工程壅水建筑物設(shè)計(jì)綜述

文檔作者：劉彥財(cái) 文檔來源：黑龍江省引嫩工程管理處		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年08月13日
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2014年第12期
(第42卷)
黑龍江水利科技
Heilongjiang Science and Technology of Water Conservancy
No．12．2014
(Total No．42)
文章編號(hào)：1007—7596(2014)12—0164—03
七臺(tái)河市城市防洪工程壅水建筑物設(shè)計(jì)綜述
劉彥財(cái)
(黑龍江省引嫩工程管理處，黑龍江大慶163000)
摘要：根據(jù)河道壅水建筑的作用和特點(diǎn)，一般都采取溢流壩、翻板閘和橡膠壩3種建筑物結(jié)
構(gòu)形式，但橡膠壩正常運(yùn)用時(shí)，壩袋充水脹起，成為壅水壩，并可壩頂少量溢流，當(dāng)洪水期壩頂
水深超過規(guī)定水深時(shí)，壩袋放水，坍平泄洪，不影響河道正常泄洪。優(yōu)點(diǎn)較美觀，運(yùn)行操作
方便。
關(guān)鍵詞：城市防洪；壅水；建筑物；橡膠壩
中圖分類號(hào)：TV644 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B
O 前言
七臺(tái)河市是一座以煤炭工業(yè)為主的新興城市，
目前已成為全國著名的重要煤炭基地。七臺(tái)河市工
農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，在新形勢下出現(xiàn)了新的矛盾，
現(xiàn)有水利工程和已經(jīng)規(guī)劃工程不能滿足七臺(tái)河市社
會(huì)及國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新要求、新形勢、新情況，為進(jìn)
一步加強(qiáng)和完善七臺(tái)河市的水利建設(shè)，需盡快完成
七臺(tái)河市區(qū)倭肯河治理工程設(shè)計(jì)，以適應(yīng)21世紀(jì)經(jīng)
濟(jì)全球化和市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，努力實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)水
利向資源水利、生態(tài)水利、現(xiàn)代水利轉(zhuǎn)變，達(dá)到發(fā)展
經(jīng)濟(jì)、可持續(xù)利用資源、保護(hù)環(huán)境、平衡生態(tài)等目的，
為建設(shè)生態(tài)文明、人與自然和諧提供科學(xué)依據(jù)。
l 壅水建筑物型式選擇
根據(jù)河道壅水建筑的作用和特點(diǎn)，擬定溢流壩、
翻板閘和橡膠壩3種建筑物進(jìn)行比較。
溢流壩堰頂高程較高，不設(shè)閘門調(diào)節(jié)，由于壅水
后河道泄洪斷面減少，遇大洪水行洪抬高水位較大，
不安全。
翻板閘在河道修建翻板閘，以閘門控制河道水
位和泄流?？菟陂l門關(guān)閉，壅高水位后在閘門頂
少量溢流，汛期則根據(jù)預(yù)報(bào)，隨時(shí)啟動(dòng)閘門泄放洪
水。缺點(diǎn)閘門較多，運(yùn)行操作不方便 J。
橡膠壩正常運(yùn)用時(shí)，壩袋充水脹起，成為壅水
壩，并可壩頂少量溢流，當(dāng)洪水期壩頂水深超過規(guī)定
水深時(shí)，壩袋放水，坍平泄洪，不影響河道正常泄洪。
優(yōu)點(diǎn)較美觀，運(yùn)行操作方便。
綜合以上比較，橡膠壩相比翻板閘運(yùn)行方便，且
省內(nèi)有多處建橡膠壩經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合景觀綜合考慮壅水
建筑物初選為橡膠壩。
2 橡膠壩總體布置
根據(jù)景觀要求，河道平直段布設(shè)兩座橡膠壩，1
橡膠壩位于左岸2+823，2 橡膠壩位于左岸8+952，
壩軸線與河道水流方向垂直，橡膠壩段兩側(cè)與固灘
連接。
2．1 1 橡膠壩布置
2．1．1 橡膠壩布置
1 橡膠壩布置在倭肯河右岸，順?biāo)鞣较蚩傞L
36 m，由進(jìn)口段、閘室段、消力池、海漫組成。進(jìn)口段
長6 m，進(jìn)口底高程160．30 m，進(jìn)口邊墻采用鋼筋混
凝土懸臂式擋土墻結(jié)構(gòu)，進(jìn)口鋪蓋采用50 ca厚混凝
土板。閘室段長10 in，閘底板高程160．60 in，底板厚
1．2 m，橡膠壩充水頂高程為162．60 m，壩高2 m，壩
袋長100 m，兩側(cè)設(shè)鋼筋混凝土擋墻，墻頂高程與固
灘高程齊平，均為163．O0 m，閘室底板預(yù)埋 00充
排水管，兩側(cè)邊墻內(nèi)設(shè)①2o0超壓溢流管，其溢出中
心高程為162．80 m。消力池長10 m，池深0．5 m，消
力池底板厚0．8 m，兩側(cè)設(shè)懸臂式鋼筋混凝土擋土
[收稿日期]2014—10—16
[作者簡介]劉彥財(cái)(1976一)，男，黑龍江青岡人，工程師。
一164 —
劉彥財(cái)：七臺(tái)河市城市防洪工程壅水建筑物設(shè)計(jì)綜述 第12期
墻，墻頂高程163．00 m。海漫段長15 m，采用30 cm
厚干砌石護(hù)坡護(hù)底，下設(shè)20 cm碎石墊層和土工布一
層，末端設(shè)l m深防沖槽 。
2．1．2 固灘布置
橡膠壩兩側(cè)與固灘連接，考慮景觀協(xié)調(diào)和交通
需要，固灘頂高程163．00 m，頂寬取4 m，采用25 cm
厚混凝土板，其下設(shè)砂礫石墊層20 cm，上游邊坡
1：2．5，其下設(shè)砂礫石墊層20 cm，下游邊坡1：5．0，其
下設(shè)砂礫石墊層20 cm，上下游坡腳均設(shè)混凝土固
腳，固腳下游設(shè)5 m寬干砌石護(hù)底。
2．2 2 橡膠壩布置
2．2．1 橡膠壩布置
2 橡膠壩布置在倭肯河右岸，順?biāo)鞣较蚩傞L
36 in，由進(jìn)口段、閘室段、消力池、海漫組成。進(jìn)口段
長6 m，進(jìn)口底高程158．50 ITI，進(jìn)口邊墻采用鋼筋混
凝土懸臂式擋土墻結(jié)構(gòu)，進(jìn)口鋪蓋采用50 cm厚混
凝土板。閘室段長10 m，閘底板高程158．80 m，底
板厚1．2 m，橡膠壩充水頂高程為160．80 ITI，壩高2
m，壩袋長100 II1，兩側(cè)設(shè)鋼筋混凝土擋墻，墻頂高程
與固灘高程齊平，均為161．20 m，閘室底板預(yù)埋
00充排水管，兩側(cè)邊墻內(nèi)設(shè) 200超壓溢流管，其
溢出中心高程為161．00 m。消力池長10 ITI，池深
0．5 m，消力池底板厚0．8 in，兩側(cè)設(shè)懸臂式鋼筋混凝
土擋土墻，墻頂高程161．20 in。海漫段長15 m，采
用30 cm厚干砌石護(hù)坡護(hù)底，下設(shè)20 cm碎石墊層和
土工布一層，末端設(shè)1 m深防沖槽。
2．2．2 固灘布置
橡膠壩兩側(cè)與固灘連接，考慮景觀協(xié)調(diào)和交通
需要，固灘頂高程161．20 m，頂寬取4 m，采用25 cm
厚混凝土板，其下設(shè)砂礫石墊層20 cm層，上游邊坡
1：2．5，其下設(shè)砂礫石墊層20 cm，下游邊坡1：5．0，其
下設(shè)砂礫石墊層20 cm，上下游坡腳均設(shè)混凝土固
腳，固腳下游設(shè)5 in寬干砌石護(hù)底。
3 橡膠壩壩袋設(shè)計(jì)
1 橡膠壩與2 橡膠壩的壩袋設(shè)計(jì)均為充水式，
壩袋內(nèi)壓比0L為1．3，壩袋強(qiáng)度設(shè)計(jì)安全系數(shù)按規(guī)定
大于6．0，橡膠壩壩袋型號(hào)JBD2．0_200一l，膠布強(qiáng)
度：J2oo200—1，200／200。壩袋膠布除滿足強(qiáng)度要求
外，還應(yīng)具有耐老化、耐腐蝕、抗沖擊，耐寒等特性。
橡膠壩的錨固系統(tǒng)采用螺栓壓板式錨固，形成
一個(gè)密封的袋體，用水將壩袋充脹，構(gòu)成可升高或降
低泄流的橡膠壩。因此其錨固構(gòu)件必須滿足強(qiáng)度和
耐久性要求，達(dá)到牢固可靠和嚴(yán)密不透水的要求。
橡膠壩控制系統(tǒng)包括壩袋的充脹、排空，壩袋的
超壓溢流、空氣排除及上下段水位觀測等。充排系
統(tǒng)包括水泵房、進(jìn)排水管路及集水井等。
4 橡膠壩水力計(jì)算
橡膠壩水力計(jì)算包括過流能力計(jì)算、消能防沖
計(jì)算、滲透穩(wěn)定計(jì)算。
4．1 泄流能力計(jì)算
根據(jù)《橡膠壩技術(shù)規(guī)范》(sL227_-98)，橡膠壩
泄流能力采用計(jì)算公式為：
Q=mo'bs,／~no (1)
式中：P為過壩流量，m ／s； 為淹沒系數(shù)； 為側(cè)收
縮系數(shù)；m為流量系數(shù)；6為溢流斷面平均寬度，rll；
風(fēng)為計(jì)入行近流速水頭的堰上水頭，m。
根據(jù)調(diào)洪計(jì)算塌壩后洪水全部在橡膠壩段泄流
的橡膠壩過流能力，1 橡膠壩與2 橡膠壩設(shè)計(jì)過流
量均為120 m ／s。計(jì)算結(jié)果見表1。
表1 橡膠壩(塌平)過流能力計(jì)算成果表
從表1中可以看出，1 橡膠壩與2 橡膠壩分別
對(duì)應(yīng)上游水位162．80 m和161．O0 m的工況，計(jì)算過
流量均為326．63 lqfl ／s，均大于主河槽平槽最大泄流
量120 ITI ／s，由于1 橡膠壩與2 橡膠壩所在位置河
床總寬度分別約420 m和468 m，考慮橡膠壩與整體
景觀的協(xié)調(diào)和美觀，橡膠壩壩長均采用100 In，其寬
度能夠滿足泄流要求。
4．2 消能防沖計(jì)算
消能防沖計(jì)算采用以下公式進(jìn)行計(jì)算：
c +志
一165 —
2014年第l2期
(第42卷)
黑龍江水利科技
Heilongjiang Science and Technology of Water Conservancy
No．12．2014
(Total No．42)
： 警(肺-1) (2)
式中： 為總勢能，in；q為單寬流量，in ／s／m；h
為躍前水深，m；h” 為躍后水深，m；F 為佛汝德數(shù)。
水躍長度計(jì)算公式為：
=6．9(h” 一h ) (3)
消力池長度計(jì)算公式為：
L =Ls+ (4)
式中： 為消力池長度，m；厶為消力池斜坡投影長
度，m； 為水躍長度校正系數(shù)，采用0．80。
消力池深度計(jì)算公式為：
d=or0一h ”一h 一△z (5)
消力池底板厚度計(jì)算公式：
r—— — —：=====
t=K1~／g △H (6)
式中：t為消力池底板厚度，m；△日為泄水時(shí)的上下
游水位差，m；K 為消力池底板計(jì)算系數(shù)。
海漫長度計(jì)算公式為：
Lp=Ks√g △日 (7)
式中： 。為海漫長度，m；g 為消力池未端單寬流量，
rfl ／s／m；Ks為海漫長度計(jì)算系數(shù)，根據(jù)地質(zhì)資料取
Ks =12。
海漫未端河床沖刷深度計(jì)算公式為：
一
”
d =1．1 一hs (8)
L 0 J
式中：d”為海漫未端河床沖刷深度，m；g”為海漫未
端單寬流量，m ／s／m；[13。]為河床土質(zhì)的不沖流
速，m／s，取[ 。]=0．6 m／s；hs”為海漫未端河床水
深，m。
橡膠壩消能防沖計(jì)算成果見表2。
表2 橡膠壩消能防沖計(jì)算成果表
根據(jù)表2中計(jì)算結(jié)果，1 橡膠壩與2 橡膠壩均
采用消力池池深0．5 in，池長10 m，海漫長15 m，海漫
末端防沖槽深度1．0 m。
4．3 防滲設(shè)計(jì)
防滲計(jì)算采用公式：
J= △H仡 (9)
式中： 為滲經(jīng)長度，m；△ 為上下游水位差，m。
計(jì)算結(jié)果見表3。
表3 橡膠壩滲透穩(wěn)定計(jì)算成果表
從表3中可以看出，滲透穩(wěn)定滿足要求。
5 結(jié)語
橡膠壩在運(yùn)行過程中，由于在日曬、水浸的環(huán)境
中使用，受到復(fù)雜的自然條件影響，在各種外力作用
和人為因素的影響下，其狀態(tài)隨時(shí)都在變化，如機(jī)械
一166 一
磨損、老化變質(zhì)等。在管理運(yùn)行中如不及時(shí)養(yǎng)護(hù)修
理，則缺陷必將逐步發(fā)展，影響橡膠壩的安全，嚴(yán)重
的甚至?xí)?dǎo)致工程失事。實(shí)踐證明，有的橡膠壩工
程，雖然原來有些缺陷，但由于認(rèn)真管理，采取了積
極的養(yǎng)護(hù)修理措施，而保證了工程的正常運(yùn)用。相
反，一個(gè)較好的橡膠壩工程，由于管理不善或無人管
理，工程出現(xiàn)了缺陷，沒有及時(shí)地發(fā)現(xiàn)或者沒有采取
必要的修補(bǔ)措施，造成壩袋撕裂，失去了橡膠壩的擋
水作用?？梢娤鹉z壩能否充分發(fā)揮效益，除了有合
理地規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工以及高質(zhì)量的壩袋外，加強(qiáng)對(duì)
工程的管理和維護(hù)是十分重要的，而建立管理機(jī)構(gòu)
又是搞好運(yùn)用管理的基礎(chǔ)和保證。又由于橡膠壩本
身的特點(diǎn)是需要經(jīng)常養(yǎng)護(hù)維修，為確保工程的正常
運(yùn)行，要求工程竣工后，必須建立管理機(jī)構(gòu)。
參考文獻(xiàn)：
[1]胡春艷．基于橡膠壩損壞原因和防治措施[J]．黑龍江省
水利科技，2008，36(03)：62—63．
[2]黑龍江省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院．七臺(tái)河市區(qū)倭肯河
近期治理工程可行性研究報(bào)告[R]．哈爾濱：黑龍江省水
利水電勘測設(shè)計(jì)研究院，2012．

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