中小河流閘壩新選擇

中小河流閘壩新選擇~液壓升瞰季昌化;朱水生;鄭毅【摘要】隨著中小河流治理的加速推進(jìn)，適應(yīng)于中小河流的各種閘壩,特別是活動壩得到廣泛應(yīng)用,液壓升降壩就是一種適用性很強(qiáng)的新壩型.與橡膠壩、翻板壩、鋼壩閘等比較，它結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、運行和維護(hù)簡便,不阻水.已有的實用結(jié)果證明了其優(yōu)越性，值得推廣.介紹了液壓升降壩的結(jié)構(gòu)特點及其結(jié)構(gòu)分析成果.【期刊名稱】《水利水電快報》【年(卷)，期】2015(036)012【總頁數(shù)】3頁(P27-29)【關(guān)鍵詞】閘壩;液壓升降壩;中小型河流【作者】季昌化;朱水生;鄭毅【作者單位】長江水利委員會，湖北武漢430010;安徽池州百川液壓壩科技有限公旬安徽池州247100;長江水利委員會網(wǎng)絡(luò)與信息中心，湖北武漢430010【正文語種】中文［中圖分類】TV649在很多中小河流的治理開發(fā)中，廣泛運用著各種閘壩，常規(guī)泄水閘，或是橡膠壩、翻板門壩和鋼壩閘等小型壩。泄水閘的金屬結(jié)構(gòu)及土建工程量較大，上部需設(shè)置啟閉設(shè)備，現(xiàn)場施工量大，一般投資較高。橡膠壩是目前國內(nèi)使用最多的活動壩，它具有緊貼河床不阻水、結(jié)構(gòu)簡單、壩體跨度大、自重輕、抗震性能好等優(yōu)點，但存在可靠性較差、壩袋易被漂浮物或尖銳物損壞、使用壽命短等缺點。翻板門壩雖然能根據(jù)上游水位自動調(diào)節(jié)，造價低，結(jié)構(gòu)簡單，管理運行方便，但也存在阻水效應(yīng)、易被洪水沖毀、易被漂浮物卡塞或上游泥砂淤積，造成翻板不能自動翻轉(zhuǎn)進(jìn)而影響防洪安全、上游漂浮物無法清理等諸多問題。為了克服上述活動壩的缺點，池州百川液壓壩科技有限公司研制了一種新型活動壩——液壓升降壩。如圖1和圖2所示，液壓升降壩是由一組合頁式啟閉的混凝土面板、系列固定支撐桿和液壓缸、混凝土基礎(chǔ)板構(gòu)成。其結(jié)構(gòu)如下：活動面板的底部為鉸鏈軸，將活動面板固定在攔水壩的基礎(chǔ)上?；顒用姘逵袃煞N形式，一種是平面板，一種是弧形彩色面板。壩面高度1.5-6m，每扇門板的標(biāo)準(zhǔn)寬度為6m。液壓缸的下部以基礎(chǔ)底板為受力點。液壓缸的上部鉸接在活動門板的背面。液壓缸伸縮帶動活動門板作活頁式扇形啟閉，達(dá)到攔水或降低高泄水的目的。支撐桿下部安裝滑輪，滑輪可以前后運動。控制支撐桿下部滑輪運動的是解鎖裝置，解鎖裝置由小液壓缸控制，可保持面板穩(wěn)定于任意開度?？刂剖以O(shè)在岸邊。采用浮標(biāo)開關(guān)，控制液壓系統(tǒng)，實現(xiàn)無人管理，在洪水達(dá)到設(shè)定水位時，自動放壩行洪。采用電腦遠(yuǎn)程控制，實現(xiàn)一控多管。這種活動壩的主要特點如下：雙三角形超靜定結(jié)構(gòu)，力學(xué)結(jié)構(gòu)科學(xué)；面板間無須設(shè)置閘墩，適用于各種寬度的河道；面板以最底部為鉸連軸，放平后緊貼河床，行洪效果好，不受泥砂淤積和漂浮物影響；⑷除基礎(chǔ)板為現(xiàn)澆外，其他構(gòu)件為工廠化制造，運輸和安裝方便，質(zhì)量有保障；⑸單面板操作，任何漂浮物均可在指定位置快速沖至下游，沖沙沖淤效果極佳；(6)分區(qū)式控制，面板啟閉快，不影響防洪安全，特別適合雨量充沛的南方及洪水漲落快速的山區(qū)及城市景觀河道；⑺造價低。以下以4m高液壓升降壩為典型，分析其結(jié)構(gòu)受力情況。4m高水頭的液壓升降壩，在上游靜水4m，下游無水的受力狀況下，考慮水壓力，取壩面板為鋼筋混凝土面板，計壩體自重，取單寬進(jìn)行分析，面板及支撐液壓桿受力情況如圖2。通過力學(xué)計算，面板及液壓支撐桿內(nèi)力如圖3。對于不同的壩高及壩上不同的溢流水頭，每米單寬壩面及液壓支撐桿的內(nèi)力見表1~2。液壓升降壩面板支撐鉸點受到的合力數(shù)值見表3。配筋可根據(jù)內(nèi)力計算結(jié)果進(jìn)行計算。配筋計算表明門體縱向鋼筋配置較少，基本為構(gòu)造配筋，門體橫向受拉側(cè)鋼筋是主要受力筋。造成這種原因主要是門的跨度和支點的位置選擇，如果門跨度減小，跨中彎矩減少，可有效減少配筋。因此可以得出結(jié)論，門體跨度是液壓升降壩的關(guān)鍵尺寸，單扇門跨度直接影響門體結(jié)構(gòu)的安全性和門體的經(jīng)濟(jì)性。根據(jù)液壓升降壩在運行時的工作情況，其過流可分為如下幾種方式。液壓升降壩立壩擋水時上游水頭超過壩頂，水流從壩頂過流;液壓升降壩局部壩段部分開啟，從開啟壩扇與擋水壩扇間的局部出流;在洪水期或需大流量放水時放平面板過流。壩頂過流。液壓升降壩的壩頂溢流屬于典型的薄壁堰出流。液壓升降壩在壩頂出流時，壩下可發(fā)生遠(yuǎn)離水躍、臨界水躍和淹沒水躍等3種不同形式水躍。壩下發(fā)生遠(yuǎn)離水躍和臨界水躍時，壩下游水位不影響壩的泄流量。當(dāng)下游發(fā)生淹沒水躍時，壩下水位仍不影響泄流量。除非下游水位超過壩頂，液壓升降壩的壩下水位一般不影響泄流量。當(dāng)下游水位超過壩頂時，在正常工況下液壓升降壩壩面已放平，基本與河道過流類似。局部開啟出流?？杀日杖茄哌M(jìn)行計算。塌壩過流。由于壩寬小于上游河槽寬度，過壩水流受到兩側(cè)邊界收縮的約束，使有效溢流寬度小于實際壩頂寬度，并使水頭損失增大，導(dǎo)致壩的過流能力降低。此時，流量系數(shù)m可采用有側(cè)收縮的Bazin經(jīng)驗公式計算。綜上，液壓升降壩無論是在壩頂溢流或洪水期過流，壩下的出流和其他任何出流方式相比都是非常優(yōu)越的。在消能防沖方面，液壓升降壩壩下宜采用底流式消能，對于壩高2m以上的工程應(yīng)設(shè)消力池，對于壩高1.5m以下的小型工程宜設(shè)防沖槽。在實際運行中，最好要避免發(fā)生淹沒水躍。自2007年第一座