泄水建筑物破坏及防治措施

2014-04-09耿冰冰

黑龙江科学 2014年4期

关键词：护面消力池边墙

耿冰冰

（勃利县水务局，黑龙江勃利 154500）

泄水建筑物的空蚀一般出现在泄水道进口顶部、反弧段、分岔段、收缩段、扩散段，消力池中的趾墩、消力墩和分流墩顶部与两侧及其下游的护坦板、矩形门槽后的侧墙、船闸充水廊道及施工不平整突体后的表面处。

1 泄水建筑物空蚀破坏的防治措施

防治泄水建筑物的空蚀可采取掺气减蚀，合理控制和处理过水表面的不平整度，改善建筑物过流边壁轮廓形式，选用抗空蚀性能强的材料等措施。

1.1 掺气减蚀

掺气减蚀设施具有形式简单、减蚀效果明显、经济适用等特点。掺气减蚀设施有掺气槽、掺气挑坎、底板突跌、侧墙突扩和分流墩等形式，或几种形式的组合。实践经验表明，近壁水流掺气量达6%～7%时，可以防止混凝土表面的空蚀破坏。

掺气减蚀的应用条件：在混凝土过流面上流速在30m/s左右时，应按具体情况确定是否设置掺气减蚀设施。在流速大于35m/s时，要设置掺气减蚀设施。掺气减蚀设施要满足的基本条件是在其运用水头范围内保持一个稳定的通气空腔，以保证向下游水流供气，力求通过掺气设施的水流平顺。

1.2 不平整度控制

建筑物表面施工残留的突起物及表面的不平整，可能造成局部压强降低而导致空蚀破坏，因此，要把突起物凿除或研磨成具有一定坡度的平面。控制过水表面的不平整度能减免空蚀。

1.3 改善建筑物过流边壁轮廓形式

这种做法能提高过流边界的压强分布，加大水流空穴数，使之大于初生空穴数。水流边界越平顺，初生空穴数越小，越不容易出现空穴和空蚀。同时要防止在水流中发生局部低压区。所以，将建筑物边壁做成适宜的流线型可避免空蚀。压力洞（孔）进口顶部宜作成1/4的椭圆曲线。中高水头的矩形门槽可改为带错距和倒角的斜坡形门槽，把棱角圆化。压力管道或泄水孔可缩小出口断面以提高洞（孔）内压强，防止空蚀。

1.4 采用抗空蚀性能的护面材料

采用某些护面材料，有利于消除或减缓空蚀破坏。提高护面材料抗水流冲击作用，在一定程度上能消除由于水流冲蚀使表面粗糙而引起的空蚀破坏。有资料证实，高强度的不透水混凝土，能承受30mm的高速水流而不损坏。护面材料的抗磨能力增加，能消除由泥沙磨损产生的粗糙表面，而造成空蚀的可能性。环氧树脂砂浆的抗磨能力，比普通水泥砂浆混凝土及岩石的抗磨能力高约30倍。护面材料本身的抗空蚀能力增加，能够直接消除空蚀破坏，或减缓空蚀破坏作用。水工混凝土的抗空蚀强度，随其抗压强度的增加而增加。所以，在有抗空蚀要求的部位，应选用高标号混凝土。

2 泄水建筑物的冲刷破坏与防治措施

泄水建筑物可能出现局部冲刷破坏的部位有进水口、泄槽、消能工及其下游。破坏的原因有流态紊乱使局部流速加大，地基未处理或处理不彻底，护砌结构不满足要求，泄槽及消能工设计和施工上存在问题，以及运用不当等。防治措施主要是修复破坏部位，改善水流条件，改建护砌结构，改进消能防冲设施，根据操作规程进行施工与管理等。

2.1 进水口冲刷破坏的防治措施

进水口由于山坡陡峻、岩石地质风化，在泄洪或遇暴雨时，可能出现冲刷滑坡塌方，这种情况会把山坡削至稳定边坡，需要时加以护砌。如由于流态不佳，局部流速加大而造成进水口冲刷时，应改善流态。如由于进水渠行进流速太大而造成冲刷，则要降低行近流速或予以砌护。

2.2 泄槽冲刷破坏的防治措施

河岸式溢洪道连接控制段与泄槽间的过渡段及泄槽内的弯道段，水流条件复杂，可能造成冲刷，要把冲刷部位加以护砌加固或将边墙加高、抬高弯道外侧渠底，以改善弯道水流条件。

2.3 底流消能工下游冲刷破坏防治措施

底流消力池内如发生远驱式水跃，会造成下游冲刷。如系消力池深度或长度不够，要加深或加长消力池，或在池内增建辅助消能工。如系下游尾水深度不足，则设法加深尾水或考虑在下游适宜地点增建壅水坝。平原土质河床的水闸过流多为低水头大流量，其闸下底流消能工要使水跃稳定地出现在消力池内，尾坎可向下加深形成防冲齿墙，池后设一定长度的防冲槽，并修建有扩散角的翼墙，使水流在平面上均匀扩散，避免冲刷。