旁通管在沂水北社橡胶坝工程中的应用

2015-07-28王芹临沂市水利勘测设计院山东临沂276000

山东水利 2015年9期

关键词：橡胶坝

王芹（临沂市水利勘测设计院，山东临沂 276000）

旁通管在沂水北社橡胶坝工程中的应用

王芹
（临沂市水利勘测设计院，山东临沂 276000）

【摘要】介绍了橡胶坝旁通管的特点和优势，简述了旁通管在沂水北社橡胶坝工程中的应用情况，分析了其节能效益。

【关键词】橡胶坝；供排水系统；旁通管

橡胶坝与常规闸坝相比，具有结构简单、建设期短、造价低、不阻水、维修少、操作灵活及管理方便等优点。随着社会的发展，橡胶坝技术的应用已经由单纯的满足防洪需求提升至满足水生态、水景观和水环境等多种功能，橡胶坝在城市水利建设中的应用越来越广泛。目前橡胶坝的排水方式主要为机排。为满足景观、灌溉需求以及对水位的不同要求，需要频繁启动排水泵，从而造成排水泵的运行费用、维护费用也相应的增大。在橡胶坝排水系统设计中，通过增加旁通管的措施，减少了排水泵的工作时间，从而降低了工程运行的费用，同时增加了安全储备，达到了节能减排的目的。

1　旁通管的特点和优势

橡胶坝旁通管布置在泵房内，是连接母管和泵房外排水管的管道，由蝶阀单独控制。橡胶坝在非汛期拦蓄水位变动时，不用启动排水泵，橡胶坝通过单独的旁通管将坝袋内的水自流排至下游河道，从而极大降低了橡胶坝的运行费用，节约了橡胶坝的运行管理成本，实现了工程的节能减排。

2　工程实例

2.1工程概况

北社橡胶坝工程位于沂河中泓桩号155+ 230处，属北暖温带半湿润大陆性季风气候区。从多年统计资料看，该流域降雨年际变化较大。降雨主要集中在6～9月，约占全年的73.8%。多年平均降雨量为807mm，降水年际变化较大。根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)规定，北社橡胶坝坝址区地震动峰值加速度为0.20 g，相应地震基本烈度为VIII度。

橡胶坝20年一遇设计洪峰流量为4 800m3/s，相应设计洪水位125.39m；50年一遇设计洪峰流量为6 100m3/s，相应设计洪水位126.17m。北社橡胶坝设计坝高5.0m，共5节，每节净宽90m，拦河坝总长为457.2 m。橡胶坝坝底板高程为120.0m，正常蓄水位125.00m，蓄水量675万m3，正常蓄水水面面积2.3 km2，回水长度4.89 km。橡胶坝设于主河槽内，由坝室段及上、下游连接段组成。左岸设有泵站，泵站与坝室段设于坝前铺盖下的供、排水管路系统相连通。

2.2结构设计

坝袋底板采用C30钢筋混凝土结构，底板顶面高程120.00m，坝底板上游设C30钢筋混凝土铺盖，铺盖前端高程为119.00m，水平段顶高程120.00m。橡胶坝迎水口岸墙采用C30钢筋混凝土悬臂式挡土墙。下游连接段由陡坡段、消力池、海漫及岸翼墙组成。陡坡段和消力池采用C30钢筋混凝土结构，消力池前段设置PVCΦ50塑料排水管，出口包反滤土工布2层，间距为2.0m，梅花状布置。消力池后接海漫，海漫采用块石混凝土结构，海漫后为抛乱石防冲槽，消力池岸墙采用C30钢筋混凝土悬臂式挡土墙。

2.3坝袋设计

橡胶坝坝袋为充水式坝袋，坝袋设计内压比为1.3，坝袋强度安全系数K>7，正常蓄水位125.00m。根据《橡胶坝技术规范》附录C中的表C.0.1的要求，适合本工程的坝袋坝袋型号为JBD5.0-300-3；胶布型号为J300300-3。坝袋锚固采用压板螺栓双锚固线结构，螺栓间距为0.2m。锚固构件必须满足强度、刚度与耐久性的要求。经计算，正锚：d≥3.4 cm；侧锚：d≥3.0 cm。锚栓选用：正锚Φ36mm，L=1 300mm，侧锚Φ36mm，L=1 300mm。垫板、压板采用厂家定型产品，垫板间设2mm缝，压板板间设4mm缝。

2.4供排水设计

北社橡胶坝坝袋的充水水源采用河水，经供水泵室过滤后充入坝袋。坝袋充胀起坝所需时间综合考虑工程投资和控制运用、典型洪水过程特点、已建工程经验等因素，确定坝袋充水时间为36 h。在不影响拦河橡胶坝塌坝安全泄洪的条件下，应适当考虑利用涨水历时确定坝袋排水时间，根据以上情况，综合确定坝袋排水时间为3 h。

北社橡胶坝供排水系统由左岸控制室控制，排水泵选用4台SLB500-12.5A立式离心泵（3 用1备）；供水泵选用2台SLB250-12.5A立式离心泵（1用1备)。

橡胶坝管路系统布置由供水、排水系统两部分组成。供水部分由设于集水井的供水泵经供水管供至母管→主管→支管→坝袋充注；排水部分由设于泵室的排水泵将坝袋内的水通过支管→主管→母管→泵后排水管→排出坝袋。主管共分为3根，1#主管采用管径710mm的PE管连接左岸两节坝袋；2#主管采用管径500 mm的PE管连接中间一节坝袋；3#主管采用管径710mm 的PE管连接右岸两节坝袋。支管采用PE管，管径为315mm，支管进口与坝袋相连接，出口与主管相连接。母管管径DN1000，两端采用钢板封堵，钢板厚10mm。排水管分为机排管和旁通管两种型式，机排管水管采用DN700的排水钢管，进口连接母管，出口连接排水泵，泵室外连接的排水钢管出口设拍门，拍门中心高程为123.40m。旁通管管径为DN500，旁通管经由蝶阀与母管相连接，出口高程118.80m，出口由消力池直接排入下游河道。北社橡胶坝的排水管轴侧图和旁通管连接母管大样图见图1。

本工程坝袋充水总容积大，在坝袋排水设计方面，设计通过增加使用旁通管方式，橡胶坝在非汛期调节时可不用启动排水泵，不经过机排管道，直接由橡胶坝旁通管道开阀排水即可。根据统计，使用旁通管后，每塌坝一次，即可节约用电量约675 kW·h，同时节省空耗用电量约21 000 kW·h；在橡胶坝日常调节时，利用旁通管每降低坝高1 m，即可节约电量约135 kW·h。水泵运行次数的减少在节约电量的同时，水泵的运行维修费用也相应的减少了，从而使得整个橡胶坝的运行管理费用成本得到了很大程度的降低，真正实现了工程的节能效应。