河道蓄水工程液压坝水工设计

2022-09-11

本文结合某地区河道蓄水工程实例, 对该工程水文地质情况进行了介绍, 还对液压坝水工设计内容进行了分析。河道蓄水工程可以改善当地的生态环境, 也是水环境治理的有效措施, 该地区的河流常年汇入污水, 而且河岸堆放了较多的垃圾, 为了改善这一问题, 政府部门加强了对河流河道的治理, 并计划将其打造成生态景观, 将当地努力建成生态旅游型城市。

一、坝型选择

在河道蓄水工程建设时, 主要的建设项目是在保证两岸防洪安全的同时, 充分发挥当地的自然优势, 打造出河道蓄水景观。这一工程的建设难点在于汛期如何防洪又不碍行洪。在对河道进行美化时, 首先应选择适合的坝型。常见的坝型有橡胶坝、液压坝、钢坝闸等, 在设计前应了解不同坝型的防洪效果、使用寿命、运行维护以及投资金额。通过对比, 设计人员最终选择液压坝这一坝型[1]。

二、液压坝水工设计

由于液压坝完成升坝与塌坝的时间比较短, 门体的寿命长, 而且在防洪的同时不影响行洪, 检修比较方便, 系统操作灵活, 其在农业、渔业以及城市河道景观工程中有着广泛的应用[2]。液压坝也叫做活动坝, 是一项新型的水利技术, 在确定坝型后, 相关工作人员则需要进行水工设计工作, 根据《防洪标准》相关规定, 设计人员需根据蓄水量确定工程级别。由于该工程的蓄水工程为V等, 所以液压坝应满足5级建筑物设计要求。液压坝是水工设计是一项复杂的工作, 具体的设计内容包括基础设计、边墙设计、防渗设计、消能防冲设计、控制室设计以及地基处理等内容[3]。下面笔者结合工程案例, 对液压坝水工设计的具体内容进行一一介绍。

(一) 基础设计

基础设计需要确定液压坝施工的基础参数, 该工程采用了C25钢筋混凝土筏式基础, 基础顶面需要与河床齐平, 根据相关要求, 设计人员确定液压装置埋设厚度为1.9m。基础设计应考虑坝体坍落宽度, 还要满足河流上下游施工检修要求, 结合顺水流的方向, 将底板的长设定为8m。在底板上, 每6m设置一个伸缩缝, 而且还要设置橡胶止水带, 并用中密度闭孔泡沫板对缝隙进行填充。

(二) 边墙设计

根据C25钢筋混凝土重力式挡土墙结构特点, 在与底板形成整体后, 顶宽为0.3-0.5m, 临水侧为直立面, 背水侧边坡1:0.3, 边墙高为3.5-4.5。消力池边墙采用的是悬臂式挡土墙结构, 顶宽0.5m, 底宽4.9-6.2m, 临水侧为直立面, 背水侧边坡1:0.07。

(三) 防渗设计

液压坝水工设计需要保证防渗设计的质量, 河道蓄水工程将被作为当地的旅游景点, 只有提高防渗设计质量, 才能保证观光旅游的安全性[4]。设计人员根据水闸设计规范, 保证液压坝渗透稳定性, 采用有效的措施延长液压坝渗径, 可以在底板的下面设置塑性混凝土防渗墙, 确定深度为10m。在液压坝上游设格宾石笼护底, 长度为5m, 同样是C25钢筋混凝土结构, 在液压坝与消力池之间, 应设置伸缩缝, 并且采用橡胶止水带, 同样做好缝隙的填充工作, 与底板一样采用中密度闭孔泡沫板。

(四) 消能、防冲设计

由于该液压坝上游采用的格宾石笼的长度为5m, 宽度为3m, 厚度为0.5m, 下游采用的是底流消能设计, 所以经过专业的计算, 可以确定消力池的规格, 池深为0.8m, 长度为12m。消力池与橡胶坝底板是由1:4的斜坡连接在一起, 消力池后面的格宾石笼防护长度为20m, 厚度为1m。

消力池的池深d可以根据下列公示计算得出:

消力池底板厚度的计算公式如下:

在防冲设计时, 需要确定海漫及防冲槽的数值, 其中海漫长度公式如下:

防冲槽的深度计算公式如下:

式中:

q——考虑流量集中后的海漫末端的单宽流量。q=α·q0, 其中q0为海漫末端平均单宽流量, α为集中系数, α=1.05~1.5;

h1——海漫末端的水深, 单位为m;

d——河床砂料的平均粒径, 单位为cm;

k——系数, 1.05~1.22。

防冲槽底宽计算公式如下:

根据上述公式, 得出计算结果, 海漫长度为20m, 所以, 在消力池下游的格宾石笼海漫长度最终确定为20m, 厚度为1m, 防冲槽深度为1.5m。

(五) 控制室设计

河道蓄水工程中, 8个液压坝都需设有控制室, 除了4#液压坝的控制室设在右岸, 其他七个都设在河道的左岸边墙位置。控制室均为地下室泵房, 长宽高分别是3、2.3、1.5m。

(六) 地基处理

该工程有着得天独厚的地理条件, 基础位于天然地基上, 可以保证厂房建设的安全性。在进行地基处理时, 需要做好夯实工作, 保证地基压实度≥0.94, 相对密度≥0.65。

三、结语

本文结合工程实例, 对液压坝水工设计进行了介绍, 其在河道景观工程中有着广泛的应用, 可以有效改善河道周围污染问题, 实现水环境的整治。该河道蓄水工程的建成促进了生态旅游城市的建设, 选择液压坝是因为其具有不阻水的优势, 适用范围比较广, 可以应用在泥沙淤积的河岸上, 而且有效提高了河道防洪效果, 保证保证旅游景点的安全性。液压坝相比其他坝型有着较多应用优势, 在河道治理工程中有着广泛的应用, 合理应用水工设计, 可以促进液压坝这项活动坝新技术更好的推广。

摘要：本文结合某河道蓄水工程实例, 对液压坝水工设计方案进行了介绍, 设计人员需要重视液压坝防渗、消能、边墙等方面的问题, 做好防冲计算, 还要选择正确的设计参数, 优化设计方案, 这样才能保证河道蓄水工程的整体质量。

关键词：液压坝水工设计,防渗消能