水力自控翻板閘在團(tuán)山子攔河壩中的應(yīng)用

1、    水力自控翻板閘在團(tuán)山子攔河壩中的應(yīng)用    姜麗【摘 要】通過(guò)對(duì)團(tuán)山子攔河壩工程壩型的選擇進(jìn)行分析，提出了水利自控翻板閘在本溪市太子河上的實(shí)際應(yīng)用，指出了蓄水后既能改善城市生態(tài)環(huán)境，又能滿足城市防洪要求，為相關(guān)工程提供了有益的借鑒?！娟P(guān)鍵詞】翻板閘；防洪；生態(tài)；推廣 tv663+.8 b t2011-12(03)-16181 概況團(tuán)山子攔河壩工程位于太子河（本溪市城區(qū)段）干流上，壩址左岸壩軸線端點(diǎn)位于濱河南路堤腳附近，軸線坐標(biāo)：x=71491.72，y=59467.30，右岸壩軸線端點(diǎn)位于沙窩，軸線坐標(biāo)： x=71667.77，y=59345.6

2、2。工程等級(jí)為等，其主要建筑物級(jí)別為級(jí)，次要建筑物及臨時(shí)建筑物亦為級(jí)。團(tuán)山子攔河壩工程壩長(zhǎng)214m,壩址以上回水長(zhǎng)度約為4.1km,回水面積約為123萬(wàn)平方米。團(tuán)山子攔河壩工程的修建對(duì)改善地區(qū)自然生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一具有重要意義。2 閘板的選用依據(jù)本溪市的城市規(guī)劃，需在河道上修建一座攔河壩，以便形成一片人工水域。根據(jù)管理運(yùn)用方便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、洪水期不影響河道行洪的原則，壩型選用水力自控翻板閘門(mén)（以下簡(jiǎn)稱翻板閘）。水力自控翻板閘門(mén)總長(zhǎng)204.6m，每扇寬×高為10m×5m，共20扇。為防止汛期一些漂浮物和浪材對(duì)門(mén)體造成破壞，在翻板閘前布設(shè)混凝土防護(hù)墩，間距

3、5.0m。水力自控翻板閘是利用水力和閘門(mén)重量平衡的原理，增設(shè)阻尼反饋系統(tǒng)來(lái)達(dá)到閘門(mén)隨上游水位抬高，而自動(dòng)逐漸開(kāi)啟泄流；上游水位下降，而自動(dòng)逐漸回關(guān)蓄水，使上游水位始終保持在要求的范圍內(nèi)（即上游正常水位）。它是一種雙支點(diǎn)帶連桿的閘門(mén)，它是根據(jù)閘前水位的變化依靠其水力平衡作用，自動(dòng)控制閘門(mén)開(kāi)啟和關(guān)閉，此種閘門(mén)由門(mén)葉、支腿、支墩、滾輪、連桿等部件組成，當(dāng)上游來(lái)流量加大，門(mén)上游水位抬高，動(dòng)水壓力對(duì)支點(diǎn)力矩大于門(mén)重與摩阻力對(duì)支點(diǎn)力矩時(shí),閘門(mén)自動(dòng)開(kāi)啟到一定傾角，直到在該傾角下,動(dòng)水壓力支點(diǎn)力矩等于門(mén)重對(duì)支點(diǎn)力矩，達(dá)到該流量下新的平衡，流量不變時(shí)開(kāi)啟角度也不變，而當(dāng)上游流量較少到一定程度時(shí)，使門(mén)重對(duì)支點(diǎn)力矩

4、大于動(dòng)水壓力與摩阻力對(duì)支點(diǎn)力矩時(shí)，翻板閘可自行回關(guān)到一定角度，達(dá)到該流量下新的平衡。翻板閘結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖1水力自控翻版閘結(jié)構(gòu)圖攔河壩蓄水效果如圖2所示。圖2攔河壩蓄水效果圖3 水利自控翻板閘的優(yōu)點(diǎn)（1）原理獨(dú)特、作用微妙、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、運(yùn)行安全。（2）施工簡(jiǎn)便、造價(jià)合理，投資僅為常規(guī)門(mén)的1/2左右。（3）自動(dòng)起閉，自控水位準(zhǔn)確，運(yùn)行時(shí)穩(wěn)定性良好。管理方便安全、省人、省事、省時(shí)、省力。（4）門(mén)體為預(yù)制鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，僅支承部分為金屬結(jié)構(gòu)。維修方便，費(fèi)用低。（5）由于能準(zhǔn)確自動(dòng)調(diào)控水位，就當(dāng)前水資源短缺，在合理使用和利用水資源有其獨(dú)到之處。4 壩體穩(wěn)定分析4.1抗滑穩(wěn)定計(jì)算設(shè)計(jì)條件：上游

5、水深5.0m，底板抗滑穩(wěn)定計(jì)算：kc=kc式中kc計(jì)算抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)；壩基底面與基礎(chǔ)之間的摩擦系數(shù)，f0.5；g作用在壩底板上的全部豎向荷載之和；h作用在壩底板上的全部水平荷載之和；kc基礎(chǔ)底面潤(rùn)胥抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)，kc1.25。經(jīng)計(jì)算，翻板壩抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)kc1.36kc1.25，故滿足要求。另外，翻板壩底板前后均設(shè)置了齒墻，更增加了底板的抗滑穩(wěn)定性。4.2壩基應(yīng)力壩基底壓力由下式確定在：=±式中t壩底寬；w垂直力的總和（向下為正，向上為負(fù)）；m全部垂直力和水平力對(duì)計(jì)算截面形心的力矩。經(jīng)計(jì)算max=0.044mpa, min=0.0417mpa。壩基底壓力不均勻系數(shù)為：pmax

6、/ pmin=0.044/0.0417=1.05。通過(guò)計(jì)算表明，基底壓力小于地基允許承載力p允=0.4 mpa，基底壓力不均勻系數(shù)小于規(guī)范允許值。計(jì)算結(jié)果表明，現(xiàn)狀壩體的穩(wěn)定安全系數(shù)滿足規(guī)范要求。5 施工注意事項(xiàng)翻板壩在南方運(yùn)用比較廣泛，而在北方用的較少，考慮到東北地區(qū)氣候寒冷，必須考慮翻板壩底板以及面板的冬季防凍問(wèn)題，在施工及管理過(guò)程中必須注意以下問(wèn)題。（1）在北方施工時(shí)，混凝土抗凍等級(jí)均為f200，冬季施工應(yīng)根據(jù)具體情況采取保溫措施。（2）攔河壩兩岸施工及隔墻施工時(shí)，注意預(yù)留兩側(cè)止水的位置，閘門(mén)上下游80m內(nèi)河床高程不得高于閘底高程。（3）混凝土構(gòu)件現(xiàn)場(chǎng)預(yù)制加工，閘門(mén)總寬度過(guò)大時(shí)，要求按每

7、7扇左右用隔墻分段布置。隔墻要求先在壩面預(yù)留坑槽,在閘門(mén)安裝完成之后再澆筑，金屬構(gòu)件采用zg45及q235a。（4）此閘門(mén)在運(yùn)轉(zhuǎn)中，主要是軌道與滾輪接觸部分，需要加強(qiáng)檢查，如遇飄浮物（竹木稻草等）的卡攔、阻塞，閘門(mén)則不能自動(dòng)回關(guān)，或者回關(guān)后也會(huì)漏水，此時(shí)必需將閘門(mén)用葫蘆拉（吊）起；用人工清除雜物后再回關(guān)。（5）閘門(mén)在蓄水運(yùn)行中，切忌成人和小孩在門(mén)前游泳、玩水，以免發(fā)生意外的人身安全事故。（6）閘門(mén)檢修：每年的汛期前或洪水后要對(duì)閘門(mén)的金屬件（如螺栓）逐個(gè)進(jìn)行檢查，遇螺母有松牙時(shí)，應(yīng)用扳手旋緊；以確保閘門(mén)的運(yùn)轉(zhuǎn)安全；每2年左右要對(duì)閘門(mén)的金屬件（除不要求或不見(jiàn)光部分）進(jìn)行防銹油漆處理，以維護(hù)閘門(mén)之長(zhǎng)久運(yùn)用。6 結(jié)語(yǔ)水力自控翻板閘施工簡(jiǎn)捷，管理方便。用于水庫(kù)溢洪道，能自動(dòng)調(diào)節(jié)庫(kù)容，發(fā)揮水庫(kù)最高效益，又確保水庫(kù)安全；用于水電站，可按當(dāng)?shù)厮囊?，結(jié)合裝機(jī)容量，求得最大經(jīng)濟(jì)效益，用于城市環(huán)保，蓄水后既能改善城市生態(tài)環(huán)境，又能滿足城市防洪要求，適合廣泛應(yīng)用。參考文獻(xiàn)1本溪市水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.團(tuán)山子攔河壩工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告r.20072水利部長(zhǎng)江水利委員會(huì)長(zhǎng)江勘測(cè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院.sl水工鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范s.191-2008.北京:中國(guó)水利水電出版