旁通管在沂水北社橡膠壩工程中的應用

2015-07-28 07:36:25王芹臨沂市水利勘測設計院山東臨沂276000

山東水利 2015年9期

王芹（臨沂市水利勘測設計院，山東臨沂 276000）

旁通管在沂水北社橡膠壩工程中的應用

王芹
（臨沂市水利勘測設計院，山東臨沂 276000）

【摘要】介紹了橡膠壩旁通管的特點和優勢，簡述了旁通管在沂水北社橡膠壩工程中的應用情況，分析了其節能效益。

【關鍵詞】橡膠壩；供排水系統；旁通管

橡膠壩與常規閘壩相比，具有結構簡單、建設期短、造價低、不阻水、維修少、操作靈活及管理方便等優點。隨著社會的發展，橡膠壩技術的應用已經由單純的滿足防洪需求提升至滿足水生態、水景觀和水環境等多種功能，橡膠壩在城市水利建設中的應用越來越廣泛。目前橡膠壩的排水方式主要為機排。為滿足景觀、灌溉需求以及對水位的不同要求，需要頻繁啟動排水泵，從而造成排水泵的運行費用、維護費用也相應的增大。在橡膠壩排水系統設計中，通過增加旁通管的措施，減少了排水泵的工作時間，從而降低了工程運行的費用，同時增加了安全儲備，達到了節能減排的目的。

1　旁通管的特點和優勢

橡膠壩旁通管布置在泵房內，是連接母管和泵房外排水管的管道，由蝶閥單獨控制。橡膠壩在非汛期攔蓄水位變動時，不用啟動排水泵，橡膠壩通過單獨的旁通管將壩袋內的水自流排至下游河道，從而極大降低了橡膠壩的運行費用，節約了橡膠壩的運行管理成本，實現了工程的節能減排。

2　工程實例

2.1工程概況

北社橡膠壩工程位于沂河中泓樁號155+ 230處，屬北暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候區。從多年統計資料看，該流域降雨年際變化較大。降雨主要集中在6～9月，約占全年的73.8%。多年平均降雨量為807mm，降水年際變化較大。根據《中國地震動參數區劃圖》(GB18306-2001)規定，北社橡膠壩壩址區地震動峰值加速度為0.20 g，相應地震基本烈度為VIII度。

橡膠壩20年一遇設計洪峰流量為4 800m3/s，相應設計洪水位125.39m；50年一遇設計洪峰流量為6 100m3/s，相應設計洪水位126.17m。北社橡膠壩設計壩高5.0m，共5節，每節凈寬90m，攔河壩總長為457.2 m。橡膠壩壩底板高程為120.0m，正常蓄水位125.00m，蓄水量675萬m3，正常蓄水水面面積2.3 km2，回水長度4.89 km。橡膠壩設于主河槽內，由壩室段及上、下游連接段組成。左岸設有泵站，泵站與壩室段設于壩前鋪蓋下的供、排水管路系統相連通。

2.2結構設計

壩袋底板采用C30鋼筋混凝土結構，底板頂面高程120.00m，壩底板上游設C30鋼筋混凝土鋪蓋，鋪蓋前端高程為119.00m，水平段頂高程120.00m。橡膠壩迎水口岸墻采用C30鋼筋混凝土懸臂式擋土墻。下游連接段由陡坡段、消力池、海漫及岸翼墻組成。陡坡段和消力池采用C30鋼筋混凝土結構，消力池前段設置PVCΦ50塑料排水管，出口包反濾土工布2層，間距為2.0m，梅花狀布置。消力池后接海漫，海漫采用塊石混凝土結構，海漫后為拋亂石防沖槽，消力池岸墻采用C30鋼筋混凝土懸臂式擋土墻。

2.3壩袋設計

橡膠壩壩袋為充水式壩袋，壩袋設計內壓比為1.3，壩袋強度安全系數K>7，正常蓄水位125.00m。根據《橡膠壩技術規范》附錄C中的表C.0.1的要求，適合本工程的壩袋壩袋型號為JBD5.0-300-3；膠布型號為J300300-3。壩袋錨固采用壓板螺栓雙錨固線結構，螺栓間距為0.2m。錨固構件必須滿足強度、剛度與耐久性的要求。經計算，正錨：d≥3.4 cm；側錨：d≥3.0 cm。錨栓選用：正錨Φ36mm，L=1 300mm，側錨Φ36mm，L=1 300mm。墊板、壓板采用廠家定型產品，墊板間設2mm縫，壓板板間設4mm縫。

2.4供排水設計

北社橡膠壩壩袋的充水水源采用河水，經供水泵室過濾后充入壩袋。壩袋充脹起壩所需時間綜合考慮工程投資和控制運用、典型洪水過程特點、已建工程經驗等因素，確定壩袋充水時間為36 h。在不影響攔河橡膠壩塌壩安全泄洪的條件下，應適當考慮利用漲水歷時確定壩袋排水時間，根據以上情況，綜合確定壩袋排水時間為3 h。

北社橡膠壩供排水系統由左岸控制室控制，排水泵選用4臺SLB500-12.5A立式離心泵（3 用1備）；供水泵選用2臺SLB250-12.5A立式離心泵（1用1備)。

橡膠壩管路系統布置由供水、排水系統兩部分組成。供水部分由設于集水井的供水泵經供水管供至母管→主管→支管→壩袋充注；排水部分由設于泵室的排水泵將壩袋內的水通過支管→主管→母管→泵后排水管→排出壩袋。主管共分為3根，1#主管采用管徑710mm的PE管連接左岸兩節壩袋；2#主管采用管徑500 mm的PE管連接中間一節壩袋；3#主管采用管徑710mm 的PE管連接右岸兩節壩袋。支管采用PE管，管徑為315mm，支管進口與壩袋相連接，出口與主管相連接。母管管徑DN1000，兩端采用鋼板封堵，鋼板厚10mm。排水管分為機排管和旁通管兩種型式，機排管水管采用DN700的排水鋼管，進口連接母管，出口連接排水泵，泵室外連接的排水鋼管出口設拍門，拍門中心高程為123.40m。旁通管管徑為DN500，旁通管經由蝶閥與母管相連接，出口高程118.80m，出口由消力池直接排入下游河道。北社橡膠壩的排水管軸側圖和旁通管連接母管大樣圖見圖1。

本工程壩袋充水總容積大，在壩袋排水設計方面，設計通過增加使用旁通管方式，橡膠壩在非汛期調節時可不用啟動排水泵，不經過機排管道，直接由橡膠壩旁通管道開閥排水即可。根據統計，使用旁通管后，每塌壩一次，即可節約用電量約675 kW·h，同時節省空耗用電量約21 000 kW·h；在橡膠壩日常調節時，利用旁通管每降低壩高1 m，即可節約電量約135 kW·h。水泵運行次數的減少在節約電量的同時，水泵的運行維修費用也相應的減少了，從而使得整個橡膠壩的運行管理費用成本得到了很大程度的降低，真正實現了工程的節能效應。