棗莊市山城橡膠壩消能防沖設計分析

劉 燕

（棗莊市水利勘測設計院，山東 棗莊277899）

山城橡膠壩全長66 m，壩高3.5 m，為充水式橡膠壩，蓄水量23.49 萬m3，灌溉面積360 hm2；自建成以來發揮了較好的蓄水灌溉效益。現狀壩袋超過使用年限、老化嚴重、多處撕裂損壞；上游無鋪蓋，滲徑長度不滿足要求；下游無消能防沖措施。為消除橡膠壩安全隱患，恢復橡膠壩蓄水灌溉功能，充分發揮工程效益，對該橡膠壩進行除險加固是必要的。主要建設內容為：橡膠壩原址除險加固，保留壩底板，新建消力池、海漫、防沖槽，拆除改建左右岸翼墻、充排水泵站，并配套建設監測設施。

1 橡膠壩消能防沖設計

橡膠壩消能防沖設計包括消力池、海漫、防沖槽設計，按照橡膠壩運行中可能出現的不利條件，進行橡膠壩的消能防沖設計，最不利工況由壩袋塌落的不同高度及相應上、下游水位試算確定。

1.1 設計標準

消能防沖設計洪水標準為50 年一遇，并考慮泄放流量小于消能防沖設計洪水標準的流量時可能出現的不利情況。

1.2 計算工況

工況Ⅰ：根據《水工設計手冊》（第2 版）第7卷，為避免壩頂溢流時壩袋振動影響壩的正常使用，壩頂溢流水深宜取0.2～0.5 m，本次設計壩頂溢流水深取0.5 m。橡膠壩不塌壩的情況下，壩頂溢流水深取0.5 m 時，上游水位為正常蓄水位加0.5 m 的溢流水深為135.2 m，下游水位為下泄相應流量對應的下游水位。

工況Ⅱ：正常情況，橡膠壩在塌壩的情況下，壩袋塌落的不同高度，泄量由小遞增，下游建立相應水位。上游水位為正常蓄水位134.7 m，下游水位為下泄相應流量對應的下游水位。

1.3 消能防沖計算

按《水閘設計規范》附錄B 中有關公式計算，計算結果詳見表1 和表2。

表1 計算成果表（工況Ⅰ）

1.4 消能防沖計算結果分析

通過以上計算可知，消力池池深不小于0.80 m，設計取0.80 m；消力池長不小于14.01 m，設計取14.5 m；消力池厚度不小于0.54 m，取0.60 m；海漫長度不小于21.48 m，考慮橡膠壩下游河床為②層強風化薄層灰巖，完整性和抗沖刷能力較好，設計取17.0 m。

采用下挖式消力池，總長15.0 m，池深0.8 m，底板厚600 mm，采用C25 鋼筋混凝土結構，下設反濾排水；海漫長17.0 m，采用300 mm厚的C25 鋼筋混凝土結構；拋石防沖槽長6.0 m，槽深1.5 m。

表2 計算成果表（工況Ⅱ）

2 結 語

通過對下挖式消力池池長、池深計算分析，最大池長、池深出現在不同的設計工況，由此可見，橡膠壩的消能防沖設計應按照運行中可能出現的不利條件，選取多種工況，通過試算選定最不利工況。