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橡膠壩在圍堰擋水中的應(yīng)用的制作方法

文檔序號(hào):2222655閱讀:579來(lái)源:國(guó)知局
專利名稱:橡膠壩在圍堰擋水中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及水利工程建筑物橡膠壩的新用途,具體地說(shuō)明是涉及橡膠壩在水 利工程圍堰擋水中的應(yīng)用。
背景技術(shù)
橡膠壩,又稱橡膠水閘,是用高強(qiáng)度合成纖維織物做受力骨架,內(nèi)外涂 敷橡膠作保護(hù)層,加工成膠布,再將其錨固于底板上成封閉狀的壩袋,通 過(guò)充排管路用水(氣)將其充脹形成的袋式擋水壩。壩頂可以溢流,并可 根據(jù)需要調(diào)節(jié)壩高,控制上游水位,以發(fā)揮灌溉、發(fā)電、航運(yùn)、防洪、擋 潮等效益。
橡膠壩屬薄壁柔性結(jié)構(gòu),是隨著高分子合成材料的發(fā)展而出現(xiàn)的一種
新型水工建筑物。1957年世界上首座橡膠壩誕生于美國(guó)洛杉磯,壩高 1.52m,長(zhǎng)6.1m,壩袋膠布厚為3mm,強(qiáng)度為90kN/m。此后世界各國(guó)相 繼開(kāi)始興建橡膠壩。我國(guó)于1965年下半年開(kāi)始進(jìn)行橡膠壩的研制建設(shè)工 作,于1966年6月建成我國(guó)第一座橡膠壩一一北京右安門橡膠壩,壩高 3.4m,壩頂長(zhǎng)37.6m,該橡膠壩曾兩次更換壩袋,至今運(yùn)行正常。
橡膠壩自20世紀(jì)90年代以來(lái)在我國(guó)發(fā)展迅速。從1966年到1993年 近三十年中全國(guó)僅建成橡膠壩366座,而據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),截至2006年10 月,我國(guó)的橡膠壩已建成約2000座,近年來(lái)更是以每年新建300座左右 的速度發(fā)展。國(guó)內(nèi)橡膠壩目前最高6m,單跨最長(zhǎng)176m ,多跨最長(zhǎng)1135m, 建于1980年的西藏羊八井橡膠壩海拔4300多米,為我國(guó)海拔最高的橡膠 壩。橡膠壩在我國(guó)分布廣泛,西到新疆維吾爾自治區(qū)石河子市(44。17'N, 86°02'E ),東到黑龍江省雞西市梨樹(shù)區(qū)(45°05'N, 130°41'E),北到 黑龍江省大興安嶺林區(qū)加格達(dá)奇(50°24'N, 124°07'E),南到海南省五指 山市(18°46'N, 109°30'E ),遍布我國(guó)大陸所有的省、自治區(qū)和直轄市。 此外,香港特別行政區(qū)截止1999年已建成橡膠壩20座,臺(tái)灣省也建有橡
3膠壩鋼閘門。
橡膠壩主要適用于低水頭、大跨度的閘壩工程,如用于水庫(kù)溢洪道上 作為閘門或活動(dòng)溢流堰,以增加水庫(kù)庫(kù)容及發(fā)電水頭;用于河道上作為低 水頭、大跨度的滾水壩或溢流堰,可以不用常規(guī)閘的啟閉機(jī)、工作橋等; 用于渠系上作為進(jìn)水閘、分水閘、節(jié)制閘,能夠方便地蓄水和調(diào)節(jié)水位和 流量;用于沿海岸作防浪堤或擋潮閘,由于不受海水浸蝕和海生生物的影 響,比金屬閘門效果好;用于跨度較大的孔口船閘的上、下游閘門;用于 施工圍堰或活動(dòng)圍堰,橡膠活動(dòng)圍堰高度可升可降,并且可從堰頂溢流, 不需取土筑堰可保持河道清潔,節(jié)省勞力并縮短工期;用于城區(qū)園林工程, 采用彩色壩袋,造型優(yōu)美,線條流暢,可為城市建設(shè)增添一道優(yōu)美的風(fēng)景。

發(fā)明內(nèi)容
1. 發(fā)明目的
本發(fā)明實(shí)涉及橡膠壩的新用途,具體地說(shuō)是涉及橡膠壩在圍堰擋水中 的應(yīng)用。
2. 技術(shù)方案
橡膠壩主要由土建部分、壩袋及錨固件,充排水(氣)設(shè)施及控制系 統(tǒng)等部分組成。在上游橫向過(guò)水土石圍堰的頂部修建一個(gè)橡膠壩,擋水時(shí) 向壩袋內(nèi)充水,使橡膠壩升到設(shè)計(jì)高度擋水,維持較高的上游水位進(jìn)行通 航和發(fā)電,來(lái)洪水時(shí),將壩袋內(nèi)的水排空,橡膠壩坍壩過(guò)水。橡膠壩設(shè)計(jì)內(nèi)
外壓力比為1.2,壩高4.85m,有效高度為4.70m,壩袋有效長(zhǎng)度為18.608m。
橡膠壩控制運(yùn)行的原則是升壩蓄水,滿足通航和發(fā)電需要,在汛期河 道發(fā)生洪水時(shí)要坍壩泄洪,避免庫(kù)區(qū)洪水災(zāi)害,并保障橡膠壩安全度汛。
3. 有益效果
橡膠壩在水利工程圍堰擋水中運(yùn)用有以下特點(diǎn)-
一是造價(jià)低。與常規(guī)閘壩相比,可減少投資30% 70%,可節(jié)省鋼材 30% 50%,水泥50%左右,木材60%以上。
二是施工期短。鋼筋混凝土底板和泵房的施工可在兩個(gè)月內(nèi)完成,壩 袋只需3天 15天即可安裝完畢,多數(shù)橡膠壩工程當(dāng)年施工當(dāng)年受益。三是壩體為柔性軟殼結(jié)構(gòu),能抵抗地震、波浪等沖擊,且止水效果好, 跨度大,汛期不阻水,可用于城區(qū)園林美化。
四是維修少,管理方便。橡膠壩袋的使用壽命一般為15 25年。 五是汛期大洪水過(guò)后,河道來(lái)水量減少到適合通航和發(fā)電的流量時(shí), 橡膠壩在半天以內(nèi)可完成升壩蓄水,維持較高的上游水位進(jìn)行通航和發(fā)電 (如果沒(méi)有橡膠壩,大洪水過(guò)后,子堰已被沖走,上游蓄水位最高只到過(guò) 水土石圍堰的堰頂),獲取較大的經(jīng)濟(jì)效益。
四、具體實(shí)施例
橋鞏水電站二期導(dǎo)流方案為二期上游橫向圍堰為過(guò)水土石圍堰,堰
頂高程為73.5m,在過(guò)水圍堰頂部設(shè)置一個(gè)橡膠壩。為保證枯水期二期導(dǎo)流 期間基坑內(nèi)施工人員的安全萬(wàn)無(wú)一失,在橡膠壩下游的圍堰1 : 8的背坡上設(shè) 置一個(gè)土石子堰,子堰頂高程為78.50m。
橡膠壩共分兩跨,壩高4.85m(有效高度4.70m),設(shè)計(jì)內(nèi)外壓比1.2。 橡膠壩底板頂高程為73.5,橡膠壩充到設(shè)計(jì)壓力后壩頂高程為78.2m。壩 袋有效周長(zhǎng)(不包括錨固長(zhǎng)度)為18.608m。壩袋型號(hào)采用JBD-5.0-300-3, 壩袋膠布釆用J300300-3。壩袋顏色為黑色。 橡膠壩控制運(yùn)行原則,枯水期及汛期一般流量時(shí),橡膠壩升壩蓄水, 維持較高的上游水位進(jìn)行通航和發(fā)電,獲取較大的經(jīng)濟(jì)效益,汛期大洪水 時(shí),橡膠壩坍壩增大河道行洪斷面行洪,避免庫(kù)區(qū)洪水災(zāi)害,消除施工期 淹沒(méi)賠償問(wèn)題,并保障橡膠壩安全度汛。
橡膠壩運(yùn)行狀態(tài)
橡膠壩于2008年2月底建成,至2008年10月底拆除,共需運(yùn)行8 個(gè)月。下面對(duì)各個(gè)時(shí)段內(nèi)橡膠壩運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行說(shuō)明
2008年3月1日一2008年5月15日(枯水期)2月底,橡膠壩建 成并完成調(diào)試。之后橡膠壩坍壩,利用橡膠壩后的子堰擋水,利用已建成 的泄水閘控制上游水位為77.5m,進(jìn)行通航和發(fā)電,這段時(shí)間內(nèi)橡膠壩不 運(yùn)行。
2008年5月16日一2008年10月31日(汛期)2008年5月下旬, 在二期基抗內(nèi)共作完成并撤退人員和設(shè)備后,橡膠壩充水升壩,拆除橡膠壩后面的子堰。之后利用橡膠壩擋水,利用已建成的泄水閘控制上游水位
為78.0,進(jìn)行通航和發(fā)電。當(dāng)上游河道來(lái)水量小于6000m/s時(shí),橡膠壩不 需要坍壩,橡膠壩壩頂不參加過(guò)流;當(dāng)上游河道來(lái)水量大于6000m/s時(shí), 橡膠壩坍壩(提前)至過(guò)水圍堰頂73.5m,堰頂過(guò)流。
橡膠壩建成后應(yīng)進(jìn)行試運(yùn)行,試運(yùn)行應(yīng)在橡膠壩生產(chǎn)廠家的指導(dǎo)、配 合下進(jìn)行。充壩前,應(yīng)制定充壩試水方案。充壩時(shí),不得一次將壩袋充至 設(shè)定高度,而應(yīng)按照每次宜充脹的壩袋高度,分多次充壩試水。每次充壩 后,應(yīng)停留一段時(shí)間,觀察壩袋有無(wú)異常情況發(fā)生。橡膠壩上游未擋水吋, 壩袋不宜充脹至設(shè)計(jì)壩高。橡膠壩充水時(shí),應(yīng)打開(kāi)排氣孔,待壩袋充到設(shè) 定壩高時(shí),再將排氣孔關(guān)閉。 橡膠壩的升壩與坍壩 1、橡膠壩升壩 1.1橡膠壩升壩指令
(1) 2008年5月下旬二期基抗導(dǎo)流時(shí)段結(jié)束,橡膠壩開(kāi)始運(yùn)行, 發(fā)出升壩指令;
(2) 2008年5月下旬一2008年10月31日汛期洪水過(guò)后(洪水來(lái) 前坍壩,當(dāng)上游河道來(lái)水量減少到5060m/s時(shí)(雙峰或多峰型紅洪水,兩 洪峰之間流量小于5060m/s的情況除外),可發(fā)出升壩指令,開(kāi)始充水升 壩。
1.2橡膠壩升壩操作
充水升壩前,打開(kāi)水泵房?jī)?nèi)水泵進(jìn)水管和通向壩袋的閥門(打開(kāi)碟閥 D1、 D2、 D3、 D5、 D7及D8,關(guān)閉碟閥D4及D6),然后打開(kāi)水泵電機(jī), 進(jìn)行充水升壩。當(dāng)超壓溢流管向外溢水時(shí),關(guān)閉電機(jī)及各充水閥門。
在充水升壩時(shí),不得一次將壩袋充至設(shè)計(jì)高度,宜按壩高分級(jí)進(jìn)行充 脹,逐級(jí)逐步達(dá)到設(shè)計(jì)壩高,每次停留時(shí)間不得少于0.5h。分級(jí)至少應(yīng)分 兩級(jí)(0.8h、 h, h為設(shè)計(jì)壩高)。充水過(guò)程中要有專人現(xiàn)場(chǎng)觀察,以便發(fā) 現(xiàn)異?,F(xiàn)象時(shí)采取必要的措施。
在充水升壩時(shí),宜先將排氣孔打開(kāi),待壩袋充脹到設(shè)定高度時(shí),再將 排氣孔關(guān)閉。汛期洪水過(guò)后充壩時(shí),由于充壩時(shí)圍堰還在過(guò)水,因此不能在充壩前去打開(kāi)中墩處的排氣閥,此時(shí)可先打開(kāi)位于兩端的排氣孔,等橡
膠壩充到一定高度后(0.6—0.8倍設(shè)計(jì)壩高)再去打開(kāi)中墩處的排氣孔, 待排完氣后再將排氣孔關(guān)閉。
橡膠壩充脹高度不得超過(guò)設(shè)計(jì)高度,壩袋內(nèi)壓力不得大于設(shè)計(jì)壓力。 2、橡膠壩坍壩 2.1橡膠壩坍壩指令
(1) 2008年5月下旬一2008年10月31日汛期預(yù)報(bào)上游來(lái)水量大 于6000m/s時(shí),應(yīng)提前開(kāi)始坍壩。坍壩應(yīng)在壩址處流量上升到6000m/s之 前6小時(shí)或者流量到達(dá)5060m/s時(shí)開(kāi)始(兩個(gè)條件只需要達(dá)到其中一個(gè)條 件就應(yīng)開(kāi)始坍壩)。坍壩時(shí)應(yīng)全開(kāi)8#—11弁泄水閘的閘門。 2.2橡膠壩坍壩操作(不包括試運(yùn)行后的坍壩操作)
根據(jù)洪水預(yù)報(bào)和調(diào)度指令,提前檢査設(shè)備的完好情況和進(jìn)出水閥門的 關(guān)閉情況,如有問(wèn)題應(yīng)及時(shí)檢修,及時(shí)作好坍壩前的準(zhǔn)備工作。
坍壩可根據(jù)情況采取自排或者機(jī)排,汛期坍壩時(shí)應(yīng)采取機(jī)排,以加快 排水速度。自排水打開(kāi)碟閥D5、 D6、 D7、 D8,關(guān)閉D3、 D4等,利用自 排坍壩;機(jī)排時(shí)打開(kāi)碟閥D1、 D2、 D4、 D6、 D7、 D8,關(guān)閉D3、 D5,啟 動(dòng)水泵電機(jī)利用水泵抽排。 實(shí)際效果
由于在二期過(guò)水土石圍堰頂部設(shè)置了橡膠壩,在避免庫(kù)區(qū)洪水災(zāi)害,消 除施工期淹沒(méi)賠償問(wèn)題的同時(shí),保證了汛期較高的上游行通航和發(fā)電水位, 比未設(shè)橡膠壩時(shí)高4.5 5.0m,使電站施工期多發(fā)電量約0.80億kW h,經(jīng)
濟(jì)效益非常顯著。
權(quán)利要求
1、橡膠壩在圍堰擋水中的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種橡膠壩的新用途,尤其是涉及橡膠壩在圍堰擋水中的應(yīng)用。在上游橫向過(guò)水土石圍堰的頂部修建一個(gè)橡膠壩,擋水時(shí)向壩袋內(nèi)充水,使橡膠壩升到設(shè)計(jì)高度擋水,維持較高的上游水位進(jìn)行通航和發(fā)電,來(lái)洪水時(shí),將壩袋內(nèi)的水排空,橡膠壩坍壩過(guò)水。橡膠壩設(shè)計(jì)內(nèi)外壓力比為1.2,設(shè)計(jì)壩高4.85m,有效高度4.70m,壩袋有效長(zhǎng)度為18.608m。橡膠壩在水利工程圍堰擋水中運(yùn)用有以下特點(diǎn)比常規(guī)閘壩更低的造價(jià)、施工工期短、壩體為柔性軟殼結(jié)構(gòu),能抵抗地震,波浪沖擊,止水效果好,跨度大,汛期不阻水等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)E02B7/00GK101538838SQ20091003086
公開(kāi)日2009年9月23日 申請(qǐng)日期2009年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月17日
發(fā)明者但漢仁, 李小莘, 楊文海, 潘雪梅, 黃中良 申請(qǐng)人:廣西電力工業(yè)勘察設(shè)計(jì)研究院;廣西方元電力股份有限公司橋鞏水電站分公司
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