水利工程論文-鄭州黃河長管袋結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)壩應(yīng)用效果分析.doc

水利工程論文-鄭州黃河長管袋結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)壩應(yīng)用效果分析摘要：鄭州黃河長管袋結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)壩近年來出險(xiǎn)具有猛墩猛蟄的特點(diǎn)，往往土胎裸露，在大水或險(xiǎn)惡水流條件下出險(xiǎn)并迅速垮壩的威脅較大。其出險(xiǎn)的原因在于長管袋排體在水流的長期作用下，突然發(fā)生滑動(dòng)或斷裂破壞。該壩型給巡壩查險(xiǎn)、預(yù)防出險(xiǎn)造成困難。隨著長管袋的日益變形、破壞，其出險(xiǎn)將會(huì)加劇。建議對該壩型進(jìn)行加固處理，設(shè)置類似于險(xiǎn)工工程的根石臺。該壩型還有許多專業(yè)技術(shù)問題需要進(jìn)行深入的研究，該壩型的繼續(xù)實(shí)驗(yàn)應(yīng)在重大改進(jìn)后進(jìn)行。關(guān)鍵詞：分析應(yīng)用效果長管袋實(shí)驗(yàn)壩鄭州黃河不搶險(xiǎn)結(jié)構(gòu)壩是治黃工作者長期以來所不懈追求的理想。長管袋結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)壩作為不搶險(xiǎn)壩的一種嘗試，自1998年以來，在鄭州黃河棗樹溝等河道整治工程中得到了較大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)。圖1鄭州黃河棗樹溝河道整治工程俯瞰1長管袋實(shí)驗(yàn)壩結(jié)構(gòu)型式1.1褥墊沉排壩修建褥墊沉排結(jié)構(gòu)壩32道，分別為棗樹溝控導(dǎo)工程-422壩、保合寨控導(dǎo)工程1823壩、馬渡下延工程94壩，該壩型斷面結(jié)構(gòu)如圖2。1.2排體進(jìn)占壩修建排體進(jìn)占結(jié)構(gòu)壩17道壩，即桃花峪控導(dǎo)1524壩、馬渡下延95101壩，該壩型斷面結(jié)構(gòu)如圖3。1.3土工布護(hù)底、長管袋進(jìn)占結(jié)構(gòu)壩修建土工布鋪蓋護(hù)底、長管袋進(jìn)占結(jié)構(gòu)壩1道，即九堡下延142壩，該壩型斷面結(jié)構(gòu)如圖4。九堡下延142壩修建時(shí)護(hù)底土工布鋪設(shè)十分困難，因其鋪設(shè)質(zhì)量較差，所以實(shí)驗(yàn)價(jià)值不大。該壩自2000年1月份建成后多不靠河，在2002年8月6日9月14日短暫靠邊溜的時(shí)間里，出險(xiǎn)15次，體積1928m3，呈現(xiàn)了小險(xiǎn)、多出、緊搶的局面，其出險(xiǎn)特點(diǎn)同傳統(tǒng)壩無異，說明土工布沒有鋪設(shè)到位或土工布鋪蓋沒有起到預(yù)期的護(hù)底作用。本文以下所稱長管袋結(jié)構(gòu)壩均指褥墊沉排壩和排體進(jìn)占壩而言，不包括土工布護(hù)底、長管袋進(jìn)占結(jié)構(gòu)壩。2褥墊沉排壩近年來的靠河特點(diǎn)棗樹溝工程自建成后至今靠河良好，工程中下段靠河幾率大約在70%左右，但422壩間各褥墊沉排壩靠河時(shí)，上部壩體均處于著水不著溜或靠溜不緊的狀態(tài)，沒有出現(xiàn)過明顯緊靠邊溜或緊靠大溜的情況。這是因?yàn)檫@些壩的下部距上口石邊沿以外大約40m范圍內(nèi)的河床都有長管袋褥墊沉排護(hù)底，水下褥墊沉排起了挑溜外移的作用。近年來，雖然棗樹溝長管袋褥墊沉排壩上部壩體均處于著水不著溜或靠溜不緊的狀態(tài)，但其下部褥墊遠(yuǎn)端靠溜較緊，遠(yuǎn)端靠溜也即為丁壩靠溜。褥墊沉排壩的這種靠溜特點(diǎn)目前只在棗樹溝工程存在；保合寨1823壩尚沒有靠過河；馬渡94壩只是單壩沉排，其相鄰丁壩都沒有沉排護(hù)底，故而也沒有明顯的靠溜不緊現(xiàn)象。排體進(jìn)占壩雖然也有管袋排體護(hù)底，但其寬度僅有8m，范圍相對較小，沒有明顯的靠溜不緊現(xiàn)象。3長管袋結(jié)構(gòu)壩出險(xiǎn)特點(diǎn)3.1建成初期出險(xiǎn)少截止2003年9月20日，鄭州黃河長管袋結(jié)構(gòu)壩的建成時(shí)間、靠溜幾率、出險(xiǎn)情況見表1。淺基修做的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)壩，一靠河即大小險(xiǎn)情接連不斷，單壩出險(xiǎn)數(shù)十次、拋石40005000m3后才逐步趨于穩(wěn)定，和長管袋實(shí)驗(yàn)壩同期修建的鄭州黃河保合寨控導(dǎo)3941壩、趙口控導(dǎo)18壩都是這種情況。鄭州黃河長管袋結(jié)構(gòu)壩在近年的運(yùn)用中，大部分靠河良好，的確出險(xiǎn)少，這一方面的效果是明顯的，和同期修建的保合寨控導(dǎo)3941壩、趙口控導(dǎo)18壩等傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)壩形成了鮮明的對照。不僅棗樹溝工程的褥墊沉排壩具有出險(xiǎn)少的特點(diǎn)，桃花峪工程、馬渡下延工程的排體進(jìn)占壩也明顯的出險(xiǎn)少。3.2壩前水勢平穩(wěn)、猛墩猛蟄長管袋結(jié)構(gòu)壩近年來雖然出險(xiǎn)少，但還是出現(xiàn)了一些險(xiǎn)情，如棗樹溝工程1壩、14壩、16壩、17壩，桃花峪工程15壩等，其出險(xiǎn)特點(diǎn)及對搶護(hù)的要求與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)壩有很大的不同。褥墊沉排壩出險(xiǎn)時(shí)壩前水勢很平穩(wěn)、沒有明顯的靠溜跡象，如棗樹溝工程14壩（圖5、圖6）、15壩（圖7）、16壩、17壩、18壩（圖8）；褥墊沉排壩在壩前水勢平穩(wěn)的情況下，不僅壩頭、上跨、迎水面較前部位出險(xiǎn)，而且迎水面較后部位也有較大的墩蟄險(xiǎn)情出現(xiàn)，如棗樹溝工程14壩；排體進(jìn)占壩出險(xiǎn)時(shí)壩前水勢一般也不險(xiǎn)惡，遠(yuǎn)劣于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)壩出險(xiǎn)，如桃花峪工程15壩（圖9）。無論是褥墊沉排壩還是排體進(jìn)占壩，其出險(xiǎn)的方式大都是猛墩猛蟄式的，沒有明顯的出險(xiǎn)征兆，一出險(xiǎn)就相對較大，往往土胎裸露，但也往往相對穩(wěn)定。這里講的相對穩(wěn)定是指險(xiǎn)情不再繼續(xù)快速發(fā)展，可以相對從容的進(jìn)行搶護(hù)，但這也只是在近年小水作用下的情況。長管袋結(jié)構(gòu)壩尚沒有經(jīng)過大水考驗(yàn)，在大水或險(xiǎn)惡水流條件下猛墩猛蟄出險(xiǎn)后未必就是相對穩(wěn)定的，其土胎裸露，險(xiǎn)情迅速發(fā)展并垮壩的威脅不僅存在、而且還比較大。4長管袋結(jié)構(gòu)壩出險(xiǎn)機(jī)理探討4.1管袋布突然斷裂破壞，發(fā)生猛墩猛蟄險(xiǎn)情水流在傳統(tǒng)壩前只要淘刷河床就會(huì)形成沖刷坑，傳統(tǒng)壩的根坦石就下蟄、坍塌而出險(xiǎn)。褥墊沉排壩出險(xiǎn)與傳統(tǒng)壩出險(xiǎn)有著較大的不同。從表面上看，長管袋結(jié)構(gòu)壩出險(xiǎn)時(shí)壩前水勢平穩(wěn)、沒有明顯的靠溜跡象，但其出險(xiǎn)是水流從其長管袋遠(yuǎn)端開始、較長時(shí)期作用的結(jié)果。褥墊沉排壩的褥墊在水下經(jīng)水流的較長時(shí)期作用，會(huì)在某些部位發(fā)生沉陷變形，而這些變形是不均勻的；褥墊沉排壩的褥墊排體由多個(gè)褥墊排體塊組