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橡胶坝由于其结构简单、造价低、工期短、自重轻以及汛期不阻水等优点,在河道上广泛使用。目前,橡胶坝在我国发展较快,在河南省也得到了广泛的应用。据了解有些市、县正在或计划兴建橡胶坝,可以说橡胶坝遍布全省各地,并呈现出继续发展的趋势。从已建成并投入使用的情况看,绝大多数橡胶坝在调蓄水资源、改善水环境、发展农田灌溉和旅游事业等方面发挥了积极的作用,工程效益十分显著。
橡胶坝控制系统主要包括橡胶坝袋的充胀和排空。坝袋的充排方式有充水坝袋、充气坝袋和充水充气并用坝袋三种,其中充水充气并用坝袋的充排方式,要具备充排水和充排气两套设备,造价较高,管理也较复杂,故甚少采用。从目前我国已建成运用的橡胶坝来看,绝大多数采用充水坝袋的充排方式。
1 供排水系统计算
111 计算条件
橡胶坝控制系统充胀与排放所需时间必须与工程运行要求相适应,做到充排水计算既经济合理又安全可靠。橡胶坝供排水计算中,往往因为河道汛期防洪问题而以排水作为控制,因此,在设计计算中注意以下几点。首先根据工程布置方案确定的坝长、坝高,计算出坝袋升高至设计高度时的充水总量;其次根据汛期防洪需要确定橡胶坝坍坝排水时间,一般3～4小时,山洪来势凶猛者015～2小时;根据选用确定的水泵泵型计算出橡胶坝实际短排水时间。充水升坝时间不作为橡胶坝控制系统设备选型的控制因素,可根据供水量大小适当延长。112 水泵机组选型
水泵机组选型首先根据水泵的特性如扬程、吸程(必需的汽蚀余量NPSHr)、流量、效率、电机功率等,满足充、排抽水需要。根据橡胶坝的布置和运行情况,以排水为控制的橡胶坝要求排水水泵具有大流量、低扬程和较大吸程以及高效率的特点;其次选取的水泵泵型要满足设备空间布置,少占用控制室空间。橡胶坝控制系统安装,橡胶坝充排水系统维修,橡胶坝充排气系统维修
水泵流量计算公式:Q=V/nt
式中,Q为水泵所需zui小流量,单位m3
/h;n为水
泵台数;V为坝袋充水容积总量,单位m3
;t为充(升坝)、排(坍坝)水所要求的zui短时间,单位h。113 管路计算
橡胶坝的供排水管路以机排为控制计算条件,排水干管在坍坝时同时抽排各坝段橡胶坝坝体内的水量,管内流量逐渐由远及近分别通过岸边控制室,由水泵抽至下游消力池中,采用下述水力学公式计算。
11311 管道沿程水头损失:hf=λLv2Πd2
g
式中,L为管道长度,单位m;d为管径,单位m;v为通过管道内水的流速,单位m/s;g为重力加速度。
11312 管道局部水头损失:hj=ξv2
/2g
式中,ξ为局部水头损失系数;v为发生局部水头损失的断面水的平均流速,单位m/s;g为重力加速度。
11313 管路总水头损失:hw=
∑h
f
+
∑h
j
11314 管径计算:d=4QΠ
πv式中,Q为管道内zui大计算流量,单位m3
/s;v为管道采用的计算流速,单位m/s。
在管路计算中,还可以用其他水力学计算公式或经验公式校核所选择确定的管径,以经济、合理、可靠为原则;同时在计算选择时留有余量,力求使水头损失在所确定的泵型吸程和扬程之内,以满足水泵抽排水时间为控制的需要。
对于较小河道上建单跨橡胶坝,供排水系统设计应当简化,如建岸上蓄水池供水,选用一台潜水泵供水,排水可采用自排与潜水泵抽排相结合,既节约工程投资,又便于管理。
