西福河橡胶坝充排水系统的选型设计.pdf
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1、 第 1 1 期 2 0 1 0年 l 1 月 广东水利水 电 CUAN GD0N( WA T ER RE S 0URC E S AND HYDR0P 0 WER No 1 1 N0 v 2 01 0 西福河橡胶坝充排水系统的选型设计 张 涛 ( 广 州市水 务规 划勘 测设 计研 究 院 , 广 东 广 州 5 1 0 6 4 0 ) 摘 要 : 以西福河橡胶坝 充排 水 系统的选型和布 置设 计为例 , 分析 了橡胶坝设计 中 , 充排 水 系统选择 上常 见的问题 , 提 出了 初步 的解 决方案 , 为橡胶 坝进 一步的推广应 用提供 参考。 关键词 : 西福河 ; 橡胶 坝设计 ;
2、充排 水 系统 中图分类号 : T V 6 4 4 文献标识码 : B 文章编 号 : 1 0 0 8 0 1 1 2 ( 2 0 1 0) 1 1 0 0 8 3 0 3 增城市位于广州市东北部 , 西福河发源于从化市与 增城市交界处 的鹧鸪山 , 于增城市石滩镇汇人东江西福 河 , 橡胶坝位于增城市西福河上 , 增 城市西福河沙河坊 拦河坝重建工程主要任务是拆 除原有的西福河活 动陂 水闸, 新建西 福河橡胶坝 , 其 主要功 能是 防洪 、 排涝 和 灌 溉 。 本文主要介绍西福河橡胶坝充 排水系统的选 择设 计过程 , 提出了橡胶坝充排水系统在设计时一般需要考 虑 的问题 。 1 橡胶
3、坝设计参数及坝袋充填介质的选择 根据气象水文降雨来水资料进行调节计算 , 西福河 橡胶坝基本设计参数如表 1 所示。 表 1 橡胶 坝基本参数 橡胶坝袋断面面积约为 2 1 1 m ; 橡胶坝分 3跨 , 每 跨 长 为 2 3 5 m; 单 跨 橡 胶 坝 袋 容 积 为 2 1 12 3 5 4 9 5 9m。 。 按照坝袋 内填充介质的不 同, 橡胶坝分为充水 、 充 气和水气混合橡胶坝 3种。充水橡胶坝在坝顶有溢流 时 比较稳定 , 一般较常使用 ; 充气橡胶坝溢气时没有充 水橡胶坝稳定 , 要求锚 固线处的密封程 度高 , 但气体相 对 比水更容易获得 ; 水气混合橡胶坝是部分充水部
4、分充 气 , 需要 2套充排动力设备。 考虑到充气橡胶坝不够稳定且易泄漏 , 水气橡胶坝 充排动力设备 比较复杂 , 充水橡胶坝的技术更为成熟 , 西福河橡胶坝充坝介质选择充水 。增城市常年气温在 0 C以上 , 无需担 心采用 充水橡 胶坝 以后 会产 生凝 固 问题 。 充水橡胶 坝 的 水源 一 般有 地 表 水 ( 河水 或 湖水 等 ) 、 地下水 ( 井水 ) 和 自来水 3种 。 取用地下水需要增加设备 , 且对当地 的地质环境会 产生一定的不 良影响 , 可能破坏环境 。 自来水 比较 昂贵 , 且 用量 大 , 通常难 以满 足充坝 需 要 。 地表水 比较容易获得 , 但近
5、年来 , 随着工业 的不断 发展 , 地表水的水质有 所恶化 。西福河水用 以充坝时 , 水量充足 、 水质一般 。 西福河橡胶坝充坝水源以方便 、 节约、 安全和环保 为原则 , 选用西福河水作为充坝水 源时 , 其水质有所不 足 , 应对水质进行改善 , 考虑在西福河取水 口设 置拦污 格 网、 沉沙池并在充水管道设置过滤器来改善水质 。 2 橡胶 坝 袋 充排水 方 式的选 择 橡胶坝袋的充排水方式有 自流式 、动力式 和混合 式 3种。 自流式适用 于上游有高 于坝袋 内压 的水 源 , 收稿 日期 : 2 0 1 0 0 9 2 1 ; 修 回 日期 : 2 0 1 01 0 6 6
6、 作 者简介 : 张涛 ( 1 9 8 3 一) , 男 , 本科 , 助理工程师 , 从 事水力机械 、 动力相关设计工 作。 8 3 2 0 1 0年 1 1 月 第 1 1期 张涛 : 西福河橡胶坝充排水 系统的选型设计 充坝时直接 引水( 或 引入蓄水池后引水 ) ,通过管道 充入坝内;动力式是充坝时采用水泵抽水直接充入坝 袋 ,排水时采用水泵将坝袋内的水排空 ;混合式是 自 流式和动力式 2种充排方式的结合使用 ,其优点是灵 活 、可靠。 西福河橡胶坝上 游水位并 非长期高于坝袋 内压 , 不适合采用 自流式充 坝;混合式充 坝系统操作复杂 , 而且相对于动力式充坝所需时间较长 ,对
7、于西福河橡 胶坝意义不大 ;故西福河橡胶坝选择采用动力式充坝。 橡胶坝建在西福河道上 , 下游水位对坍坝有影响, 不能依靠 自流完全坍坝 , 部分 自流坍坝需要增加设 备, 既占地及增加土建 工程量, 而且 布置、 维护困难 ( 管道 出口高程低于橡胶坝底 ) 、 坍坝时间较长 , 同时考虑到 西福河橡胶坝有防洪 、 排涝 的要求 , 故坍坝不宜采用混 合式坍坝, 应采 动力式坍坝 , 采用水泵将坝袋 中的水 抽入 西福 河 中。 因此橡胶坝袋充排水系统必须设置动力设备即水 泵来完成充坝、 坍坝。 3 橡胶坝充排水泵台数、 型式的确定及管道的布置 如果橡胶坝充水 、 排水分别设置充水泵和排水泵
8、 , 水泵台数将比较多 , 设备 、 土建造价高且不利于布置和 控制, 因此采取橡胶坝充水和排水共用水泵 西福河橡胶坝有防洪 、 排涝 的要求, 应当设置备用 泵 , 水泵台数至少要 2台( 1用 1 备) 。水泵台数也不应 当太多, 工作泵的数量不宜大于西福河橡胶坝 的跨数 ( 3跨 ) , 即充排水泵的数量不宜大于 4台( 3用 1备) , 否则将增加水泵管理的难度和泵房 的尺寸。当水泵采 用 2台( 1 用 1备) 或 3台( 2用 1 备 ) 时, 每台工作泵可 能要 同时对 2个或 3个橡胶坝坝袋进行充水或排水 , 这 样做不利于对单个橡胶坝坝袋进行调控 , 同时当有橡胶 坝袋需要检
9、修时, 水泵 同时充水或排水的坝袋减少后 , 水泵流量也会相应 的减少 ,不利 于水泵在最有利工况 下运行 。当采用 4台 ( 3用 1备)水泵进行充坝和坍 坝时 ,可以为每个坝袋配备 1台水泵 ,每个坝袋单独 充坝和坍坝 ,互不干扰 ,再设置 1台共用 的备用充排 水水泵。西福河橡胶坝采用 4台 ( 3用 1备 )水泵进 行充坝和坍坝。 西福河橡胶坝泵房拟设在河的上游左侧 , 从泵房埋 设 3根 b 3 5 5 mm的钢丝网骨架塑料复合管到每个坝袋, 管道长度约从 4 0 m到 8 0 m不等 , 水泵应采用混流泵或 离心泵。为了便于管理 , 在满 足所需流量扬 程的情 况 下 , 水泵型号
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