李新偉,李增金
(嫩江縣水務局,黑龍江 嫩江 161400)
中小型水利工程施工多利用一個枯水期完成,也有的中型水利工程施工期在一年以上的,施工時應當充分利用枯水期,因為此時流量小,導流工作比較容易。對于季節(jié)性河道或在偶然有水的干谷中筑壩,以及在干旱季節(jié)施工一般不存在導流問題。當河流流量不大時,可以用渡槽、管道或開挖明渠等簡單的辦法來解決。在流量較大的河道中筑壩,往往就需要修建圍堰和其他導流建筑物,現(xiàn)將中小型水利工程常見的導流設備加以簡單的介紹。
當河中修筑圍堰后,開挖明渠導流是一個比較簡單可行的方法,如河床中有較寬闊的灘地或岸坡比較平緩,又有溪溝等凹洼之處時,開挖明渠最為方便可靠。在布置明渠時,應考慮挖方量最小,水流通暢,施工方便等原則。明渠斷面設計可根據(jù)計算的施工設計流量用明渠穩(wěn)定均勻流公式計算。
圍堰是一種臨時的擋水建筑物,用來擋住河水,使水利工程能在不受水的干擾下進行正常施工。按就地取材的原則,圍堰可采用土圍堰、土石圍堰、草土圍堰、木籠圍堰等。
在施工期間由于河道中修筑圍堰,逼使水流通過明渠,引向下游,天然河流的水流情況發(fā)生了改變。當設計洪水到來時,進入施工河段的洪水流量會大于明渠的泄流量,使部分洪水暫時停蓄在圍堰上游,抬高上游水位,形成一定容積的水庫。由于水庫的調(diào)洪作用,大大削減了通過明渠的最大泄流量,降低了下游水位,圍堰上下游水面不相連接。在相同的設計洪水下,圍堰上下游水位的這種變化與明渠斷面的大小有直接關(guān)系。例如對上游圍堰來說明渠斷面越大,即過水能力越大,通過設計洪水時,在圍堰上游形成的調(diào)節(jié)庫容便越小,蓄水位越低,所需的上游圍堰高程也就低;反之明渠斷面越小,過水能力低,通過同樣洪水時,需要的調(diào)節(jié)庫容大,上游水位高,圍堰的高程也就高,對下游圍堰所需的擋水高程就低;反之,下游圍堰就要高一些。不過下游河道的水位變化幅度較小,因此下游圍堰高低的變化也較小。
根據(jù)設計洪水大小及初步擬定的導流建筑物形式和尺寸,采用水庫調(diào)洪演算方法,可求得相應的最大泄流量與圍堰上下游的最高水位,再加上安全超高便可求得上下游圍堰高程。
施工導流也可以采用涵管導流,涵管可采用預制鋼筋混凝土管,混凝土包瓦管,或砌石方涵、拱涵等,有時也采用明渠頂部加上蓋板而成,因此用涵管導流,施工簡便,易于推廣。函管一般依山布置或埋于壩下,后者技術(shù)要求較高,施工時應保證質(zhì)量,否則容易出事。
施工導流流量是設計涵管斷面尺寸的主要依據(jù),根據(jù)各種要求如灌溉、水庫放空、發(fā)電、施工導流等分別計算流量,選擇其中較大值作為設計涵管的標準。施工導流流量如無流量資料時可按下式計算:
式中:Q導為導流流量,m3/s;α為徑流系數(shù),可查所在省區(qū)徑流系數(shù)等值圖;Pp為施工期某種降雨頻率的日雨量。根據(jù)所選擇的施工時段統(tǒng)計雨量頻率,小型水庫可采用5~10 a一遇的日雨量;F為集水面積/km2。
通過導流管的水流如具自由水面則為無壓管流(水不滿管),無壓管流流量可采用明渠均勻流公式計算。
如導流流量不大,且需跨越山溝、河流、低洼地或道路時,可修建導流槽。導流槽是過水橋,按就地取村和經(jīng)濟安全等原則,導流槽可采用木、磚石、混凝土、鋼筋混凝土和加筋鋼絲網(wǎng)水泥等材料做成。
一般可先定出導流槽比降,再按明渠均勻流公式用試算法計算導流槽的過水斷面,導流槽頂應較槽內(nèi)正常水位稍高,超高δ按下式計算。
初步確定槽身高度后須用加大流量水深校核,使通過最大流量不致溢出槽頂,并略有富裕。