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        不同防滲效果下橡膠壩工程需水量分析計(jì)算

        2019-02-21 07:57:32
        水利技術(shù)監(jiān)督 2019年1期
        關(guān)鍵詞:蓄水量損失量漠河

        高 源

        (遼寧省葠窩水庫管理局有限責(zé)任公司,遼寧 遼陽 111000)

        根據(jù)建平縣城總體規(guī)劃,城區(qū)段河道綜合治理工程需在第二牤牛河上建設(shè)橡膠壩工程,設(shè)計(jì)采用充水式橡膠壩,共建設(shè)14座,其中在山口河葉柏壽西橋下游修建1座、山口河匯河口下游第二牤牛河上修建1座、2號橋下游第二牤牛河上修建5座、6#橡膠壩和二道漠河匯河口間修建4座、二道漠河匯河口下游修建1座、二道漠河修建2座。橡膠壩建成后,在城區(qū)段可形成景觀水面,水面面積約為80.84萬m2。橡膠壩工程蓄水后,運(yùn)行期間所需補(bǔ)水量為蒸發(fā)滲漏損失量、維持水質(zhì)換水量[1-5]。而對于運(yùn)行期間滲漏損失量是補(bǔ)水量多少的關(guān)鍵,鋪設(shè)防滲的材質(zhì)質(zhì)量、運(yùn)行管理及維護(hù)等對滲漏量的大小起著決定性因素,為此本文中考慮施工防滲質(zhì)量,計(jì)算了理論、實(shí)際兩種情況下橡膠壩工程所需補(bǔ)水量,為橡膠壩工程運(yùn)行期間水量循環(huán)補(bǔ)充提供有效指導(dǎo)。

        1 運(yùn)行方式

        結(jié)合北方特點(diǎn),橡膠壩工程蓄水后,補(bǔ)水時間確定為5月初至10月末[6-7],其他月份不需補(bǔ)水,為了維持橡膠壩蓄水水質(zhì)清潔,在6月、8月、10月進(jìn)行集中換水,共3次。根據(jù)《建平縣城區(qū)段綜合治理工程項(xiàng)目建議書》,在汛期,當(dāng)橡膠壩溢流水深達(dá)到0.3m以上,需塌壩泄洪,見表1。

        2 工程蓄水量計(jì)算

        根據(jù)橡膠壩形成的回水面積、回水長度,分別對山口河及山口河匯河口、人民公園1號橋和2號橋之間、6#橡膠壩至二道漠河匯河口、二道漠河等四處橡膠壩工程進(jìn)行蓄水量計(jì)算。

        (1)山口河、山口河匯河口。山口河匯河口修建2座橡膠壩,回水至葉柏壽西橋,形成連續(xù)水面,回水長度609.00m,回水面積109672.64m2,蓄水量102768.54m3。

        (2)人民公園1號橋和2號橋之間。人民公園1號橋和2號橋之間修建5座橡膠壩,回水至1號橋,形成連續(xù)水面,回水長度2092.74m,回水面積336720.38m2,蓄水量501333.53m3。

        (3)6#橡膠壩至二道漠河匯河口。6#橡膠壩至二道漠河匯河口修建5座橡膠壩,回水至6#橡膠壩,形成連續(xù)水面,回水長度1950.00m,回水面積339817.86m2,蓄水量521705.29m3。

        (4)二道漠河。二道漠河修建2座橡膠壩,回水至萬壽大橋,形成連續(xù)水面,回水長度892.00m,回水面積22169.33m2,蓄水量152085.66m3。

        經(jīng)計(jì)算,橡膠壩工程總蓄水量127.8萬m3。

        3 橡膠壩工程運(yùn)行期補(bǔ)水量計(jì)算

        3.1 維持水質(zhì)換水量

        為保障橡膠壩工程蓄水后水質(zhì)清潔,在運(yùn)行期間集中換水3次,分別在6月、8月、10月,每次換水量按照蓄水量的20%考慮[8],即每次換水量為25萬m3,總共換水量75萬m3。

        表1 橡膠壩特性表

        3.2 損失水量

        3.2.1 滲漏損失量

        本工程河道防滲設(shè)計(jì)采用500g復(fù)合土工膜,材料為聚乙烯土工膜,二布一膜。參照SL 18—2004《渠道防滲工程技術(shù)規(guī)范》中渠道滲漏損失量計(jì)算規(guī)范進(jìn)行計(jì)算,計(jì)算公式如下[9]:

        (1)

        本工程河道平均濕周148.16m,橡膠壩形成水面回水長度5.57km。理論情況下,保證施工防滲質(zhì)量好,本次土工膜滲透系數(shù)取10-7cm/s,即土工膜滲漏量0.00864m3/(m2·d),經(jīng)計(jì)算滲漏損失流量為0.083m3/s,日滲漏量0.71萬m3,運(yùn)行過程總滲漏損失水量131.2萬m3。

        考慮施工防滲質(zhì)量因素,參照SL 18—2004中“5.2.2渠道防滲結(jié)構(gòu)的允許最大滲漏量及適用條件”,埋鋪式膜料允許最大滲漏量0.04~0.08m3/(m2·d)。本工程防滲比渠道防滲質(zhì)量要求高,采用上述允許最大滲漏量是偏大的。綜合考慮國內(nèi)橡膠壩工程的實(shí)施經(jīng)驗(yàn)效果,滲透系數(shù)在1~2cm/d,與實(shí)際是比較接近的,當(dāng)施工防滲質(zhì)量良好時,滲透系數(shù)取1cm/d,當(dāng)施工防滲質(zhì)量一般時,滲透系數(shù)取2cm/d。

        考慮施工防滲質(zhì)量,本工程按滲透系數(shù)1cm/d和2cm/d兩種情況分別進(jìn)行計(jì)算,即土工膜滲漏量0.01~0.02m3/(m2·d),經(jīng)計(jì)算滲漏損失流量為0.096~0.192m3/s,日滲漏量0.83萬~1.66萬m3,運(yùn)行過程總滲漏損失水量151.9萬~303.8萬m3,即施工防滲質(zhì)量良好者取小值,質(zhì)量一般者取大值,見表2。

        根據(jù)上述兩種情況的計(jì)算,理論情況下,保證施工防滲質(zhì)量好,日滲漏量0.71萬m3,運(yùn)行過程滲漏損失水量131.2萬m3。

        實(shí)際情況下,考慮施工防滲質(zhì)量因素,日滲漏量0.83萬~1.66萬m3,運(yùn)行過程滲漏損失水量151.9萬~303.8萬m3,即施工防滲質(zhì)量良好時,滲漏損失水量151.9萬m3,施工防滲質(zhì)量一般時,滲漏損失水量303.8萬m3。

        3.2.2 蒸發(fā)損失量

        橡膠壩蓄水后形成的水面總面積為80.84萬m2,根據(jù)《遼寧省水資源》[10],在1956—2000年水面蒸發(fā)量(E601)等值線圖查得,本工程區(qū)域平均水面蒸發(fā)量為1080mm。采用葉柏壽蒸發(fā)站1980—2000年平均水面蒸發(fā)量月分配比例,計(jì)算本工程區(qū)月分配水面蒸發(fā)量,見表3。

        經(jīng)計(jì)算,橡膠壩蓄滿水形成水面后,橡膠壩運(yùn)行過程蒸發(fā)損失量為64.1萬m3。

        3.2.3 損失量計(jì)算

        理論情況下,蒸發(fā)滲漏損失量共計(jì)195.3萬m3。實(shí)際情況下,蒸發(fā)滲漏損失量共計(jì)216萬~367.9萬m3。損失水量逐月分配結(jié)果見表4。

        表2 實(shí)際情況下滲漏量計(jì)算成果表

        表3 蒸發(fā)損失量月分配

        表4橡膠壩工程滲漏、蒸發(fā)損失水量統(tǒng)計(jì)表

        單位:萬m3

        3.3 所需補(bǔ)水量

        橡膠壩工程初次蓄水后,蓄水量127.79萬m3。在橡膠壩工程運(yùn)行期間所需補(bǔ)水量為換水量和損失量,理論情況下所需補(bǔ)水量為270.3萬m3,實(shí)際情況下所需補(bǔ)水量為291萬~442.9萬m3,即施工防滲質(zhì)量良好者取小值,質(zhì)量一般者取大值,見表5。

        表5橡膠壩工程所需補(bǔ)水量統(tǒng)計(jì)表

        單位:萬m3

        4 結(jié)語

        本文通過對橡膠壩進(jìn)行所需補(bǔ)水量分析與計(jì)算,確定了理論、實(shí)際兩種情況下需要補(bǔ)充的水量,包括蒸發(fā)滲漏損失量與維持水質(zhì)換水量,基本能夠作為橡膠壩運(yùn)行期間所需補(bǔ)水量要求。為了持續(xù)保持水面,必須確保滲漏損失量在規(guī)定的范圍內(nèi),建議在施工期間確保河道防滲復(fù)合土工膜質(zhì)量、施工過程質(zhì)量合格、膜與膜之間焊接要達(dá)到質(zhì)量要求,另外橡膠壩工程建設(shè)完畢后,以一處橡膠壩作為蓄水試驗(yàn),驗(yàn)證橡膠壩運(yùn)行過程漏失程度,并逐段開展橡膠壩工程的蓄水。

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