水利工程論文-鄭州黃河長管袋結構實驗壩應用效果分析摘要：鄭州黃河長管袋結構實驗壩近年來出險具有猛墩猛蟄的特點，往往土胎裸露，在大水或險惡水流條件下出險并迅速垮壩的威脅較大。其出險的原因在于長管袋排體在水流的長期作用下，突然發生滑動或斷裂破壞。該壩型給巡壩查險、預防出險造成困難。隨著長管袋的日益變形、破壞，其出險將會加劇。建議對該壩型進行加固處理，設置類似于險工工程的根石臺。該壩型還有許多專業技術問題需要進行深入的研究，該壩型的繼續實驗應在重大改進后進行。關鍵詞：分析應用效果長管袋實驗壩鄭州黃河不搶險結構壩是治黃工作者長期以來所不懈追求的理想。長管袋結構實驗壩作為不搶險壩的一種嘗試，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模的實驗。圖1鄭州黃河棗樹溝河道整治工程俯瞰1長管袋實驗壩結構型式1.1褥墊沉排壩修建褥墊沉排結構壩32道，分別為棗樹溝控導工程-422壩、保合寨控導工程1823壩、馬渡下延工程94壩，該壩型斷面結構如圖2。1.2排體進占壩修建排體進占結構壩17道壩，即桃花峪控導1524壩、馬渡下延95101壩，該壩型斷面結構如圖3。1.3土工布護底、長管袋進占結構壩修建土工布鋪蓋護底、長管袋進占結構壩1道，即九堡下延142壩，該壩型斷面結構如圖4。九堡下延142壩修建時護底土工布鋪設十分困難，因其鋪設質量較差，所以實驗價值不大。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日短暫靠邊溜的時間里，出險15次，體積1928m3，呈現了小險、多出、緊搶的局面，其出險特點同傳統壩無異，說明土工布沒有鋪設到位或土工布鋪蓋沒有起到預期的護底作用。本文以下所稱長管袋結構壩均指褥墊沉排壩和排體進占壩而言，不包括土工布護底、長管袋進占結構壩。2褥墊沉排壩近年來的靠河特點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，上部壩體均處于著水不著溜或靠溜不緊的狀態，沒有出現過明顯緊靠邊溜或緊靠大溜的情況。這是因為這些壩的下部距上口石邊沿以外大約40m范圍內的河床都有長管袋褥墊沉排護底，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，但其下部褥墊遠端靠溜較緊，遠端靠溜也即為丁壩靠溜。褥墊沉排壩的這種靠溜特點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底，故而也沒有明顯的靠溜不緊現象。排體進占壩雖然也有管袋排體護底，但其寬度僅有8m，范圍相對較小，沒有明顯的靠溜不緊現象。3長管袋結構壩出險特點3.1建成初期出險少截止2003年9月20日，鄭州黃河長管袋結構壩的建成時間、靠溜幾率、出險情況見表1。淺基修做的傳統結構壩，一靠河即大小險情接連不斷，單壩出險數十次、拋石40005000m3后才逐步趨于穩定，和長管袋實驗壩同期修建的鄭州黃河保合寨控導3941壩、趙口控導18壩都是這種情況。鄭州黃河長管袋結構壩在近年的運用中，大部分靠河良好，的確出險少，這一方面的效果是明顯的，和同期修建的保合寨控導3941壩、趙口控導18壩等傳統結構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少的特點，桃花峪工程、馬渡下延工程的排體進占壩也明顯的出險少。3.2壩前水勢平穩、猛墩猛蟄長管袋結構壩近年來雖然出險少，但還是出現了一些險情，如棗樹溝工程1壩、14壩、16壩、17壩，桃花峪工程15壩等，其出險特點及對搶護的要求與傳統結構壩有很大的不同。褥墊沉排壩出險時壩前水勢很平穩、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的情況下，不僅壩頭、上跨、迎水面較前部位出險，而且迎水面較后部位也有較大的墩蟄險情出現，如棗樹溝工程14壩；排體進占壩出險時壩前水勢一般也不險惡，遠劣于傳統結構壩出險，如桃花峪工程15壩（圖9）。無論是褥墊沉排壩還是排體進占壩，其出險的方式大都是猛墩猛蟄式的，沒有明顯的出險征兆，一出險就相對較大，往往土胎裸露，但也往往相對穩定。這里講的相對穩定是指險情不再繼續快速發展，可以相對從容的進行搶護，但這也只是在近年小水作用下的情況。長管袋結構壩尚沒有經過大水考驗，在大水或險惡水流條件下猛墩猛蟄出險后未必就是相對穩定的，其土胎裸露，險情迅速發展并垮壩的威脅不僅存在、而且還比較大。4長管袋結構壩出險機理探討4.1管袋布突然斷裂破壞，發生猛墩猛蟄險情水流在傳統壩前只要淘刷河床就會形成沖刷坑，傳統壩的根坦石就下蟄、坍塌而出險。褥墊沉排壩出險與傳統壩出險有著較大的不同。從表面上看，長管袋結構壩出險時壩前水勢平穩、沒有明顯的靠溜跡象，但其出險是水流從其長管袋遠端開始、較長時期作用的結果。褥墊沉排壩的褥墊在水下經水流的較長時期作用，會在某些部位發生沉陷變形，而這些變形是不均勻的；褥墊沉排壩的褥墊排體由多個褥墊排體塊組