水利工程論文-鄭州黃河長(zhǎng)管袋結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)壩應(yīng)用效果分析摘要：鄭州黃河長(zhǎng)管袋結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)壩近年來(lái)出險(xiǎn)具有猛墩猛蟄的特點(diǎn)，往往土胎裸露，在大水或險(xiǎn)惡水流條件下出險(xiǎn)并迅速垮壩的威脅較大。其出險(xiǎn)的原因在于長(zhǎng)管袋排體在水流的長(zhǎng)期作用下，突然發(fā)生滑動(dòng)或斷裂破壞。該壩型給巡壩查險(xiǎn)、預(yù)防出險(xiǎn)造成困難。隨著長(zhǎng)管袋的日益變形、破壞，其出險(xiǎn)將會(huì)加劇。建議對(duì)該壩型進(jìn)行加固處理，設(shè)置類(lèi)似于險(xiǎn)工工程的根石臺(tái)。該壩型還有許多專(zhuān)業(yè)技術(shù)問(wèn)題需要進(jìn)行深入的研究，該壩型的繼續(xù)實(shí)驗(yàn)應(yīng)在重大改進(jìn)后進(jìn)行。關(guān)鍵詞：分析應(yīng)用效果長(zhǎng)管袋實(shí)驗(yàn)壩鄭州黃河不搶險(xiǎn)結(jié)構(gòu)壩是治黃工作者長(zhǎng)期以來(lái)所不懈追求的理想。長(zhǎng)管袋結(jié)構(gòu)實(shí)驗(yàn)壩作為不搶險(xiǎn)壩的一種嘗試，自1998年以來(lái)，在鄭州黃河棗樹(shù)溝等河道整治工程中得到了較大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)。圖1鄭州黃河棗樹(shù)溝河道整治工程俯瞰1長(zhǎng)管袋實(shí)驗(yàn)壩結(jié)構(gòu)型式1.1褥墊沉排壩修建褥墊沉排結(jié)構(gòu)壩32道，分別為棗樹(shù)溝控導(dǎo)工程-422壩、保合寨控導(dǎo)工程1823壩、馬渡下延工程94壩，該壩型斷面結(jié)構(gòu)如圖2。1.2排體進(jìn)占?jí)涡藿ㄅ朋w進(jìn)占結(jié)構(gòu)壩17道壩，即桃花峪控導(dǎo)1524壩、馬渡下延95101壩，該壩型斷面結(jié)構(gòu)如圖3。1.3土工布護(hù)底、長(zhǎng)管袋進(jìn)占結(jié)構(gòu)壩修建土工布鋪蓋護(hù)底、長(zhǎng)管袋進(jìn)占結(jié)構(gòu)壩1道，即九堡下延142壩，該壩型斷面結(jié)構(gòu)如圖4。九堡下延142壩修建時(shí)護(hù)底土工布鋪設(shè)十分困難，因其鋪設(shè)質(zhì)量較差，所以實(shí)驗(yàn)價(jià)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(shí)間里，出險(xiǎn)15次，體積1928m3，呈現(xiàn)了小險(xiǎn)、多出、緊搶的局面，其出險(xiǎn)特點(diǎn)同傳統(tǒng)壩無(wú)異，說(shuō)明土工布沒(méi)有鋪設(shè)到位或土工布鋪蓋沒(méi)有起到預(yù)期的護(hù)底作用。本文以下所稱(chēng)長(zhǎng)管袋結(jié)構(gòu)壩均指褥墊沉排壩和排體進(jìn)占?jí)味?，不包括土工布護(hù)底、長(zhǎng)管袋進(jìn)占結(jié)構(gòu)壩。2褥墊沉排壩近年來(lái)的靠河特點(diǎn)棗樹(shù)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(shí)，上部壩體均處于著水不著溜或靠溜不緊的狀態(tài)，沒(méi)有出現(xiàn)過(guò)明顯緊靠邊溜或緊靠大溜的情況。這是因?yàn)檫@些壩的下部距上口石邊沿以外大約40m范圍內(nèi)的河床都有長(zhǎng)管袋褥墊沉排護(hù)底，水下褥墊沉排起了挑溜外移的作用。近年來(lái)，雖然棗樹(shù)溝長(zhǎng)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(tài)，但其下部褥墊遠(yuǎn)端靠溜較緊，遠(yuǎn)端靠溜也即為丁壩靠溜。褥墊沉排壩的這種靠溜特點(diǎn)目前只在棗樹(shù)溝工程存在；保合寨1823壩尚沒(méi)有靠過(guò)河；馬渡94壩只是單壩沉排，其相鄰丁壩都沒(méi)有沉排護(hù)底，故而也沒(méi)有明顯的靠溜不緊現(xiàn)象。排體進(jìn)占?jí)坞m然也有管袋排體護(hù)底，但其寬度僅有8m，范圍相對(duì)較小，沒(méi)有明顯的靠溜不緊現(xiàn)象。3長(zhǎng)管袋結(jié)構(gòu)壩出險(xiǎn)特點(diǎn)3.1建成初期出險(xiǎn)少截止2003年9月20日，鄭州黃河長(zhǎng)管袋結(jié)構(gòu)壩的建成時(shí)間、靠溜幾率、出險(xiǎn)情況見(jiàn)表1。淺基修做的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)壩，一靠河即大小險(xiǎn)情接連不斷，單壩出險(xiǎn)數(shù)十次、拋石40005000m3后才逐步趨于穩(wěn)定，和長(zhǎng)管袋實(shí)驗(yàn)壩同期修建的鄭州黃河保合寨控導(dǎo)3941壩、趙口控導(dǎo)18壩都是這種情況。鄭州黃河長(zhǎng)管袋結(jié)構(gòu)壩在近年的運(yùn)用中，大部分靠河良好，的確出險(xiǎn)少，這一方面的效果是明顯的，和同期修建的保合寨控導(dǎo)3941壩、趙口控導(dǎo)18壩等傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)壩形成了鮮明的對(duì)照。不僅棗樹(shù)溝工程的褥墊沉排壩具有出險(xiǎn)少的特點(diǎn)，桃花峪工程、馬渡下延工程的排體進(jìn)占?jí)我裁黠@的出險(xiǎn)少。3.2壩前水勢(shì)平穩(wěn)、猛墩猛蟄長(zhǎng)管袋結(jié)構(gòu)壩近年來(lái)雖然出險(xiǎn)少，但還是出現(xiàn)了一些險(xiǎn)情，如棗樹(shù)溝工程1壩、14壩、16壩、17壩，桃花峪工程15壩等，其出險(xiǎn)特點(diǎn)及對(duì)搶護(hù)的要求與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)壩有很大的不同。褥墊沉排壩出險(xiǎn)時(shí)壩前水勢(shì)很平穩(wěn)、沒(méi)有明顯的靠溜跡象，如棗樹(shù)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(shì)平穩(wěn)的情況下，不僅壩頭、上跨、迎水面較前部位出險(xiǎn)，而且迎水面較后部位也有較大的墩蟄險(xiǎn)情出現(xiàn)，如棗樹(shù)溝工程14壩；排體進(jìn)占?jí)纬鲭U(xiǎn)時(shí)壩前水勢(shì)一般也不險(xiǎn)惡，遠(yuǎn)劣于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)壩出險(xiǎn)，如桃花峪工程15壩（圖9）。無(wú)論是褥墊沉排壩還是排體進(jìn)占?jí)?，其出險(xiǎn)的方式大都是猛墩猛蟄式的，沒(méi)有明顯的出險(xiǎn)征兆，一出險(xiǎn)就相對(duì)較大，往往土胎裸露，但也往往相對(duì)穩(wěn)定。這里講的相對(duì)穩(wěn)定是指險(xiǎn)情不再繼續(xù)快速發(fā)展，可以相對(duì)從容的進(jìn)行搶護(hù)，但這也只是在近年小水作用下的情況。長(zhǎng)管袋結(jié)構(gòu)壩尚沒(méi)有經(jīng)過(guò)大水考驗(yàn)，在大水或險(xiǎn)惡水流條件下猛墩猛蟄出險(xiǎn)后未必就是相對(duì)穩(wěn)定的，其土胎裸露，險(xiǎn)情迅速發(fā)展并垮壩的威脅不僅存在、而且還比較大。4長(zhǎng)管袋結(jié)構(gòu)壩出險(xiǎn)機(jī)理探討4.1管袋布突然斷裂破壞，發(fā)生猛墩猛蟄險(xiǎn)情水流在傳統(tǒng)壩前只要淘刷河床就會(huì)形成沖刷坑，傳統(tǒng)壩的根坦石就下蟄、坍塌而出險(xiǎn)。褥墊沉排壩出險(xiǎn)與傳統(tǒng)壩出險(xiǎn)有著較大的不同。從表面上看，長(zhǎng)管袋結(jié)構(gòu)壩出險(xiǎn)時(shí)壩前水勢(shì)平穩(wěn)、沒(méi)有明顯的靠溜跡象，但其出險(xiǎn)是水流從其長(zhǎng)管袋遠(yuǎn)端開(kāi)始、較長(zhǎng)時(shí)期作用的結(jié)果。褥墊沉排壩的褥墊在水下經(jīng)水流的較長(zhǎng)時(shí)期作用，會(huì)在某些部位發(fā)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(gè)褥墊排體塊組