壅水坝
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横断河道设置的用以拦截水流壅高水位的溢流低坝,又称滚水坝。壅水坝为有坝取水枢纽的主要建筑物之一。壅水坝的作用是在枯水期抬高水位以满足引水要求;在洪水期由坝顶溢洪。壅水坝比较低,上游形成的库容小,且常被泥沙淤积,一般不起或很少起到蓄水和调节流量的作用。壅水坝坝体常用混凝土或砌石材料筑成,坝顶多用非真空实用堰,也有做成宽顶堰或梯形堰的。堰顶可不设或设置闸门。①不设闸门时,便于施工及管理。其堰顶高程应取为枯水期无溢流时的取水设计水位,或有溢流时的取水设计水位减去溢流水深;②设置闸门时,能控制下泄流量,降低坝高,缩短溢流坝长度或降低上游洪水位,减少淹没损失,但结构比较复杂。坝顶闸门除用一般的平面闸门及弧形闸门外,也可采用各种型式的水力自动闸门。
壅水坝的高度较低,对地基要求不高,故在岩基及非岩基上均可建造。设计需综合考虑以下问题:①确定适宜的坝高及溢流长度,以满足取水设计水位要求,并使上游最高水位不超过防洪限制水位,单宽泄量不超过下游允许值;②正确选择坝型及尺寸,以加大流量系数,并满足坝体、坝基的稳定和强度要求;③合理进行地下轮廓和两岸连接建筑物的布置,以减少坝底扬压力,防止地基和两岸发生渗透变形;④采取有效的消能防冲设施,削减下泄水流的动能,保护下游河床及岸坡免遭冲刷。为满足上述要求而在土基上修建的壅水坝,构造比较复杂,一般包括下列组成部分(见图):①溢流坝体,当设置闸门时还包括闸墩、闸门及工作桥等;②防渗排水设施,包括上游侧的防渗铺盖、齿墙、防渗板桩等防渗设施及下游侧的反滤层、排水孔等排水设施;③消能防冲设施,包括护坦、海漫及防冲槽等。
土基壅水坝示意图
壅水坝的修建历史已久,公元173年中国在浙江省余杭县的南上湖、南下湖修建了灌溉引水用的壅水坝。最初的壅水坝为临时性的竹笼坝、柳辊坝,以后逐渐发展到使用堆石、砌石及混凝土等材料筑成的永久性壅水坝。在中小型水库及取水工程中,还采用橡胶坝、堆石溢流坝、内填石料外包混凝土壳的硬壳坝,由若干个内填砂石料的混凝土或钢筋混凝土框格组成的框格填渣坝、桩间填石的桩石坝以及由毛条石筑成的蓑衣坝等。