土工膜水库库盘防渗技术及应用.doc
土工膜水库库盘防渗技术及应用设计与施工水利规划与设计2010(新疆昌吉州阜康市水利局水管总站新疆阜康)【摘要】本文论述了土工膜在水库库盘防渗中配置上下层的作用,膜厚的计算选择,铺设膜后水库放空时防渗透压力分析,设置入库引水渠的目的,施工注意事项等问题,并以阜康市上游水库为例,说明土工膜全库盘防渗技术的实践应用。【关键词】库盘防渗土工膜防渗结构上游水库【中图分类号】【文献标识码】C【文章编号】1672—2469(2010)05—0086—03【D0I编码】10。3969/j。issn。1672—2469。2010。05。029概述3土工膜厚度的选择近年来土工合成材料不断应用于水利工程防渗,因其具有渗透系数小,材料性能稳定,质量轻,造价低,施工速度快等优点,而得到广泛应用。现就土工膜用在水库库盘防渗中的设计,施工有关内容简述如下。防渗结构土工膜虽具有一定的抗刺破,抗顶破能力,但在水头变大时,常被膜下尖砾顶破,尤其在基土级配不良,和存在角砾的情况下,更易破坏。由于土工膜在运输,施工过程中可能造成的偶然性损伤,据国外对施工缺陷分析,约每。出现一个,缺陷等效孔径为1mm~3mm,与建筑物连接部位为5mm,对于施工水平低下的等效孔径为10mm。
这些缺陷是造成渗漏的主要通道,如膜下基土不具备反滤,易形成流土,如渗透力超出膜的承受力,则会引起更大的漏洞。所以膜下必须设置过滤层,厚度不宜太大,一般垫细砂和壤土。对于库盘防渗,根据地质条件,一般结构从上到下为:砂砾石(卵)防护层,细砂(或土)过滤层,土工膜,细砂(或土)过滤层,基础。防护层的主要作用是防止土工膜被风浪淘刷而暴露。保护层主要起保护膜不被有棱角尖砾刺破。86?PE土工膜要有足够的强度来承受水压力和基础变形,其厚度取决于水压力,材料性能及基础平T——单宽土工膜受到的拉力(kN/m);P——膜上作用的水压力(kPa);b——预计膜下产生的裂缝宽度(m);e——膜的拉应变();T,——极限抗拉强度;F——安全系数,一般4~5。根据国内外试验资料,膜下垫层越细,级配越好,膜厚越大,承受水头越大。在垫层粒径为5Omm~时,膜厚0。5mm可承受60m水头;在垫层粒径为~20mm时,膜厚0。5mm可承受200m水头。膜厚的选择通常以计算为依据,并依据相关规范,规程,考虑安全系数最终确定膜厚。反渗透压力分析在正常蓄水位和死水位之间的库底,当水位快作者简介:唐安军(1973年一),男,汉族,四川成都人,工速下降时,渗漏的水量来不及向下渗漏,表层的土体会产生反渗透压力,设计时要考虑反渗透压力的影响。
水库引水渠水库引水渠库内段(最高蓄水位以下部分)应设计成宽浅式衬砌渠道,并一直通到水库的最低点,以防第一次蓄水冲刷库盘内膜上保护层而使土工膜受损,渠顶与库盘面齐平,在水位变化区(正常蓄水位到死水位之间)渠顶两边一定范围内加以土工膜施工(1)铺设膜前基面的处理由于土工膜抵抗树根,杂草穿透力弱,要求土工膜铺设在比较坚实,平整的基面上。为此,对基面的乱石及其他杂物要清除干净,对坡度变化较大的地方要削填平整。对于塌坑,裂缝,洞穴等要填平,库盘清理完成后,作为水库的持力层,必须密实,使蓄水后沉降变形小,使土工膜的变形在其延伸范围内,膜的下垫层,也必须密实,且垫层中不得含有石块及可能破坏塑膜的杂物。(2)膜的铺设与搭结处理土工膜的铺设应平行坝轴线方向滚动展开,顺水流方向搭接,两膜之间采用焊接。膜块间的结点应为T字型,不得做成十字型,坡面上土工膜的铺设其接缝排列方向应平行或垂直最大坡度线,且应按由下而上的顺序铺设,坡面弯曲处应使膜和接缝妥帖坡面。覆土施工为避免损伤膜料,只能由人工和人力车进行覆盖,人工整平铺匀,采用进占法,机械不得在现场转弯,调头。土工膜防渗应重点注意问题(1)应根据工程重要性,作用水头,施工水平,并应方便接缝质量的检测,经技术经济比较,合理选择膜材种类,厚度,材料力学性能参数。
(2)应重点做好土工膜与岸坡防渗面板及坝体防渗体的连接,要确保接缝,接头止水的封闭性,保证土工膜与岸坡岩石和混凝土面板连接可靠。(3)应重点做好土工膜上垫层及保护层设计,采取有效措施,避免产生人为因素破坏而导致漏水缺陷。(4)土工膜下面应设置有效的排水系统,防止库水位较低时,因反向水压力顶托土工膜遭到破(5)应加强对土工膜缺陷及接缝质量检测方法的研究,完善运行期渗漏监测手段,及时发现渗漏部位和渗漏量,并预先制定对策和措施。工程实例阜康市上游水库除险加固工程全库盘防渗采用了土工膜技术。(1)工程概况上游水库位于新疆阜康市五工煤矿北部,距阜康市城区东南约15km。水库主要承担灌溉下游1。2万亩耕地,保护下游1。9万人口和吐乌大高速公路,$303省道,阜甘支线铁路和阜康市重化工业园西区。上游水库位于准噶尔盆地南缘,北天山山前冲洪积丘陵上,地形稍有起伏,地势南高北低,由南东向北西缓倾,海拔高程为750m~800m,属山前冲洪积丘陵地貌。工程区在构造单元上处在北部冲洪积平原区,水库区地震烈度为7度,工程区处于区域构造稳定性相对较好的地段。库区出露的岩性主要为第四系上更新统冲洪积堆积(Q;p1)低液限粉土层和含漂石碎石土层,主要分布于水库区及其周边。
坝基上部为微透水性低液限粉土层,厚度1。25。910~cm/s,下部为较厚的强透水性碎石土层,渗透系数(忌)为3。/s~1。/s。2009年除险加固后设计总库容107长650m,最大坝高1lm。工程等别为级,工程规模为小(1)型。枢纽主要由大坝,泄洪放水涵洞等组成。大坝轴线成弓形拦河布置,坝型为复合土工膜斜墙防渗土坝,坝顶宽5。0m,坝体上游坡比为1:2。5,为混凝土护坡;下游坡比为1:2。0,库盘采用0。塑膜防渗。(2)库盘防渗设计库盘防渗范围为正常蓄水位高程,防渗面积为19。1万m。,膜下设30cm土料垫层,膜上设50cm土料保护料。施工中铺膜前,在库中766m高程下开挖后分布有芦苇根,设计采取挖除办法,先犁后人工捡集。因库盘冲积有一定厚度土层,施工对土层厚度满足要求的,未换膜下30cm土料垫层,采87?设计与施工水利规划与设计2010用分块作业,挖50cm厚土层,平整碾压后铺膜,然后用下一批要铺设的膜的开挖料堆在其上,膜与膜预留焊接宽度,焊接,检测合格后,膜上土料摊平,进行下一块膜料铺设,循环作业水库用的防渗膜,从而避免了土方倒运,施工速度较快。结语土工膜全库盘防渗技术可有效地解决坝体,坝基,库盘渗漏问题。
在库盘土工膜防渗结构施工中,人为造成土工膜破损是难免的水库用的防渗膜,这些集中渗漏通道,在水库放空过程中大都容易发现和修补。若膜上是砂或更细料,放空后会出现塌陷或漏斗状,若为粗粒料,其上的细粒料会消失,总之即便出现破损,发现和维修是不难的。在我国西北地区,有许多丘陵和平原水库建在古河道和扇缘洼地上,渗漏情况较严重,不仅浪费 了有限的水资源,而且抬高了库区下游灌区地下水 位,增加了土壤的无效蒸发,使盐分蒸发聚集表 面,造成土壤次生盐碱化,影响农业生产,生态环 境恶化。因此,研究库盘防渗技术及推广具有重要 现实意义,而土工膜全库盘防渗的应用,在这方面 具有重要的参考价值。 (上接第29 页)湖水系由3 成,并规划有从大治河引水的专用引清河道,滴水湖从大治河引水,经过环湖水系由滴水湖出海闸排 水,实现水体的快速置换。为了更好地确定滴水湖 调度运行方案,有关研究机构采用平原河网地区河 湖互联水环境数学模型,针对在水闸调控条件下的 引排分开模式和边引边排模式,分别模拟分析了不 同引排水口优化组合条件下的湖泊人湖与出湖水 量,以及相应的水动力场及水质改善效果。研究成 果表明:采用引排分开模式,引水期间的20h 引水 时间的水流场和水质改善效果,基本等同于边引边 排条件下引水96h 的改善效果,并且可以消除无调 度条件下单纯风力驱动的死水区域。
鉴于现阶段从 大治河引水的专用引清河道尚未实施,滴水湖水系 的涟河及射河人湖处元口门控制,由距出海闸较近 的临时引水口门进行边引边排模式会产生引水不入 滴水湖而经由附近涟,射河直接排海的"短流"现 象,所以目前采用引排分开模式,并需根据水源状 况确定下降水位。将来在滴水湖水系逐步完善且设 置相应的控制口门后,可采用边引边排模式。 湖泊生态设计人工湖生态系统通过种植水生植物和放养水生 动物来实现。湖岸可在水深以下0。5m的岸坡区种 植挺水植物香蒲,芦苇,0。5m以上岸坡种植温生 植物香根草和风车草,岸坡上种植这些植物可形成 环湖的过滤带,对地表径流流入湖中的水起过滤作 用,阻拦并吸收,转化,积累输人的部分有机质及 营养盐,再通过收割利用,移出水体,有利水体自 88'净,营养盐收支平衡,防止水体富营养。湖中适当 放养蚌类,鱼类水库用的防渗膜,螺狮等动物,延长食物链,提高 生物净化效果。湖底种植苦草等沉水植物和莲花等 浮叶植物,通过养分竞争,克生物质释放以及提供 植食性浮游动物庇护所等多种机制影响湖泊生态系 统,并防止底泥再悬浮。临港新城滴水湖引水通道 港生态修复试验研究成果表明:通过投放"食藻虫"快速滤食水华藻类和有机碎屑,可有效提高水 体透明度,并采用移植方式构建了以伊乐藻,苦 群落,经过1O个月已形成了能够进行自行演替的, 稳定的生态系统。
结语上海地区人工湖属于浅水湖泊,生态平衡极易 受到外界因素的干扰,容易产生富营养化问题,并 且一旦产生富营养化,其治理时间和难度较大,为 此在人工湖规划设计中应首先考虑富营养化的预防 措施。人工湖富营养化主要影响因素包括内外污染 负荷,水文条件,水体自净力等因素,针对上述影 响因素,人工湖富营养化防治设计除需考虑水源条 件,内外污染源控制措施以外,还需要重点考虑湖 泊形态,湖泊调度运行,生态系统构建等关键内 容,并综合利用湖泊富营养化防治技术,达到维持 湖泊生态平衡,改善生态环境的目的。 参考文献 秦伯强等。湖泊富营养化发生机制与控制技术及其应用,科学通报,2006
免责声明:本文系转载,版权归原作者所有;旨在传递信息,不代表本站的观点和立场和对其真实性负责。如需转载,请联系原作者。如果来源标注有误或侵犯了您的合法权益或者其他问题不想在本站发布,来信即删。
声明:本站所有文章资源内容,如无特殊说明或标注,均为采集网络资源。如若本站内容侵犯了原著者的合法权益,可联系本站删除。