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充氣橡膠壩在水電工程中的作用

充氣橡膠壩在水電工程中的作用

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  橡膠壩可以分為充氣式和充水式兩類。充氣式橡膠壩橫斷面較小,需要的橡膠體也較小,因此具成本效益。充氣式橡膠壩重量較輕,能夠更好地應(yīng)對寒冷氣候,在寒冷地區(qū)不受冰凍氣溫的影響。充氣式橡膠壩的另一優(yōu)點(diǎn)是調(diào)節(jié)( 充、放氣) 速度快,在相同尺寸下,通常比充水式橡膠壩的調(diào)節(jié)速度快很多。其缺點(diǎn)之一是在高水頭漫壩( 水頭超過壩體高度的20%時(shí))時(shí),可能會出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象,導(dǎo)致壩袋振動,壩袋排氣坍落時(shí),會出現(xiàn)水流集中,導(dǎo)致V 型切口現(xiàn)象。相反,由于充水式橡膠壩壩袋內(nèi)部水體的重量使其更為穩(wěn)固,因此充水式橡膠壩能夠經(jīng)受較高的漫壩水頭(可達(dá)壩體高度的50%)。在某些特定情況下,可通過逐步排水,使壩袋坍落,以此控制上游水位。

  由于充水式橡膠壩的底板較寬,因此可能不太適合安裝在現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)上,尤其是反弧形泄洪道,但就調(diào)節(jié)性能和其他特點(diǎn)而言,充水式橡膠壩具有一定優(yōu)勢。充氣式橡膠壩用于升級改造現(xiàn)有建筑物時(shí),首先需要改造泄洪道以適應(yīng)橡膠壩壩袋排氣坍落,需要制定適合橡膠壩錨固系統(tǒng)及管路系統(tǒng)的規(guī)程。液壓鋼閘門跨度有限,且需要仔細(xì)平衡、準(zhǔn)確操作,橡膠壩可以在其總長度范圍內(nèi)均勻承受水壓力荷載。

  橡膠壩的跨度可以很大( 單體橡膠壩跨度為190 m),而且可在工廠制作成曲線形狀,便于安裝在現(xiàn)有的泄洪道上??紤]到安裝、運(yùn)行及運(yùn)輸?shù)葪l件,橡膠壩的跨度以50 m 左右為宜。大跨度橡膠壩重量較重,需要更大的起重機(jī)械來吊裝。這些因素不得不考慮,主要因其與運(yùn)輸、安裝成本直接相關(guān)。就調(diào)節(jié)上游水位而言,選擇多個短跨度橡膠壩方案還有額外的優(yōu)勢。充氣式橡膠壩可以較好地適應(yīng)寒冷氣候,加拿大和美國東北部地區(qū)有許多充氣式橡膠壩,有記錄表明,這些地方的橡膠壩已經(jīng)抵御了100 a 一遇的洪水而未受到任何損壞。

  不管是充氣式還是充水式,橡膠壩的密閉性能優(yōu)異(滲漏量小)、操作環(huán)境干凈、幾乎免維護(hù),可以減少投資及運(yùn)行成本。此外,區(qū)別于液壓鋼閘門,橡膠壩不需要使用潤滑油,不存在向河里排放有害物質(zhì)的風(fēng)險(xiǎn),因此業(yè)主也沒有被重罰的風(fēng)險(xiǎn)。由于橡膠材料抗腐蝕性較好,橡膠壩不僅可以建在淡水環(huán)境中,也可建在咸水環(huán)境中。在潮汐位置,可以將橡膠壩橫斷面設(shè)計(jì)成對稱形狀(半圓形)以承受來自上、下游的水荷載。橡膠壩的錨固組件通常采用球墨鑄鐵制成,并進(jìn)行熱鍍鋅,在咸水環(huán)境中則使用不銹鋼材料。錨件的設(shè)計(jì)壽命通常為50 a,甚至更長。此外,橡膠壩外觀低調(diào),尤其是少量水流漫壩,壩體浸入水流中時(shí),壩體與周圍環(huán)境融為一體。因此,城市河道中建設(shè)了許多橡膠壩用于休閑娛樂、水力發(fā)電及城市改造等。

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