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水利工程论文-津巴布韦Ruti大坝可持续发展的创新技术.doc

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水利工程论文-津巴布韦Ruti大坝可持续发展的创新技术.doc

水利工程论文津巴布韦RUTI大坝可持续发展的创新技术摘要RUTI大坝位于津巴布韦半干旱地区,近期在增高RUTI大坝的工程中采用了革新技术。其新增的蓄水量将用来增加350HA的村镇农田灌溉。本文主要论述了此项工程在改良生计,减少贫困上发挥的作用使当地土地得到更好的灌溉,从而确保有稳定的收入来源。关键词津巴布韦RUTI大坝可持续发展创新技术津巴布韦政府的农田水利部(MRRWD)于1998年12月30日与自动安全门(法国水加公司签订了提供和安装FUSEGATE系统的合同,并同塞弗格水利公司签订了负责工程设计和施工监督的合同。设计工作始于1999年9月,现场作业于2000年正式开始。巨大的溢洪道(宽693M)设计采用迷宫堰堰型,需要安装256个FUSEGATE,每个高15M,宽27M。它的显著特征是利用支墩来加固马鞍形溢洪道。FUSEGATE系统可使RUTI大坝的最高运行水位增加16M,库容量增加了257106M3(比原有的库容量增加了20)。1灌溉决定农业津巴布韦是一个位于非洲南部的内陆国家,国土面积为39万KM2。与赞比亚、莫桑比克、南非共和国和博茨瓦纳接壤。(见图1)气候条件主要是副热带气候,从11月到3月是雨季。降水量自北向南,同时由东向西逐渐减少。全国只有37的土地得到充分的灌溉。水库周围的降雨相当缺乏,平均每年降雨820MM。这个地区常遇到定期的季节性干旱,旱季延长,雨季不固定。所以,灌溉对维持当地的农作物产量上起了很重要的作用。2RUTI大坝当地发展的战略性组成RUTI大坝位于NYAZVIDZI河上,与SAVE河的汇合处相距约80KM,距离BUHERA东部大约40KM。RUTI大坝为粘土心墙坝。上游和下游斜坡的斜率皆为M12,在原最高运行水位下心墙最小水平宽度是4M。原水库负责下游COMMUNALLAND的几个主要区域和CHISNMBANJC灌区周围土地的灌溉约800HA。因此,这个水库就成为当地社会发展的重要部分。RUTI大坝的一个特点是位于一个大的蓄水区2485KM2,这样就确保有足够流量入库蓄水;自从大坝建成后,几乎每年大坝都进行泄洪。由政府农田水利部做出的研究已经强调了在增加大坝库容量上具有巨大的潜力。预计国际上会对烟草的需求下降,新增库容会被用来灌溉高额价值的红辣椒作物,这样仍旧能够增加津巴布韦的外汇收入。也会减少当地人对不稳定、不可靠的自然降水量的抱怨。RUTI大坝溢洪道的口门很独特复合宽度达693M。考虑到溢洪道口门的宽度,提升最高运行水位的选择范围就大受限制。与传统的增高相比较,HYDROPLUS建议采用FUSEGATE系统,这样就可以把最高运行水位提高16M,而不用增加堤防的高度。新增库容(从1259L06M3到1516L06M3增加了247L06M3)可使用的水量提高了69L06M3。津巴布韦的农田水利部从法国主管当局获得了152万欧元的低息贷款,并发行68万欧元自主部门的地方性国债,从而实施了这项工程。对溢洪道闸室段的改建,要求它能安置下那些FUSEGATE,这是另一项全国的工程合同。它是在塞弗格水力公司的监督下由政府部门直接管理的。3FUSEGATE系统FUSEGATE系统在近十年被成功运用于最佳化蓄水量或者增加溢洪道的泄洪能力来提高安全性。它已经成功应用于建成的和新建的大坝,河流防洪及管理计划中。这种系统的设计和运行方法已经在有关刊物上介绍过。并且在刊物中曾经分析过这种系统在增加蓄水量和加强大坝安全性方面的价值。不同于以往的加高溢洪道,FUSEGATE系统对环境没有造成任何影响,原因在于它在限制水库必需水位降低量方面有很大的优势。因此,避免了库存宝贵水资源的流失。所以,这样的应用能够获得很大的效益,而不需要大规模土木工程施工。31FUSEGATE系统的主要特征RUTI大坝溢洪道位于大坝右侧,由两个不受控制的部分组成,其复合宽度为693M。这两部分就被称为马鞍形溢洪道。这项工程中,为了增加库水位,需要设置256个FUSEGATE单元用来提高最高运行水位。为了确保大坝的长期安全性,可能发生的最大洪量(稍多于6000M3/S)必须在现有堤防顶部05M水位下通过。要达到这个要求就面临安装那些高15M,宽27M的折线堰体,把它们放在高于原最高运行水位01M的一个新建的混凝土基础上。于是,最高运行洪水位就被抬高了16M。这使最高运行洪水位保持在粘土心墙顶部以下,保证了堤防的安全,同时还使蓄水要求、建设费用和水力特性,得到了合理的解决。溢洪道进口需要平整、加宽以安放FUSEGATE。尽管对主溢洪道的改建相当简单,但由于马鞍状溢洪道原堰型的高度和厚度,要求有一个创新性的解决方案。这个由塞弗格改进的革新方案包含了支承下游面的支墩的修建。这样,马鞍状溢洪道就成为用石砌技术构建、世界支墩坝最近少有的例子之一。除此之外,这个方案适应了当地社会现状,它对技术熟练和不熟练的工人同样适用,而且当地缺乏重型建设设备,失业人口众多。因此,这个技术方案完全适应于当地情况,还在整个工程建设中雇用了大批工人,给他们带来了收入。与其它的溢洪道控制系统不同,FUSEGATE技术的使用要考虑到一大部分的工作要在当地制作。256个FUSEGATE单元是由一个叫福特混凝土的津巴布韦的承包公司夜以继日地用混凝土预制而成的,仅仅用了三个月的时间。预制的FUSEGATE的另一个优势是能够与修改土建工程同时进行,于是就缩短了整个的工期,并避免了接口问题。溢洪道的改建一完成,FUSEGATE单元(每个重达44T)就被运输到大坝上安装在改建好的溢洪道进口上,此项工程是由津巴布韦的另一个承包公司接手。2001年2月,工程开工仅一年半,FUSEGATE就形成了一个挡水屏障,水库做好增加蓄水的准备。一个月后,FUSEGATE顶部开始溢流。32水力设计为了下游人们的安全,在大洪水期间确保逐渐泄洪关系重大。进行了大规模的洪水路线模拟以减轻FUSEGATE单元的运转对环境的影响。这样可能会要求考虑7个倾斜顺序,如此的安排也考虑到只控制FUSEGATE的倾斜,达到控泄洪水标准的要求。此工程FUSEGATE系统设计的水力特性总结在下表中洪水路线的模拟表明第一组FUSEGATE在150年一遇洪水中仅仅旋转了1个角度。因为这个事件的可能性很低,所以这个系统运转相当长时间后,其收益将大大超出第一组FUSEGATE费用和相应的水损失带来的麻烦。

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