Santa Helena大坝的修复及重新恢复使用

发表日期:2004-09-20 浏览人数: 作者:瓦尔加斯 M.(加拿大) 来源:水利工程网  评论
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  去年6月2日举行了标志着巴西Santa Helena大坝重新恢复使用的庆典,水库继混凝土溢洪道结构重建以后再次蓄水。

  大坝始建于1977-1979年,位于巴西萨尔瓦多北部Jacuipe河上,为均质填土坝其剖面为所谓的‘巴西剖面’。它由太沙基提出,下面是引自他在苏黎士国际大坝委员会会议上的论述“横贯均质土坝的裂隙内的侵蚀危险可以通过在坝内用过滤材料制做的狭窄竖直芯墙来消除。在1947年本人设计了一个配有这样心墙的坝,它位于Riode Janeir o西部。高约110英尺(实际上是41m),由残积红土制成。”此坝为Vigario坝,现已更名为太沙基坝。1970年第十届国际大坝会议上Vargas和Hsu也例举了巴西6个采用这种设计的大坝。

  均质的Santa Helena坝的竖直过滤墙置于坝顶下游边缘下面;它与置于大坝整个下游部分下方的一个排水沉排相连。其目的除了为避免来自裂隙的损害外,还能截流从下游坝肩渗透来的水,因此使下游坝肩内保持低孔隙压力,避免潜水面到达背水坡,这是早期均质坝溃决的一个起因。

  河谷的中部冲积层地基包含一层软粘土层。为了加速这层土的固结,增加其在大坝建设期间的强度,并使竣后沉降最小化,采用了竖直砂井排水的模式并在其中一些砂井的中部安置测压计表来检测孔隙压力的消散率。最大的沉降为4m预计发生在软粘土层最厚处,所以坝顶在此处升高4m,并随软粘土层的厚度的减小而逐渐减小直到坝的两端。

  溢洪道设计流量为1750m3/s,包括两个弧行闸门的混凝土箱嵌入土石坝,并朝向左手端。实际上基岩比预计的要深一些,所以溢流面建在了回填压密的粘土上,斜槽建于密实砂层上,然后通往建于基岩上的消力池。溢流面高程为8m,闸门12m,坝顶高程23m,排水系统置于混凝土斜槽下方。基岩表面高程约-4.5m,回填压密粘土顶顶高程为+2.9m。

  1980年水库充满了水,大坝正常运行5年,期间水库达到最高蓄水位,偶然有水从溢洪道溢流。1985年5月的大雨产生了300-400m3/s的流量并在溢洪道两侧坝座背水坡上发现了裂隙。状况逐渐恶化,在混凝土墙附近出现了坍陷孔。接着整个混凝土结构倾斜,闸门卡住。溢流面结构陷入砂层,并且在1985年6月10日溢洪道附近大坝溃决, 水库泄放水量250×106m3,洪峰流量达5000m3/s。由于及时向下游报警所以没有人员伤亡。

  溃坝是由于源自消力池的上举压力向上游传递(尽管板下有排水系统)并引起斜槽板的位移而引起的。水跃产生的压力脉动通过排水系统传输,被认为是板体移动的主要机理。接着洪水泄经溢洪道淘底冲刷整个箱体结构,使其向下游移动,并开始破坏。这次溃坝在1997年第十九届国际大坝会议上由Pinto讨论,并被Lempeririere 等人例举。

  重建一个更好的三孔溢洪道结构开始于1998年8月,当水位降至枯水期初期的水位时将剩余的混凝土结构分离并移走。开挖了一个设计流量为500m3/s足够在下个雨季期间容纳河水流量的坚固的混凝土衬砌导流渠,通过坝座和软粘土地基至溢洪道结构右侧。围堰将河水分流至渠内,下游围堰使溢洪道结构区域内保持干燥,从而使基岩能被揭露,新箱体结构直接建于坚固完好的页岩表面。

  照片显示,从下游看建成的大坝,可以看到溢洪道两侧新建部分及导流渠的下游端,坝的新老部分中开挖穿过坝体的导流渠所需的必要开挖界限有轻微的位置变化。拍这张照片时水库接近空库,但当时已经下过雨并使河水水位到达坝下。

  Santa Helena坝为EMBASA所有,高23m(根据世界大坝注册簿)坝顶长260m,其目的是供水。它由Geotecnica设计,由CEPEL和CONCIC组成的集团施工。EMBASA公司以Bahia政府做为主要股东,在有利于Bahia人民的同时它负责确保安全供水及污水处理。

[责任编辑:yeguiren]

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