内陆干旱区平原水库节水及周边土壤盐渍化防治
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3.4 水库现场试验

依据上面初步选定的苯板物理、几何参数,在现场展开试验。首先在水库内选定水深较大,且四周较为开阔的水面,然后测量水深及选定点离岸距离,最后在选定点测量所保护水面面积,在预计固定点打好木桩。具体操作方案如下。

3.4.1 第一种方案——直接连接

取苯板30块(长6m,宽1m),每块板在两长边上烫孔3个,平均间隔1.5m;两短边上烫孔2个,平均间隔0.33m,将烫孔后的板每十块为一组分为3组。用直径为0.5cm的棉绳分别将每组的10块板两两长边相对穿孔相连,形成宽6m,长10m的整体。将第一组先铺放到水面上,四角用木桩固定,然后铺放第二组板,再将两组板的长边用棉绳穿孔连接。以同样的方法铺放、连接第三组板,用木桩固定,三组板覆盖水面180m2。此方案在4级以下风力时效果较好,表现在:苯板在水面上起伏幅度小,各板间相互无脱节,其干燥面积占上表面积的90%以上。但是当风力达到4级以上时,苯板局部翘起,被折断,导致整体全部被破坏。

3.4.2 第二种方案——串接连接

取苯板30块,每板两长边上平均烫孔3个,平均间隔1.5m,短边上烫孔2个,平均间隔0.33m。以10块板为1组,分为3组,将每组10块板6m长边相邻并为一排,用长12m的棉绳自下而上依次穿过每板同侧短边上的两孔,10块板一侧短边全部连接好。取第二根12m长棉绳自上而下依次横向穿过10块板两长边上的两孔,使10块板中央全部连接。再取第三根,同样的方法把另一短边相连,连接完毕。每组10块板均成长10m,宽6m的整体。后将第一组板铺放至水面,四角用木桩固定。再铺放第二组,将其10m长边与第一组板的10m长边用棉绳穿孔连接,两游离角加桩固定,同样方法将第三组铺放、固定,三组板共铺放面积180m2。此方案在4级风力时效果较好,表现与第一种相同。但在更大风力作用下,苯板的起伏幅度较大,连接所用的绳子因受力嵌入苯板。板间缝隙增大,风浪有了较大的作用空间,苯板在束缚点被折断,局部的损坏招致整体性破坏。

3.4.3 第三种方案——单面铺网覆盖

为防止苯板在风浪共同作用下局部翘起,用网覆盖在苯板上。网用棉绳编制,孔径为300mm×300mm,面积为200m2。取苯板30块,按第一种连接方式,将连接好的第一组铺放至水面,四角固定再铺放、连接、固定第二、第三组。将已铺放好的苯板上表面全部覆盖网,再把网固定在木桩上,网四周每隔2m加坠两块砖,以增加网的整体覆盖作用。该方案在5级以下风力作用时,整体效果良好。但在更大风力下,网格受力不均,受力较大的部分网上的绳子嵌入苯板,而不受力部分的网为苯板自由运动让出了空间,在风、浪共同作用下,自由空间逐步增大,苯板局部翘起而被折断,此位置就留下空缺,碎片在网下被风吹起,碎片被吹起时带动局部网格随风起落,如此往复,网下苯板不断破碎,已碎的苯板在网格和风力共同作用下逐渐变小,并从网眼中被刮走,整个网失去作用。

3.4.4 第四种方案——单面覆盖加筋网

选用网眼孔径为50mm×500mm,长为20m,宽为12m的打鱼用网,长4m的竹竿,沿平行于网短边的方向每隔1m绑扎一根竹竿。取30块板,按第一种方案形式连接固定。把带竹竿加筋的网覆盖在固定好的苯板上表面,网的短边固定,长边每隔2m加坠两块砖。竹竿加筋的网极大地限制了苯板在风浪共同作用下的自由度,在5级风力下整体稳定情况良好。但风力继续加大且风向不定时,局部网被风掀起造成部分苯板破坏,进而招致整体破坏。

3.4.5 第五种方案——双面覆盖加筋网

取网眼孔径为50mm×500mm,长为20m,宽为12m的网两块,长4m的竹竿,沿平行于网短边方向每隔1m绑扎一根竹竿。将制作好的两块网把苯板上下表面都覆盖起来,并在每块板的缝隙将上下网连接。苯板每组10块,在岸上制作好后拖至水面,再将它用木桩固定,然后第二、第三组在水上长边相连。整体四周每隔6m用木桩固定,每隔2m加坠两块砖,以加大整体重量。此种方案整体性强,自身重量大,既有柔性连接,又有强度较大的竹竿加筋,明显提高了浮板整体的强度。在6级风力以下,整体波动幅度较小,且有一定的消浪作用。当风力达到8级以上时,浮体短边一侧用作固定的木桩在根部折断,导致整体性破坏。

3.4.6 第六种方案——单面黏结PVC板抛锚固定

取尺寸为2000mm×1000mm×30mm苯板10块,在其表面黏结2000mm×1000mm×2mm的PVC板(聚氯乙烯板),然后在这种复合板上下表面用孔径为50mm×50mm的网覆盖。将这种板单块置于水面,在板的四角结绳抛锚固定。由于板面积小,在水面受力也较小,在多次8级风力作用下完好。

3.4.7 第七种方案——土工膜袋装板抛锚固定

取苯板10块,装入用土工膜制成的6000mm×1200mm袋子里,然后封口。在袋子四角烫孔穿绳抛锚固定于水中,考虑到水位的升降,绳子预留长度2m。在多次8级以下风力作用下袋子完好。由于使用的是抗紫外线复合土工膜,其表面具有一定的亲水性,袋子周边约有5cm的湿带。但整体上效果较好,且一直没有被破坏。

3.4.8 第八种方案——自由板用网圈围

选用2000mm×1000mm厚度分别为30mm、60mm、90mm的苯板各10块,2000mm×1000mm×30mm的苯板10块,分为三组。在30mm厚的苯板上表面黏结2000mm×1000mm×2mm的PVC板,上下表面覆盖网。再将三组苯板全部投入高为4.5m,长宽为60m×60m的网围中。此种方式可使苯板漂移在一定范围内,不直接固定,且苯板厚度的增加提高了它的强度,较前几种形式好。厚苯板在较大风力下堆在背风一侧,但无重叠,波动起伏较大对网围具有一定的冲击作用。其中,复合苯板由于自身重量远大于单纯的苯板,且强度较高,在同等风力作用下较纯苯板稳定。

在以上八种方案的依次试验过程中,有成功的试验,也有考虑不周和估计不足的试验,但每次试验都有所进展,有所发现,并在不断的提高和逐步完善。由于现场试验不可预见因素较多,且对浮板破坏的主要作用力无法控制,所以试验操作难度很大。试验结果汇总见表3.6。

表3.6 现场试验汇总表

通过对现场试验观察和观测,得出以下结论:

(1)用苯板漂浮在水面上以防水面蒸发损失,其效果已被室内试验所证明。但在现场试验其节水效果,关键取解决于水面覆盖物的稳定情况,尤其是材料的强度、密度、耐久性、抗老化性、亲水性等。

(2)漂浮板的固定方式也很重要,在试验中运用了三种不同的方式,其中抛锚和网围固定已被事实证明具有一定的可行性。

(3)现场试验收集测试数据较困难,无法通过试验数据分析总结其结果。但可应用基础理论进行深入研究分析,并在合理假设和简化的基础上建立力学计算模型,验证试验结果。