淺談恩施市東門橡膠壩運(yùn)行管理

伍學(xué)殊+尹曉冰+劉亮+胡叢笑

摘 要：筆者對恩施市東門橡膠壩工程的調(diào)度管理及運(yùn)行進(jìn)行了充分闡述和研究，對在運(yùn)行管理中發(fā)現(xiàn)的常見問題提出了解決方案，給同類工程以參考。

關(guān)鍵詞：充水式橡膠壩 調(diào)度管理 檢查 觀測

從結(jié)構(gòu)屬性上來說，橡膠壩整體結(jié)構(gòu)屬于薄壁柔性結(jié)構(gòu)。此類型的水工建筑，是伴隨著高分子合成材料得到迅猛發(fā)展而延伸出來的新型建筑。橡膠壩最初在十九世紀(jì)五十年代出現(xiàn)于美國洛杉磯，整個建筑壩體高為1.52m，長為6.1m，壩袋膠布厚為3mm，強(qiáng)度為90kN/m。在首座橡膠壩出現(xiàn)之后，全世界范圍內(nèi)相繼出現(xiàn)橡膠壩。我國最早是于十九世紀(jì)六十年代開展了橡膠壩研制建設(shè)工作，花費一年時間興建了我國首座橡膠壩——北京右安門橡膠壩，整體壩高為3.4m，壩頂長37.6m。這個建筑物，經(jīng)歷了更換壩袋，現(xiàn)在還在正常使用運(yùn)行當(dāng)中。通常來說，橡膠壩的運(yùn)行環(huán)境大致與水閘相同，從特點上來對比，可以有幾個突出的特點：第一，橡膠壩的造價比水閘成本低，通過多年來的經(jīng)驗總結(jié)，可以降低成本25%～60%左右。第二，施工期短。壩袋只需3天～15天即可安裝完畢。第三，由于從整體結(jié)構(gòu)來說，整個壩體屬性為柔性軟殼結(jié)構(gòu)，相應(yīng)對于地震以及波浪沖擊等抗外力影響比較穩(wěn)定，并且還具有能夠美化城市建設(shè)園林風(fēng)景。第四，整個坑體建設(shè)好后，維修成本較為低廉，從整體運(yùn)行來說方便管理。下面筆者根據(jù)恩施市東門橡膠壩工程實例淺談下橡膠壩的運(yùn)行調(diào)度管理。

1.工程概況

恩施市東門橡膠壩工程位于恩施自治州首府恩施市城區(qū)東門清江河干流，由長江水利水電勘測設(shè)計院設(shè)計，壩袋由山東煙臺天圣橡膠壩集團(tuán)公司生產(chǎn)提供，于2004年10月由中國葛州壩水利水電集團(tuán)有限公司開始修建，2005年8月正式投入充壩蓄水運(yùn)行，具有發(fā)電、旅游開發(fā)、城市生態(tài)園林美化等功能，整體壩高為6m，整個壩長度為96m、可以進(jìn)行蓄水過流水，并且整個水位可以達(dá)到8m以上，通過整體壩區(qū)進(jìn)行尾水達(dá)到4km左右，這也是當(dāng)膠我國最具有代表性的充水式橡膠壩擋水建筑。壩底基板采用高強(qiáng)度鋼筋混凝土澆筑而成，壩袋雙向錨固壓板及錨固螺栓錨固，壩袋采用三布四膠結(jié)構(gòu)，壩袋總厚度18毫米。充排水系統(tǒng)及電器設(shè)備機(jī)房布置在電站一側(cè)，橡膠壩邊墩錨固槽之下，配備有90 kw每小時1200立方米排水泵三臺，55kw每小時1080立方米充水泵二臺，自排系統(tǒng)一套，排水塌壩可采用自流排放與機(jī)泵強(qiáng)排相結(jié)合的排水系統(tǒng)，并設(shè)有自動控制及監(jiān)控系統(tǒng)。

2.調(diào)度管理及操作運(yùn)行

隨著高分子含成材料工業(yè)的迅速發(fā)展，一種新型的水工擋水建筑物——橡膠壩，在我國的大小河流廣泛應(yīng)用，構(gòu)造簡單、節(jié)省三材，造價低，建造工期短，自重輕，“以水擋水”可在設(shè)計高度范圍內(nèi)根據(jù)需要隨意調(diào)節(jié)壩頂高度，不影響汛期行洪。

依照恩施清江河梯級開發(fā)的詳細(xì)情況，再通過與整個城市區(qū)域防洪系統(tǒng)的結(jié)合，綜合考慮了水文、氣候、以及地質(zhì)環(huán)境等因素。在進(jìn)行橡膠壩管理時需要做到以下幾個方面的工作：首先，明確工程結(jié)構(gòu)原理及意圖，采積雨情水情、水文、氣象信息；經(jīng)常檢查、定期檢查、特別檢查；壩袋觀測、壓力觀測、水情水流形態(tài)觀測，庫區(qū)水質(zhì)觀測，確保橡膠壩安全運(yùn)行。從而才能保證避免工程事故的發(fā)生。

其次，在進(jìn)行管理的工作人員，需要對整體的橡膠壩工程設(shè)計意圖，以及整個橡膠壩結(jié)構(gòu)和原理做仔細(xì)的了解。對整核心管理工作中的橡膠壩袋、控制中心以及錨固結(jié)構(gòu)等方面進(jìn)行仔細(xì)的規(guī)劃與布署。壩袋作為一種柔性薄殼結(jié)構(gòu)，在充脹時承截著多方面的內(nèi)壓和外壓，在這些外力的作用下形狀變化自由度較大，當(dāng)壩頂溢流時對水流脈沖反應(yīng)靈敏、易于產(chǎn)生振動。特別是壩袋內(nèi)多種原因產(chǎn)生的氣體，尤其是在上下游水位差較大時振動更為強(qiáng)烈。同時對基礎(chǔ)底板，上下游防沖防滲設(shè)施，邊墻邊翼護(hù)坡、錨固結(jié)構(gòu)、設(shè)計范圍內(nèi)壩頂允許最大過流量，每一個操作流程需要進(jìn)行熟練地掌握，確保安全生產(chǎn)的穩(wěn)定開展。

再次，管理工作人員，需要對于水文水情資料進(jìn)行收集整，根據(jù)恩施地處武陵山區(qū)氣相信息進(jìn)行分類總結(jié)。由于此地區(qū)的氣候形態(tài)為亞熱帶季風(fēng)天氣，在整個壩區(qū)范圍內(nèi)，容易出現(xiàn)雷電暴雨現(xiàn)象。從而，極容易造成壩區(qū)的洪水陡漲，而且整個壩區(qū)中的河水泥沙流量比較大，壩袋受到?jīng)_刷后磨損比率也相應(yīng)增加，而且整個壩區(qū)中的飄流雜物也會對整體壩袋進(jìn)行損壞，從而需要管理工作人員不斷地更新與采集最新的信息，提前做好每一項防范工作。

然后，在進(jìn)行日常管理工作過程中，需要對整體橡膠壩工程系統(tǒng)進(jìn)行常規(guī)檢查，制度好檢查流程與檢查周期。對于重要的組成部分，比如：水泵、電器等設(shè)備、充排水管道、超壓溢流管閥門、充排水電機(jī)、電動閥門、壓力監(jiān)視器、河床淤積、上下游護(hù)坦、通訊設(shè)施需要一個月進(jìn)行多次檢查，保證整體系統(tǒng)的運(yùn)行正常。在每一次汛期前后，需要針對整體橡膠壩進(jìn)行全面檢查，檢查的同時對機(jī)組設(shè)備要進(jìn)行保養(yǎng)。保證每一次汛期到來之前，每一個工程組成部分都能滿足防汛要求。在汛期過后，重點要對壩袋磨損情況進(jìn)行檢查與統(tǒng)計，重點針對錨固系統(tǒng)以及沙塌壓游積壩袋等方面進(jìn)行巡查。在進(jìn)行巡查過程中，還需要及時更換被磨損以及塌壓壩袋，對于河面漂浮物進(jìn)行及時清理。如果遇到特大洪水等特殊情況時，還需要對整體橡膠壩工作進(jìn)行全面檢查，如果出現(xiàn)工程主體損壞情況，要如實像有關(guān)部門進(jìn)行及時通報。

最后，通過幾種觀測形式，來增強(qiáng)橡膠壩管理工作的開展。第一，需要針對整體壩袋進(jìn)行觀測，對于出現(xiàn)變形老化的情況要進(jìn)行及時調(diào)整。壩區(qū)進(jìn)行泄洪時，要及時對壩區(qū)河流漂浮物進(jìn)行觀測與清理，避免對壩袋建成損壞。同時，如果壩頂溢流時出現(xiàn)過大振動情況的發(fā)展，要及時采取相應(yīng)的措施，避免對壩袋造成拉傷。第二，當(dāng)壩袋進(jìn)行充脹蓄水時，水位的不斷變化，會增大壩袋的承載壓力，如果超過了設(shè)計范圍內(nèi)的壓力，需要及時采取相應(yīng)措施進(jìn)行降壓調(diào)節(jié)。第三，對于水位、水質(zhì)也需要進(jìn)行進(jìn)行觀測，這是保證橡膠壩受控制的重要手段，壩頂流流量要嚴(yán)格進(jìn)行調(diào)節(jié)與控制，如果發(fā)現(xiàn)一些不良流態(tài)時，需要通過相應(yīng)的處理措施來進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證整個壩區(qū)的安全運(yùn)行。endprint

3.橡膠壩運(yùn)行過程常問題及應(yīng)對措施

通過對恩施市東門橡膠壩工程進(jìn)行管理工作多年經(jīng)驗來看，取得并積累了較多的成功經(jīng)驗，但也存在一些對整體工程運(yùn)行有影響的問題。

第一，由于整個橡膠壩是當(dāng)前最高的橡膠壩工程，據(jù)資料顯示，在亞州也是絕無僅有，整個壩區(qū)能夠攔截水量達(dá)到200多萬m3，但是如果上游水電站開動發(fā)電時，會影響到壩頂溢流流量變化，從而對整本壩袋受力異常，容易對壩袋造成損壞。

第二，在橡膠壩運(yùn)行過程中，如果出現(xiàn)緊急塌壩時，為了在短時間內(nèi)滿足河道行洪要求，多數(shù)都是采用機(jī)泵強(qiáng)排與自流排放相結(jié)合的方式進(jìn)行排流。這樣的排流形式，會造成有一定水量無法排出，嚴(yán)重地影響到了壩袋的使用壽命。

第三，沖水式橡膠壩泵房的布置出存在一定的問題。由于這些機(jī)房多數(shù)建于壩肩護(hù)坡河床之下，整個機(jī)房中存在著濕度大、通風(fēng)差的問題。這樣會造成電機(jī)和控制設(shè)備受潮，很大程度上降低了整個設(shè)備的靈敏度，如果出現(xiàn)緊急情況，嚴(yán)重地威脅到了壩袋與防洪工作的順利開展。

對于在橡膠壩運(yùn)行過程所暴露出的這些問題，管理工作人員需要針對這些問題進(jìn)行經(jīng)常性的保養(yǎng)維護(hù)。尤其是對于電動閘閥以及電機(jī)設(shè)備的防潮處理與調(diào)試。定期做好機(jī)組同心度的核校工作，與此同時，還需要對于機(jī)泵設(shè)備及時進(jìn)行加注黃油與清洗工作，保證機(jī)泵設(shè)備的正常工作。如果出現(xiàn)上游水量較大時，要采用自流旁通管將煙斗內(nèi)余水向機(jī)房集水井緩慢自流排放，再利用集水井深井泵進(jìn)行壩外排水。有效地減輕了自流對壩袋的吸附力，也可以消除煙斗現(xiàn)象。從而有效地消除振動，減少了磨損，延長了整體橡膠壩的使用壽命。

從十九世紀(jì)以來，我國橡膠壩的推廣與應(yīng)用可謂是一波三折。通過這些年的發(fā)展與研究，突破了諸多的技術(shù)難題，已經(jīng)在整套橡膠壩科研設(shè)計、以及施工管理等方面得到了相應(yīng)的發(fā)展。并且已經(jīng)具備了相當(dāng)成熟的制造與防護(hù)技術(shù)，同時也具備了推廣應(yīng)用的條件 。

橡膠壩雖然很少維修，不像常規(guī)鋼閘門那樣需要定期涂刷油漆防銹，為了保證橡膠壩的使用壽命，要制定出相應(yīng)的運(yùn)行管理制度，做到定期進(jìn)行巡查。汛前要進(jìn)行觀測分析，汛后要檢查河流漂浮物對壩袋造成的損害程度。依照當(dāng)?shù)氐牟煌瑲夂?、水文特征，收集整理出相?yīng)的數(shù)據(jù)以確保在防洪工作的順利開展。筆者對恩施市東門橡膠壩工程的調(diào)度管理及運(yùn)行進(jìn)行了充分闡述和研究，對在運(yùn)行管理中發(fā)現(xiàn)的常見問題提出了解決方案，給同類工程以參考。恩施東門橡膠壩通過近幾年運(yùn)行，情況良好。endprint