橡膠壩在中小河流治理中的應用

杜博玉 石凱

摘? 要：橡膠壩為利用壩袋內(nèi)水或氣體介質(zhì)達到充脹效果，布置于河道中達到灌溉、景觀、防洪等作用的水工建筑物，因其造價低廉、制作安裝簡便、止水效果好、汛期不阻水和美化城鎮(zhèn)環(huán)境等優(yōu)點，在中小河流的治理中得到了廣泛的應用，產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟、環(huán)境和社會效益。本文結(jié)合具體實例和自身工作經(jīng)驗，對橡膠壩在中小河流治理中的應用進行論述。

關(guān)鍵詞：橡膠壩? 中小河流治理? 景觀效果? 具體應用

Application of Rubber Dam in River Treatment

DU Boyu1? SHI Kai2

（1.Shenzhen Guanghuiyuan Environmental Water Co.， Ltd.， Shenzhen， Guangdong Province， 518000 China; 2.Huizhou Branch， Shenzhen Guanghuiyuan Environmental Water Co.， Ltd. ， Huizhou， Guangdong Province， 516000 China）

Abstract： Rubber dam is a hydraulic structure that uses the water or gas medium in the dam bag to achieve the filling effect and is arranged in the river channel to achieve the functions of irrigation， landscape and flood control. Because of its advantages of low cost， simple production and installation， good sealing effect， no water blocking in flood season and beautification the urban environment， it has been widely used in the treatment of small and medium-sized rivers， resulting in obvious economic environmental and social benefits. Combined with specific examples and their own work experience， this paper discusses the application of rubber dam in the treatment of small and medium-sized rivers.

Key Words： Rubber dam; Small and medium river regulation; Landscape effect; Specific application

1中小河流治理理念

我國現(xiàn)狀中小河流治理提倡在保障防洪安全的前提下，突出河流的水生態(tài)文明建設(shè)要求，推進河道治理與美麗鄉(xiāng)村、鄉(xiāng)村旅游和萬里碧道等有機結(jié)合，并提倡有條件的地區(qū)結(jié)合河道治理開展水景觀和水文化工程建設(shè)[1-2]。

人口較為密集的河段，建議根據(jù)景觀、生態(tài)、休閑等功能要求設(shè)置陂頭，適當雍高水位，同時為保證與環(huán)境協(xié)調(diào)，宜采用低矮的壩體。

2橡膠壩的優(yōu)點及適用性

2.1 橡膠壩與常規(guī)水閘相比具備的優(yōu)點

（1）壩袋制造工廠化、安裝簡單、工期短。

（2）造價低廉，可減少水泥和鋼材等材料的使用。

（3）不阻水，可保證河道的泄流斷面。

2.2 橡膠壩在中小河流治理中的適用性

平原中小河流中的水流較為平緩，部分河道水面較為寬闊，橡膠壩跨度大，可適應布置要求;部分地區(qū)中小河流治理工程投資較少，且現(xiàn)狀陂頭因建造年限較長及施工質(zhì)量普遍偏低的原因存在較多問題，采用橡膠壩既可以滿足提高水位保證灌溉和河道取水的作用，又可以節(jié)省投資;部分鄉(xiāng)鎮(zhèn)中小河流兩岸岸頂高程較低，且暫無實現(xiàn)防洪達標整治的條件，因陂頭雍水導致汛期兩岸淹水的情況時有發(fā)生，采用橡膠壩，制定合理的汛期調(diào)度運用方案，洪水來臨之前對橡膠壩進行塌壩操作，有效保障人民財產(chǎn)安全;現(xiàn)狀中小河流中的陂頭景觀作用較少，隨著城鎮(zhèn)居民水平的提高，對河道景觀作用的需求日趨強烈，橡膠壩運行時，壩頂水體溢流，展現(xiàn)動感之美，為城鎮(zhèn)增添一道優(yōu)美的風景[3]。

3以吉隆河為例分析橡膠壩的應用

吉隆河發(fā)源于斧頭石嶺，屬粵東沿海一級河流。由北向南貫穿吉隆鎮(zhèn)，是該鎮(zhèn)的主要河流。為了打造多樣水態(tài)河道，完善河流生態(tài)功能，擴大社會影響，擬沿河構(gòu)建兩岸濱水景觀通廊，提升使用度。為了達到濱水通廊的水面景觀效果，擬在吉隆河新建一座橡膠壩

3.1壩型選擇

本工程河流的設(shè)計水深為2.0m，河道寬度為56m，跨度大，水頭小，適宜采用橡膠壩。

橡膠壩按壩內(nèi)介質(zhì)分類，主要分為充氣式和充水式，我國的橡膠壩多為充水式，至今已建成約千余座[4]，充氣式橡膠壩的采用則較少，在各方面均未總結(jié)到成熟的經(jīng)驗。

兩種類型比較，充水式橡膠壩的主要優(yōu)點有：

（1）橡膠壩壩頂溢流時易引起壩袋振動，充水式橡膠壩抵抗效果較好。

（2）充水式橡膠壩因為水體自重的影響，底板穩(wěn)定性更好，同樣的地基條件下，基礎(chǔ)處理方法更為簡便。

（3）基礎(chǔ)底板受力條件好，壩袋內(nèi)的水重有利于基礎(chǔ)底板穩(wěn)定，基礎(chǔ)處理簡單，超壓安全裝置較充氣式簡單可靠。

（4）在壩袋維修方面，充水式橡膠壩壩袋破損漏水點易找出，可在不坍壩的情況下修補，充氣式橡膠壩壩袋破損漏氣點難查找且需坍壩修補。

（5）在壩袋壽命方面，在日曬時，充水式的壩袋熱量可傳向壩袋內(nèi)水體擴散、壩體表面溫度低，延緩壩袋老化。

綜合以上所述，結(jié)合本工程所在地區(qū)河道流量大，氣溫高等環(huán)境因素以及當前國家橡膠壩技術(shù)因素，采用充水式橡膠壩更為適宜。

3.2橡膠壩結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.2.1工程總布置

溢流壩段布置在主河床上，采用充水式橡膠壩，壩高2m，壩長56m。擋水壩體由橡膠壩袋和錨固結(jié)構(gòu)組成，用水將壩袋充脹后即可調(diào)節(jié)水位和控制流量[5]。

控制室布置在河道右岸，包括充脹壩體的充排設(shè)備、安全及觀測裝置等，如空壓機、壓力表、水封管、水位計等。

3.2.2壩袋

根據(jù)調(diào)查及規(guī)范要求，壩袋設(shè)計內(nèi)外壓比取值為1.4，壩袋型號選用JBD2.0—100050—2，膠布強度（kN/m）經(jīng)/緯值選為200/100。帆布層數(shù)為2層，膠布厚度為6.34mm。

為避免壩袋安裝及維修拆卸時須人鉆進壩袋內(nèi)操作，直墻式宜采用側(cè)面外錨固。為避免塌肩的影響，在底板設(shè)計中采用局部抬高處理[6]。

3.3控制系統(tǒng)

本橡膠壩采用動力式充排方式，即壩袋的充、坍完全利用水泵進行。橡膠壩充水時間約1h，坍壩時間約30min。

3.4土建工程

3.4.1底板

壩底板采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長度6.98m，厚度0.8m，型式為平底板，構(gòu)造簡單，施工方便，能適應不同的地基要求。

3.4.2防滲排水

在壩底板上游端設(shè)置高壓擺噴樁垂直防滲。

3.4.3底板應力及穩(wěn)定

（1）荷載計算及組合。

壩袋及壩底板自重：混凝土的重度采用23.5～24.0KN/m3，鋼筋混凝土的重度采用24.5～25.0 KN/m3，壩袋膠布的重度可采用12.0KN/m3。

壩袋重：W_d=12.0×7.62×6.34×10^（-3）=0.58KN/m。

底板重：W_b=25×8.35=208.75kN/m。

壩袋內(nèi)水重：

水平? ? ? ? ?   ? ? W_s=γV=10×6.212=62.12kN/m

靜水壓力（根據(jù)橡膠壩不同運用情況時最不利的上下游水位組合條件確定）：

壩袋充滿水后擋水部分為曲面，靜水壓力可分為水平分力和垂直分力。

水平分力? ? ? ? ? ? F_x=γh_c A_x=10×1×2=20kN/m

垂直分力? ? ? ? ? ? ?F_y=γV=10×1.06=10.6kN/m

式中hc壩袋上游水體形心點位置及水體體積由橡膠壩設(shè)計圖得出。

揚壓力：

壩基內(nèi)設(shè)高壓擺噴樁，最不利工況擋水時下游無水不設(shè)浮托力。

則揚壓力即滲透壓力為：U=P=6kN/m

（2）壩基底應力的計算。

本區(qū)地震烈度為6度，可不考慮地震影響，按完建和正常運用兩種工況計算。經(jīng)計算，在以上兩種工況下，計算的基底壓應力值均小于地基承載力（180 kN/m2），且最大最小應力比可滿足要求。

（3）地基底板穩(wěn)定計算。

基礎(chǔ)底板的抗滑穩(wěn)定計算詳見表1，由于底板下設(shè)有齒墻，所以底板的滑動不是沿底板的下表面和地基土壤表面而是沿上下游齒墻最低點的連線的土體中滑動。

抗滑穩(wěn)定安全系數(shù)計算采用：

k=（f∑G+cA）/（∑H）

4結(jié)語

在中小河流的治理中，水生態(tài)文明建設(shè)的需求日趨強烈，本文論述了與傳統(tǒng)閘壩相比，橡膠壩技術(shù)在中小河流治理中的優(yōu)勢，并結(jié)合工程實例，對橡膠壩在中小河流應用中的具體問題進行了分析。相信以橡膠壩在施工、造價、防洪及景觀效果等方面的優(yōu)勢，今后在河道治理中將會得到更加廣泛的應用。

參考文獻

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[3]李彬.橡膠壩建設(shè)對河道水質(zhì)的影響研究[J].水利規(guī)劃與設(shè)計，2021（5）：65-68，106.

[4] 張進文，李光浩.山區(qū)河流橡膠壩取水結(jié)構(gòu)探討[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2021（7）：78-79，82.

[5]周敏，田淳.充水式橡膠壩壩高與壩袋充水量、堰頂水頭的關(guān)系 [J].水電能源科學，2017（8）：76-78，164.

[6]郭維東，田茹妍，趙光昱.不同條件下橡膠壩下泄水流水噪聲研究 [J].中國農(nóng)村水利水電，2016（3）：91-95，99.

中圖分類號：TV85 DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2108-5640-7899 第一作者：杜博玉（1994—），男，本科，助理工程師，研究方向為從事水利水電工程設(shè)計工作