楊春偉

(河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津 300250)

武烈河是灤河的一條較大的支流，發(fā)源于圍場(chǎng)縣道至溝，由雙峰寺進(jìn)入承德市區(qū)。全長(zhǎng)96 km，流域面積2 591 km2，河床平均縱坡為2.7‰，多年平均降水量550 mm，多年平均徑流量2.55億cm3，實(shí)測(cè)年最大蒸發(fā)量1 507.8 mm，屬典型山區(qū)多沙河流，洪水暴漲暴落。武烈河水環(huán)境綜合整治梯級(jí)開(kāi)發(fā)工程從1989年開(kāi)始至2007年，歷時(shí)18年，經(jīng)過(guò)三次全市性河道整治，結(jié)合防洪堤建設(shè)，建成12道橡膠壩蓄水工程。

1 橡膠壩工程概況

現(xiàn)以第一橡膠壩為例，橡膠壩主體工程由壩體、泵房、泄水閘、供水井組成。壩體位置設(shè)計(jì)河寬200 m，橡膠壩壩袋長(zhǎng)180 m，共分三段:深槽段長(zhǎng)60 m，壩高3.5 m，設(shè)計(jì)壩頂高程334.5 m，壩前設(shè)20 m長(zhǎng)鋼筋混凝土鋪蓋，壩后設(shè)8 m長(zhǎng)鋼筋混凝土護(hù)坦，末端設(shè)混凝土防沖墻，防沖墻滿足壩體正常運(yùn)行和行洪時(shí)的防沖及穩(wěn)定要求，墻厚80 cm;兩側(cè)淺槽段壩體長(zhǎng)均為60 m，壩高為2.5 m，壩頂高程334.5 m，壩前設(shè)20 m 長(zhǎng)鋼筋混凝土鋪蓋，壩后設(shè)8 m長(zhǎng)鋼筋混凝土護(hù)坦，末端設(shè)混凝土防沖墻，防沖墻滿足壩體正常運(yùn)行和行洪時(shí)的防沖及穩(wěn)定要求，墻厚80 cm。深淺槽之間用混凝土導(dǎo)墻隔開(kāi)，壩袋采用充水式，作為供水源水井泵房，泄水閘均布置在左岸。

2 橡膠壩的特性

2.1 輸沙效果

武烈河上游隆化縣境內(nèi)大部分為黃砂壤土且植被較差。泥沙主要來(lái)源于承德縣小西山水文站以上的興隆河，其年輸沙量約占承德水文站以上輸沙總量的30%。多年平均總輸沙量為206萬(wàn)t，汛期(6—9月)輸沙量占年輸沙量的99.5%，而汛期輸沙量又往往集中在7—8月份的洪水期。泥沙在年際之間變化懸殊，同時(shí)隨著城市用水量的增長(zhǎng)而增加。武烈河橡膠壩按深、淺槽布置，解決了山區(qū)河道來(lái)水泥沙含量高，容易造成淤積的問(wèn)題。洪水期利用深槽進(jìn)行沖沙行洪，減少淤沙對(duì)壩袋侵蝕。

2.2 防洪效益

承德市區(qū)防洪標(biāo)準(zhǔn)采用50年一遇，相應(yīng)設(shè)計(jì)流量為 2 600 m3/s，設(shè)計(jì)洪水位 336.3 m［1］。為滿足城市防洪需要，汛期壩體頻繁起落，一般正常汛期可起落15次左右。壩體起落原理簡(jiǎn)單，操作方便，防洪方式為根據(jù)需要調(diào)節(jié)壩高，壩頂可溢流，排除壩袋水后，壩袋塌落，恢復(fù)原有的天然過(guò)水?dāng)嗝妫挥绊懶沽鳌?/p>

2.3 滿足城市用水需求

武烈河流域氣候?qū)賰?nèi)陸性季風(fēng)氣候，冬季干燥少雨雪，夏季多雨，且年降雨量分配極不均勻。6—9月份降雨量占全年降雨量的70% ～80%，7、8兩月為年降雨量的50% ～60%，且天然徑流變化懸殊，1959年年徑流量為 10.197 m3，1968 年年徑流量為 0.512 m3，相差20倍。年內(nèi)分配不均勻，最大月流量為1959年8月，達(dá)4.02億m3，最小月流量為1922年6月，河道幾乎斷流。從實(shí)測(cè)資料分析，年徑流量的70% ～80%集中于汛期。而橡膠壩可根據(jù)需要調(diào)節(jié)壩高，起到蓄水作用，為灌溉、發(fā)電、防洪、城市美化、城市供水、城市建設(shè)等方面發(fā)揮巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

3 科學(xué)管理

3.1 汛期管理

及時(shí)檢查并清除壩袋附近上游至河床中的裸露石塊、木屑等堅(jiān)硬物體，以免被洪水卷起，砸壞壩袋。汛期過(guò)洪期間立壩運(yùn)行前要清除壩袋上的泥沙，并嚴(yán)格控制流量。同時(shí)在立壩過(guò)程中，要檢查立壩是否有破損部位，以便及時(shí)修補(bǔ)。

一般上游來(lái)水，當(dāng)流量Q＜20 m3/s時(shí)，水流清澈，立壩運(yùn)行;當(dāng)Q＞20 m3/s時(shí)，水流帶動(dòng)推移質(zhì)向前移動(dòng)，庫(kù)區(qū)易形成淤積，應(yīng)塌壩運(yùn)行，同時(shí)注意觀察起落壩時(shí)壩袋的振動(dòng)情況。據(jù)觀測(cè)，在壩高2.0 m以下塌落壩，最大過(guò)流時(shí)壩袋基本上不振動(dòng);最大振動(dòng)發(fā)生在壩高 2.5 m，蓄水量 13.7 萬(wàn) m3，以2.5 cm/s的速度塌壩，壩袋受溢流水流脈動(dòng)影響產(chǎn)生振動(dòng)的頻率與壩袋在水下的自振頻率一致時(shí)，產(chǎn)生共振，此時(shí)壩袋振幅最大。據(jù)觀測(cè)最大振幅可達(dá)10 m左右，對(duì)橡膠壩威脅最大。對(duì)此可在上游水深近1.9～2.0 m處控制壩袋溢流，減輕或消除振動(dòng)現(xiàn)象，其次疏通下游河道，增大下游泄洪能力，降低下游正常尾水位，改善水流條件，使壩袋不受下游尾水影響。

另外，控制塌壩是利用大口徑離心泵通過(guò)Φ400 mm的鑄鐵管將水強(qiáng)排至壩外。為防止壩袋中有殘留氣體和水造成行洪時(shí)被洪水從上游擠壓到下游錨固線形成隆起，從而阻水使壩袋產(chǎn)生振動(dòng)，對(duì)壩袋安全產(chǎn)生威脅，應(yīng)充分利用供排水管的布設(shè)，通過(guò)調(diào)節(jié)閥門，利用供水井水位與壩底板之間的高差，使壩袋內(nèi)的水自流排到橡膠壩供水井中。

為確保壩袋安全，保護(hù)壩袋原有的應(yīng)力結(jié)構(gòu)，延長(zhǎng)壩袋的使用壽命，減速壩袋老化，嚴(yán)禁超高、超壓運(yùn)行［2］。

3.2 冬季管理

承德市屬北方寒冷地區(qū)，冬季最低氣溫零下26°，為保證橡膠壩正常運(yùn)行，應(yīng)采取如下措施:

(1)在臨水面開(kāi)鑿1.5 m寬的冰槽，堅(jiān)持每天打冰，使冰體與壩袋分離，避免冰體下移對(duì)壩體產(chǎn)生冰壓作用。

(2)確定在冬季運(yùn)行的最佳壩高。因在結(jié)冰期壩袋背水面也凍成一整體，壩高不能調(diào)節(jié)，而局部滲漏又使壩高逐漸降低，給開(kāi)鑿冰槽造成極大困難。根據(jù)實(shí)測(cè)資料確定最佳壩高為2.20～2.30 m，避免了因水結(jié)冰膨脹對(duì)壩袋造成不利影響。

4 結(jié)語(yǔ)

橡膠壩是一種造價(jià)低，經(jīng)濟(jì)效益非常可觀的低水頭水工建筑物。橡膠壩工程的布置應(yīng)盡量與原河床保持一致，工程地點(diǎn)宜選在河道順直、水流平緩及岸坡相對(duì)穩(wěn)定的河段，不宜選在沖刷和淤積變化大、斷面變化頻繁的河段。同時(shí)運(yùn)行中嚴(yán)格遵照橡膠壩工程的要求，科學(xué)管理與維護(hù)，確保壩袋原有的結(jié)構(gòu)應(yīng)力，保證大壩安全運(yùn)行。

［1］ 中華人民共和國(guó)水利部.防洪標(biāo)準(zhǔn):GB/T 50201—94［S］.北京:中國(guó)計(jì)劃出版社，1994.

［2］ 中華人民共和國(guó)水利部.橡膠壩技術(shù)規(guī)范:SL227—98［S］.北京:中國(guó)水利水電出版社，1998.