濁漳河榆社城區(qū)段蓄水工程方案比選

張云梅

（太原市水利建筑工程總隊，山西 太原 030012）

濁漳河縱貫榆社縣城而過，目前建成于20世紀五六十年代的城區(qū)段兩岸堤防年久失修，大部分已失去原有功能，難以抵御較大洪水侵襲。加之榆社工業(yè)和國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，對水資源的需求越來越大，防洪與興利的雙重要求使得河道治理工程勢在必行。通過對1974年1/10 000地形圖與2002年實測地形圖的河床比降進行分析對比可知，濁漳河榆社城區(qū)段處于微沖或沖淤基本平衡狀態(tài)。此次河道整治，沿河堤防基本保持在原有位置，未縮小原河道過流斷面，河勢得到基本控制。在河道設(shè)蓄水建筑物，既滿足了興利需求，又控制了河床的進一步?jīng)_刷，且預(yù)留的非常溢洪設(shè)施不會使河道產(chǎn)生淤積。

榆社縣屬溫帶大陸性氣候，多年平均降雨量577.1 mm，境內(nèi)河流比較平緩，河岸比較穩(wěn)定，采用橡膠壩蓄水或水閘蓄水均可滿足蓄水要求。

按堤防設(shè)計20年一遇洪水標準，采用橡膠壩蓄水需修建120 m的堤防，若修建水閘，則需用孔寬5 m共23孔的水閘。下面從以下幾個方面進行經(jīng)濟技術(shù)論證。

1 三材用量及工程造價

利用充水式橡膠壩擋水，不需要鋼閘門、啟閉機、閘墩、工作橋、啟閉機室等建筑物，可以大量節(jié)省材料用量；水閘方案增加了閘墩、工作橋、啟閉機室等建筑物和鋼閘門、啟閉機等設(shè)備，鋼材、木材、水泥的用量較多，工程造價較高。兩方案的三材用量及工程造價比較見表1。

2 泄流阻水和結(jié)構(gòu)止水

橡膠壩是利用塌壩后泄水行洪，壩袋泄空塌平后，泄洪暢通無阻，行洪能力大。而水閘是開啟閘門泄水行洪，中墩形成阻水，泄洪不暢，影響行洪能力。從工程結(jié)構(gòu)的止水效果來看，橡膠壩體采用不透水的膠布制成，周邊錨固于底板上，沒有滑動止水帶，容易做到密封不漏水，止水效果好。水閘采用滑動的橡膠止水帶止水，不容易做到密封不漏水，且滑動損壞嚴重，需經(jīng)常維修與更換，止水效果差。

表1 兩方案技術(shù)經(jīng)濟比較表

3 抗震性能

橡膠壩袋為柔性薄殼結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)輕、富有彈性，整體結(jié)構(gòu)高度較低，抗震性能較好。而水閘結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土剛性結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)重、沒有彈性，整體結(jié)構(gòu)比橡膠壩高出3倍多，相對而言，其抗震性能較差。

4 工程結(jié)構(gòu)與工期

橡膠壩的工程結(jié)構(gòu)簡單，由底板、邊墻和橡膠壩袋組成，施工方便，壩袋安裝容易，整體施工期較短。而水閘的工程結(jié)構(gòu)較為復雜，有底板、邊墩、中墩、工作橋、啟閉機室、鋼閘門及啟閉機等。建筑物結(jié)構(gòu)復雜，安裝精度要求高，且鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的支模、綁扎鋼筋、澆筑混凝土、養(yǎng)護等工序較多，整體施工難度大、工期長。

5 工程堅固性及使用壽命

橡膠壩袋是很薄的膠布制品，其優(yōu)點是輕、柔，但與鋼、石、混凝土結(jié)構(gòu)相比，堅固性差，容易被刺破和磨損，出現(xiàn)裂口需及時補修。同時，橡膠制品長期受日光、風吹和水浸等作用易發(fā)生老化，逐漸降低其強度和彈性等力學性能，使用壽命為20年左右。因此，在運輸、安裝、運用管理中，需精心管護，并在壩袋表面涂防老化漆等。水閘工程是鋼和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其堅固性較好，使用壽命大大超過橡膠壩。

綜合上述分析比較，采用橡膠壩方案，施工簡單、工期短，運行管理簡單易行，且投資可比水閘方案節(jié)省15%。加之，山西已有較豐富的蓄水橡膠壩運用經(jīng)驗，因此本工程采用橡膠壩蓄水。

在橡膠壩建成過程中，借鑒了齊齊哈爾市在橡膠壩運行管理過程中的一些經(jīng)驗，對橡膠壩在設(shè)計與施工運行過程中進行了技術(shù)改進，彌補了其不足之處。

第一，洪水初期小于1 500 m3/s時，可采用兩側(cè)調(diào)節(jié)閥來泄洪。其原因是底板低，泥沙易隨水流下行，不會出現(xiàn)橡膠壩前大面積淤積的現(xiàn)象，當遭遇洪水流量超過1 500 m3/s時，必須采用塌壩泄洪的方式，以利排淤沖砂，加大水流寬度和泄洪能力。在泄洪過程中，可隨時觀測洪量，一旦持續(xù)出現(xiàn)洪量小于1 500 m3/s的情況，就可改用兩側(cè)調(diào)節(jié)閘來泄洪，以減小洪水對橡膠壩的磨損。同時可立即檢查橡膠壩的沖刷磨損情況，特別要注意洪水經(jīng)過橡膠壩時，帶入到上游壩袋錨固槽或洪水過壩后因負壓作用吸入壩袋底部的沙石，如果清除不及時，壩袋在立壩過程中與這些石塊產(chǎn)生摩擦，一旦遇到特別尖銳物體，情況就特別危險。因此，每年汛后要對橡膠壩徹底檢查一遍，將壩底及錨固槽的沙石清除干凈。此外，還應(yīng)加強平時的日常巡檢和定期檢查。工作人員要監(jiān)視水情和水流形態(tài)、工程狀態(tài)變化和壩袋運用情況，發(fā)現(xiàn)工程異常，及時分析原因，防止事故發(fā)生。

第二，采用堵頭式錨固的橡膠壩。立壩時向壩袋內(nèi)注水時與邊墻（中墩）結(jié)合部位易出現(xiàn)坍肩現(xiàn)象，水流會在坍肩部形成局部溢流，影響橡膠壩的正常運行。施工時雖然盡量將邊墻（中墩）與壩袋接觸部位的混凝土表面打抹光滑，甚至采用抬高局部端部底板的辦法來消除坍肩的影響，但效果不是太好，坍肩磨損現(xiàn)象依然嚴重。于是將不銹鋼鋼板鑲貼在邊墻（中墩）上，利用不銹鋼的光滑度及耐磨蝕性均強于混凝土的特性來消除坍肩磨損。經(jīng)過幾年的運行觀測發(fā)現(xiàn)，采用不銹鋼鋼板鑲貼形式，坍肩磨損極小，且工程造價很低，簡單易行。

第三，在橡膠壩管理運行過程中，要避免以下幾種情況的壩袋損壞。一是火造成的損壞?；鹗窍鹉z壩袋潛在的最為不利的危害因素?；鹂梢鸫蠓秶鷫误w損壞，而修復大面積的壩體困難較大，因此在橡膠壩管理范圍內(nèi)必須杜絕火源。二是人為破壞造成的損壞。橡膠壩袋容易受到尖利和有尖角物體的損壞，盡量避免人為造成的壩袋損壞。三是洪水過后殘骸造成的損壞。洪水過后的遺留殘骸，如民用垃圾、建筑材料等尖利物很可能對壩體上下游側(cè)造成損傷。另外，為延長橡膠壩袋使用壽命，可用氯丁橡膠改性涂層作為防老化涂層。

6 結(jié)語

濁漳河榆社城區(qū)段河道整治工程中蓄水工程的建成，大大提高了縣城治理段河道的防洪標準，可達20年一遇設(shè)計洪水標準。同時承擔了下游13個自然村280 hm2的農(nóng)田灌溉任務(wù)，為農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整提供了基礎(chǔ)和條件，也為城市、工業(yè)供水，特別是榆社電廠改擴建后的用水提供了保障。蓄水后的城區(qū)河段與榆社其他旅游景點、地下化石資源等共同營造了一個良好的人居環(huán)境。