金陵河橡膠壩充氣系統(tǒng)存在問題及改造方案比選

梁海宏

（陜西省寶雞市渭河攔河閘工程管理處，陜西 寶雞 721000）

0 前言

金陵河橡膠壩位于寶雞市渭河一級支流金陵河金陵二橋上游60m處。距渭河交匯處535m,距渭河攔河閘約1100m，河道平均比降4.34‰,流域面積427.1 km2，由于工程建設(shè)場地限制，金陵河橡膠壩采用充氣式橡膠壩袋，壩高3m，壩頂高程587.40m，壩長170m分兩個壩段,壩袋單寬容積為8.03m3/m，總?cè)莘e1365.83m3。壩兩端堵頭與壩墩翼墻間止水通過充脹擠壓止水。設(shè)計(jì)充氣時間為1.6 h，排氣時間為2.5 h。工程建成后可形成寬175 m,長785.5 m，9.38萬m2的景觀水面，回水至寶十橋下，形成庫容15.48萬m3。

工程防洪標(biāo)準(zhǔn)按十年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，相應(yīng)流量680 m3/s，按 50年一遇洪水標(biāo)準(zhǔn)校核，相應(yīng)流量1010m3/s。壩址處百年一遇洪峰流量1290m3/s，百年一遇洪水位587.37m。

寶雞市金陵河橡膠壩經(jīng)過多年的運(yùn)行情況，存在氣壩塌壩時間延長的問題。本文就金陵河橡膠壩運(yùn)行過程中存在的問題及改進(jìn)措施進(jìn)行探討。

1 金陵河橡膠壩運(yùn)行現(xiàn)狀

金陵河橡膠壩充氣系統(tǒng)是由兩組羅茨壓力鼓風(fēng)機(jī)并聯(lián)供氣，也可單機(jī)運(yùn)行。充氣時，關(guān)閉1、2、3、4、號閥門，開啟5號閥門，啟動鼓風(fēng)機(jī)，輸出氣體經(jīng)過管道到達(dá)儲氣筒，形成一定壓力后，開啟1號、2號閥門使氣體傳輸至壩袋內(nèi)，達(dá)到所需壓力時，關(guān)閉1、2、5號閥門，停止充氣。排氣時，打開儲氣筒3號或4號排氣閥，使壩袋內(nèi)氣體通過儲氣筒排氣管道自動排出。見圖1。

2 存在問題

（1）根據(jù)塌升壩數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，升壩時間可以按照設(shè)計(jì)時間1.6 h達(dá)到壩袋所需壓力，而塌壩時，水頭水壓造成壩段中間出現(xiàn)凹槽，水流從壩段中間下泄，局部流量加大對下游形成集中沖刷，壩袋兩端氣體不能及時排出，自然塌壩需2.5 h。

（2）經(jīng)過多年運(yùn)行，充氣管道內(nèi)存在冷凝水，減小了充排氣管的有效斷面積，自然排氣不暢，塌壩時間大大延長。

（3）上游流域雨情水情預(yù)報設(shè)施配套不全，預(yù)報時間短、不及時，十年一遇洪水從縣功報汛點(diǎn)到達(dá)橡膠壩前,洪峰到達(dá)時間約1.5 h，而接到汛情，自然塌壩，時間遠(yuǎn)不能滿足防汛要求。

圖1 充氣系統(tǒng)示意圖

3 改造方案比選

為了縮短塌壩時間，及時排空壩袋內(nèi)氣體，提出兩種改進(jìn)方案，見表1。

方案一：為了解決因管內(nèi)冷凝水堵塞過氣斷面的問題，需要在充氣管道底部增加側(cè)向排空管，排空管與充氣管道連接，在排空管管道上增加鼓風(fēng)機(jī)，開啟鼓風(fēng)機(jī)強(qiáng)制抽排，抽出冷凝水，解決管道內(nèi)冷凝水堵塞過氣斷面的問題。但這一方案存在兩個問題：一是管道系統(tǒng)埋設(shè)于砼壩底板內(nèi)，在壩地板基礎(chǔ)下，不可能開挖增加排空管；二是機(jī)房內(nèi)沒有預(yù)留新增鼓風(fēng)機(jī)位置，場地布置不允許，且這一方案技術(shù)上不合理，而且會加大投資，經(jīng)濟(jì)上不可行。

表1 陵河橡膠壩強(qiáng)排系統(tǒng)方案選擇比較表

方案二：利用現(xiàn)有的管道系統(tǒng)，在儲氣筒上加裝管道，管道上安裝6號閥門，使之與鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)氣管相連，連接口與空氣濾清器之間安裝7號閥門，在5號閥門前設(shè)一管道安裝8號閥門，抽排時關(guān)閉 3、4、5、7 號閥門，開啟 1、2、6、8 號閥門，使原來充排氣系統(tǒng)逆向運(yùn)行，在不增加排空管和鼓風(fēng)機(jī)的情況下，通過閥門控制的運(yùn)行操作，解決了氣壩的強(qiáng)排問題。達(dá)到了預(yù)期的效果。強(qiáng)排系統(tǒng)圖見圖2。

通過對兩種方案的施工條件、施工環(huán)境和投資費(fèi)用比較，方案二施工簡單，技術(shù)上合理，費(fèi)用低，決定按照方案二實(shí)施改進(jìn)，即利用工程現(xiàn)有管道增設(shè)排氣管道并加裝閥門。

4 結(jié)語

經(jīng)過運(yùn)行，利用改進(jìn)系統(tǒng)塌壩，1.5 h壩袋就可完全塌平。大大提高了塌壩速度，為處置汛情贏得了時間。符合防汛預(yù)案的要求，從接到上游汛情，進(jìn)行塌壩，水頭到達(dá)壩前時，全面完成塌壩清庫工作，不阻洪、不礙洪，減少了壩袋所受的沖擊和掛擦磨損，提高了壩袋使用壽命，保證安全行洪。我們把這個由自然排氣技術(shù)改進(jìn)為機(jī)械排氣的系統(tǒng)稱為強(qiáng)排系統(tǒng)，此系統(tǒng)節(jié)約了投資，縮短了塌壩時間，更便于今后運(yùn)行管理，是一次較為成功的技術(shù)改進(jìn)。

圖2 強(qiáng)排系統(tǒng)示意圖