橡膠壩在呂梁市新城北川河治理中的應(yīng)用

李丹 王兵

摘 要：橡膠壩大多建在河道平坦、上游植被較好，河水中懸移質(zhì)和推移質(zhì)含量較小的河流上，呂梁山區(qū)北川河具有縱坡大、泥沙含量大、大粒徑推移質(zhì)含量多的特點(diǎn)，在這樣的河流上建設(shè)橡膠壩關(guān)鍵是解決滲漏、沖刷、淤積、防洪等問(wèn)題，通過(guò)綜合規(guī)劃、調(diào)度運(yùn)行等手段解決。

關(guān)鍵詞：北川河；橡膠壩；山丘區(qū)河道

1 引言

呂梁市是山西省西部區(qū)域性中心城市，呂梁市城區(qū)建在東川河、北川河交匯處的河谷地帶，北依鳳山，西靠虎山，南矗龍山，三山環(huán)抱，地形狹窄。

根據(jù)呂梁市“城市總體規(guī)劃”，呂梁市今后主導(dǎo)方向?yàn)橄虮卑l(fā)展，新城區(qū)位于北川河兩岸，北川河作為呂梁市區(qū)主要的行洪河道，由北向南縱貫呂梁市中心區(qū)。呂梁市大部分為山區(qū)丘陵區(qū)，汛期局部性暴雨洪水災(zāi)害頻繁。結(jié)合新城區(qū)城市規(guī)劃及北川河河道治理工程規(guī)劃，提高防洪標(biāo)準(zhǔn)，改善河道及周邊環(huán)境，構(gòu)筑保障城市安全的防洪工程體系，促進(jìn)新城區(qū)城市防洪安全工程建設(shè)是非常必要的。

2 橡膠壩的發(fā)展及應(yīng)用

橡膠壩，又稱(chēng)橡膠水閘，是用高分子合成材料按要求的尺寸、錨固于底板上，形成封閉狀、用水（氣）充脹后形成的擋水壩。不需擋水時(shí)，放空壩袋內(nèi)的水（氣），就可恢復(fù)原有河渠的過(guò)水?dāng)嗝妗Ｏ鹉z壩可用于防洪、灌溉、發(fā)電、供水、航運(yùn)、攔潮及城市園林美化，也可用于活動(dòng)圍堰、渠系臨時(shí)擋水工程等。與常規(guī)閘壩相比，橡膠壩具有造價(jià)低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、節(jié)約材料、施工期短、運(yùn)用靈活方便、抗震性能好以及高壩擋水不漏水、坍落泄洪不阻水等優(yōu)點(diǎn)，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各類(lèi)水利工程。

當(dāng)前我國(guó)水利工程中橡膠壩的應(yīng)用較為廣泛，已有多達(dá)3000多座橡膠壩在建或者投入運(yùn)行，為我國(guó)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、城市水環(huán)境建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)。然而， 已建橡膠壩大多建在河道平坦、上游植被較好， 河水中懸移質(zhì)和推移質(zhì)含量較小的河流上， 在山區(qū)多沙河流上建設(shè)橡膠壩較少， 特別是呂梁市北川河具有縱坡大、泥沙含量大、大粒徑推移質(zhì)含量多的特點(diǎn)， 在這樣的河流上建設(shè)橡膠壩關(guān)鍵解決滲漏、沖刷、淤積、防洪等問(wèn)題。

3 新城段北川河規(guī)劃設(shè)計(jì)方案

3.1 河道治理方案

北川河治理按照呂梁市新城規(guī)劃確定的河線進(jìn)行，根據(jù)總體規(guī)劃，受城市建設(shè)和生態(tài)景觀的影響，對(duì)部分段河道進(jìn)行了裁彎取直或改道，大部分規(guī)劃河線以現(xiàn)有河線為基礎(chǔ)，基本維持現(xiàn)狀河勢(shì)。

北川河治理段采用“矩形槽+雙涵”方案，河道主槽為寬80m矩形槽，河道兩岸各設(shè)排水涵，在河道兩岸排水涵頂外5m各新筑堤防，河槽內(nèi)布設(shè)橡膠壩，較大支溝入干流處設(shè)閘（涵），支溝口橡膠壩回水低于1.2m處排水涵斷開(kāi)設(shè)1.2m高擋水坎，其上設(shè)橋涵使排水涵連續(xù)，在溝口無(wú)干支連通工程的排水涵側(cè)墻上左右岸設(shè)清淤閘6座。

“矩形槽”即80m矩形主槽，槽深4.0m，為滿足蓄水及行洪要求，河底采用鋼筋混凝土護(hù)底；“雙涵”即河道兩岸各設(shè)3.0m寬排水涵，在非汛期橡膠壩蓄水時(shí)，因北川河治理段主河槽左右岸即東西邊山支溝發(fā)育，每遇暴雨兩岸支溝洪水?dāng)y帶大量的泥沙、腐植土、垃圾等雜物匯入北川河干流，影響橡膠壩安全和蓄水區(qū)環(huán)境，“雙涵”集中解決了新城河段兩側(cè)支溝初期雨洪問(wèn)題，使枯水期橡膠壩蓄水期間水環(huán)境相對(duì)較好。

汛期橡膠壩塌壩運(yùn)行，溝口閘和清淤閘敞開(kāi)，以保證河道、支溝洪水順暢下泄，并保持河道與排水涵連通，保證排水涵的穩(wěn)定安全。

同時(shí)，為緩減大粒徑的推移質(zhì)砂石及樹(shù)木等漂浮物對(duì)下游河道的沖淤破壞，根據(jù)河道治理段上游地形地質(zhì)條件，在治理河道末端修建兩座攔沙壩，兩座攔沙壩壩址分別選定在距治理段上游200m和860m處，兩座攔沙壩相距660m。

3.2 橡膠壩設(shè)計(jì)方案

橡膠壩壩址應(yīng)選擇在河道順直、流速變化小、主流穩(wěn)定、岸坡穩(wěn)定、河床變動(dòng)小的河段，并考慮與兩岸規(guī)劃的水面連通。根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛?、河流形?shì)，以及在北川河城區(qū)段形成連續(xù)水面，增添城市水系景觀，提高城市的社會(huì)環(huán)境等級(jí)的要求，本次規(guī)劃建設(shè)橡膠壩25座，間距650～900m。

橡膠壩采用枕式單跨結(jié)構(gòu)，壩長(zhǎng)80m，壩高3.7m，擋水高度3.5m；壩袋內(nèi)壓比1：1.35，采用螺栓固定壓板雙錨固，壩袋膠布型號(hào)為JBD-260-260-3。管理房設(shè)在橡膠壩右岸壩端，設(shè)控制室，作為橡膠壩管理運(yùn)行之用；供水水源采用自來(lái)水，供水、排水合用一套管道，供排水調(diào)度時(shí)運(yùn)用電動(dòng)蝶閥控制。

橡膠壩塌壩時(shí)間按2h計(jì)，充壩時(shí)間按4h計(jì)。壩袋的充脹采用動(dòng)力式，壩袋的排空采用動(dòng)力式和自排相結(jié)合。河道沿線橡膠壩數(shù)量較多，但壩型、控制運(yùn)用方式一致，考慮在每座橡膠壩處設(shè)置一處控制室布置水泵、現(xiàn)地控制柜等抽排水控制設(shè)施、設(shè)置一處變電站等供電設(shè)施；此外，為滿足沿線眾多橡膠壩運(yùn)行管理需要，沿線共設(shè)置6座管理房。

4 橡膠壩調(diào)度運(yùn)行

橡膠壩的調(diào)度分汛期、非汛期和冰期。橡膠壩的運(yùn)用要考慮汛期河道泄洪，由于北川河坡度大，行洪時(shí)流速大、含沙量也大，因此采用汛期完全塌壩泄洪，非汛期壩袋充水蓄水的運(yùn)行方式?？紤]水資源匱乏，建議主管部門(mén)根據(jù)上游水文站、雨量站布設(shè)及上游水庫(kù)調(diào)度情況，建立水情信息處理系統(tǒng)，制定防汛調(diào)度預(yù)案，根據(jù)不同洪水量級(jí)確定塌壩時(shí)間，其目的是延長(zhǎng)塌壩時(shí)間，節(jié)省水資源量，同時(shí)可避免塌壩時(shí)機(jī)過(guò)晚而影響泄洪，對(duì)下游帶來(lái)不必要的損失。

5 結(jié)語(yǔ)

本工程以呂梁市新城總體規(guī)劃為指導(dǎo)，滿足城市建設(shè)要求；保證城市防洪安全；打造水系景觀，提升城市形象。本項(xiàng)目的實(shí)施可使呂梁市新城的防洪標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到50年一遇，將為呂梁市新城區(qū)的防洪安全提供保障，同時(shí)建成153.6萬(wàn)m2的水面景觀，結(jié)合兩岸景觀個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，將大大提高呂梁市的城市品位、改善市區(qū)的人文環(huán)境，有巨大的社會(huì)效益和環(huán)境效益，呂梁市新城必將成為宜居宜業(yè)的新城區(qū)。

參考文獻(xiàn)：

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[2] 李鵬，蔡萬(wàn)栩.簡(jiǎn)析橡膠壩施工技術(shù)在水利工程中的應(yīng)用[J].江西建材，2013（6）：135～136.

作者簡(jiǎn)介：

李丹（1982-），男，河南南陽(yáng)人，工程師，工學(xué)學(xué)士，研究方向：水利工程設(shè)計(jì)。