淺析橡膠壩在河道治理中的應(yīng)用

胡皎月

科技創(chuàng)新

淺析橡膠壩在河道治理中的應(yīng)用

胡皎月

橡膠壩在河道治理中應(yīng)用廣泛，現(xiàn)通過(guò)對(duì)橡膠壩工程質(zhì)量、成本、施工及管理、壩型對(duì)比優(yōu)勢(shì)和工程應(yīng)用實(shí)例等進(jìn)行分析，以期對(duì)相關(guān)河道治理提供參考。

橡膠壩；攔河壩；合頁(yè)壩

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展，各地逐漸重視水環(huán)境改善，紛紛依托城市周?chē)F(xiàn)有水系，打造生態(tài)環(huán)境綜合治理區(qū)域，全面改善提升生態(tài)環(huán)境。河道治理是城市生態(tài)環(huán)境治理的重要組成部分，通過(guò)河道局部蓄水，打造相應(yīng)水面景觀，改善周邊生態(tài)環(huán)境，發(fā)展區(qū)域旅游與經(jīng)濟(jì)。橡膠壩主要的受力骨架材料為高濃度人工合成纖維織物，具有投入成本較少、澆筑時(shí)間較短、承載能力強(qiáng)和防洪抗震效果好等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)壩高能夠根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行調(diào)整，壩頂還能發(fā)揮溢流堰功能，在實(shí)際應(yīng)用中十分靈活，不僅可以保障河道防洪安全，還能改善當(dāng)?shù)厮鷳B(tài)環(huán)境，在河道治理中得到廣泛運(yùn)用。

1.工程質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)

橡膠壩相較其他普通閘壩，具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較好、施工簡(jiǎn)易快捷、運(yùn)行靈活方便等優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，在安裝過(guò)程中保證所有零件材料、整個(gè)裝配過(guò)程以及施工工藝的選用，均達(dá)到設(shè)計(jì)技術(shù)要求、符合現(xiàn)場(chǎng)施工需要，加強(qiáng)對(duì)壩袋、底板、底墊木件的品質(zhì)管理，嚴(yán)格規(guī)范螺栓連接擰緊范圍及使用方法。確定壩中心線、壩軸線、錨固線等部位,并進(jìn)行橡膠壩安裝、錨固性能檢測(cè)、充水排水試驗(yàn)等，不但實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的阻水效果，而且能夠最大程度發(fā)揮橡膠壩材料的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，并保證壩袋與底板牢固連接，合理節(jié)省工程空間，有效保障河道防洪安全。

2.工程成本優(yōu)勢(shì)

一般而言，橡膠壩的應(yīng)用能夠明顯減少傳統(tǒng)閘壩建設(shè)使用鋼鐵、木材、混凝土等原料的數(shù)量，能夠節(jié)省鋼鐵30%～50%，砂漿20%～50%，木材60%，與其他同等規(guī)格鋼結(jié)構(gòu)閘門(mén)造價(jià)相較，能夠減少總投資30%～70%。既可以從根本上減少水利工程建設(shè)造價(jià)成本，又可保障周?chē)鷳B(tài)環(huán)境有序維護(hù)。隨著科技的高速發(fā)展，橡膠壩壩袋材料已實(shí)行廠家統(tǒng)一化、標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模定制化生產(chǎn),不但能大幅度降低傳統(tǒng)閘壩板材生產(chǎn)成本，而且還能因壩袋型號(hào)統(tǒng)一而減少整個(gè)建設(shè)周期，這不但滿足當(dāng)今建設(shè)節(jié)約型社會(huì)需要，而且更能有效貫徹綠色發(fā)展理念，以此推進(jìn)建設(shè)資源合理使用，從而達(dá)到人與自然和諧相處目的。

3.施工及管理優(yōu)勢(shì)

工程建設(shè)中橡膠壩壩袋施工期一般為3～15天，主體工程施工期為3～6個(gè)月，當(dāng)年施工完畢即可投入使用，具有施工簡(jiǎn)便、時(shí)間較短和對(duì)周?chē)鷳B(tài)影響較小等優(yōu)點(diǎn)。橡膠壩操作較為簡(jiǎn)單，管理所需人員較少，汛期根據(jù)防汛部門(mén)要求，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)塌壩，使河道洪水安全下泄。橡膠壩幾乎不需要維修，僅在壩體上游河水中漂浮物及污染物較多時(shí)，僅需對(duì)壩袋上游面進(jìn)行清洗即可。

4.壩型對(duì)比優(yōu)勢(shì)

河道生態(tài)治理工程在滿足行洪安全的前提下，再進(jìn)行生態(tài)治理建筑物的選型。在現(xiàn)階段，河道蓄水建筑物多為攔河壩、橡膠壩和合頁(yè)壩。

橡膠壩汛期塌壩基本上不影響河道行洪，在枯水期壩袋充水或充氣后成為擋水壩，除了滿足生態(tài)用水需求，還可以美化河道及周邊環(huán)境，具有過(guò)水能力強(qiáng)、阻水程度小、沖刷下游輕、結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、自重輕抗震性能好、施工周期短、造價(jià)比較低和美化環(huán)境效果好等優(yōu)點(diǎn)，在城市河道生態(tài)治理工程中廣泛應(yīng)用。

一般攔河壩在行洪時(shí)嚴(yán)重阻水，為了保證河道正常行洪，會(huì)結(jié)合泄洪需求設(shè)置水閘，水閘單孔跨度小，多孔閘墩多，存在一定程度的阻水，同時(shí)金屬結(jié)構(gòu)及土建工程量較大，上部啟閉設(shè)備的布置影響整體外觀效果，而且運(yùn)行需專人管理，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高，攔河壩工程建設(shè)與運(yùn)行和自然環(huán)境存在著不和諧的因素。

合頁(yè)壩是近年來(lái)推廣應(yīng)用的新壩型，是將三鉸點(diǎn)變幅運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)原理與傳統(tǒng)水閘的優(yōu)化結(jié)合，特點(diǎn)是壩體長(zhǎng)度不受限制，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，支撐可靠，施工比攔河壩簡(jiǎn)單，啟閉采用液壓系統(tǒng)控制，塌壩時(shí)間短，滿足汛期應(yīng)急降壩需求，鋼結(jié)構(gòu)面板和驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)受力條件好，堅(jiān)固穩(wěn)定，但是工程造價(jià)較高，材料生態(tài)環(huán)保性略差。

5.工程應(yīng)用實(shí)例

清漳河自北向南貫穿涉縣，自山西入境后流經(jīng)賈家莊、劉家莊、東遼城、石門(mén)、索堡、彈音、北源、涉縣城、固新、匡門(mén)口、西達(dá)等鄉(xiāng)鎮(zhèn)，在合漳村與濁漳河匯合后稱漳河，以下入岳城水庫(kù)。清漳河匡門(mén)口以上流域面積5070km2，臺(tái)莊以上流域面積5331km2，涉縣境內(nèi)長(zhǎng)度61km，河道平均縱坡4.5%，控制流域面積1216.9km2。清漳河涉縣段設(shè)有赤水灣等8座橡膠壩，通過(guò)橡膠壩建設(shè)，使河道在枯水期保持常水位，形成連續(xù)的水面景觀，使水環(huán)境得到顯著改善，初步實(shí)現(xiàn)河暢、水清、岸綠、景美、人和的綜合治理目標(biāo)。

2021年7月11日和7月21日，涉縣境內(nèi)經(jīng)歷兩次特大暴雨，持續(xù)強(qiáng)降雨引發(fā)山洪和泥石流，全縣受災(zāi)情況比較嚴(yán)重。因持續(xù)強(qiáng)降雨，造成1號(hào)橡膠壩上下游河道淤積砂石等；3、4、6號(hào)橡膠壩壩體損壞嚴(yán)重?zé)o法正常運(yùn)行；2、5、8號(hào)橡膠壩和赤水灣橡膠壩局部損壞，下游沖刷嚴(yán)重，河床出現(xiàn)沖坑，橡膠壩及河道護(hù)岸基礎(chǔ)裸露。

橡膠壩均分布在涉縣縣城段，根據(jù)橡膠壩損壞程度、現(xiàn)狀地形和上下游左右岸情況，對(duì)原有橡膠壩設(shè)計(jì)進(jìn)行復(fù)核。在有限空間內(nèi)、對(duì)周?chē)鷳B(tài)影響小、工期短的前提下，通過(guò)對(duì)橡膠壩維修加固，使其恢復(fù)原有功能。

采取的主要措施是，對(duì)沖毀鋪蓋段拆除重建；損毀壩袋進(jìn)行更換；拆除斜坡防沖段，增設(shè)鋼筋混凝土消力池、格賓網(wǎng)石籠海曼；結(jié)合兩岸地形及空間，恢復(fù)損壞護(hù)岸，采用素混凝土護(hù)腳、鋼筋混凝土擋墻、鋼筋混凝土護(hù)坡。

在橡膠壩維修加固過(guò)程中，要做好施工前期準(zhǔn)備工作，充分考慮現(xiàn)場(chǎng)水流狀況，開(kāi)展橡膠壩底板澆筑、壩袋裝配、壩袋錨固性能檢測(cè)和壩袋充水排水試驗(yàn)等,并注意后期檢測(cè)和維修作業(yè)開(kāi)展，確保橡膠壩施工質(zhì)量達(dá)到規(guī)范要求，以使工程建筑用料配比實(shí)現(xiàn)最優(yōu)，從而最大程度降低橡膠壩施工風(fēng)險(xiǎn)，充分發(fā)揮橡膠壩功能優(yōu)勢(shì)，以滿足河道行洪安全。

根據(jù)涉縣主汛期時(shí)間和清漳河流域暴雨特點(diǎn)，橡膠壩應(yīng)在河道行洪前提前坍平，以免對(duì)行洪產(chǎn)生影響。冬季運(yùn)行時(shí)，可在壩前人工布置草捆等措施，防止水面冰凍對(duì)橡膠壩造成損害。工程實(shí)施后，橡膠壩運(yùn)行還要服從防汛指揮部門(mén)統(tǒng)一調(diào)度。管理過(guò)程中，塌壩順序應(yīng)先下游后上游，蓄水后應(yīng)注意觀察上游兩岸建筑物及地下設(shè)施的浸沒(méi)影響。汛期應(yīng)與上下游水利管理單位保持聯(lián)系，根據(jù)氣象和水文預(yù)報(bào)及時(shí)掌握水情，提前采取安全保護(hù)措施，加大巡查力度，保障泄洪安全。塌壩前應(yīng)事先通知有關(guān)單位和部門(mén)，并以各種有效信號(hào)對(duì)相關(guān)區(qū)域發(fā)出警告。

通過(guò)對(duì)8座橡膠壩進(jìn)行維修加固，有效恢復(fù)涉縣生態(tài)環(huán)境，保護(hù)建筑物及堤防，恢復(fù)清漳河良好水環(huán)境。同時(shí)，有力促進(jìn)農(nóng)業(yè)灌溉蓄水、城鎮(zhèn)防洪、景觀建設(shè)，推動(dòng)全縣經(jīng)濟(jì)社會(huì)持續(xù)發(fā)展，改善當(dāng)?shù)厝罕娚a(chǎn)生活條件，提升水利經(jīng)濟(jì)社會(huì)保障能力和公共服務(wù)能力。

2022-05-06

胡皎月，女，漢族，河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)有限公司，高級(jí)工程師。