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       橡膠壩作為一個相對的新生事物,近年來逐漸被大眾接受。它主要適用於低水頭、大跨度的閘壩工程,如用於水庫溢洪道上作為閘門或活動溢流堰,以增加水庫庫容及發電水頭;用於河道上作為低水頭、大跨度的滾水壩或溢流堰,可以不用常規閘的啟閉機、工作橋等;用於渠係上作為進水閘、分水閘、節製閘,能夠方便地蓄水和調節水位及流量;用於沿海岸作防浪堤或擋潮閘,由於不受海水浸蝕和海生生物的影響,比金屬閘門效果好;用於跨度較大的孔口船閘的上、下遊閘門;用於施工圍堰或活動圍堰,橡膠活動圍堰高度可升可降,並且可從堰頂溢流,不需取土築堰可保持河道清潔,節省勞力並縮短工期;用於城區園林工程,采用彩色壩袋,造型優美,線條流暢,可為城市建設增添一道優美的風景等。但是,橡膠壩在實際的運行過程中,也極易遭到損害。下麵,就結合南陽白河橡膠壩的實際情況對橡膠壩的損害原因和防治措施進行分析。

 

1、白河橡膠壩水利工程概況
白河橡膠壩水利工程由4級壩構成。第1級橡膠壩位於南陽大橋下遊160m,壩長為560m,總投資3 100萬元,回水長為5km; 第2 級壩位於白河大橋上遊110m,壩高為315m,壩長為650m,回水長為313km;第3級壩位於臥龍大橋下遊130m,壩高為210 /215m,壩長為500m,回水長為318km;第4級壩位於臥龍大橋下遊315km, 壩高為214m, 壩長為720m, 回水長為312km。白河橡膠壩工程自1993 年投入運行以來,在城市防洪、景觀營造等方麵發揮了巨大的經濟效益和社會效益。但由於橡膠壩在設計時和運行管理中存在一些問題,有可能損害橡膠壩,因此必須進行分析並采取防治措施,加強橡膠壩的運行管理。
1、1　橡膠壩設計方麵存在的問題

一是設計時對泥沙給橡膠壩運行管理帶來的困難考慮不周。白河發生洪峰流量超過400m3 / s時,洪水挾沙量特別大,這樣的洪水一般采取塌壩運行,但沙石在通過壩袋時,對壩袋產生一定程度的磨蝕,同時,沙石還易被洪水帶入上遊壩袋錨固槽,或過壩後因負壓作用吸入壩袋底部,如果充壩前沒有被清除,壩袋在振動或蠕動過程中與這些石塊產生摩擦,一旦遇到特別尖銳物體,情況就特別危險。

二是設計沒有考慮具體的工程措施,山洪暴發時河道中大量漂浮物如大樹、船隻等,通過時容易劃破橡膠壩。三是安全檢查極為不便。為節約建設資金,攔河壩僅在一端船閘處設工作橋,給檢查觀測帶來極大不便,特別是行洪期間,無法對全壩進行檢查。

1、2　運行管理方麵存在的問題
一是該攔河壩上遊流域麵積廣大,達10 910km2 ,尚未建全流域洪水預報信息係統。二是尚未掌握壩袋運行規律。多跨橡膠壩,其運行規律需要經過多年的實際調控才能掌握,該壩建成曆史不長,對一些問題尚未弄清。三是安全監控方麵存在不足。橡膠壩主要由合成材料製成,白河4 級橡膠壩為兩布三膠,壁厚僅為7mm,未加鋼絲網保護,極易被人為破壞,或被河道漂浮物刺傷。因此,需要對壩袋實行全天候、全方位地觀察保護。

 

2、橡膠壩損壞的原因分析

橡膠壩是以高強力合成纖維為骨架,內外塗敷橡膠為保護層,製成壩袋,袋內注水或充氣充脹後控製上遊水位用以發揮灌溉、發電、航運、防洪、擋潮等效益。可是,橡膠壩在實際的運行過程中,損壞經常發生,具體原因表現在:

1) 人為破壞造成的損壞。

橡膠壩容易受到尖利和有尖角物體的損壞,在容易遭受由於無知或惡意破壞而造成嚴重性重複損傷的地方不應安裝橡膠壩。特別是有的地方沒有通過築起柵欄把靠近橡膠壩的地麵隔護起來,或將橡膠壩設置在被封閉起來的區域內,致使進入該區域的通路允許非工作人員的出入。同時在施工過程中要嚴格控製工程質量。

2) 充水造成的破壞。

現在橡膠壩都是用自來水直接充壩,而自來水的壓力一般都很大,容易造成壩袋壓力過大而將壩袋充破。

3) 控製設備失靈造成的損壞。

橡膠壩在運行的過程中,由於機械故障、電氣故障、管理不善等原因,可能導致壩袋充水控製設備失靈或溢流口堵塞而引起壩袋超高、超壓造成壩袋損壞。

4) 溢流水深過大或水深不一致造成的破壞。

橡膠壩在壩頂溢流時水深是有一定限製的,水深過大會造成壩袋內壓力過高而造成壩袋破壞,同時由於水流的脈動還可能造成壩袋的振動。另外,由於壩頂溢流水深不一致也容易造成壩袋的振動,壩袋振動會導致壩袋錨固件鬆動而造成壩袋損壞。

5) 冰凍破壞。

特別是在長江以北地區,冬季時間比較長,寒冷的冬天天氣可以使河水結冰,當冰塊解凍時,鋒利的冰塊極易對橡膠壩造成破壞。

6) 洪水過後的殘骸造成的損壞。

由於洪水過後遺留的各種殘骸,諸如民用設施與建築材料等的尖利物體很可能對壩體的上遊麵造成損傷。微小處的漏氣易於修複,然而,如果漏氣麵積很大,例如建築物的碎石造成的漏氣,修複起來比較困難。

7) 放氣造成的損壞。

放氣期間,由於橡膠壩內的壓力驟然降低,壩體向下遊壩底板滑動,如果壩底板上有沒有被清理的樹枝、石塊等,加上上遊來水的衝擊力,可能會被緊靠壩下遊麵的尖利物體所刺破,造成壩體的損害。

8) 磨損造成的損傷。

壩體的振動、壩與河床以及與兩岸的摩擦,以及漂浮的各種垃圾都可能導致壩的磨損。

9) 火造成的損壞。

火也許是對橡膠壩最為不利的潛在危害因素。火可引起大範圍的壩體損壞,而修複大麵積的壩體有時是不可能的。對於很重要的壩,可行的辦法是提供備用橡膠壩,以便在出現嚴重損壞時,能迅速替換。

 

3、橡膠壩防治措施
根據多年的實際管理經驗,對橡膠壩的防治措施主要有:
1) 為了防止水壓過大造成壩袋破壞,可以在設計時增加一個進水井,將自來水先注入進水井,由進水井進入壩袋。進水井上設有溢流口,水流量大時可以溢流,同時可以緩解壩袋的充水壓力。
2) 對於控製設備失靈問題,控製設施一定要經常檢修,保證設備能正常運行,發現溢流口堵塞後一定要及時清理;同時管理人員在橡膠壩運行的過程中一定要堅守崗位,還要準備一套備用設備,在控製設備失靈的情況下能夠保證橡膠壩正常運行。
3) 必須科學調度洪水,減少橡膠壩磨損機會。根據該橡膠壩工程特點,洪水初期小於150m3 / s時,應盡量采用兩側調節閘泄洪,因其底板低,泥沙易被衝刷至下遊,可減少橡膠壩前的淤積,遇較大洪水流量超過150m3 / s時一定要塌壩泄洪,這樣可以加大泄洪能力,也有利於衝砂排淤。直至泄量小於150m3 / s時,就可啟用調節閘泄洪,騰出時間立即檢查橡膠壩看其衝刷磨損情況,必要時可及早對沙石進行清理打撈,以確保橡膠壩繼續行洪時的安全,每年汛後要對橡膠壩徹底檢查1遍,並將壩底及錨固槽的沙石清除幹淨。
4) 壩袋運行組合應以同起同落為宜。通過10年來的實際運用觀察,橡膠壩以8節壩袋為一組,兩岸泵站同時工作、同時蓄壩或塌壩,可使壩頂溢流單寬流量減少,避免下遊集中水流衝刷,保證河床穩定。同時可使壩高高度一致,通過觀察第1壩高起落情況就可知道全壩,可避免因無工作橋觀察全壩帶來的不利影響。

5) 采取措施減輕風浪冰凍對壩袋的影響。風浪對壩袋產生的不利因素主要有3點:一是風浪造成壩袋劇烈振動、拍打現象,具有長時間往複破壞作用;二是風浪對壩體產生附加作用力,並可使壩袋內壓力增大;三是風浪增加了對壩體的衝擊力,會使壩的錨固力加大。目前消去波浪的破壞作用尚無根本的措施,但可在風浪到來之時降低壩高,減少對壩袋的影響。由於橡膠壩冬季需正常蓄水,而每年在12月份下旬河麵會封冰,最大厚度可達10cm,持續時間較長,同時壩袋內也會結冰。為防止冰壓對壩袋的影響,可采取如下措施：

一是結冰期間不允許調節壩高,上遊來水可通過壩頂溢流或調節閘調節,盡量保持水位不變,避免冰麵對壩袋的壓力。同時壩頂溢流還可減薄壩前結冰的厚度。

二是在化冰期間注意觀察,防止發生冰塊對壩袋的磨擦、刺破事故。冬季橡膠壩的充脹高度應控製在設計壩高的80%以下,同時在上遊還必須采取破冰措施,為保證橡膠壩的安全,在冰凍季節最好能塌壩越冬。

6) 實現水情預報、壩閘安全監控現代化,提高運行管理水平。為了提高樞紐工程管理水平,科學監控、預報、調度洪水,近期準備建設水情預報與閘壩安全監控自動化係統,並可實現與市防汛指揮部門水情預報係統聯網,達到水情資源共享,實現科學調度及安全監控現代化。
7) 加強汛前汛後檢查觀測。對橡膠壩運行必須經常進行檢查觀測,並作好詳細的記錄,如果發生異常跡象,要分析其原因,及時采取措施。小埠東橡膠壩平時
觀測由專人負責。每年汛前汛後要進行特別檢查,汛前主要檢查維修工作是否完成,是否仍存在隱患;汛後著重檢查工程變化、損壞情況,以便盡早采取措施。
除上述以外,橡膠壩選址要適當,不能設置於彎道處,橡膠壩址上遊平順段最好達到壩長的3～5倍,這樣可以保證過壩水流平穩、水深一致;在橡膠壩底板施工
時,要嚴格控製底板的高程和平整度,嚴格按規範進行施工,這樣可以保證壩頂的設計溢流水深和防止溢流水深不一致的情況發生;橡膠壩在安裝時要嚴格按照規範規定,先定壩床中線,使橡膠壩中線與之一致,以保持順水流方向布置;橡膠壩運行前須將上遊水下障礙物清除幹淨;橡膠壩運行過程中如果發生振動,必須迅速塌壩過流或降低壩高,防止壩袋破壞。