摘要:本文从设计、运行、维护等方面阐述了橡胶坝在城区河道上的运用。
关键词:橡胶坝；设计；城区；运用
一、引言
橡胶坝是一种造价低、工期短、抗震性能强、美化环境效果好的的新坝型，已被广泛应用于灌溉、发电、防洪、城市绿水工程等方面。作为拦河坝，可在枯水期充水成坝蓄水，满足用水及美化环境的需求；汛期排空坝内水，坍坝过洪，不影响河道行洪。
二、工程概况
某市地处沿海，地势平坦，人口密集。护城河从城区贯穿而过，控制流域总面积907km2，河道长80km，遇到台风暴雨，洪水来势凶猛；下游河道坡降较缓，常造成城区河床淤积，加上河道两岸工业生活污水的排放，城区河道脏乱现象较为严重，影响城区环境美化。另外，城区灌溉、供水直接取用河道水，枯水期河道水位低，取水无法保证。因此，有必要在护城河城区段兴建拦河坝，以抬高水位，形成人工湖，解决两岸农田灌溉问题；利用上下游水位差进行发电，创造经济效益；同时拦截海水倒灌、阻止河床刷深，保护两岸防洪堤安全，改善两岸人饮水质、改变周边地区小气候，美化环境，造福社会。
三、拦河坝方案比较
（一）传统型拦河闸坝
传统的拦河闸有固定式和活动式两类。固定式拦河闸在大流域江河上应用较多，具有跨度大、控制水位高等特点。但造价高、工期长，其闸墩、启闭机架等结构阻水严重，降低了河道的行洪能力，需加高河道防洪堤。传统活动式的拦河闸有鱼鳞闸和翻板闸两种，这两种闸具有使用寿命长、控制水位灵活、管理方便等优点；但可控制水位较低(一般控制水位低于1.5m)、安装要求高、工期较长、对基础要求高、受漂浮物影响容易产生故障等。
（二）橡胶坝的特点
橡胶坝是随着高分子合成材料工业的发展而出现的一种新型水工建筑物，由高强度帆布做强力骨架与合成橡胶构成，锚固在基础底板上，形成密封袋状，冲水或气成坝挡水。具有如下特点：
1、造价低,节省三材；一般可节省钢材30～50％，水泥50％左右，木材60％以上。
2、施工方便，施工期短，安装须用3～15天，最终工期3～6个月。
3、不阻水，塌坝后紧贴在底板上，不缩小原有河道宽度，满足安全度汛的要求。
4、抗震性能好，橡胶坝的坝体为柔性薄壳结构，富有弹性，抗冲击弹性40％左右，伸长率达60％，具有以柔克刚的性能，能抵抗强大的地震破坏和洪水的波浪冲击。
5、造型优美，橡胶坝是流线型，特别是彩色橡胶坝，颜色鲜艳，线条优美。
四、橡胶坝设计
（一）橡胶坝设计的设计要求
橡胶坝由于其特殊性，在设计时应考虑以下两点：
1、橡胶坝袋锚固方式的选择至关重要。如果坝址临近人海口，则要考虑上游水压和下游潮水压力，这种情况下橡胶坝袋双向受压，应采用双向锚固措施。否则橡胶坝袋未锚固的一侧经常受到挤压，很容易破裂，造成损失。
2、橡胶坝在运行过程中出现破裂时的维修问题。特别是在有发电的情况下，若放空库容，则损失加大；碰上较大的洪水时，水位还是会超出底板高程，影响坝袋维修或安装。比较可行的方案是筑围堰，但是费用太高。如果采用橡胶坝和闸坝联合使用，即在橡胶坝段一侧设泄水闸。在坝袋需要维修时，打开泄水闸门，满足行洪要求，使水位不超过底板高程，坝袋维修得以顺利进行；平时又可以起到冲砂、排污的作用。
（二）工程等别和建筑物级别
由国家《防洪标准》(GB50201-94)和《水利水电工程等级划分及洪水标准》(SL252—2000)有关条文的规定，校核洪水时过闸流量3130mS／s，根据拦河水闸工程的等别，确定本工程为二等工程，其主要建筑物级别为2级，次要建筑物为3级；本工程挡水建筑物高度低于15m，上、下游最大水头差小于10m，按照平原区、滨海区洪水标准规定，主要建筑物的洪水标准按30年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核。
（三）主要建筑物组成
根据灌溉需求和河势状况，枢纽建筑物由橡胶坝段、水闸段、上下游消能设施、水泵房及厂房(如果利用其发电效益)组成。
本工程枢纽建筑物设置在城区河段下游。橡胶坝布置在河床中间，左岸设两孔水闸及河床式厂房，右岸布置泵房。橡胶坝为充水式，坝高4m，坝顶高程11.7m。坝袋设为直墙式，采用堵头式坝袋、双锚固线布置，上游侧锚固线布置于距底板前缘5.165m处，下游侧布置于距坝轴线2.35m处。坝袋中心线处设一φ400×15充排水管，布于底座上部。在该中心线的12.9m高程设一φ300×8的安全溢流管。橡胶坝沿坝轴线方向分为2跨，单跨长70m，用两个中墩分隔，中墩厚2.0m，边墩厚1.5m。坝底坎顺流向长12.9m，坎顶高程7.70m，其上游设防冲槽及20m长钢筋砼铺盖，其下游设20m长消力池、20m长海漫及防冲槽。
水闸位于左岸，为两孔布置。其中排污闸孔宽为5m，高1.0m，长8.02m(包括伸缩缝20mm)，设平面滑动钢闸门一道，并设CD2X3t固定式电动葫芦一台；冲砂闸孔宽为10m，长11.04m(包括伸缩缝40mm)，闸底板高程为6.50m，设悬臂式滚轮平面工作钢闸门及平面滑动检修钢闸门各一道，并设CD2X10t电动葫芦一台及QPQ2xl0t启闭机一台，分别用于启闭检修闸门及工作闸门。其左侧为护岸，右侧紧靠厂房段，采用伸缩缝与厂房段分隔，并设止水坝。
河床式厂房布置在河床的左侧，装两台单机容量为400Kw的轴流式水轮发电机组，主厂房长18.42m，安装场长度为10.9m，总长度为29.32m。安装场段分三层，上层高程为17.15m，主要供机组安装、检修用；中间层高程为12.496m，布置空压机室、油处理室等；下层为水泵控制层，地面高程为6,50m，室内净面积9.6x16.5m；安装三台350S16型单级双吸清水离心泵，用于技术供水、渗漏、检修排水、消防及往橡胶坝冲水。
升压开关站布置在厂房安装场下游侧。
厂房进水13以上护岸长25m，采用挡土墙护岸，顶高程12.5m。后接M7.5浆砌毛料石护坡，护坡顶高程12.0m，从护岸至进水口左边墩。下游护岸采用扶臂式挡土墙护至升压开关站，顶高程为17.15m。
五、橡胶坝的运行和维护
（一）运行
洪水调度：本水库没有防洪任务，水库水位按正常水位1 1.5m运行。当上游来水小于水闸最大下泄流量时，只开启水闸排水。当上游来水量不大但超过水闸下泄流量而坝前水位高于橡胶坝顶PA&时，则适当排出部分坝袋内的水，使坝高降低，排泄多余流量使坝前水位保持在11.5m。当遭遇30年一遇以上洪水时，坝袋可在1—2小时内完全坍平，水闸全部开启，洪水可全部自然下泄。当洪峰过后，上游来水逐渐减少，即可往坝袋充水使其回涨，直至水位恢复到正常蓄水位，此时可减少水闸开度直至关闭，电站正常运行。
（二）维护
橡胶坝的维护包括抽排水系统的维修及坝体的维护。抽排水系统应定期检查维修。坝体维护主要是清除粘附在坝体上的粘土和废渣，采用清洁水洗刷为主。另外，应该让橡胶坝经常溢流，避免日照时间过长，坝袋温度长期处于高温状态，引起坝袋橡胶老化，从而提高坝袋使用寿命。
六、其它问题
（一）坝袋的损坏。造成坝袋的损坏主要有以下方面：1)人为破坏，应禁止非工作人员进入坝区；2)放水造成的损坏，放水期间，被紧靠坝袋下游面的尖利物体所刺破；3)摩损造成的损伤，坝体的振动，坝与两岸的摩擦以及漂浮物都可能导致坝的摩损；4)明火造成的损坏，坝体为合成材料，火是潜在的最不利因素。
（二）放水后坝体上的淤泥、碎石堆积。在放水期间，淤泥、碎石有时堆积在坝体上，再次充水前，必须予以清除。
七、结语
城区河道上通过设置橡胶坝(或彩色橡胶坝)，在不影响河道行洪的前提下，达到美化环境、灌溉用水、发电等目的。橡胶坝与传统的拦河坝相比，具有造价低、工期短、施工方便、耐久性好、美化环境效果好等突出优点。在小流域综合治理中，特别是在城郊型小流域景观建设中，橡胶坝(特别是彩色橡胶坝)具有广阔的推广应用前景。
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