浊漳河榆社城区段蓄水工程方案比选

张云梅

（太原市水利建筑工程总队，山西 太原 030012）

浊漳河纵贯榆社县城而过，目前建成于20世纪五六十年代的城区段两岸堤防年久失修，大部分已失去原有功能，难以抵御较大洪水侵袭。加之榆社工业和国民经济的快速发展，对水资源的需求越来越大，防洪与兴利的双重要求使得河道治理工程势在必行。通过对1974年1/10 000地形图与2002年实测地形图的河床比降进行分析对比可知，浊漳河榆社城区段处于微冲或冲淤基本平衡状态。此次河道整治，沿河堤防基本保持在原有位置，未缩小原河道过流断面，河势得到基本控制。在河道设蓄水建筑物，既满足了兴利需求，又控制了河床的进一步冲刷，且预留的非常溢洪设施不会使河道产生淤积。

榆社县属温带大陆性气候，多年平均降雨量577.1 mm，境内河流比较平缓，河岸比较稳定，采用橡胶坝蓄水或水闸蓄水均可满足蓄水要求。

按堤防设计20年一遇洪水标准，采用橡胶坝蓄水需修建120 m的堤防，若修建水闸，则需用孔宽5 m共23孔的水闸。下面从以下几个方面进行经济技术论证。

1 三材用量及工程造价

利用充水式橡胶坝挡水，不需要钢闸门、启闭机、闸墩、工作桥、启闭机室等建筑物，可以大量节省材料用量；水闸方案增加了闸墩、工作桥、启闭机室等建筑物和钢闸门、启闭机等设备，钢材、木材、水泥的用量较多，工程造价较高。两方案的三材用量及工程造价比较见表1。

2 泄流阻水和结构止水

橡胶坝是利用塌坝后泄水行洪，坝袋泄空塌平后，泄洪畅通无阻，行洪能力大。而水闸是开启闸门泄水行洪，中墩形成阻水，泄洪不畅，影响行洪能力。从工程结构的止水效果来看，橡胶坝体采用不透水的胶布制成，周边锚固于底板上，没有滑动止水带，容易做到密封不漏水，止水效果好。水闸采用滑动的橡胶止水带止水，不容易做到密封不漏水，且滑动损坏严重，需经常维修与更换，止水效果差。

表1 两方案技术经济比较表

3 抗震性能

橡胶坝袋为柔性薄壳结构，结构轻、富有弹性，整体结构高度较低，抗震性能较好。而水闸结构为钢筋混凝土刚性结构，结构重、没有弹性，整体结构比橡胶坝高出3倍多，相对而言，其抗震性能较差。

4 工程结构与工期

橡胶坝的工程结构简单，由底板、边墙和橡胶坝袋组成，施工方便，坝袋安装容易，整体施工期较短。而水闸的工程结构较为复杂，有底板、边墩、中墩、工作桥、启闭机室、钢闸门及启闭机等。建筑物结构复杂，安装精度要求高，且钢筋混凝土结构的支模、绑扎钢筋、浇筑混凝土、养护等工序较多，整体施工难度大、工期长。

5 工程坚固性及使用寿命

橡胶坝袋是很薄的胶布制品，其优点是轻、柔，但与钢、石、混凝土结构相比，坚固性差，容易被刺破和磨损，出现裂口需及时补修。同时，橡胶制品长期受日光、风吹和水浸等作用易发生老化，逐渐降低其强度和弹性等力学性能，使用寿命为20年左右。因此，在运输、安装、运用管理中，需精心管护，并在坝袋表面涂防老化漆等。水闸工程是钢和钢筋混凝土结构，其坚固性较好，使用寿命大大超过橡胶坝。

综合上述分析比较，采用橡胶坝方案，施工简单、工期短，运行管理简单易行，且投资可比水闸方案节省15%。加之，山西已有较丰富的蓄水橡胶坝运用经验，因此本工程采用橡胶坝蓄水。

在橡胶坝建成过程中，借鉴了齐齐哈尔市在橡胶坝运行管理过程中的一些经验，对橡胶坝在设计与施工运行过程中进行了技术改进，弥补了其不足之处。

第一，洪水初期小于1 500 m3/s时，可采用两侧调节阀来泄洪。其原因是底板低，泥沙易随水流下行，不会出现橡胶坝前大面积淤积的现象，当遭遇洪水流量超过1 500 m3/s时，必须采用塌坝泄洪的方式，以利排淤冲砂，加大水流宽度和泄洪能力。在泄洪过程中，可随时观测洪量，一旦持续出现洪量小于1 500 m3/s的情况，就可改用两侧调节闸来泄洪，以减小洪水对橡胶坝的磨损。同时可立即检查橡胶坝的冲刷磨损情况，特别要注意洪水经过橡胶坝时，带入到上游坝袋锚固槽或洪水过坝后因负压作用吸入坝袋底部的沙石，如果清除不及时，坝袋在立坝过程中与这些石块产生摩擦，一旦遇到特别尖锐物体，情况就特别危险。因此，每年汛后要对橡胶坝彻底检查一遍，将坝底及锚固槽的沙石清除干净。此外，还应加强平时的日常巡检和定期检查。工作人员要监视水情和水流形态、工程状态变化和坝袋运用情况，发现工程异常，及时分析原因，防止事故发生。

第二，采用堵头式锚固的橡胶坝。立坝时向坝袋内注水时与边墙（中墩）结合部位易出现坍肩现象，水流会在坍肩部形成局部溢流，影响橡胶坝的正常运行。施工时虽然尽量将边墙（中墩）与坝袋接触部位的混凝土表面打抹光滑，甚至采用抬高局部端部底板的办法来消除坍肩的影响，但效果不是太好，坍肩磨损现象依然严重。于是将不锈钢钢板镶贴在边墙（中墩）上，利用不锈钢的光滑度及耐磨蚀性均强于混凝土的特性来消除坍肩磨损。经过几年的运行观测发现，采用不锈钢钢板镶贴形式，坍肩磨损极小，且工程造价很低，简单易行。

第三，在橡胶坝管理运行过程中，要避免以下几种情况的坝袋损坏。一是火造成的损坏。火是橡胶坝袋潜在的最为不利的危害因素。火可引起大范围坝体损坏，而修复大面积的坝体困难较大，因此在橡胶坝管理范围内必须杜绝火源。二是人为破坏造成的损坏。橡胶坝袋容易受到尖利和有尖角物体的损坏，尽量避免人为造成的坝袋损坏。三是洪水过后残骸造成的损坏。洪水过后的遗留残骸，如民用垃圾、建筑材料等尖利物很可能对坝体上下游侧造成损伤。另外，为延长橡胶坝袋使用寿命，可用氯丁橡胶改性涂层作为防老化涂层。

6 结语

浊漳河榆社城区段河道整治工程中蓄水工程的建成，大大提高了县城治理段河道的防洪标准，可达20年一遇设计洪水标准。同时承担了下游13个自然村280 hm2的农田灌溉任务，为农业产业结构的调整提供了基础和条件，也为城市、工业供水，特别是榆社电厂改扩建后的用水提供了保障。蓄水后的城区河段与榆社其他旅游景点、地下化石资源等共同营造了一个良好的人居环境。