橡胶坝测流问题的探讨

（驻马店水文水资源勘测局）

橡胶坝测流问题的探讨

□汪海洋 赵焕平

（驻马店水文水资源勘测局）

近年来，由于城市化进程加快，诸如橡胶坝类水利工程的建设日益增多。橡胶坝水利工程的建设，提高了水资源的利用，但对水文站水文要素的观测影响较大，水位、流量、流速等水文要素变化不符合常规，给测验及整编带来困难。如何将橡胶坝影响下的测验工作做好已突出地摆在面前。文章通过工作中的实际情况，力图找出解决问题的方法，提高水文测验产品的质量。

橡胶坝；蓄水；溢流；塌坝

1 驻马店水文站情况简介

驻马店水文站位于练江河左岸驻马店市驿城区老街办事处黑泥沟村。1956年6月1日由前治淮委员会设立为和庄水文站，1957年由省水利厅管理。1958年由驻马店管理。现由河南省驻马店水文水资源勘测局管理。该站是汝河一级支流练江河上的控制站，流域面积104 km2，属省级重要水文站。流域多年平均降雨量920 mm，多年平均径流量0.30×108m3。

测站是练江河的控制站，练江河是流入宿鸭湖水库一条稍大的河流，特性是汇流快，暴涨暴落，河流呈扇形分布，上游为山丘区，中下游为平原。测站以上主要有两条支流：南练江河和北练江河。下游约150 m处有一支流汇入。测验河段200 m内尚顺直。两岸无明显堤防，河堤稍有坍蹋现象。

2 工情概况

测站上游约1.00km处有混凝土拦河坝一处，左支800 m处有翻板闸一座，上游9 km另一支流有吴楼水库，控制面积约2.00 km2。下游约2 km处有橡胶坝一座，直接影响断面测流。下游150m处有一支流汇入，约500 m处有一公路桥，约2.50 km处有一铁路桥。

3 受橡胶坝影响的测流情况

驻马店水文局先后有部分水文站处于橡胶坝的影响中，遂平水文站基本断面更是处于上、下游两个橡胶坝中间，使得中、低水时期测验断面基本处于死水状态，低速流速仪无法准确施测流量，给测验工作造成很大困难。为了能有效解决橡胶坝影响下的测流问题，我们需要弄清楚橡胶坝的一些特性及运行规律。

橡胶坝的一些特点：橡胶坝，或称橡胶水闸，是用高强度合成纤维织物做受力骨架，内外涂敷橡胶作保护层，加工成胶布，再将其锚固于底板上成封闭状的坝袋，通过充水（气）将其充胀形成的袋式挡水坝。坝顶可以溢流，并可根据需要调节坝高，控制水位高低，以发挥灌溉、发电、航运等效益，是一种近几年兴起的水工建筑物。

橡胶坝的运行规律：橡胶坝的开启方式，开启时向空橡胶囊中注水，在坝基上形成橡胶挡水墙，拦蓄水流开始蓄水。关闭时则放出橡胶囊中的水，开始塌坝释放上游滞水。

橡胶坝在洪水期间由于影响防洪及自身不能抵御大洪水的冲击，大水期间塌坝，塌坝后河道恢复至天然状态，在基本断面处可以正常测流；在平水及枯水期间，橡胶坝处于蓄水状态，开始影响基本断面测流，在此期间基本断面处于死水及回流状态；蓄水满开始溢流时由于水流的连续性，可以寻找恰当的临时测流断面测流。

4 解决方案

橡胶坝影响下的测流问题主要存在于蓄水期间。蓄水期间基本断面处的水流基本处于死水、回流状态。解决这种情况有4种方法。

4.1 改变测验方案

橡胶坝蓄水期间，基本断面处水面加宽，水位升高，水面比降接近于0，水道断面面积加大，流速急剧衰减，断面处基本处于死水状态。但蓄水时基本断面水位不断升高，应该有流量通过，但此部分流量很小。用低速流速仪使用11点法测流时表现为上层水流部分点子有微弱流速，下部极少点子有微弱流速，证明下部为死水。此种情况若用常规测流方案施测（水面一点法或0.60）必将造成流量过于偏大。

个人建议应该应用5点法或11点法进行流量测验，这样能客观上保证流速垂向上正确分布，排除下部死水层的影响，较为准确的得到流量。

4.2 利用槽蓄变量法进行推流

溢流时根据水流连续性原理，在距基本断面一定距离且没有支流等水量加入的地方选择适当临时断面进行测验。蓄水期不再实测流量，记录好开始蓄水时间，待放水时记录放水结束时间，通过基本断面的流量在此期间利用河道槽蓄曲线查得蓄水变量进行推流。将蓄水变量分摊到橡胶坝开始蓄水时刻与放水结束时刻的时间段内求得流量。这种方法要求了解橡胶坝开始蓄水的时间及放水结束的时间，以及需要建立河道槽蓄曲线和坝上水尺。

4.3 灵活掌握测流时机

以橡胶坝为参照，蓄水开始至蓄水满，不再施测流量，待溢流或放水时及时施测流量。此法要求密切注视橡胶坝蓄水时刻、放水时刻及溢流时刻，把握测流时机。

4.4 迁移测验断面

为保证流量测验精度及水量的控制，可以将原水文站测验断面进行迁移，兴建水文测验设施。可将断面迁移至橡胶坝上游不受影响的地方或者将断面迁移至橡胶坝下游测流。迁至下游时需要注意与橡胶坝的距离，距离过近，橡胶坝放水时水流急剧变化流态不稳，影响流量测验及人员设施安全，应设置在水流平稳的地方。

5 几种方案的评选

第一种方案全部以测验方式解决了问题，能够得到经过基本断面的实际流量过程，比较理想。但是流量测验工作量大，所需要测流历时较长。第二种方案能够控制住经过断面的总水量，但是槽蓄曲线的建立较为困难且此种方法将水量按照蓄、放时间段进行了分配，不能得到流量沿时间的客观变化。第三种方案将橡胶坝蓄水期间经过断面的流量视为0进行处理，待放水时施测滞留坝上部分水量的径流过程。此法能够较客观的控制通过基本断面的流量过程，水位变化过程与流量变化过程也能相互匹配。但是需要详细知道橡胶坝的运行情况，并且需要根据橡胶坝的运行情况及时布设流量测次。第四种方案从根本上解决了橡胶坝的影响问题，可以选择更为良好的测验断面监测流量，但是迁移断面涉及新建测验设施、配备测验设备等，投资量过大。

6 结语

综上所述，橡胶坝的兴建，改变了河道的天然情况，使得水位和各种水文要素的关系不再紧密甚至相反。受橡胶坝影响的测站应视水情变化情况，采用恰当的测验方法，布置有效足够的流量测次，才能控制水文要素变化过程。只有结合工作研究新的情况，选择恰当的测验方法才能收到较为良好的效果。

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1673-8853（2017）04-0032-02

2017-2-22

编辑：刘长垠 韦诗佳

汪海洋（1982-），男，工程师，主要从事水文测验工作。