崔为海
(临沂市水利保障中心,山东 临沂 276001)
沂河纵贯临沂南北,是山东省第二大内陆河流,其中段流经临沂市区。临沂市政府于1996 年年初开工小埠东拦河枢纽工程,并于1997 年汛前完工,该枢纽位于临沂市区东南侧的沂河上,它全长1 247.4 m,其中部为1 135 m 为橡胶坝段,坝高3.4 m,橡胶坝两端各布置一座调节闸,这座拦河坝一次性蓄水2 830 万m,在市区形成10.5 万km2水面,回水长度达10 km。不仅改善了临沂市区环境,而且还可以增加农业供水,回灌城区地下水,社会经济效益显著。
为扩大河道治理效果,临沂市政府又在小埠东拦河坝上游沂河上建设了桃园、柳杭、茶山、河湾等橡胶坝,在其一级支流祊河上建设角沂、葛庄花园等橡胶坝,如表1 所示,在市区形成了46 km2的水面,而且由于沂河临沂市区河面宽阔,橡胶坝规模都比较巨大的,其长度一般超过300 m。
表1 临沂市区沂河及其支流祊河建设的橡胶坝主要参数 m
市区河道建设橡胶坝主要作用是拦蓄河道径流景观营造景观,这么多橡胶坝集中于城市附近河道上,在运行上要考虑其安全性。一般的橡胶坝的运行方案是非汛期正常蓄水,来水靠橡胶坝升降功能调节,汛期按照设计汛限水位降低水位运行,而洪水到来之时,塌坝腾库迎接洪水,汛末根据河道水情及气象条件,再次蓄水直至达到正常蓄水。
1)橡胶坝的优点是能以较少的投资建设拦河工程拦蓄河道径流,形成水面,增加城市水体景观,也为市民创造了清水平台。蓄水多、水面稳定,拦河坝景色优美是这类工程的最大特点之一,但河道承载行洪功能,一到汛期就要降低橡胶坝高度或干脆塌坝等待河道过洪,毕竟确保河道行洪安全是河道管理单位的第一责任。特别是洪水季节这意味着河道要重新呈现出治理前原貌。
从市政角度看,希望景观得以延续,在拦河坝蓄水控制方面有时出现部门干预现象,有时橡胶坝蓄水可能到洪水即将到来的那一刻,大大增加了河道行洪的不安全性。如,沂河小埠东橡胶坝建坝运行初期,汛期遭遇本年第一场洪水时由于没有及时腾库迎洪,洪水到来塌坝与泄洪同时进行,导致坝下游消能工程遭受一定损坏破坏。
2)梯级橡胶坝群联合调度方案问题。由于沂河市区段建设橡胶坝数量较多,已经形成一个橡胶坝群,而且多座橡胶坝都是巨型橡胶坝。为形成水面景观,非汛期各坝蓄水位都较高,一到汛期各坝将按照汛限水位要求降低一定水位运行,一般坝高要降低1~2 m,这样比较安全,洪水到来时段,橡胶坝按照运行规定指标塌落泄洪。这么多橡胶坝一旦洪水到来不能各行其是,必须统一运行调度,有序降坝迎接洪水,也就必须进行联合调度。
近年来,临沂市水利部门及河道流域机构密贴合作编制出台了市区河道与橡胶坝群联合调度方案,经过近几年的运行,发挥了一定的作用。但也暴露出一些问题,如:塌坝腾库泄水历时偏长;人为产生高水位等,需要不断进行改进完善。
3)橡胶坝消能设施标准低无法抗御较大洪水下泄。沂河是一条山洪河道,也是一条季节性较强北方河流,一到雨季节洪水暴涨暴落,橡胶坝建设必须进行调查研究,特别要分析拟建坝区河床演变趋势,在确定河道水文地质比较稳定情况才能建设。需要分析大量洪水流量资料、河床演变资料,分析研究不准确会对工程差产生较大影响,这方面的教训也是很深刻的。
小埠东橡胶坝坝址区河床建坝前分析多年观测资料,河床基本稳定,能够建坝,没有考虑建坝前后人为活动如采砂的影响,结果是建坝前人们在坝上游采砂,而建坝后由于蓄水影响转移到下游采砂,行政管理滞后,橡胶坝下游疯狂采砂,采砂最近点距坝仅500 m,从1998 年开始河床急剧下降。据实测到2005 年底,河床已平均下降3.2 m,橡胶坝上下游落差猝然增加超设计预估,导致下游消能设施不满足防冲要求,虽经多次加固,危险隐患仍然存在。
4)橡胶坝无人工塌坝措施。沂河临沂市区段橡胶坝群充排水系统是安装在一处泵站内完成的,一般建设在一岸边地下,也有在两岸建设的,坝袋无论充起或是降落均依靠泵站冲排水泵来完成。不像钢闸门在失去动力的情况下可以人工手动操作提升闸门,橡胶坝没有如此装置。因此,一旦橡胶坝供电系统、电器控制系统出现问题,不能及时进行充坝或塌坝操作,给河道正常运行带来极大危害。
梯级橡胶坝群虽然能够营造水利景观,但对于河道正常运行影响是比较明显的,如何调度橡胶坝,使之能够在较短时间内泄洪是值得研究的课题。就沂河景区来讲,由于汛期沂河洪水峰大浪急,橡胶坝建设规模又非常巨大,合理的调度方案对于确保河道及拦河工程来讲非常重要,根据多年的实际运行观察,认为必须做好如下几点。
1)严格执行汛期橡胶坝河道运行联合调度方案,各坝在设计时就已规定了汛期汛限水位控制指标,汛期坝前水位降低1~2 m 运行,一到汛期就必须无条件的执行这条规定,这是保证安全泄洪的第一步,而当遇到规定性的降雨或流量预报时,那就需要按照联合调度方里的规定进行有序塌坝泄水腾库,一般次序是先下游后上游,必须保证各坝塌落总历时最短,以保证最上游坝也是最早接到洪水那个坝能在洪水来到前腾完库迎接洪水,这是泄洪准备工作,接下来就要根据来水大小各坝确定是否将橡胶坝塌落到底。较大洪水一般要求橡胶坝全蹋泄洪。
2)充分做好各项防汛准备工作,橡胶坝工程不同于拦河闸工程,确保随时塌落是防汛成功与否的关键,为此要提前准备的工作很多,首先是双电源的保证,对于备用发电机组要做好机组正常保养维护,备用油料准备、备用启动电瓶准备以及人员培训等,务必保证随时能启动供电。
3)做好橡胶坝日常管理工作。一是加强橡胶坝日常检查观测,发现隐患要及时处理。二是加强汛前隐患排查和汛后安全监察工作,发现坝袋缺陷及时维修。
总之,橡胶坝是一种特殊材料建成的拦河建筑物,脆弱而又蓄水功能强大。在运行管理中就必须充分掌握当地河流水文地质情况及橡胶坝运行规律,加强运行管理,确保橡胶坝安全。