橡胶坝在中小河流治理中的应用

杜博玉 石凯

摘  要：橡胶坝为利用坝袋内水或气体介质达到充胀效果，布置于河道中达到灌溉、景观、防洪等作用的水工建筑物，因其造价低廉、制作安装简便、止水效果好、汛期不阻水和美化城镇环境等优点，在中小河流的治理中得到了广泛的应用，产生了明显的经济、环境和社会效益。本文结合具体实例和自身工作经验，对橡胶坝在中小河流治理中的应用進行论述。

关键词：橡胶坝  中小河流治理  景观效果  具体应用

Application of Rubber Dam in River Treatment

DU Boyu1  SHI Kai2

（1.Shenzhen Guanghuiyuan Environmental Water Co.， Ltd.， Shenzhen， Guangdong Province， 518000 China; 2.Huizhou Branch， Shenzhen Guanghuiyuan Environmental Water Co.， Ltd. ， Huizhou， Guangdong Province， 516000 China）

Abstract： Rubber dam is a hydraulic structure that uses the water or gas medium in the dam bag to achieve the filling effect and is arranged in the river channel to achieve the functions of irrigation， landscape and flood control. Because of its advantages of low cost， simple production and installation， good sealing effect， no water blocking in flood season and beautification the urban environment， it has been widely used in the treatment of small and medium-sized rivers， resulting in obvious economic environmental and social benefits. Combined with specific examples and their own work experience， this paper discusses the application of rubber dam in the treatment of small and medium-sized rivers.

Key Words： Rubber dam; Small and medium river regulation; Landscape effect; Specific application

1中小河流治理理念

我国现状中小河流治理提倡在保障防洪安全的前提下，突出河流的水生态文明建设要求，推进河道治理与美丽乡村、乡村旅游和万里碧道等有机结合，并提倡有条件的地区结合河道治理开展水景观和水文化工程建设[1-2]。

人口较为密集的河段，建议根据景观、生态、休闲等功能要求设置陂头，适当雍高水位，同时为保证与环境协调，宜采用低矮的坝体。

2橡胶坝的优点及适用性

2.1 橡胶坝与常规水闸相比具备的优点

（1）坝袋制造工厂化、安装简单、工期短。

（2）造价低廉，可减少水泥和钢材等材料的使用。

（3）不阻水，可保证河道的泄流断面。

2.2 橡胶坝在中小河流治理中的适用性

平原中小河流中的水流较为平缓，部分河道水面较为宽阔，橡胶坝跨度大，可适应布置要求;部分地区中小河流治理工程投资较少，且现状陂头因建造年限较长及施工质量普遍偏低的原因存在较多问题，采用橡胶坝既可以满足提高水位保证灌溉和河道取水的作用，又可以节省投资;部分乡镇中小河流两岸岸顶高程较低，且暂无实现防洪达标整治的条件，因陂头雍水导致汛期两岸淹水的情况时有发生，采用橡胶坝，制定合理的汛期调度运用方案，洪水来临之前对橡胶坝进行塌坝操作，有效保障人民财产安全;现状中小河流中的陂头景观作用较少，随着城镇居民水平的提高，对河道景观作用的需求日趋强烈，橡胶坝运行时，坝顶水体溢流，展现动感之美，为城镇增添一道优美的风景[3]。

3以吉隆河为例分析橡胶坝的应用

吉隆河发源于斧头石岭，属粤东沿海一级河流。由北向南贯穿吉隆镇，是该镇的主要河流。为了打造多样水态河道，完善河流生态功能，扩大社会影响，拟沿河构建两岸滨水景观通廊，提升使用度。为了达到滨水通廊的水面景观效果，拟在吉隆河新建一座橡胶坝

3.1坝型选择

本工程河流的设计水深为2.0m，河道宽度为56m，跨度大，水头小，适宜采用橡胶坝。

橡胶坝按坝内介质分类，主要分为充气式和充水式，我国的橡胶坝多为充水式，至今已建成约千余座[4]，充气式橡胶坝的采用则较少，在各方面均未总结到成熟的经验。

两种类型比较，充水式橡胶坝的主要优点有：

（1）橡胶坝坝顶溢流时易引起坝袋振动，充水式橡胶坝抵抗效果较好。

（2）充水式橡胶坝因为水体自重的影响，底板稳定性更好，同样的地基条件下，基础处理方法更为简便。

（3）基础底板受力条件好，坝袋内的水重有利于基础底板稳定，基础处理简单，超压安全装置较充气式简单可靠。

（4）在坝袋维修方面，充水式橡胶坝坝袋破损漏水点易找出，可在不坍坝的情况下修补，充气式橡胶坝坝袋破损漏气点难查找且需坍坝修补。

（5）在坝袋寿命方面，在日晒时，充水式的坝袋热量可传向坝袋内水体扩散、坝体表面温度低，延缓坝袋老化。

综合以上所述，结合本工程所在地区河道流量大，气温高等环境因素以及当前国家橡胶坝技术因素，采用充水式橡胶坝更为适宜。

3.2橡胶坝结构设计

3.2.1工程总布置

溢流坝段布置在主河床上，采用充水式橡胶坝，坝高2m，坝长56m。挡水坝体由橡胶坝袋和锚固结构组成，用水将坝袋充胀后即可调节水位和控制流量[5]。

控制室布置在河道右岸，包括充胀坝体的充排设备、安全及观测装置等，如空压机、压力表、水封管、水位计等。

3.2.2坝袋

根据调查及规范要求，坝袋设计内外压比取值为1.4，坝袋型号选用JBD2.0—100050—2，胶布强度（kN/m）经/纬值选为200/100。帆布层数为2层，胶布厚度为6.34mm。

为避免坝袋安装及维修拆卸时须人钻进坝袋内操作，直墙式宜采用侧面外锚固。为避免塌肩的影响，在底板设计中采用局部抬高处理[6]。

3.3控制系统

本橡胶坝采用动力式充排方式，即坝袋的充、坍完全利用水泵进行。橡胶坝充水时间约1h，坍坝时间约30min。

3.4土建工程

3.4.1底板

坝底板采用钢筋混凝土结构，长度6.98m，厚度0.8m，型式为平底板，构造简单，施工方便，能适应不同的地基要求。

3.4.2防渗排水

在坝底板上游端设置高压摆喷桩垂直防渗。

3.4.3底板应力及稳定

（1）荷载计算及组合。

坝袋及坝底板自重：混凝土的重度采用23.5～24.0KN/m3，钢筋混凝土的重度采用24.5～25.0 KN/m3，坝袋胶布的重度可采用12.0KN/m3。

坝袋重：W_d=12.0×7.62×6.34×10^（-3）=0.58KN/m。

底板重：W_b=25×8.35=208.75kN/m。

坝袋内水重：

水平                W_s=γV=10×6.212=62.12kN/m

静水压力（根据橡胶坝不同运用情况时最不利的上下游水位组合条件确定）：

坝袋充满水后挡水部分为曲面，静水压力可分为水平分力和垂直分力。

水平分力            F_x=γh_c A_x=10×1×2=20kN/m

垂直分力             F_y=γV=10×1.06=10.6kN/m

式中hc坝袋上游水体形心点位置及水体体积由橡胶坝设计图得出。

扬压力：

坝基内设高压摆喷桩，最不利工况挡水时下游无水不设浮托力。

则扬压力即渗透压力为：U=P=6kN/m

（2）坝基底应力的计算。

本区地震烈度为6度，可不考虑地震影响，按完建和正常运用两种工况计算。经计算，在以上两种工况下，计算的基底压应力值均小于地基承载力（180 kN/m2），且最大最小应力比可满足要求。

（3）地基底板稳定计算。

基础底板的抗滑稳定计算详见表1，由于底板下设有齿墙，所以底板的滑动不是沿底板的下表面和地基土壤表面而是沿上下游齿墙最低点的连线的土体中滑动。

抗滑稳定安全系数计算采用：

k=（f∑G+cA）/（∑H）

4結语

在中小河流的治理中，水生态文明建设的需求日趋强烈，本文论述了与传统闸坝相比，橡胶坝技术在中小河流治理中的优势，并结合工程实例，对橡胶坝在中小河流应用中的具体问题进行了分析。相信以橡胶坝在施工、造价、防洪及景观效果等方面的优势，今后在河道治理中将会得到更加广泛的应用。

参考文献

[1]李厚义.浅谈橡胶坝规划设计及管理中注意的问题[J].黑龙江水利科技，2021（6）：121-122.

[2]于素甫·买合木提.橡胶坝工程在叶尔羌河中游渠首的运行及维护管理浅析[J].水利科学与寒区工程，2021（3）：125-127.

[3]李彬.橡胶坝建设对河道水质的影响研究[J].水利规划与设计，2021（5）：65-68，106.

[4] 张进文，李光浩.山区河流橡胶坝取水结构探讨[J].工程建设与设计，2021（7）：78-79，82.

[5]周敏，田淳.充水式橡胶坝坝高与坝袋充水量、堰顶水头的关系 [J].水电能源科学，2017（8）：76-78，164.

[6]郭维东，田茹妍，赵光昱.不同条件下橡胶坝下泄水流水噪声研究 [J].中国农村水利水电，2016（3）：91-95，99.

中图分类号：TV85 DOI：10.16660/j.cnki.1674-098x.2108-5640-7899 第一作者：杜博玉（1994—），男，本科，助理工程师，研究方向为从事水利水电工程设计工作