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截流蓄水的水工建筑物——橡膠壩

发布日期:2018-12-03 浏览数:426 次

        随着我国改革开放的深入和现代化进程的推进,我国用水结构也随之发生改变,工业、农业和城市生活用水的比例做出相应的调整。因此,在保证城市用水和工业用水的同时,如何保证我国农业的灌溉用水保证率,是当前急需解决的现实问题。水资源已成为我国经济发展的重要制约因素之一。水的需求与快速发展的矛盾逐渐凸显, 水的地位愈显突出。然而, 在我国众多的中小型水库中, 因防洪标准不足,溢洪道泄洪能力低,水库蓄水未达设计要求的半拉子工程却很多;许多河流水资源都没有充分利用,特别是平原河流产生大量的径流损失。因此,保持和扩大现有水库库容,减少径流损失,尽可能多的截蓄现有水资源,是解决水资源紧缺的有效途径,对提高我国农业灌溉、工业和城市用水的保证率具有十分重要的意义。

 

1  橡膠壩的特点

        橡膠壩是橡膠和帆布按設計要求的尺寸,錨固在底板上成封閉狀,用水或氣充脹形成的袋式擋水壩。具有如下優點: 

①结构简单,节省材料,造价低。壩袋是以橡胶和作为受力骨架的合成纤维织物等制成的薄壁柔性结构,代替钢、木及钢筋混凝土结构。因为不需要建工作桥和安装启闭机等,所以显著节省材料,从而降低工程造价;

 ②施工期短。壩袋在工厂加工,然后现场安装,且机械化施工安装方法工作效率高,所以施工速度快; 

③管理方便,运行费用低。橡膠壩的控制系统仅为水泵(空压机) 、阀门等,管理方便。壩袋的胶布平时几乎不需要维修,运行管理费用比闸坝低得多;

 ④抗震性能好。橡膠壩的坝体为柔性薄壳结构,富有弹性,具有以柔克刚的性能,能抵抗强大的地震波和特大洪水。河北唐山陡河橡膠壩经受住唐山大地震的考验; 

⑤跨度大,地形适应性强。橡膠壩经济跨度一般在100~150 m。可根据地形条件灵活布置成斜坡式连接或堵头式布置等; 

⑥不阻水,止水效果好。壩袋锚固在底板和岸墙上,基本上能达到不漏水。塌坝后,壩袋紧贴底板,基本不缩小原有河床过水断面。

        其主要缺点是坚固性差,易老化。由材质决定壩袋坚固性差,且在日光、大气和水的作用下易老化,据统计,我国已建橡膠壩壩袋寿命一般在15~20 a。但现在已有多种措施用以提高壩袋的使用寿命,如涂防护漆液、改变材料的化学和分子结构、合理的设计和安装以及科学的管理等,已经在一定程度上提高了其使用寿命。虽然橡膠壩存在显著的缺点,然而投资低、适应性强、施工期短等优点决定了其在水库闸坝的续建和改造中优势地位。

 

2  橡膠壩在水库溢洪道上的应用

         黑龙江省齐齐哈尔市位于嫩江之滨,是我国重要的商品粮基地之一。该市拥有大、中、小型水库70 余座,然而每年都要面临着春旱威胁,其主要原因是大多数水库防洪标准不足,溢洪道泄洪能力低, 水库蓄水未达设计要求,以至于不能充分满足灌溉用水需要。防洪要求尽可能降低挡水建筑物的高度,保证灌溉和发电要求是多蓄水,诞生于工程实践的橡膠壩有效解决了这一矛盾问题。橡膠壩建在溢洪道上,坝后紧接陡坡段,下游无明显的回流顶托现象,壩袋不易产生振动,其运用条件可行。运用橡膠壩可解决蓄水和防洪之间的矛盾,在汛期塌坝,恢复过流断面,不影响水库行洪;非汛期壩袋充水挡水,有效的节流蓄水,减少弃水。既提高了农田的灌溉用水保证率,又取得了较高的发电水头,提高了单机容量和发电出力。广东省龙门县犀牛尾水利枢纽工程,1965 年修建,其目的是灌溉,为了提高经济效益,1981 年扩建电站,装机10 台。1994 年在其原有引水坝上修建了一条高0. 6 m ,长83. 6 m的充水式橡膠壩。该坝现已安全运行10 a以上,运行效果良好,其主要表现为: 

①提高了灌溉用水保證率。該工程最初的目的是灌溉,灌溉面積400 hm2 ,沒有加建橡膠壩前,坝前水头很低,蓄水能力差,在干旱年份难以保证灌溉用水。橡膠壩建成后,提高了灌溉用水保证率; 

②增加了发电量和年利用小时数。平均每年增加发电量372 kW,年增的发电效益,1 a就可收回橡膠壩工程投资;

③运行管理方便。壩袋充排水时间约40 min ,比闸门启闭方便,也比水力自控闸门方便。橡膠壩升降灵活,能及时排洪,及时拦蓄洪水,减少弃水。

 

3  拦河橡膠壩

        利用拦河橡膠壩可以有效减少径流量,蓄留更多的水源,以满足工农业生产和城市用水的需求。从一些城市已建成橡膠壩运行效果看,拦河橡膠壩具有以下优点和功用:
(1) 擴大水域面積,減少河灘沙地裸露面積,抑制和減少城區揚沙現象的發生,改善區域小氣候。建壩也將增加水體在城區江段的滯留時間,從而加強了河流的光照作用,延長河水淨化時間,在壩下由于跌水作用,增加了河流含氧能力,使水體中溶解氧量增加,從而改善城區江段的水環境。
(2) 可擡高河流枯水位,提高城市自來水廠的引水保證率,從而使城市生産生活用水得到保證。
(3) 可增加城區地下水補水給量,改善市區地下水資源狀況,極大地緩解城市地下水超采問題。
(4) 可使沿江地区土地大幅度增值,有利于该市城市发展战略的实施。橡膠壩工程建成后,形成的水域将和滩地建成游乐场、公园景点、林带、草坪等,共同构成沿河公园。
(5) 修建橡膠壩工程,对自然景观、生态平衡、区域气候等都将产生积极有利的影响,为增强城市的整体功能,发展旅游经济,开发招商引资工作创造条件。
(6) 橡膠壩工程建成后,水位抬高,水量丰富,河道泥沙淤积量减小,基本不受污染,水质良好,可发展水上娱乐及水产养殖项目,有利于地方经济发展。

 

4  結 語

        橡膠壩工程本身节省材料, 轻便、灵活、不阻水、施工快、管理方便、节省投资,安全可靠。应用于水库溢洪道更是经济效果显著,使部分滞洪库容与有效库容相结合,提高了水的利用率;用做拦河橡膠壩不仅有扩大水域面积改善区域环境的作用,解决地下水超采的问题,而且有力的保证了城市生产生活用水。橡膠壩工程投资比一般闸坝少很多,而且设计和管理理论已较为成熟,因此,应用橡膠壩截流蓄水是一个行之有效的改善缺水状态的好办法,同时有利于社会经济发展和人民生活水平的提高。
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