細河橡膠壩群汛期的調度與運行

楊秋光

(阜新市水利勘測設計研究院， 遼寧 阜新 123099)

細河橡膠壩群汛期的調度與運行

楊秋光

(阜新市水利勘測設計研究院， 遼寧 阜新 123099)

橡膠壩是近些年來我國城市河道生態建設中常用的新型蓄水建筑物。本文通過對細河干流阜新城市段上修建的12座橡膠壩工程的汛期聯合調度方法進行初步探討，分析了橡膠壩調度的主要問題及技術難點，提出了橡膠壩群在汛期調度運行的方式。

橡膠壩群；汛期運行；聯合調度

1 基本情況

阜新市位于遼寧省西部的低山丘陵區，屬于資源型缺水城市。細河由東向西城區而過，近十年來，為開發利用細河的洪水資源，阜新市在細河干流城區段26.3km范圍內先后興建了12座橡膠壩，蓄水高度均為2.5m。這些梯級橡膠壩能夠最大限度地攔蓄過境水量，在細河阜新城區段形成帶狀水面12.3km，水面面積188萬m2，總蓄水量235萬m3，發揮著補給城區地下水和打造濱河景觀工程的作用，極大地改善了細河兩岸及周邊地區的生態與環境(見下圖)。其中，2005年建設完畢的細河景區(細河城市中心段)獲建設部頒發的“人居環境獎”。居安思危，必須深刻認識到：

細河干流阜新城市段橡膠壩群分布示意圖

由于橡膠壩群工程蓄水能力較大，塌壩需要的時間較長，當汛期洪水到來時，如果調度運用不當，將會直接影響阜新市城區和橡膠壩工程的防洪安全。因此，研究制訂切實可行的橡膠壩調度運用方案，對工程安全度汛至關重要。

2 現狀管理與運行中的問題

細河12座橡膠壩全部采用充水式，壩袋為兩布三膠的氯丁橡膠合成錦綸帆布。受壩體特殊結構的限制，在實際應用過程中，橡膠壩群在汛期的調度與運行方面存在諸多困難，主要體現在以下幾個方面：

2.1 工程運行受限條件較多，需專人管護

橡膠壩是我國城市生態河道建設中出現的一種新型水工建筑物，具有投資省、見效快、造型優美等優點[1]。但由于橡膠壩壩體自身特殊的結構，其蓄水高度和運行工況的影響因素很多。如：內外水壓力、水溫、氣溫、泥砂等等，在實際運行過程中，幾乎無法實現全部自動化管理。

2.2 壩體溢流流量有限，安全泄量偏小

橡膠壩是柔性結構,當壩頂過流時,壩袋受水流脈動壓力的影響,易產生振動。為了有效避免壩體出現共振和“V”形流等問題，在充壩運行狀態下，設計允許壩上溢流水頭一般為0.4～0.6m[2]，對應的溢流流量全部低于河道5年一遇的洪水流量。超過允許水頭后須坍壩運行，造成橡膠壩在充壩運行過程中的泄量有限。

2.3 預警時間短，調度不便

橡膠壩的充壩和坍壩需要通過向壩袋內充、排水的方式來實現，充壩時間一般為2～3h，坍壩的時間一般為1～2h，因此在調度方面需要有足夠的預警時間，以保證調度目標的實現，不適合應對突發洪水等非常調度狀態。

2013年7月15日晚到次日凌晨，遼寧省阜新市普降大到暴雨，局部大暴雨。全市平均降水量102.3mm，最大降水量212.6mm，市區降水量157.2mm。細河8號橡膠壩過壩流量346m3/s，達到細河城市段10年一遇的洪峰流量，但由于城市中心段的3～6號橡膠壩同時塌壩，造成2號橡膠壩過壩流量達到628m3/s，已接近細河城市段20年一遇的洪峰流量，加大了河道的防洪壓力。

2.4 問題分析

上述三個問題可以總結為河道景觀蓄水與主城區防洪之間的矛盾、主城區和下游地區對橡膠壩群塌壩時間要求的矛盾。為了綜合應對橡膠壩群的運行安全與城市防洪安全的矛盾，應加強對河道梯級橡膠壩群安全運行的分析與研究，以聯合調度為出發點，科學合理地制定橡膠壩群汛期運行方式。

3 對細河橡膠壩群汛期調度運行方式的建議

3.1 制定明確的調度原則

為保證汛期河道的防洪安全與橡膠壩群工程的運行安全，必須確定橡膠壩群的調度原則。

a.汛期橡膠壩實施限蓄，在保證細河安全度汛的前提下，兼顧景觀蓄水的要求，確立防洪安全第一的思想。

b.多預案并存，對不同級別的洪水采取不同的應對方案，必須保障橡膠壩的安全運行。

c.統一調度，統籌管理，按地域綜合考慮新邱段、阜蒙縣段、城市中心段的城市防洪安全。

d.實現水情跟蹤預報，依靠準確、及時的水文情報和水文預報，做到蓄泄兼顧，調度得當。

3.2 橡膠壩群汛期調度運行方式

3.2.1 限蓄原則，防洪為先

為了保證工程安全度汛，汛期(6月1日—9月20日)各橡膠壩均應按照汛限水位運行，汛限水位為正常蓄水位以下1m，此時的庫區蓄水量僅為正常蓄水量的36%。主汛期(一般為7月中旬—8月中旬)，在得到氣象部門大雨預報后，必須提前24h塌壩運行，恢復原河床斷面，宣泄洪水。

3.2.2 洪水分級，多預案應對

應按洪峰流量大小進行分級。不同級別的洪水對應不同的橡膠壩控制運用方案。建議洪水級別可分為三級，即小型洪水、一般洪水和設計洪水。設A為設計允許壩上溢流水頭所對應的溢流流量，B為半塌壩情況下允許壩上溢流最大水頭所對應的溢流流量。A、B為洪水分級的界限值，上游流量為Q。

a.小型洪水預案：當Q≤A時，為小型洪水，橡膠壩不塌壩，上游洪水完全通過壩頂溢流下泄。市防辦通知橡膠壩管理單位做好塌壩的準備。

b.一般洪水預案：當A

c.設計洪水預案：當Q>B時，為設計洪水，此時需要全部塌壩泄洪。橡膠壩管理單位在防汛部門的指導下，確保河道的防洪安全和橡膠壩的運行安全。

3.2.3 地域管理，統籌調度

按照細河橡膠壩的分布，11號壩距10號壩3.1km，9號壩距8號壩5km，有較充沛的洪水演進時間。可實行地域管理，即將12座橡膠壩分為新邱段、阜蒙縣段、城市中心段三部分，由阜新市防汛指揮部統籌調度，科學管理。在得到洪水即將來臨預報后，按橡膠壩控制預案，當預報發生設計洪水時，優先塌落城市中心段的1號、3號、5號、7號四座橡膠壩，次之為阜蒙縣段和新邱段的9號、11號橡膠壩，如洪水進一步發展， 則所有橡膠壩全部塌落，各橡膠壩群的塌落間隔時間為10min。

橡膠壩塌壩必須在最大洪峰到來之前完成，塌壩造成的壩前蓄水出流過程須與上游來水洪峰流量錯開，避免人為加大自然來水洪峰流量。應盡最大努力人為造峰，使洪水成為平緩肥胖型過程，而不是陡漲陡落的尖瘦型過程。即遵循峰小量大原則，確保工程安全[3]。

3.2.4 依托水情預報，積極調控

橡膠壩群在汛期運行過程中要做到蓄泄兼顧、調度得當，準確、及時的水文情報、水文預報是前提保證。

上游來水是隨機的，洪水預報必須是一個動態的過程，貫穿橡膠壩洪水調度的始終。阜新市氣象局應建立重要天氣及時報告制度，當細河流域有較大降雨可能時，應提前l～3d通知市防辦和有關單位。當細河上游發生較大降雨時，阜新市水文局駐市防辦水情值班人員應根據細河城市段上游的朱家洼子雨量站、城市段的海州水文站的實測數據，快速預報出細河干流上游來水的洪峰流量、洪水過程。依此來決定橡膠壩的調度方式。分析降雨產流趨勢，提供梯級橡膠壩開始攔蓄尾部洪水的時機，避免水大時無法利用、水小時不能完全利用的情況發生。

4 結 語

橡膠壩是我國城市生態河道建設中出現的一種新型蓄水工程。其工程效益的發揮，關鍵在合理科學的調度運行。本文通過對阜新市細河干流橡膠壩群汛期安全運行與調度的研究，提出了具有細河橡膠壩群特色的運行方案，具有很高的實用性。同時對各地橡膠壩群汛期的綜合調度運行也有較好的借鑒作用。

[1] 高本虎.橡膠壩工程技術指南[M].北京：中國水利水電出版社，2004：2-3.

[2] 靳國厚，侯作岐.橡膠壩壩頂溢流水深的探討[N].中國水利報，2000.

[3] 徐智延，孫延璽.沂河梯級橡膠壩汛期調度運用原則探討[J].中國水利，2008(10)：61-62.

Scheduling and operation of Xihe rubber dam group during flood season

YANG Qiuguang

(FuxinWaterConservancySurveyandDesignInstitute,Fuxin123099,China)

Rubber dam belongs to novel water storage structures which are commonly used in urban river ecological construction in China in recent years.In the paper,joint scheduling method of 12 rubber dam projects constructed on Xihe River trunk Fuxin urban section is primarily discussed.Main problems and technical difficulties of rubber dam scheduling are analyzed.Scheduling and operation mode of rubber dam groups during flood season are proposed.

rubber dam group;operation during flood season;joint scheduling

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2015.09.021

TV64

A

1005-4774(2015)08-0065-03