橡膠壩在呂梁市新城北川河治理中的應用

李丹 王兵

摘 要：橡膠壩大多建在河道平坦、上游植被較好，河水中懸移質和推移質含量較小的河流上，呂梁山區北川河具有縱坡大、泥沙含量大、大粒徑推移質含量多的特點，在這樣的河流上建設橡膠壩關鍵是解決滲漏、沖刷、淤積、防洪等問題，通過綜合規劃、調度運行等手段解決。

關鍵詞：北川河；橡膠壩；山丘區河道

1 引言

呂梁市是山西省西部區域性中心城市，呂梁市城區建在東川河、北川河交匯處的河谷地帶，北依鳳山，西靠虎山，南矗龍山，三山環抱，地形狹窄。

根據呂梁市“城市總體規劃”，呂梁市今后主導方向為向北發展，新城區位于北川河兩岸，北川河作為呂梁市區主要的行洪河道，由北向南縱貫呂梁市中心區。呂梁市大部分為山區丘陵區，汛期局部性暴雨洪水災害頻繁。結合新城區城市規劃及北川河河道治理工程規劃，提高防洪標準，改善河道及周邊環境，構筑保障城市安全的防洪工程體系，促進新城區城市防洪安全工程建設是非常必要的。

2 橡膠壩的發展及應用

橡膠壩，又稱橡膠水閘，是用高分子合成材料按要求的尺寸、錨固于底板上，形成封閉狀、用水（氣）充脹后形成的擋水壩。不需擋水時，放空壩袋內的水（氣），就可恢復原有河渠的過水斷面。橡膠壩可用于防洪、灌溉、發電、供水、航運、攔潮及城市園林美化，也可用于活動圍堰、渠系臨時擋水工程等。與常規閘壩相比，橡膠壩具有造價低廉、結構簡單、節約材料、施工期短、運用靈活方便、抗震性能好以及高壩擋水不漏水、坍落泄洪不阻水等優點，越來越廣泛地應用于各類水利工程。

當前我國水利工程中橡膠壩的應用較為廣泛，已有多達3000多座橡膠壩在建或者投入運行，為我國的農業生產、城市水環境建設做出了重要貢獻。然而， 已建橡膠壩大多建在河道平坦、上游植被較好， 河水中懸移質和推移質含量較小的河流上， 在山區多沙河流上建設橡膠壩較少， 特別是呂梁市北川河具有縱坡大、泥沙含量大、大粒徑推移質含量多的特點， 在這樣的河流上建設橡膠壩關鍵解決滲漏、沖刷、淤積、防洪等問題。

3 新城段北川河規劃設計方案

3.1 河道治理方案

北川河治理按照呂梁市新城規劃確定的河線進行，根據總體規劃，受城市建設和生態景觀的影響，對部分段河道進行了裁彎取直或改道，大部分規劃河線以現有河線為基礎，基本維持現狀河勢。

北川河治理段采用“矩形槽+雙涵”方案，河道主槽為寬80m矩形槽，河道兩岸各設排水涵，在河道兩岸排水涵頂外5m各新筑堤防，河槽內布設橡膠壩，較大支溝入干流處設閘（涵），支溝口橡膠壩回水低于1.2m處排水涵斷開設1.2m高擋水坎，其上設橋涵使排水涵連續，在溝口無干支連通工程的排水涵側墻上左右岸設清淤閘6座。

“矩形槽”即80m矩形主槽，槽深4.0m，為滿足蓄水及行洪要求，河底采用鋼筋混凝土護底；“雙涵”即河道兩岸各設3.0m寬排水涵，在非汛期橡膠壩蓄水時，因北川河治理段主河槽左右岸即東西邊山支溝發育，每遇暴雨兩岸支溝洪水攜帶大量的泥沙、腐植土、垃圾等雜物匯入北川河干流，影響橡膠壩安全和蓄水區環境，“雙涵”集中解決了新城河段兩側支溝初期雨洪問題，使枯水期橡膠壩蓄水期間水環境相對較好。

汛期橡膠壩塌壩運行，溝口閘和清淤閘敞開，以保證河道、支溝洪水順暢下泄，并保持河道與排水涵連通，保證排水涵的穩定安全。

同時，為緩減大粒徑的推移質砂石及樹木等漂浮物對下游河道的沖淤破壞，根據河道治理段上游地形地質條件，在治理河道末端修建兩座攔沙壩，兩座攔沙壩壩址分別選定在距治理段上游200m和860m處，兩座攔沙壩相距660m。

3.2 橡膠壩設計方案

橡膠壩壩址應選擇在河道順直、流速變化小、主流穩定、岸坡穩定、河床變動小的河段，并考慮與兩岸規劃的水面連通。根據當地的地形地貌、河流形勢，以及在北川河城區段形成連續水面，增添城市水系景觀，提高城市的社會環境等級的要求，本次規劃建設橡膠壩25座，間距650～900m。

橡膠壩采用枕式單跨結構，壩長80m，壩高3.7m，擋水高度3.5m；壩袋內壓比1：1.35，采用螺栓固定壓板雙錨固，壩袋膠布型號為JBD-260-260-3。管理房設在橡膠壩右岸壩端，設控制室，作為橡膠壩管理運行之用；供水水源采用自來水，供水、排水合用一套管道，供排水調度時運用電動蝶閥控制。

橡膠壩塌壩時間按2h計，充壩時間按4h計。壩袋的充脹采用動力式，壩袋的排空采用動力式和自排相結合。河道沿線橡膠壩數量較多，但壩型、控制運用方式一致，考慮在每座橡膠壩處設置一處控制室布置水泵、現地控制柜等抽排水控制設施、設置一處變電站等供電設施；此外，為滿足沿線眾多橡膠壩運行管理需要，沿線共設置6座管理房。

4 橡膠壩調度運行

橡膠壩的調度分汛期、非汛期和冰期。橡膠壩的運用要考慮汛期河道泄洪，由于北川河坡度大，行洪時流速大、含沙量也大，因此采用汛期完全塌壩泄洪，非汛期壩袋充水蓄水的運行方式。考慮水資源匱乏，建議主管部門根據上游水文站、雨量站布設及上游水庫調度情況，建立水情信息處理系統，制定防汛調度預案，根據不同洪水量級確定塌壩時間，其目的是延長塌壩時間，節省水資源量，同時可避免塌壩時機過晚而影響泄洪，對下游帶來不必要的損失。

5 結語

本工程以呂梁市新城總體規劃為指導，滿足城市建設要求；保證城市防洪安全；打造水系景觀，提升城市形象。本項目的實施可使呂梁市新城的防洪標準達到50年一遇，將為呂梁市新城區的防洪安全提供保障，同時建成153.6萬m2的水面景觀，結合兩岸景觀個基礎設施建設，將大大提高呂梁市的城市品位、改善市區的人文環境，有巨大的社會效益和環境效益，呂梁市新城必將成為宜居宜業的新城區。

參考文獻：

[1] SL 227- 98.中華人民共和國水利部.橡膠壩技術規范[S].

[2] 李鵬，蔡萬栩.簡析橡膠壩施工技術在水利工程中的應用[J].江西建材，2013（6）：135～136.

作者簡介：

李丹（1982-），男，河南南陽人，工程師，工學學士，研究方向：水利工程設計。