沂河梯級橡膠壩防洪對策探討

司維珂

（淄博市南水北調工程建設管理有限公司，山東 淄博 255000）

橡膠壩防洪在我國防洪體系扮演著重要角色。山東臨沂城區段沂河干支流近年來建成多處橡膠壩,且上下串通、水面連接,已形成名副其實的梯級橡膠壩群。但是沂河河道是防洪骨干河道，洪水洪峰期有非常高的流動速度，調度是其重要環節，若調度出現問題，會引起沂河洪水災害，導致橡膠壩和下游河道安全性與穩定性的下降。所以針對沂河汛期洪水，建立合理梯級橡膠壩的防洪戰略是非常必要的。

1 工程概況

臨沂市共擁有大小河流1800 余條，10 km 以上的河流有251 條，全市水資源總量55 億m3。市區依河而建，沂河從北向南穿過市區，其最大支流祊河從西向東穿過市區西北部，至市區中部匯入沂河。過去因長期投入不足，河道存在諸多問題，濕地面積小，蓄水能力小；河堤均為土堤，退化嚴重；堤坡和河灘上雜草叢生，坑洼不平，河道防洪能力差。近幾年，市委、市政府從全市發展的戰略高度，提出加快構筑以沂、沭河為骨架的水網體系，優化水資源配置，把更多的水資源保護儲備、開發利用起來，圍繞打造江北濱河生態水城，臨沂市在沂河、祊河上建造多座橡膠壩，形成屈指可數的大型梯級橡膠壩群[1]。沂河橡膠壩總長1247.4 m，壩體兩端分設五孔提升式調節閘各一處；中間的橡膠壩共有16 節，每節長70 m，全長1135 m，最大壩高3.5 m。攔河壩最大蓄水量為2830 萬m2，回水長度10.8 km，蓄水后形成1.6 萬畝的水面，面積是杭州西湖的2 倍[2]。

2 防洪工程分析

2.1 防洪影響分析

目前，我國梯級橡膠壩投入成本比修建防洪大壩小，然而梯級橡膠壩厚實性太強對其沂河防洪的靈活性造成一定影響。通過搜集相關橡膠壩防洪資料，橡膠壩內外氣壓比例要適當，技術經濟指標具有無法比擬的優越性，一般認為3 m 高橡膠壩可允許最大沂河洪水深度不超過1 m，若洪水深度超過警戒線橡膠壩會存在爆袋的危險。此外，洪水附帶著砂礫對橡膠壩的磨損與割破會造成巨大損失，而且長久風吹日曬會使橡膠帶老化。

2.2 防洪危險分析

以2009 年的7 月21 日洪水防范為例。2009 年7 月20 日16 時到21 日6 時，受負高壓影響，沂水流域普降大雨，各大水庫以及臨濟水文站以上的流域平均降雨96.1 mm，平邑縣內更是達到206.9 mm，2009 年8 月8 日再次出現洪水時間，在暴雨期間，臨沂市防辦根據降雨過程和洪水情況下達了洪水防范指令。

針對兩場暴雨的實際情況，對沂河梯級橡膠壩的抗洪能力和蓄水能力做出觀察，通過分析，橡膠壩能夠有效的防洪抗洪，在暴雨來臨時，能夠逐級蓄水，大大減輕暴雨的威力，階梯橡膠壩的應用是這兩次洪水能夠化險為夷的關鍵，成為研究階梯橡膠壩的重要實例。

綜上所述，沂河梯級橡膠壩防洪的危險點主要表現為：（1）橡膠壩防洪調度運行方式不健全。沂河防洪調度運行方式由調度員決定，很多情況下，調度員不了解沂河的防洪狀況，盲目或者僅憑工作經驗選擇防洪調度方式；（2）橡膠壩防洪調度運行方案和程序不完善。尤其在特殊情況下，橡膠壩防洪調度員對防洪調度運行方式變化突發性缺乏全面考慮；（3）防洪調度員對洪水調度運行缺乏足夠了解，非常容易忽視橡膠壩系統調度運行安全監控、預防這一重要環節[3]。

3 防洪策略

3.1 堅持橡膠壩群調度目標原則

沂河橡膠壩群的綜合運行調度工作必須與通常橡膠壩工程運行管理進行統一，嚴格堅持橡膠壩群調度原則：（1）塌壩泄水水流過壩時橡膠壩的壩袋不應因過流水發生移動，以便保證壩袋安全運行；（2）所有壩體的壩袋應在洪水到來之前全部塌平；（3）合理調度防止洪水疊加惡化防洪狀況[4]。

3.2 汛期橡膠壩群立壩組合方式

為保證工程安全度汛，汛期橡膠壩立壩高度采用設計壩高的60%蓄水，主汛期嚴禁立壩，結合沂河多年橡膠壩的實際運行狀況，在各橡膠壩發生塌壩泄流的情況時，上游放壩泄水會造成洪水疊加，此時應保證橡膠壩袋不會發生振動，保障安全泄流。這樣做的優點主要包括：（1）當汛期上游來水，橡膠壩需要進行塌壩泄流時，可以同時完成泄洪工作，而且壩袋塌壩泄洪時壩袋不會移動，縮短落壩時間；（2）對汛期塌壩的運行調度以及橡膠壩塌壩行洪非常有利。

3.3 壩袋徑向拉力設計

將橡膠壩的受力假定為平面問題和薄膜內力兩個基本條件，設計內壓比α=H0H1=1.4[5]，計算公式見式（1）。

式中：T 為壩袋徑向拉力，kN/m2；γ 為水比重，kN/m3；H1為實際壩高，m；H0壩袋內壓水頭[6]。

3.4 構建橡膠壩防洪調度信息化管理平臺

當前，我國橡膠壩防洪調度未與現代化技術有效結合，基于滿足沂河橡膠壩防洪工程適應防洪調度運行安全的需求，必須著重加強在橡膠壩防洪調度運行管理安全方面的建設創新，從主客觀因素上完善防洪調度工作相關制度的建立[7]。隨著防洪調度人員業務素質的不斷提高和深化，必須建立綜合的、專業化的橡膠壩防洪調度信息化管理平臺，并以先進橡膠壩防洪調度信息化管理思想為指導，充分發揮橡膠壩防洪調度信息化[8]。信息化管理主要作用在于規范和系統橡膠壩防洪調度運作程序，利用信息技術實現橡膠壩防洪調度的任務，可以最大限度的避免人為因素產生的誤差和錯誤。在橡膠壩防洪調度信息化管理中，要利用信息化技術對防洪調度任務計劃進行設計，并進行固定檢測運作的任務安排[9]。

4 結語

針對沂河每個橡膠壩蓄水和放水的情況進行實時控制，可以有效提高臨沂水文站洪水預報精度，增長可預測期。建議在各橡膠壩設立水位、流量自動測報設施。沂河梯級橡膠壩的建成對沂河周邊的村鎮和市區提供水源，也改善周圍的大氣環境，產生巨大的經濟效益。但是沂河梯級橡膠壩的防洪問題日益艱巨，值得去思考和討論，在充分利用沂河梯級橡膠壩的同時做好防洪安全工作，加強對梯級橡膠壩防洪調度的調查研究，以期在后續的防洪工作中發揮更大作用。目前沂河梯級橡膠壩防洪策略需貫徹科學化、安全性的原則，構建信息化管理平臺，完善沂河防洪策略，積極以實現橡膠壩防洪策略的標準化、規范化，實現沂河洪水的資源化和防洪技術的現代化，以及防洪保障的社會化為核心目標。