水陽江低水活動壩壩型方案研究

程旸

摘 要：水陽江航道采用建設航運梯級樞紐與疏浚結合的方式進行整治，新建船閘及低水活動壩，利用低水壩抬高枯水期閘上最低通航水位，利用船閘通航，中高水期低水活動壩塌壩行洪。低水活動壩型式采用橡膠壩和液壓升降壩，從建設難度、工程投資、行洪安全、運營管理等多方面進行必選，并有針對性地進行優化，為同類壩型設計提供參考。

關鍵詞：低水活動壩;橡膠壩;液壓升降壩;運營管理;行洪安全

中圖分類號：U612.1? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? 文章編號：1006—7973（2021）03-0078-02

1 項目背景

水陽江航道位于安徽省宣城市，是長江南岸的一級支流，是皖東南航道網的重要組成部分，下游可通過蕪申運河連接長江黃金水道。水陽江航道海棠灣-甘家拐全長43.9km，采用建設航運梯級樞紐與疏浚結合的方式進行整治，樞紐選址在水陽鎮上游約500m處，建設船閘及低水活動壩，利用低水壩抬高枯水期閘上最低通航水位，利用船閘通航，中高水期低水活動壩塌壩行洪。

2 建設規模

水陽江船閘級別為Ⅲ級，設計代表船型為1000t級貨船，閘室有效尺度200×23×4.5m。水陽江低水活動壩工程等級為Ⅲ級，正常蓄水位5.3m，設計洪水位10.87m（20年一遇），設計泄洪流量（塌壩后）1550m3/s。

3 樞紐運行方式

船閘全年通航，橡膠壩枯水期擋水，中、高水期泄流。

（1）枯水期：水位在2.45～5.3m以內，橡膠壩充水、壩上蓄水，閘上最低通航水位達到5.3m，閘下最低通航水位為2.45～5.3m，船閘開、關閘門通航。期間為當年12月至來年3月，每年約3個月。

（2）平水期：水位在5.3～9.9m之間，當下游水位達到5.3m時，上游航道水深滿足通航要求，橡膠壩塌壩，上下游平水（即中、高水期），船閘正常通航，橡膠壩、灘地均過流。期間為當年4月至11月。

（3）洪水期：上下游水位達9.9m以上，船閘閘門關閉防洪;橡膠壩塌壩泄洪，灘地泄洪。

4 壩型選擇

綜合考慮國內目前運用較為成熟的活動壩壩型，擬定橡膠壩、液壓升降壩兩種壩型方案進行比選。

4.1橡膠壩

橡膠壩，是用高強度合成纖維織物做受力骨架，內外涂敷橡膠作保護層，加工成膠布，再將其錨固于底板上成封閉狀的壩袋，通過充排管路用水（氣）將其充脹形成的袋式擋水壩。壩頂可以溢流，并可根據需要調節壩高，控制上游水位，以發揮灌溉、發電、航運、防洪、擋潮等效益。1966年我國首座橡膠壩建成，至今已有60多年歷史，國內外積累了豐富的經驗，技術比較成熟。

水陽江橡膠壩由橡膠壩、調節閘和充排水泵房組成。橡膠壩采用充水式壩袋，共5跨，每跨長23m，設計內壓比α取1.25，選用900×900kN/m（經緯向相同）的錦綸帆布3層作為受力骨架，膠布型號為J300300-3，壩袋型號JBD5.0-300-3，錨固形式采用雙錨固線結構型式，選用M30×800mm螺栓，HB-7型鑄鋼定型產品錨固件。

橡膠壩基礎底板順水流方向長度為21m，壩底板頂高程為0.5m，壩高5.0m，壩頂高程為5.5m。壩底板結構型式為C25鋼筋混凝土結構，底板厚2.5m。為與船閘共用檢修閘門，橡膠壩設置4個順水流方向通長布置的檢修閘墩，將整個壩長分為5跨，每跨長23m，檢修閘墩厚1.55m，橡膠壩底板寬度為133.2m。橡膠壩底板面層預留錨固槽、水帽孔、充排水管道等，待預埋件安裝完畢后，再回填二期混凝土。

為避免橡膠壩頻繁塌壩，在橡膠壩右側布置調節閘，單孔凈寬5.0m，共有兩孔。

充排水泵房布置在調節閘右側，順水流方向長19.2m，寬9.2m。

4.2液壓升降壩

液壓升降壩是近年來新興的閘壩型式，其工作基本原理：采用自卸汽車力學原理，結合支墩壩水工結構型式的一種壩型，具備擋水和泄水雙重功能。液壓升降壩的構造由弧形（或直線）壩面、液壓桿、支撐桿、液壓缸和液壓泵站組成。液壓升降壩采用液壓桿升降以底部為軸的活動攔水壩面，實現升壩攔水，降壩行洪的目的;采用支撐桿支撐活動壩面的背面，構成穩定的支撐壩墩;采用聯動鋼絞線帶動定位銷，達到支撐墩壩固定和活動得相互交換;采用浮標開關，控制采用液壓系統，達到無人管理，根據洪水漲落，實現活動壩面的自動升降。

水陽江液壓壩跨河槽布置，壩面總寬122m，底板總寬132.6m，順水流向長度為19m，厚2m，頂高程為0.5m，壩面高度為5.0m，壩面頂高程為5.5m。閘底板結構形式為C25鋼筋混凝土結構，底板厚2.5m。底板面層預留液壓缸孔、鉸支座孔、支撐桿孔安裝埋件，待埋件安裝完畢后，再回填二期混凝土。

控制管理房布置在液壓升降壩左側，順水流方向長6.5m，寬6.5m。

5 壩型比較

5.1 橡膠壩優缺點分析及優化

5.1.1優點

（1）壩體結構簡單、工程投資小;

（2）塌壩后壩袋緊貼河床，不阻水，有利于河道行洪;

（3）橡膠壩技術成熟，有豐富的建設、運營管理經驗。

5.1.2缺點

（1）壩袋充、排水時間較長，易被漂浮物或尖銳物損壞，檢修不便;

（2）橡膠壩需和調節閘配合使用，操作復雜，運行管理復雜;

（3）橡膠壩壩袋使用壽命不超過15年，使用壽命較短。

5.1.3優化措施

（1）在壩袋膠料中加入納米高耐磨性能的補強劑，提高耐磨性能;

（2）在壩袋膠料中加入添加納米紫外線吸收劑，增強耐老化性能;

（3）采用高強度無接縫橡膠壩袋技術，通過兩次硫化，提高袋體的連接強度;

（4）每段橡膠壩之間設置檢修閘墩，利用船閘檢修門擋水，方便檢修。

5.2 液壓壩優缺點分析及優化

5.2.1優點

（1）壩面高度可調節，能達到很好的泄流、行洪、沖沙、排漂效果;

（2）自動化程度高，采用浮標開關控制、液壓操作系統，管理方便;

（3）液壓升降壩使用壽命達30年。

5.2.2缺點

（1）支撐壩面的液壓缸和油路常年處在水下，如果密封性能不好可能導致液壓系統失效，導致液壓壩無法順利升起或塌壩，影響通航及泄洪;

（2）液壓升降壩壩面及升降系統為廠家專利產品。

5.2.3優化措施

（1）液壓油密封件和導向環采用新技術和知名品牌，確保密封性能良好;

（2）每段液壓壩之間設檢修閘墩，利用船閘檢修門擋水，提前對液壓系統設備進行檢修和維護，確保設備處于正常狀態，保證通航期蓄水和洪水期塌壩;

（3）采用折疊式支撐桿系統，在活塞缸出現故障時，也能通過主液壓油缸推動支撐桿，使閘門自動打開。

6 研究結論

水陽江低水壩位于水陽江干流上，其下游為皖蘇兩省界河，為確保行洪安全，減小兩省之間的協調難度，推薦采用橡膠壩方案，壩體設置檢修墩方便壩帶檢修。

參考文獻：

[1]GB/T 50979-2014 ，橡膠壩工程技術規范.