沈煥珍

（山西省臨汾市水利勘測設計院，山西 臨汾 041000）

0 前 言

上世紀六、七十年代，興建了一批小型水庫，其主要作用：一是灌溉水庫周邊的農(nóng)田；二是保護水庫下游的農(nóng)田、村莊、道路等免受洪水侵害。受建庫時諸多條件限制，水庫防洪標準普遍低，工程設施也不齊全，加之運行管理不善，許多水庫已成為病險水庫。

水利部在認真調(diào)查研究的基礎上，及時對一些效益不大、存有安全隱患的小型水庫進行了報廢處理，同時也開始了小型水庫除險加固改造。本人有幸主持參與了多座小型水庫的設計工作，就水庫溢洪道進口增設橡膠壩設計情況作一介紹，僅供參考。

1 工程建設必要性

臨汾地區(qū)位于山西省中南部，屬半干旱大陸性氣候，多年平均降雨量550 mm，年內(nèi)分配不均勻，汛期6～9月占全年降雨量的62%～70%，年際變化大，豐水年與枯水年降雨量之比2.9∶1。多座水庫的洪水演算結果表明：入庫洪水洪峰高但洪量不大（流域面積12 km2左右），調(diào)洪庫容相對大，即汛期限制水位至校核洪水位的庫容大，約占總庫容的32%左右。

臨汾地區(qū)90%以上的小型水庫建在汾河一、二級支流上，流域地貌是黃土階臺地、土石山區(qū)、石山區(qū)，河道坡度陡且呈“U”或“V”形河谷，行洪時挾帶泥砂入庫，造成水庫淤積。據(jù)不完全統(tǒng)計，多年平均淤積量400～800 t/km2，35 a水庫淤積約21萬m3（流域面積按12 km2計），若設計水平年取20 a，預留堆砂庫容12萬m3，設計死庫容33萬m3，約占總庫容的30%。

由于水庫興利庫容僅?？値烊莸?0%～40%，設計灌溉保證率時，許多水庫興利調(diào)節(jié)結果為：正常高水位高于汛期限制水位。若抬高汛期限制水位至正常高水位，并使水庫達到防洪標準，溢洪道寬度需增加25%～45%，導致結果為或工程投資大幅增加，或受地形限制難以實施，因此，最合理的方案就是在溢洪道進口設擋水建筑物。

2 進口橡膠壩設計要點

2.1 定義

橡膠壩是用高強度合成纖維織物做受力骨架，內(nèi)外涂橡膠作保護層，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（或氣）將其充脹，形成的袋式擋水壩。溢洪道進口的橡膠壩由土建工程、壩袋、充排水系統(tǒng)、安全觀測設施四部分組成。

2.2 土建工程

土建工程指溢洪道控制段，由底板及岸墻兩部分組成，為鋼筋混凝土結構。橡膠壩底板高程即溢洪道進口底高程，一般同汛期限制水位，壩長（垂直水流方向）即是溢洪道寬度，均由水庫調(diào)洪演算確定。橡膠壩寬度（順水流方向）按壩袋坍平寬度、安裝和檢修，并滿足溢洪道為寬頂堰，即不小于2.5倍堰頂水深（校核洪水位）確定，一般寬10～20 m，可分成一或二塊。底板厚度按地基梁跨度的1/15左右初擬，一般厚度0.8～1.0 m。岸墻為重力式墻，墻頂高程為校核洪水位另加0.3 m超高，應按水庫正常高水位驟降至汛期限制水位的運行條件確定墻背水坡度，并復核岸墻地基承載力。

壩袋與底板、岸墻接觸部位必須平整光滑，以防止接觸部位漏水和劃破壩袋，因橡膠壩坐落在軟基上，為防止底板及岸墻發(fā)生不均勻沉陷而產(chǎn)生裂縫，底板按彈性地基梁計算配筋，岸墻迎水面需按結構要求配筋。

2.3 壩袋

從上下游水流條件、工程維修管理、壩袋與板墻連接效果等方面考慮，溢洪道進口擋水設施宜采用枕式橡膠壩，為雙錨線錨固、螺栓壓板連接，即在二側墻前趾及底板上各設兩道錨固槽，槽內(nèi)放置壩袋接頭，采用上下壓板、螺栓等固定。壩袋主要設計荷載為袋外靜水壓力和袋內(nèi)充水壓力，內(nèi)外壓力比值1.3～1.6，采用二布三膠由廠家制作。壩頂高程為正常高水位加0.1～0.2 m超高，壩袋設計計算如：徑向強度、有效周長、單寬容積、橫面曲線、錨固槽位置、錨固構件等，采用SL227-98《橡膠壩技術規(guī)范》推薦的公式。

2.4 充排水系統(tǒng)

充水系統(tǒng)從位于庫內(nèi)的集水池取水，經(jīng)潛水泵加壓后，依次通過輸水管道、底板內(nèi)的充排水管道將水送入壩袋內(nèi)，排水系統(tǒng)則是依次通過底板內(nèi)的充排水管道、排水管道將水排入溢洪道下游。集水池位于溢洪道所在庫岸上游庫內(nèi)，具體位置以不影響溢洪道進水及便于布置輸水管道、電力電纜為原則，集水池為封閉式鋼筋混凝土結構，有效容量（汛期限制水位以下）一般取壩袋容量0.5～0.8倍，池頂（內(nèi)部）高程稍高于水庫正常高水位，在池壁上設直徑50 mm、進口用土工布包口的塑料濾水管，濾水管呈梅花狀布置，間距0.8 m左右。

充排水系統(tǒng)設計流量根據(jù)壩袋容量與立壩時間確定，立壩時間一般不超過3 h，管道直徑按經(jīng)濟流速1.5～2.0 m/s確定，材料一般選用鋼管，埋入凍土深以下，用閘閥控制。加壓水泵為潛水泵，置于集水池內(nèi)，通過防水電纜與控制室內(nèi)刀閘聯(lián)接控制。

2.5 安全觀測設施

充水壩袋設置排氣閥和安全溢流設施，排氣閥裝設在壩袋兩端頂部，溢流設施設在充排水管道的另一側，呈“L”型布設于底板和側墻內(nèi)，管徑及管材同充排水管道，管出口底高程不低于壩袋高度的1.3倍，并在出口處設拍門，以防止雜物進入。

壩前水位觀測可在側墻迎水面設水位標尺或側墻背水側設聯(lián)通管，壩袋內(nèi)壓力觀測可采用壩內(nèi)聯(lián)通管。

3 工程運行與管理要求

為保證工程正常運行，延長橡膠壩使用壽命，對工程運行與管理做如下要求：①必須及時清除壩袋和壩袋坍落區(qū)地板上砂、石、泥等雜物，排除危及壩袋安全的漂浮物；②錨固件如有松動，必須按安裝要求旋緊、壓實、補齊，腐蝕嚴重或劈裂的予以更換；③充水前須檢查溢流口和排氣孔，保證其安全、暢通；④壩袋表面可涂刷防老化涂層；⑤冬季立壩擋水前，應在臨水面采取防凍破冰措施。

4 適用條件

目前，橡膠壩袋生產(chǎn)單位如杭州、青島，產(chǎn)品品質(zhì)優(yōu)良，質(zhì)量完全可以保證。橡膠壩單位投資小，僅為常規(guī)閘門的50%～60%，施工技術成熟、工期短，一般不超過一個月，運行維修方便，壩頂可以溢流泄水，加上優(yōu)美的曲線，可成為一道靚麗的風景。綜合考慮，橡膠壩適合長度較大、擋水高度不小于1.5 m的溢洪道進口，對于上游有小泉、溪水或有旅游觀光要求的水庫，應作為首選。

[1]SL227-98，橡膠壩技術規(guī)范[S].

[2]SL253-2000，溢洪道設計規(guī)范[S].