對水利橡膠壩應(yīng)用的思考與實(shí)踐

王素紅　馬叢鑫

【摘 要】我國水資源不豐足，對于常規(guī)水工建筑物來說，對其投資大但卻有很小的應(yīng)用機(jī)遇，對于老化年久失修的而言，需要很大的年運(yùn)行費(fèi)用。相對來說橡膠壩工程結(jié)構(gòu)簡單、施工方便，對基礎(chǔ)底板的要求不高橡膠壩應(yīng)用范圍廣，經(jīng)濟(jì)實(shí)用，見效快，拆遷、改建機(jī)動靈活，廢棄堆積物少。

【關(guān)鍵詞】橡膠壩；應(yīng)用；實(shí)踐應(yīng)用

在50年代末，高分子合成材料工業(yè)的發(fā)展中一種新型水工建筑物隨之出現(xiàn)，即橡膠壩 。它的受力骨架為高強(qiáng)力合成纖維織物作，內(nèi)外的粘結(jié)保護(hù)層均為合成橡膠，在基礎(chǔ)底板上根據(jù)設(shè)計(jì)的尺寸來做封閉袋形，通過水或氣的壓力使其膨脹，形成擋水壩。可調(diào)節(jié)壩高，壩頂可溢流，起活動壩和溢流堰的作用。與常規(guī)閘比較，橡膠壩具有許多優(yōu)點(diǎn)，如節(jié)省材料，使用較低的造價(jià)；較短的施工期；大跨度，不阻水；自重輕、良好的抗震性能等。在許多方面都廣泛應(yīng)用橡膠壩，例如灌溉、發(fā)電、回灌地下水、防潮蓄灌、防洪、城市園林美化等方面，并且取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)環(huán)境效益。

1.我國橡膠壩的概況

由于高分子聚合材料工業(yè)的發(fā)展，水利水電工程中的橡膠壩、閘、渡槽等水工建筑物在興建和推廣方面得到了良好的有利條件。隨著高分子合成纖維和橡校工業(yè)的不斷發(fā)展，在近30年我國的橡膠壩的科學(xué)研究和工程實(shí)踐中積累了較豐富的經(jīng)驗(yàn)，橡膠壩的技術(shù)越來越成熟。制作橡膠壩的材料質(zhì)地柔軟，可撓性強(qiáng)、彈力大，是一種補(bǔ)充傳統(tǒng)的單調(diào)的磚石結(jié)構(gòu)材料的優(yōu)秀選擇，也開辟了水工建筑的取材的新領(lǐng)域，其結(jié)構(gòu)造型也多種多樣。我國橡膠壩的推廣應(yīng)用有較快的發(fā)展，由于各地的河床不同，為了適應(yīng)不同的河床，我國的橡膠壩提出了許多創(chuàng)新想法應(yīng)用在壩袋結(jié)構(gòu)形式上，并且有皺折堵頭壩袋，壩袋疊加的多袋式橡膠壩、雙向擋水橡膠壩、袋式活動圍堰、帆式橡膠壩和橡膠渡槽等多種形式的橡膠壩被相繼設(shè)計(jì)生產(chǎn)。袋式橡膠壩在初建時(shí)候最為常見，帆式和袋帆混合結(jié)構(gòu)型式相繼發(fā)展出來。以壩袋數(shù)量為單位，又可分為單袋型和多袋型。多袋為兩個(gè)或兩個(gè)以上壩袋疊接組成的，多袋又可分為內(nèi)外胎型和分離疊加型。又可根據(jù)不同數(shù)量的錨固線，分成單錨線和雙錨線兩種。在我國使用頻率高的為鋼螺栓加鋼筋混凝土壓塊和鋼墊板錨固。我國試驗(yàn)成功了用混凝土楔塊錨固壩袋的新技術(shù)代替了用螺栓錨固法可節(jié)約大量鋼材又便于施工，此屬世界首創(chuàng)。之后我國發(fā)明了膠囊充水直接錨固壩袋的方法，亦稱活動橡膠壩，在不需擋水的時(shí)候，就可以先將壩袋水排除，然后再將膠囊中的水排除，從槽中提出。其運(yùn)用靈活方便，可以快速安裝拆卸，保護(hù)工作簡單容易。我國在壩袋與河坡連接形式上也有大的改進(jìn)，利用河道自然梯形斷面采用斜坡式或削成直墻式全錨固連接是原來的舊設(shè)計(jì)方式，這兩種連接形式有許多缺點(diǎn)，如有著復(fù)雜的受力，有許多皺摺存在于坡腳處，壩袋易收到?jīng)_擊而折損，在安裝時(shí)也有一定的難度，同時(shí)因產(chǎn)生摺皺的凹槽而使有效高度大幅度降低，所以都改用胸墻式半球式。之后枕式連接形式又被我國研究人員進(jìn)一步創(chuàng)新研究出，即在壩袋兩端按設(shè)計(jì)斷面做成兩個(gè)堵頭，將壩袋封閉，形如堵頭。當(dāng)壩袋充脹到設(shè)計(jì)高度時(shí)，堵頭與邊墻自由接觸擠緊，從而達(dá)到嚴(yán)密止水的效果是其最大的特點(diǎn)。頂齊平無皺摺受力均勻，壩袋外形基本一致。由于以上種種連接形式上的弱點(diǎn)都被枕式克服了，所以被廣泛采用。

2.橡膠壩的應(yīng)用方向

以橡膠壩特點(diǎn)為基礎(chǔ)，在低水頭大跨度的閘壩工程橡膠壩的使用價(jià)值很高。隨著我國水利事業(yè)的發(fā)展，我國橡膠壩的應(yīng)用范圍也越來越廣泛。

2.1對平原河道進(jìn)行治理

在平原河道上修建橡膠壩攔蓄上游來水和當(dāng)?shù)剞熈?，使農(nóng)田灌溉水量不足的問題得到解決。平原河道水流比較平穩(wěn)，河面比較寬，由于橡膠壩具有跨度大的優(yōu)點(diǎn)，平原河道最適宜修建橡膠壩。在橡膠壩充脹后，可根據(jù)需要來調(diào)節(jié)水量，將當(dāng)?shù)貜搅骱秃恿魃嫌蔚膩硭當(dāng)r蓄，有效地補(bǔ)給了地下水源，為農(nóng)田的灌溉提供了幫助。達(dá)到了水資源的供需的動態(tài)平衡，從而使水資源的可持續(xù)開發(fā)利用有效促進(jìn)。在汛期，膠壩可以完全塌落，提高了行洪能力，防洪減災(zāi)效果十分顯著。達(dá)到了美化環(huán)境、改善生態(tài)環(huán)境、打造了良好的景觀效益的作用。也使旅游經(jīng)濟(jì)的發(fā)展得到有效促進(jìn)和土地資源高效利用等。

2.2對山區(qū)河道進(jìn)行治理

山區(qū)河道坡陡流急，并有大量推移質(zhì)，對橡膠壩不利。長期在改善水流條件、壩址選擇、水工設(shè)計(jì)、錨固結(jié)構(gòu)、壩袋制造和運(yùn)行管理方面加強(qiáng)科研和試驗(yàn)，為橡膠壩在山區(qū)河道推廣和發(fā)展打下基礎(chǔ)。建成蓄水后，昔日的雜草叢生、污水肆溢、骯臟零亂的河道得到較大的改觀，呈現(xiàn)出山水相映的優(yōu)美景象。

3.橡膠壩發(fā)展趨勢和前景

3.1美化城市環(huán)境

在我國城市建設(shè)中，橡膠壩建筑的發(fā)展速度很快。在城鎮(zhèn)化建設(shè)中橡膠壩建筑由于其建筑功能和美化城市的作用實(shí)現(xiàn)了發(fā)展迅速等目的。

在建筑功能方面，城市快速發(fā)展的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)以橡膠壩蓄水、供水、回灌地下水和擋潮蓄灌等功能來實(shí)現(xiàn)。在環(huán)境美化方面，城市的形象和面貌根據(jù)橡膠壩建筑來控制，是城市美的源泉。在社會方面，橡膠壩建筑為人們提供了美麗的恬靜的宜人的自由的公共空間，深受人民的歡迎喜愛。

3.2為污水處理帶來便利

水的第三循環(huán)即為污水處理、凈化、再利用。在橡膠壩建成之后，就會有人對污染源、責(zé)任區(qū)進(jìn)行管理，以城市河道管理的方式來進(jìn)行污水處理，保持河道水質(zhì)水量的良好狀態(tài)。治污總是分為階段性的，從污染比較嚴(yán)重的和重要的河段開始下手，逐步實(shí)現(xiàn)完成一條河的治污和一個(gè)流域的治污的目標(biāo)。

3.3自動化運(yùn)行更方便

橡膠壩管理控制的自動化，僅相當(dāng)于水泵和閘閥的自動控制，是所有水工建筑物中最易實(shí)現(xiàn)自動化的建筑物。管理的自動化，能提高防洪安全保障。在一條河上有多座橡膠壩和其他水利工程，可以實(shí)現(xiàn)河道系統(tǒng)防汛控制信息化和橡膠壩管理的自動化。橡膠壩推動了水利管理的現(xiàn)代化和水利經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)業(yè)化。

3.4促進(jìn)河流兩岸關(guān)系和諧發(fā)展

由于橡膠壩建筑的多種功能，使附近的城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村的人民群眾和經(jīng)濟(jì)社會的聯(lián)系得到加強(qiáng)，也使水利與環(huán)境、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、新能源等方面的合作加深。河流涉及的區(qū)域一般都很廣闊，在橡膠壩建成之后，自然而然人們就會關(guān)心與其利害密切相關(guān)的那段河流，使人們對水的熱愛和保護(hù)水的積極性、創(chuàng)造性得到充分調(diào)動，從而可以長久保證為水環(huán)境的良性運(yùn)行。打個(gè)比方，把河道分段管理，就如同前些年實(shí)行的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的家庭承包責(zé)任制。當(dāng)然，河道分段承包的主體，要比家庭大得多，管理也復(fù)雜得多，但調(diào)動人們的積極性和加強(qiáng)管理責(zé)任是類似的。當(dāng)然，任何時(shí)候河道治理、維護(hù)、開發(fā)、管理都離不開國家主導(dǎo)、指導(dǎo)和社會支持。橡膠壩建筑提升了河流兩岸土地的價(jià)值，帶動了城市的發(fā)展。

4.結(jié)語

橡膠壩有許多優(yōu)點(diǎn)，雖然有廣泛的用途，但是還有許多存在于具體實(shí)踐和應(yīng)用中的問題沒有解決，如壩袋的耐老化和耐磨損問題，壩袋的修補(bǔ)及維護(hù)問題；橡膠壩是隨著科技的發(fā)展而誕生的新型水工建筑物，它必將隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在材料、設(shè)計(jì)、施工及管理等方面得到更進(jìn)一步的發(fā)展和完善。

【參考文獻(xiàn)】

[1]劉興發(fā).淺談橡膠壩的運(yùn)行與維護(hù)[J].水利科技與經(jīng)濟(jì)，2009，（1）：18-191.

[2]張帆，錢剛.橡膠壩在攔河工程應(yīng)用中的分析與探討[J].中國水運(yùn)，2008，8（8）：156-1581.

[3]孫國輝，于明.橡膠壩用于中小河流壅水建筑淺析[J].中國農(nóng)村水利水電，2006，（10）：105-1061.