細(xì)河橡膠壩群汛期的調(diào)度與運(yùn)行

楊秋光

(阜新市水利勘測設(shè)計(jì)研究院， 遼寧 阜新 123099)

細(xì)河橡膠壩群汛期的調(diào)度與運(yùn)行

楊秋光

(阜新市水利勘測設(shè)計(jì)研究院， 遼寧 阜新 123099)

橡膠壩是近些年來我國城市河道生態(tài)建設(shè)中常用的新型蓄水建筑物。本文通過對細(xì)河干流阜新城市段上修建的12座橡膠壩工程的汛期聯(lián)合調(diào)度方法進(jìn)行初步探討，分析了橡膠壩調(diào)度的主要問題及技術(shù)難點(diǎn)，提出了橡膠壩群在汛期調(diào)度運(yùn)行的方式。

橡膠壩群；汛期運(yùn)行；聯(lián)合調(diào)度

1 基本情況

阜新市位于遼寧省西部的低山丘陵區(qū)，屬于資源型缺水城市。細(xì)河由東向西城區(qū)而過，近十年來，為開發(fā)利用細(xì)河的洪水資源，阜新市在細(xì)河干流城區(qū)段26.3km范圍內(nèi)先后興建了12座橡膠壩，蓄水高度均為2.5m。這些梯級橡膠壩能夠最大限度地?cái)r蓄過境水量，在細(xì)河阜新城區(qū)段形成帶狀水面12.3km，水面面積188萬m2，總蓄水量235萬m3，發(fā)揮著補(bǔ)給城區(qū)地下水和打造濱河景觀工程的作用，極大地改善了細(xì)河兩岸及周邊地區(qū)的生態(tài)與環(huán)境(見下圖)。其中，2005年建設(shè)完畢的細(xì)河景區(qū)(細(xì)河城市中心段)獲建設(shè)部頒發(fā)的“人居環(huán)境獎(jiǎng)”。居安思危，必須深刻認(rèn)識到：

細(xì)河干流阜新城市段橡膠壩群分布示意圖

由于橡膠壩群工程蓄水能力較大，塌壩需要的時(shí)間較長，當(dāng)汛期洪水到來時(shí)，如果調(diào)度運(yùn)用不當(dāng)，將會直接影響阜新市城區(qū)和橡膠壩工程的防洪安全。因此，研究制訂切實(shí)可行的橡膠壩調(diào)度運(yùn)用方案，對工程安全度汛至關(guān)重要。

2 現(xiàn)狀管理與運(yùn)行中的問題

細(xì)河12座橡膠壩全部采用充水式，壩袋為兩布三膠的氯丁橡膠合成錦綸帆布。受壩體特殊結(jié)構(gòu)的限制，在實(shí)際應(yīng)用過程中，橡膠壩群在汛期的調(diào)度與運(yùn)行方面存在諸多困難，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1 工程運(yùn)行受限條件較多，需專人管護(hù)

橡膠壩是我國城市生態(tài)河道建設(shè)中出現(xiàn)的一種新型水工建筑物，具有投資省、見效快、造型優(yōu)美等優(yōu)點(diǎn)[1]。但由于橡膠壩壩體自身特殊的結(jié)構(gòu)，其蓄水高度和運(yùn)行工況的影響因素很多。如：內(nèi)外水壓力、水溫、氣溫、泥砂等等，在實(shí)際運(yùn)行過程中，幾乎無法實(shí)現(xiàn)全部自動化管理。

2.2 壩體溢流流量有限，安全泄量偏小

橡膠壩是柔性結(jié)構(gòu),當(dāng)壩頂過流時(shí),壩袋受水流脈動壓力的影響,易產(chǎn)生振動。為了有效避免壩體出現(xiàn)共振和“V”形流等問題，在充壩運(yùn)行狀態(tài)下，設(shè)計(jì)允許壩上溢流水頭一般為0.4～0.6m[2]，對應(yīng)的溢流流量全部低于河道5年一遇的洪水流量。超過允許水頭后須坍壩運(yùn)行，造成橡膠壩在充壩運(yùn)行過程中的泄量有限。

2.3 預(yù)警時(shí)間短，調(diào)度不便

橡膠壩的充壩和坍壩需要通過向壩袋內(nèi)充、排水的方式來實(shí)現(xiàn)，充壩時(shí)間一般為2～3h，坍壩的時(shí)間一般為1～2h，因此在調(diào)度方面需要有足夠的預(yù)警時(shí)間，以保證調(diào)度目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，不適合應(yīng)對突發(fā)洪水等非常調(diào)度狀態(tài)。

2013年7月15日晚到次日凌晨，遼寧省阜新市普降大到暴雨，局部大暴雨。全市平均降水量102.3mm，最大降水量212.6mm，市區(qū)降水量157.2mm。細(xì)河8號橡膠壩過壩流量346m3/s，達(dá)到細(xì)河城市段10年一遇的洪峰流量，但由于城市中心段的3～6號橡膠壩同時(shí)塌壩，造成2號橡膠壩過壩流量達(dá)到628m3/s，已接近細(xì)河城市段20年一遇的洪峰流量，加大了河道的防洪壓力。

2.4 問題分析

上述三個(gè)問題可以總結(jié)為河道景觀蓄水與主城區(qū)防洪之間的矛盾、主城區(qū)和下游地區(qū)對橡膠壩群塌壩時(shí)間要求的矛盾。為了綜合應(yīng)對橡膠壩群的運(yùn)行安全與城市防洪安全的矛盾，應(yīng)加強(qiáng)對河道梯級橡膠壩群安全運(yùn)行的分析與研究，以聯(lián)合調(diào)度為出發(fā)點(diǎn)，科學(xué)合理地制定橡膠壩群汛期運(yùn)行方式。

3 對細(xì)河橡膠壩群汛期調(diào)度運(yùn)行方式的建議

3.1 制定明確的調(diào)度原則

為保證汛期河道的防洪安全與橡膠壩群工程的運(yùn)行安全，必須確定橡膠壩群的調(diào)度原則。

a.汛期橡膠壩實(shí)施限蓄，在保證細(xì)河安全度汛的前提下，兼顧景觀蓄水的要求，確立防洪安全第一的思想。

b.多預(yù)案并存，對不同級別的洪水采取不同的應(yīng)對方案，必須保障橡膠壩的安全運(yùn)行。

c.統(tǒng)一調(diào)度，統(tǒng)籌管理，按地域綜合考慮新邱段、阜蒙縣段、城市中心段的城市防洪安全。

d.實(shí)現(xiàn)水情跟蹤預(yù)報(bào)，依靠準(zhǔn)確、及時(shí)的水文情報(bào)和水文預(yù)報(bào)，做到蓄泄兼顧，調(diào)度得當(dāng)。

3.2 橡膠壩群汛期調(diào)度運(yùn)行方式

3.2.1 限蓄原則，防洪為先

為了保證工程安全度汛，汛期(6月1日—9月20日)各橡膠壩均應(yīng)按照汛限水位運(yùn)行，汛限水位為正常蓄水位以下1m，此時(shí)的庫區(qū)蓄水量僅為正常蓄水量的36%。主汛期(一般為7月中旬—8月中旬)，在得到氣象部門大雨預(yù)報(bào)后，必須提前24h塌壩運(yùn)行，恢復(fù)原河床斷面，宣泄洪水。

3.2.2 洪水分級，多預(yù)案應(yīng)對

應(yīng)按洪峰流量大小進(jìn)行分級。不同級別的洪水對應(yīng)不同的橡膠壩控制運(yùn)用方案。建議洪水級別可分為三級，即小型洪水、一般洪水和設(shè)計(jì)洪水。設(shè)A為設(shè)計(jì)允許壩上溢流水頭所對應(yīng)的溢流流量，B為半塌壩情況下允許壩上溢流最大水頭所對應(yīng)的溢流流量。A、B為洪水分級的界限值，上游流量為Q。

a.小型洪水預(yù)案：當(dāng)Q≤A時(shí)，為小型洪水，橡膠壩不塌壩，上游洪水完全通過壩頂溢流下泄。市防辦通知橡膠壩管理單位做好塌壩的準(zhǔn)備。

b.一般洪水預(yù)案：當(dāng)A

c.設(shè)計(jì)洪水預(yù)案：當(dāng)Q>B時(shí)，為設(shè)計(jì)洪水，此時(shí)需要全部塌壩泄洪。橡膠壩管理單位在防汛部門的指導(dǎo)下，確保河道的防洪安全和橡膠壩的運(yùn)行安全。

3.2.3 地域管理，統(tǒng)籌調(diào)度

按照細(xì)河橡膠壩的分布，11號壩距10號壩3.1km，9號壩距8號壩5km，有較充沛的洪水演進(jìn)時(shí)間?？蓪?shí)行地域管理，即將12座橡膠壩分為新邱段、阜蒙縣段、城市中心段三部分，由阜新市防汛指揮部統(tǒng)籌調(diào)度，科學(xué)管理。在得到洪水即將來臨預(yù)報(bào)后，按橡膠壩控制預(yù)案，當(dāng)預(yù)報(bào)發(fā)生設(shè)計(jì)洪水時(shí)，優(yōu)先塌落城市中心段的1號、3號、5號、7號四座橡膠壩，次之為阜蒙縣段和新邱段的9號、11號橡膠壩，如洪水進(jìn)一步發(fā)展， 則所有橡膠壩全部塌落，各橡膠壩群的塌落間隔時(shí)間為10min。

橡膠壩塌壩必須在最大洪峰到來之前完成，塌壩造成的壩前蓄水出流過程須與上游來水洪峰流量錯(cuò)開，避免人為加大自然來水洪峰流量。應(yīng)盡最大努力人為造峰，使洪水成為平緩肥胖型過程，而不是陡漲陡落的尖瘦型過程。即遵循峰小量大原則，確保工程安全[3]。

3.2.4 依托水情預(yù)報(bào)，積極調(diào)控

橡膠壩群在汛期運(yùn)行過程中要做到蓄泄兼顧、調(diào)度得當(dāng)，準(zhǔn)確、及時(shí)的水文情報(bào)、水文預(yù)報(bào)是前提保證。

上游來水是隨機(jī)的，洪水預(yù)報(bào)必須是一個(gè)動態(tài)的過程，貫穿橡膠壩洪水調(diào)度的始終。阜新市氣象局應(yīng)建立重要天氣及時(shí)報(bào)告制度，當(dāng)細(xì)河流域有較大降雨可能時(shí)，應(yīng)提前l(fā)～3d通知市防辦和有關(guān)單位。當(dāng)細(xì)河上游發(fā)生較大降雨時(shí)，阜新市水文局駐市防辦水情值班人員應(yīng)根據(jù)細(xì)河城市段上游的朱家洼子雨量站、城市段的海州水文站的實(shí)測數(shù)據(jù)，快速預(yù)報(bào)出細(xì)河干流上游來水的洪峰流量、洪水過程。依此來決定橡膠壩的調(diào)度方式。分析降雨產(chǎn)流趨勢，提供梯級橡膠壩開始攔蓄尾部洪水的時(shí)機(jī)，避免水大時(shí)無法利用、水小時(shí)不能完全利用的情況發(fā)生。

4 結(jié) 語

橡膠壩是我國城市生態(tài)河道建設(shè)中出現(xiàn)的一種新型蓄水工程。其工程效益的發(fā)揮，關(guān)鍵在合理科學(xué)的調(diào)度運(yùn)行。本文通過對阜新市細(xì)河干流橡膠壩群汛期安全運(yùn)行與調(diào)度的研究，提出了具有細(xì)河橡膠壩群特色的運(yùn)行方案，具有很高的實(shí)用性。同時(shí)對各地橡膠壩群汛期的綜合調(diào)度運(yùn)行也有較好的借鑒作用。

[1] 高本虎.橡膠壩工程技術(shù)指南[M].北京：中國水利水電出版社，2004：2-3.

[2] 靳國厚，侯作岐.橡膠壩壩頂溢流水深的探討[N].中國水利報(bào)，2000.

[3] 徐智延，孫延璽.沂河梯級橡膠壩汛期調(diào)度運(yùn)用原則探討[J].中國水利，2008(10)：61-62.

Scheduling and operation of Xihe rubber dam group during flood season

YANG Qiuguang

(FuxinWaterConservancySurveyandDesignInstitute,Fuxin123099,China)

Rubber dam belongs to novel water storage structures which are commonly used in urban river ecological construction in China in recent years.In the paper,joint scheduling method of 12 rubber dam projects constructed on Xihe River trunk Fuxin urban section is primarily discussed.Main problems and technical difficulties of rubber dam scheduling are analyzed.Scheduling and operation mode of rubber dam groups during flood season are proposed.

rubber dam group;operation during flood season;joint scheduling

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2015.09.021

TV64

A

1005-4774(2015)08-0065-03