細河橡膠壩群汛期的調度與運行
楊秋光
（阜新市水利勘測設計研究院，遼寧阜新 123099）
【摘要】 橡膠壩是近些年來我國城市河道生態(tài)建設中常用的新型蓄水建筑物．，本文通過對細河干流阜新城市段上修建的12座橡膠壩工程的汛期聯(lián)合調度方法進行初步探討，分析了橡膠壩調度的主要問題及技術難點，提出了橡膠壩群在汛期調度運行的方式。
【關鍵詞】 橡膠壩群；汛期運行；聯(lián)合調度
中圖分類號：TV64 文獻標志碼：A 文章編號：1005-4774( 2015) 08-0065-03
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。細河由東向西城區(qū)而過，近十年來，為開發(fā)利用細河的洪水資源，阜新市在細河干流城區(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攔蓄過境水量，在細河阜新城區(qū)段形成帶狀水而12. 3km，水面面積188萬m2，總蓄水量235萬m3，發(fā)揮著補給城區(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年建設完畢的細河景區(qū)（細河城市中心段）獲建設部頒發(fā)的“人居環(huán)境獎”。居安思危，必須深刻認識到：由于橡膠壩群工程蓄水能力較大，塌壩需要的時間較長，當汛期洪水到來時，如果調度運用不當，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，研究制訂切實可行的橡膠壩調度運用方案，對工程安全度汛至關重要。
2現(xiàn)狀管理與運行中的問題
細河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。受壩體特殊結構的限制，在實際應用過程中，橡膠壩群在汛期的調度與運行方面存在諸多困難，主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
2.1 工程運行受限條件較多，需專人管護
橡膠壩是我國城市生態(tài)河道建設中出現(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。但由于橡膠壩壩體自身特殊的結構，其蓄水高度和運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，在實際運行過程中，幾乎無法實現(xiàn)全部自動化管理。
2.2壩體溢流流量有限，安全泄量偏小
橡膠壩是柔性結構，當壩頂過流時，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，在充壩運行狀態(tài)下，設計允許壩上溢流水頭一般為0.4-0.6m，對應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行，造成橡膠壩在充壩運行過程中的泄量有限。
2.3預警時間短，調度不便
橡膠壩的充壩和坍壩需要通過向壩袋內(nèi)充、排水的方式來實現(xiàn)，充壩時間一般為2 -3h，坍壩的時間一般為l -2h，因此在調度方面需要有足夠的預警時間，以保證調度目標的實現(xiàn)，不適合應對突發(fā)洪水等非常調度狀態(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．.細河8號橡膠壩過壩流量346m3/s，達到細河城市段10年一遇的洪峰流量，但由于城市中心段的3 -6號橡膠壩同時塌壩，造成2號橡膠壩過壩流量達到628m3/s，已接近細河城市段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
上述三個問題可以總結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)對橡膠壩群塌壩時問要求的矛盾。為了綜合應對橡膠壩群的運行安全與城市防洪安全的矛盾，應加強對河道梯級橡膠壩群安全運行的分析與研究，以聯(lián)合調度為出發(fā)點，科學合理地制定橡膠壩群汛期運行方式。
3 對細河橡膠壩群汛期調度運行方式的建議
3.1 制定明確的調度原則
為保證汛期河道的防洪安全與橡膠壩群工程的運行安全，必須確定橡膠壩群的調度原則。
a．汛期橡膠壩實施限蓄，在保證細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．多預案并存，對不同級別的洪水采取不同的應對方案，必須保障橡膠壩的安全運行。
c．統(tǒng)一調度，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．實現(xiàn)水情跟蹤預報，依靠準確、及時的水文情報和水文預報，做到蓄泄兼顧，調度得當。
3.2 橡膠壩群汛期調度運行方式
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）各橡膠壩均應按照汛限水位運行，汛限水位為正常蓄水位以下1m，此時的庫區(qū)蓄水量僅為正常蓄水量的36%。主汛期（一般為7月中旬-8月中句），在得到氣象部門大雨預報后，必須提前24h塌壩運行，恢復原河床斷面，宣泄洪水。
3.2.2洪水分級，多預案應對
應按洪峰流量大小進行分級。不同級別的洪水對應不同的橡膠壩控制運用方案。建議洪水級別可分為三級，即小型洪水、一般洪水和設計洪水。設4為設計允許壩上溢流水頭所對應的溢流流量，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．小型洪水預案：當O≤A時，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備。
b．一般洪水預案：當A<Q≤B時，為一般洪水，此時需要塌落1/3 - 1/2壩袋泄洪，為完全塌壩爭取時問。市防汛辦及時向市水利局領導報告水情，并通知橡膠壩管理單位準備完全塌壩，迎接洪水。
c．設計洪水預案：當O>B時，為設計洪水，此時需要全部塌壩泄洪。橡膠壩管理單位在防汛部門的指導下，確保河道的防洪安全和橡膠壩的運行安全。
3.2.3地域管理，統(tǒng)籌調度
按照細河橡膠壩的分布，1 1號壩距10號壩3. lkm，9號壩距8號壩Skm，有較充沛的洪水演進時間。可實行地域管理，即將12座橡膠壩分為新邱段、阜蒙縣段、城市，11心段三部分，由阜新市防汛指揮部統(tǒng)籌調度，科學管理。在得到洪水即將來臨預報后，按橡膠壩控制預案，當預報發(fā)生設計洪水時，優(yōu)先塌落城市中心段的I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開，避免人為加大自然來水洪峰流量。應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。
3.2.4依托水情預報，積極調控
橡膠壩群在汛期運行過程中要做到蓄泄兼顧、調度得當，準確、及時的水文情報、水文預報是前提保證。
上游來水是隨機的，洪水預報必須是一個動態(tài)的過程，貫穿橡膠壩洪水調度的始終。阜新市氣象局應建立重要天氣及時報告制度，當細河流域有較大降雨叮能時，應提前1- 3d通知市防辦和有關單位。當細河上游發(fā)生較大降雨時，阜新市水文局駐市防辦水情值班人員應根據(jù)細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測數(shù)據(jù)，快速預報出細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機，避免水大時無法利用、水小時不能完全利用的情況發(fā)生。
4結語
橡膠壩是我國城市生態(tài)河道建設中出現(xiàn)的一種新型蓄水工程。其工程效益的發(fā)揮，關鍵在合理科學的調度運行。本文通過對阜新市細河干流橡膠壩群汛期安全運行與調度的研究，提出了具有細河橡膠壩群特色的運行方案，具有很高的實用性。同時對各地橡膠壩群汛期的綜合調度運行也有較好的借鑒作用。
參考文獻
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