淺談恩施市東門橡膠壩運行管理

伍學殊+尹曉冰+劉亮+胡叢笑

摘 要：筆者對恩施市東門橡膠壩工程的調度管理及運行進行了充分闡述和研究，對在運行管理中發現的常見問題提出了解決方案，給同類工程以參考。

關鍵詞：充水式橡膠壩 調度管理 檢查 觀測

從結構屬性上來說，橡膠壩整體結構屬于薄壁柔性結構。此類型的水工建筑，是伴隨著高分子合成材料得到迅猛發展而延伸出來的新型建筑。橡膠壩最初在十九世紀五十年代出現于美國洛杉磯，整個建筑壩體高為1.52m，長為6.1m，壩袋膠布厚為3mm，強度為90kN/m。在首座橡膠壩出現之后，全世界范圍內相繼出現橡膠壩。我國最早是于十九世紀六十年代開展了橡膠壩研制建設工作，花費一年時間興建了我國首座橡膠壩——北京右安門橡膠壩，整體壩高為3.4m，壩頂長37.6m。這個建筑物，經歷了更換壩袋，現在還在正常使用運行當中。通常來說，橡膠壩的運行環境大致與水閘相同，從特點上來對比，可以有幾個突出的特點：第一，橡膠壩的造價比水閘成本低，通過多年來的經驗總結，可以降低成本25%～60%左右。第二，施工期短。壩袋只需3天～15天即可安裝完畢。第三，由于從整體結構來說，整個壩體屬性為柔性軟殼結構，相應對于地震以及波浪沖擊等抗外力影響比較穩定，并且還具有能夠美化城市建設園林風景。第四，整個坑體建設好后，維修成本較為低廉，從整體運行來說方便管理。下面筆者根據恩施市東門橡膠壩工程實例淺談下橡膠壩的運行調度管理。

1.工程概況

恩施市東門橡膠壩工程位于恩施自治州首府恩施市城區東門清江河干流，由長江水利水電勘測設計院設計，壩袋由山東煙臺天圣橡膠壩集團公司生產提供，于2004年10月由中國葛州壩水利水電集團有限公司開始修建，2005年8月正式投入充壩蓄水運行，具有發電、旅游開發、城市生態園林美化等功能，整體壩高為6m，整個壩長度為96m、可以進行蓄水過流水，并且整個水位可以達到8m以上，通過整體壩區進行尾水達到4km左右，這也是當膠我國最具有代表性的充水式橡膠壩擋水建筑。壩底基板采用高強度鋼筋混凝土澆筑而成，壩袋雙向錨固壓板及錨固螺栓錨固，壩袋采用三布四膠結構，壩袋總厚度18毫米。充排水系統及電器設備機房布置在電站一側，橡膠壩邊墩錨固槽之下，配備有90 kw每小時1200立方米排水泵三臺，55kw每小時1080立方米充水泵二臺，自排系統一套，排水塌壩可采用自流排放與機泵強排相結合的排水系統，并設有自動控制及監控系統。

2.調度管理及操作運行

隨著高分子含成材料工業的迅速發展，一種新型的水工擋水建筑物——橡膠壩，在我國的大小河流廣泛應用，構造簡單、節省三材，造價低，建造工期短，自重輕，“以水擋水”可在設計高度范圍內根據需要隨意調節壩頂高度，不影響汛期行洪。

依照恩施清江河梯級開發的詳細情況，再通過與整個城市區域防洪系統的結合，綜合考慮了水文、氣候、以及地質環境等因素。在進行橡膠壩管理時需要做到以下幾個方面的工作：首先，明確工程結構原理及意圖，采積雨情水情、水文、氣象信息；經常檢查、定期檢查、特別檢查；壩袋觀測、壓力觀測、水情水流形態觀測，庫區水質觀測，確保橡膠壩安全運行。從而才能保證避免工程事故的發生。

其次，在進行管理的工作人員，需要對整體的橡膠壩工程設計意圖，以及整個橡膠壩結構和原理做仔細的了解。對整核心管理工作中的橡膠壩袋、控制中心以及錨固結構等方面進行仔細的規劃與布署。壩袋作為一種柔性薄殼結構，在充脹時承截著多方面的內壓和外壓，在這些外力的作用下形狀變化自由度較大，當壩頂溢流時對水流脈沖反應靈敏、易于產生振動。特別是壩袋內多種原因產生的氣體，尤其是在上下游水位差較大時振動更為強烈。同時對基礎底板，上下游防沖防滲設施，邊墻邊翼護坡、錨固結構、設計范圍內壩頂允許最大過流量，每一個操作流程需要進行熟練地掌握，確保安全生產的穩定開展。

再次，管理工作人員，需要對于水文水情資料進行收集整，根據恩施地處武陵山區氣相信息進行分類總結。由于此地區的氣候形態為亞熱帶季風天氣，在整個壩區范圍內，容易出現雷電暴雨現象。從而，極容易造成壩區的洪水陡漲，而且整個壩區中的河水泥沙流量比較大，壩袋受到沖刷后磨損比率也相應增加，而且整個壩區中的飄流雜物也會對整體壩袋進行損壞，從而需要管理工作人員不斷地更新與采集最新的信息，提前做好每一項防范工作。

然后，在進行日常管理工作過程中，需要對整體橡膠壩工程系統進行常規檢查，制度好檢查流程與檢查周期。對于重要的組成部分，比如：水泵、電器等設備、充排水管道、超壓溢流管閥門、充排水電機、電動閥門、壓力監視器、河床淤積、上下游護坦、通訊設施需要一個月進行多次檢查，保證整體系統的運行正常。在每一次汛期前后，需要針對整體橡膠壩進行全面檢查，檢查的同時對機組設備要進行保養。保證每一次汛期到來之前，每一個工程組成部分都能滿足防汛要求。在汛期過后，重點要對壩袋磨損情況進行檢查與統計，重點針對錨固系統以及沙塌壓游積壩袋等方面進行巡查。在進行巡查過程中，還需要及時更換被磨損以及塌壓壩袋，對于河面漂浮物進行及時清理。如果遇到特大洪水等特殊情況時，還需要對整體橡膠壩工作進行全面檢查，如果出現工程主體損壞情況，要如實像有關部門進行及時通報。

最后，通過幾種觀測形式，來增強橡膠壩管理工作的開展。第一，需要針對整體壩袋進行觀測，對于出現變形老化的情況要進行及時調整。壩區進行泄洪時，要及時對壩區河流漂浮物進行觀測與清理，避免對壩袋建成損壞。同時，如果壩頂溢流時出現過大振動情況的發展，要及時采取相應的措施，避免對壩袋造成拉傷。第二，當壩袋進行充脹蓄水時，水位的不斷變化，會增大壩袋的承載壓力，如果超過了設計范圍內的壓力，需要及時采取相應措施進行降壓調節。第三，對于水位、水質也需要進行進行觀測，這是保證橡膠壩受控制的重要手段，壩頂流流量要嚴格進行調節與控制，如果發現一些不良流態時，需要通過相應的處理措施來進行調節，保證整個壩區的安全運行。endprint

3.橡膠壩運行過程常問題及應對措施

通過對恩施市東門橡膠壩工程進行管理工作多年經驗來看，取得并積累了較多的成功經驗，但也存在一些對整體工程運行有影響的問題。

第一，由于整個橡膠壩是當前最高的橡膠壩工程，據資料顯示，在亞州也是絕無僅有，整個壩區能夠攔截水量達到200多萬m3，但是如果上游水電站開動發電時，會影響到壩頂溢流流量變化，從而對整本壩袋受力異常，容易對壩袋造成損壞。

第二，在橡膠壩運行過程中，如果出現緊急塌壩時，為了在短時間內滿足河道行洪要求，多數都是采用機泵強排與自流排放相結合的方式進行排流。這樣的排流形式，會造成有一定水量無法排出，嚴重地影響到了壩袋的使用壽命。

第三，沖水式橡膠壩泵房的布置出存在一定的問題。由于這些機房多數建于壩肩護坡河床之下，整個機房中存在著濕度大、通風差的問題。這樣會造成電機和控制設備受潮，很大程度上降低了整個設備的靈敏度，如果出現緊急情況，嚴重地威脅到了壩袋與防洪工作的順利開展。

對于在橡膠壩運行過程所暴露出的這些問題，管理工作人員需要針對這些問題進行經常性的保養維護。尤其是對于電動閘閥以及電機設備的防潮處理與調試。定期做好機組同心度的核校工作，與此同時，還需要對于機泵設備及時進行加注黃油與清洗工作，保證機泵設備的正常工作。如果出現上游水量較大時，要采用自流旁通管將煙斗內余水向機房集水井緩慢自流排放，再利用集水井深井泵進行壩外排水。有效地減輕了自流對壩袋的吸附力，也可以消除煙斗現象。從而有效地消除振動，減少了磨損，延長了整體橡膠壩的使用壽命。

從十九世紀以來，我國橡膠壩的推廣與應用可謂是一波三折。通過這些年的發展與研究，突破了諸多的技術難題，已經在整套橡膠壩科研設計、以及施工管理等方面得到了相應的發展。并且已經具備了相當成熟的制造與防護技術，同時也具備了推廣應用的條件 。

橡膠壩雖然很少維修，不像常規鋼閘門那樣需要定期涂刷油漆防銹，為了保證橡膠壩的使用壽命，要制定出相應的運行管理制度，做到定期進行巡查。汛前要進行觀測分析，汛后要檢查河流漂浮物對壩袋造成的損害程度。依照當地的不同氣候、水文特征，收集整理出相應的數據以確保在防洪工作的順利開展。筆者對恩施市東門橡膠壩工程的調度管理及運行進行了充分闡述和研究，對在運行管理中發現的常見問題提出了解決方案，給同類工程以參考。恩施東門橡膠壩通過近幾年運行，情況良好。endprint