橡膠壩測(cè)流問題的探討

（駐馬店水文水資源勘測(cè)局）

橡膠壩測(cè)流問題的探討

□汪海洋 趙煥平

（駐馬店水文水資源勘測(cè)局）

近年來(lái)，由于城市化進(jìn)程加快，諸如橡膠壩類水利工程的建設(shè)日益增多。橡膠壩水利工程的建設(shè)，提高了水資源的利用，但對(duì)水文站水文要素的觀測(cè)影響較大，水位、流量、流速等水文要素變化不符合常規(guī)，給測(cè)驗(yàn)及整編帶來(lái)困難。如何將橡膠壩影響下的測(cè)驗(yàn)工作做好已突出地?cái)[在面前。文章通過工作中的實(shí)際情況，力圖找出解決問題的方法，提高水文測(cè)驗(yàn)產(chǎn)品的質(zhì)量。

橡膠壩；蓄水；溢流；塌壩

1 駐馬店水文站情況簡(jiǎn)介

駐馬店水文站位于練江河左岸駐馬店市驛城區(qū)老街辦事處黑泥溝村。1956年6月1日由前治淮委員會(huì)設(shè)立為和莊水文站，1957年由省水利廳管理。1958年由駐馬店管理。現(xiàn)由河南省駐馬店水文水資源勘測(cè)局管理。該站是汝河一級(jí)支流練江河上的控制站，流域面積104 km2，屬省級(jí)重要水文站。流域多年平均降雨量920 mm，多年平均徑流量0.30×108m3。

測(cè)站是練江河的控制站，練江河是流入宿鴨湖水庫(kù)一條稍大的河流，特性是匯流快，暴漲暴落，河流呈扇形分布，上游為山丘區(qū)，中下游為平原。測(cè)站以上主要有兩條支流：南練江河和北練江河。下游約150 m處有一支流匯入。測(cè)驗(yàn)河段200 m內(nèi)尚順直。兩岸無(wú)明顯堤防，河堤稍有坍蹋現(xiàn)象。

2 工情概況

測(cè)站上游約1.00km處有混凝土攔河壩一處，左支800 m處有翻板閘一座，上游9 km另一支流有吳樓水庫(kù)，控制面積約2.00 km2。下游約2 km處有橡膠壩一座，直接影響斷面測(cè)流。下游150m處有一支流匯入，約500 m處有一公路橋，約2.50 km處有一鐵路橋。

3 受橡膠壩影響的測(cè)流情況

駐馬店水文局先后有部分水文站處于橡膠壩的影響中，遂平水文站基本斷面更是處于上、下游兩個(gè)橡膠壩中間，使得中、低水時(shí)期測(cè)驗(yàn)斷面基本處于死水狀態(tài)，低速流速儀無(wú)法準(zhǔn)確施測(cè)流量，給測(cè)驗(yàn)工作造成很大困難。為了能有效解決橡膠壩影響下的測(cè)流問題，我們需要弄清楚橡膠壩的一些特性及運(yùn)行規(guī)律。

橡膠壩的一些特點(diǎn)：橡膠壩，或稱橡膠水閘，是用高強(qiáng)度合成纖維織物做受力骨架，內(nèi)外涂敷橡膠作保護(hù)層，加工成膠布，再將其錨固于底板上成封閉狀的壩袋，通過充水（氣）將其充脹形成的袋式擋水壩。壩頂可以溢流，并可根據(jù)需要調(diào)節(jié)壩高，控制水位高低，以發(fā)揮灌溉、發(fā)電、航運(yùn)等效益，是一種近幾年興起的水工建筑物。

橡膠壩的運(yùn)行規(guī)律：橡膠壩的開啟方式，開啟時(shí)向空橡膠囊中注水，在壩基上形成橡膠擋水墻，攔蓄水流開始蓄水。關(guān)閉時(shí)則放出橡膠囊中的水，開始塌壩釋放上游滯水。

橡膠壩在洪水期間由于影響防洪及自身不能抵御大洪水的沖擊，大水期間塌壩，塌壩后河道恢復(fù)至天然狀態(tài)，在基本斷面處可以正常測(cè)流；在平水及枯水期間，橡膠壩處于蓄水狀態(tài)，開始影響基本斷面測(cè)流，在此期間基本斷面處于死水及回流狀態(tài)；蓄水滿開始溢流時(shí)由于水流的連續(xù)性，可以尋找恰當(dāng)?shù)呐R時(shí)測(cè)流斷面測(cè)流。

4 解決方案

橡膠壩影響下的測(cè)流問題主要存在于蓄水期間。蓄水期間基本斷面處的水流基本處于死水、回流狀態(tài)。解決這種情況有4種方法。

4.1 改變測(cè)驗(yàn)方案

橡膠壩蓄水期間，基本斷面處水面加寬，水位升高，水面比降接近于0，水道斷面面積加大，流速急劇衰減，斷面處基本處于死水狀態(tài)。但蓄水時(shí)基本斷面水位不斷升高，應(yīng)該有流量通過，但此部分流量很小。用低速流速儀使用11點(diǎn)法測(cè)流時(shí)表現(xiàn)為上層水流部分點(diǎn)子有微弱流速，下部極少點(diǎn)子有微弱流速，證明下部為死水。此種情況若用常規(guī)測(cè)流方案施測(cè)（水面一點(diǎn)法或0.60）必將造成流量過于偏大。

個(gè)人建議應(yīng)該應(yīng)用5點(diǎn)法或11點(diǎn)法進(jìn)行流量測(cè)驗(yàn)，這樣能客觀上保證流速垂向上正確分布，排除下部死水層的影響，較為準(zhǔn)確的得到流量。

4.2 利用槽蓄變量法進(jìn)行推流

溢流時(shí)根據(jù)水流連續(xù)性原理，在距基本斷面一定距離且沒有支流等水量加入的地方選擇適當(dāng)臨時(shí)斷面進(jìn)行測(cè)驗(yàn)。蓄水期不再實(shí)測(cè)流量，記錄好開始蓄水時(shí)間，待放水時(shí)記錄放水結(jié)束時(shí)間，通過基本斷面的流量在此期間利用河道槽蓄曲線查得蓄水變量進(jìn)行推流。將蓄水變量分?jǐn)偟较鹉z壩開始蓄水時(shí)刻與放水結(jié)束時(shí)刻的時(shí)間段內(nèi)求得流量。這種方法要求了解橡膠壩開始蓄水的時(shí)間及放水結(jié)束的時(shí)間，以及需要建立河道槽蓄曲線和壩上水尺。

4.3 靈活掌握測(cè)流時(shí)機(jī)

以橡膠壩為參照，蓄水開始至蓄水滿，不再施測(cè)流量，待溢流或放水時(shí)及時(shí)施測(cè)流量。此法要求密切注視橡膠壩蓄水時(shí)刻、放水時(shí)刻及溢流時(shí)刻，把握測(cè)流時(shí)機(jī)。

4.4 遷移測(cè)驗(yàn)斷面

為保證流量測(cè)驗(yàn)精度及水量的控制，可以將原水文站測(cè)驗(yàn)斷面進(jìn)行遷移，興建水文測(cè)驗(yàn)設(shè)施。可將斷面遷移至橡膠壩上游不受影響的地方或者將斷面遷移至橡膠壩下游測(cè)流。遷至下游時(shí)需要注意與橡膠壩的距離，距離過近，橡膠壩放水時(shí)水流急劇變化流態(tài)不穩(wěn)，影響流量測(cè)驗(yàn)及人員設(shè)施安全，應(yīng)設(shè)置在水流平穩(wěn)的地方。

5 幾種方案的評(píng)選

第一種方案全部以測(cè)驗(yàn)方式解決了問題，能夠得到經(jīng)過基本斷面的實(shí)際流量過程，比較理想。但是流量測(cè)驗(yàn)工作量大，所需要測(cè)流歷時(shí)較長(zhǎng)。第二種方案能夠控制住經(jīng)過斷面的總水量，但是槽蓄曲線的建立較為困難且此種方法將水量按照蓄、放時(shí)間段進(jìn)行了分配，不能得到流量沿時(shí)間的客觀變化。第三種方案將橡膠壩蓄水期間經(jīng)過斷面的流量視為0進(jìn)行處理，待放水時(shí)施測(cè)滯留壩上部分水量的徑流過程。此法能夠較客觀的控制通過基本斷面的流量過程，水位變化過程與流量變化過程也能相互匹配。但是需要詳細(xì)知道橡膠壩的運(yùn)行情況，并且需要根據(jù)橡膠壩的運(yùn)行情況及時(shí)布設(shè)流量測(cè)次。第四種方案從根本上解決了橡膠壩的影響問題，可以選擇更為良好的測(cè)驗(yàn)斷面監(jiān)測(cè)流量，但是遷移斷面涉及新建測(cè)驗(yàn)設(shè)施、配備測(cè)驗(yàn)設(shè)備等，投資量過大。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，橡膠壩的興建，改變了河道的天然情況，使得水位和各種水文要素的關(guān)系不再緊密甚至相反。受橡膠壩影響的測(cè)站應(yīng)視水情變化情況，采用恰當(dāng)?shù)臏y(cè)驗(yàn)方法，布置有效足夠的流量測(cè)次，才能控制水文要素變化過程。只有結(jié)合工作研究新的情況，選擇恰當(dāng)?shù)臏y(cè)驗(yàn)方法才能收到較為良好的效果。

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1673-8853（2017）04-0032-02

2017-2-22

編輯：劉長(zhǎng)垠 韋詩(shī)佳

汪海洋（1982-），男，工程師，主要從事水文測(cè)驗(yàn)工作。