不同防滲效果下橡膠壩工程需水量分析計算

高 源

(遼寧省葠窩水庫管理局有限責任公司，遼寧 遼陽 111000)

根據建平縣城總體規劃，城區段河道綜合治理工程需在第二牤牛河上建設橡膠壩工程，設計采用充水式橡膠壩，共建設14座，其中在山口河葉柏壽西橋下游修建1座、山口河匯河口下游第二牤牛河上修建1座、2號橋下游第二牤牛河上修建5座、6#橡膠壩和二道漠河匯河口間修建4座、二道漠河匯河口下游修建1座、二道漠河修建2座。橡膠壩建成后，在城區段可形成景觀水面，水面面積約為80.84萬m2。橡膠壩工程蓄水后，運行期間所需補水量為蒸發滲漏損失量、維持水質換水量[1-5]。而對于運行期間滲漏損失量是補水量多少的關鍵，鋪設防滲的材質質量、運行管理及維護等對滲漏量的大小起著決定性因素，為此本文中考慮施工防滲質量，計算了理論、實際兩種情況下橡膠壩工程所需補水量，為橡膠壩工程運行期間水量循環補充提供有效指導。

1 運行方式

結合北方特點，橡膠壩工程蓄水后，補水時間確定為5月初至10月末[6-7]，其他月份不需補水，為了維持橡膠壩蓄水水質清潔，在6月、8月、10月進行集中換水，共3次。根據《建平縣城區段綜合治理工程項目建議書》，在汛期，當橡膠壩溢流水深達到0.3m以上，需塌壩泄洪，見表1。

2 工程蓄水量計算

根據橡膠壩形成的回水面積、回水長度，分別對山口河及山口河匯河口、人民公園1號橋和2號橋之間、6#橡膠壩至二道漠河匯河口、二道漠河等四處橡膠壩工程進行蓄水量計算。

(1)山口河、山口河匯河口。山口河匯河口修建2座橡膠壩，回水至葉柏壽西橋，形成連續水面，回水長度609.00m，回水面積109672.64m2，蓄水量102768.54m3。

(2)人民公園1號橋和2號橋之間。人民公園1號橋和2號橋之間修建5座橡膠壩，回水至1號橋，形成連續水面，回水長度2092.74m，回水面積336720.38m2，蓄水量501333.53m3。

(3)6#橡膠壩至二道漠河匯河口。6#橡膠壩至二道漠河匯河口修建5座橡膠壩，回水至6#橡膠壩，形成連續水面，回水長度1950.00m，回水面積339817.86m2，蓄水量521705.29m3。

(4)二道漠河。二道漠河修建2座橡膠壩，回水至萬壽大橋，形成連續水面，回水長度892.00m，回水面積22169.33m2，蓄水量152085.66m3。

經計算，橡膠壩工程總蓄水量127.8萬m3。

3 橡膠壩工程運行期補水量計算

3.1 維持水質換水量

為保障橡膠壩工程蓄水后水質清潔，在運行期間集中換水3次，分別在6月、8月、10月，每次換水量按照蓄水量的20%考慮[8]，即每次換水量為25萬m3，總共換水量75萬m3。

表1 橡膠壩特性表

3.2 損失水量

3.2.1 滲漏損失量

本工程河道防滲設計采用500g復合土工膜，材料為聚乙烯土工膜，二布一膜。參照SL 18—2004《渠道防滲工程技術規范》中渠道滲漏損失量計算規范進行計算，計算公式如下[9]：

(1)

本工程河道平均濕周148.16m，橡膠壩形成水面回水長度5.57km。理論情況下，保證施工防滲質量好，本次土工膜滲透系數取10-7cm/s，即土工膜滲漏量0.00864m3/(m2·d)，經計算滲漏損失流量為0.083m3/s，日滲漏量0.71萬m3，運行過程總滲漏損失水量131.2萬m3。

考慮施工防滲質量因素，參照SL 18—2004中“5.2.2渠道防滲結構的允許最大滲漏量及適用條件”，埋鋪式膜料允許最大滲漏量0.04～0.08m3/(m2·d)。本工程防滲比渠道防滲質量要求高，采用上述允許最大滲漏量是偏大的。綜合考慮國內橡膠壩工程的實施經驗效果，滲透系數在1～2cm/d，與實際是比較接近的，當施工防滲質量良好時，滲透系數取1cm/d，當施工防滲質量一般時，滲透系數取2cm/d。

考慮施工防滲質量，本工程按滲透系數1cm/d和2cm/d兩種情況分別進行計算，即土工膜滲漏量0.01～0.02m3/(m2·d)，經計算滲漏損失流量為0.096～0.192m3/s，日滲漏量0.83萬～1.66萬m3，運行過程總滲漏損失水量151.9萬～303.8萬m3，即施工防滲質量良好者取小值，質量一般者取大值，見表2。

根據上述兩種情況的計算，理論情況下，保證施工防滲質量好，日滲漏量0.71萬m3，運行過程滲漏損失水量131.2萬m3。

實際情況下，考慮施工防滲質量因素，日滲漏量0.83萬～1.66萬m3，運行過程滲漏損失水量151.9萬～303.8萬m3，即施工防滲質量良好時，滲漏損失水量151.9萬m3，施工防滲質量一般時，滲漏損失水量303.8萬m3。

3.2.2 蒸發損失量

橡膠壩蓄水后形成的水面總面積為80.84萬m2，根據《遼寧省水資源》[10]，在1956—2000年水面蒸發量(E601)等值線圖查得，本工程區域平均水面蒸發量為1080mm。采用葉柏壽蒸發站1980—2000年平均水面蒸發量月分配比例，計算本工程區月分配水面蒸發量，見表3。

經計算，橡膠壩蓄滿水形成水面后，橡膠壩運行過程蒸發損失量為64.1萬m3。

3.2.3 損失量計算

理論情況下，蒸發滲漏損失量共計195.3萬m3。實際情況下，蒸發滲漏損失量共計216萬～367.9萬m3。損失水量逐月分配結果見表4。

表2 實際情況下滲漏量計算成果表

表3 蒸發損失量月分配

表4橡膠壩工程滲漏、蒸發損失水量統計表

單位：萬m3

3.3 所需補水量

橡膠壩工程初次蓄水后，蓄水量127.79萬m3。在橡膠壩工程運行期間所需補水量為換水量和損失量，理論情況下所需補水量為270.3萬m3，實際情況下所需補水量為291萬～442.9萬m3，即施工防滲質量良好者取小值，質量一般者取大值，見表5。

表5橡膠壩工程所需補水量統計表

單位：萬m3

4 結語

本文通過對橡膠壩進行所需補水量分析與計算，確定了理論、實際兩種情況下需要補充的水量，包括蒸發滲漏損失量與維持水質換水量，基本能夠作為橡膠壩運行期間所需補水量要求。為了持續保持水面，必須確保滲漏損失量在規定的范圍內，建議在施工期間確保河道防滲復合土工膜質量、施工過程質量合格、膜與膜之間焊接要達到質量要求，另外橡膠壩工程建設完畢后，以一處橡膠壩作為蓄水試驗，驗證橡膠壩運行過程漏失程度，并逐段開展橡膠壩工程的蓄水。