沂河梯級橡膠壩防洪對策探討

司維珂

（淄博市南水北調(diào)工程建設(shè)管理有限公司，山東 淄博 255000）

橡膠壩防洪在我國防洪體系扮演著重要角色。山東臨沂城區(qū)段沂河干支流近年來建成多處橡膠壩,且上下串通、水面連接,已形成名副其實的梯級橡膠壩群。但是沂河河道是防洪骨干河道，洪水洪峰期有非常高的流動速度，調(diào)度是其重要環(huán)節(jié)，若調(diào)度出現(xiàn)問題，會引起沂河洪水災(zāi)害，導(dǎo)致橡膠壩和下游河道安全性與穩(wěn)定性的下降。所以針對沂河汛期洪水，建立合理梯級橡膠壩的防洪戰(zhàn)略是非常必要的。

1 工程概況

臨沂市共擁有大小河流1800 余條，10 km 以上的河流有251 條，全市水資源總量55 億m3。市區(qū)依河而建，沂河從北向南穿過市區(qū)，其最大支流祊河從西向東穿過市區(qū)西北部，至市區(qū)中部匯入沂河。過去因長期投入不足，河道存在諸多問題，濕地面積小，蓄水能力小；河堤均為土堤，退化嚴(yán)重；堤坡和河灘上雜草叢生，坑洼不平，河道防洪能力差。近幾年，市委、市政府從全市發(fā)展的戰(zhàn)略高度，提出加快構(gòu)筑以沂、沭河為骨架的水網(wǎng)體系，優(yōu)化水資源配置，把更多的水資源保護儲備、開發(fā)利用起來，圍繞打造江北濱河生態(tài)水城，臨沂市在沂河、祊河上建造多座橡膠壩，形成屈指可數(shù)的大型梯級橡膠壩群[1]。沂河橡膠壩總長1247.4 m，壩體兩端分設(shè)五孔提升式調(diào)節(jié)閘各一處；中間的橡膠壩共有16 節(jié)，每節(jié)長70 m，全長1135 m，最大壩高3.5 m。攔河壩最大蓄水量為2830 萬m2，回水長度10.8 km，蓄水后形成1.6 萬畝的水面，面積是杭州西湖的2 倍[2]。

2 防洪工程分析

2.1 防洪影響分析

目前，我國梯級橡膠壩投入成本比修建防洪大壩小，然而梯級橡膠壩厚實性太強對其沂河防洪的靈活性造成一定影響。通過搜集相關(guān)橡膠壩防洪資料，橡膠壩內(nèi)外氣壓比例要適當(dāng)，技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)具有無法比擬的優(yōu)越性，一般認(rèn)為3 m 高橡膠壩可允許最大沂河洪水深度不超過1 m，若洪水深度超過警戒線橡膠壩會存在爆袋的危險。此外，洪水附帶著砂礫對橡膠壩的磨損與割破會造成巨大損失，而且長久風(fēng)吹日曬會使橡膠帶老化。

2.2 防洪危險分析

以2009 年的7 月21 日洪水防范為例。2009 年7 月20 日16 時到21 日6 時，受負(fù)高壓影響，沂水流域普降大雨，各大水庫以及臨濟水文站以上的流域平均降雨96.1 mm，平邑縣內(nèi)更是達到206.9 mm，2009 年8 月8 日再次出現(xiàn)洪水時間，在暴雨期間，臨沂市防辦根據(jù)降雨過程和洪水情況下達了洪水防范指令。

針對兩場暴雨的實際情況，對沂河梯級橡膠壩的抗洪能力和蓄水能力做出觀察，通過分析，橡膠壩能夠有效的防洪抗洪，在暴雨來臨時，能夠逐級蓄水，大大減輕暴雨的威力，階梯橡膠壩的應(yīng)用是這兩次洪水能夠化險為夷的關(guān)鍵，成為研究階梯橡膠壩的重要實例。

綜上所述，沂河梯級橡膠壩防洪的危險點主要表現(xiàn)為：（1）橡膠壩防洪調(diào)度運行方式不健全。沂河防洪調(diào)度運行方式由調(diào)度員決定，很多情況下，調(diào)度員不了解沂河的防洪狀況，盲目或者僅憑工作經(jīng)驗選擇防洪調(diào)度方式；（2）橡膠壩防洪調(diào)度運行方案和程序不完善。尤其在特殊情況下，橡膠壩防洪調(diào)度員對防洪調(diào)度運行方式變化突發(fā)性缺乏全面考慮；（3）防洪調(diào)度員對洪水調(diào)度運行缺乏足夠了解，非常容易忽視橡膠壩系統(tǒng)調(diào)度運行安全監(jiān)控、預(yù)防這一重要環(huán)節(jié)[3]。

3 防洪策略

3.1 堅持橡膠壩群調(diào)度目標(biāo)原則

沂河橡膠壩群的綜合運行調(diào)度工作必須與通常橡膠壩工程運行管理進行統(tǒng)一，嚴(yán)格堅持橡膠壩群調(diào)度原則：（1）塌壩泄水水流過壩時橡膠壩的壩袋不應(yīng)因過流水發(fā)生移動，以便保證壩袋安全運行；（2）所有壩體的壩袋應(yīng)在洪水到來之前全部塌平；（3）合理調(diào)度防止洪水疊加惡化防洪狀況[4]。

3.2 汛期橡膠壩群立壩組合方式

為保證工程安全度汛，汛期橡膠壩立壩高度采用設(shè)計壩高的60%蓄水，主汛期嚴(yán)禁立壩，結(jié)合沂河多年橡膠壩的實際運行狀況，在各橡膠壩發(fā)生塌壩泄流的情況時，上游放壩泄水會造成洪水疊加，此時應(yīng)保證橡膠壩袋不會發(fā)生振動，保障安全泄流。這樣做的優(yōu)點主要包括：（1）當(dāng)汛期上游來水，橡膠壩需要進行塌壩泄流時，可以同時完成泄洪工作，而且壩袋塌壩泄洪時壩袋不會移動，縮短落壩時間；（2）對汛期塌壩的運行調(diào)度以及橡膠壩塌壩行洪非常有利。

3.3 壩袋徑向拉力設(shè)計

將橡膠壩的受力假定為平面問題和薄膜內(nèi)力兩個基本條件，設(shè)計內(nèi)壓比α=H0H1=1.4[5]，計算公式見式（1）。

式中：T 為壩袋徑向拉力，kN/m2；γ 為水比重，kN/m3；H1為實際壩高，m；H0壩袋內(nèi)壓水頭[6]。

3.4 構(gòu)建橡膠壩防洪調(diào)度信息化管理平臺

當(dāng)前，我國橡膠壩防洪調(diào)度未與現(xiàn)代化技術(shù)有效結(jié)合，基于滿足沂河橡膠壩防洪工程適應(yīng)防洪調(diào)度運行安全的需求，必須著重加強在橡膠壩防洪調(diào)度運行管理安全方面的建設(shè)創(chuàng)新，從主客觀因素上完善防洪調(diào)度工作相關(guān)制度的建立[7]。隨著防洪調(diào)度人員業(yè)務(wù)素質(zhì)的不斷提高和深化，必須建立綜合的、專業(yè)化的橡膠壩防洪調(diào)度信息化管理平臺，并以先進橡膠壩防洪調(diào)度信息化管理思想為指導(dǎo)，充分發(fā)揮橡膠壩防洪調(diào)度信息化[8]。信息化管理主要作用在于規(guī)范和系統(tǒng)橡膠壩防洪調(diào)度運作程序，利用信息技術(shù)實現(xiàn)橡膠壩防洪調(diào)度的任務(wù)，可以最大限度的避免人為因素產(chǎn)生的誤差和錯誤。在橡膠壩防洪調(diào)度信息化管理中，要利用信息化技術(shù)對防洪調(diào)度任務(wù)計劃進行設(shè)計，并進行固定檢測運作的任務(wù)安排[9]。

4 結(jié)語

針對沂河每個橡膠壩蓄水和放水的情況進行實時控制，可以有效提高臨沂水文站洪水預(yù)報精度，增長可預(yù)測期。建議在各橡膠壩設(shè)立水位、流量自動測報設(shè)施。沂河梯級橡膠壩的建成對沂河周邊的村鎮(zhèn)和市區(qū)提供水源，也改善周圍的大氣環(huán)境，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。但是沂河梯級橡膠壩的防洪問題日益艱巨，值得去思考和討論，在充分利用沂河梯級橡膠壩的同時做好防洪安全工作，加強對梯級橡膠壩防洪調(diào)度的調(diào)查研究，以期在后續(xù)的防洪工作中發(fā)揮更大作用。目前沂河梯級橡膠壩防洪策略需貫徹科學(xué)化、安全性的原則，構(gòu)建信息化管理平臺，完善沂河防洪策略，積極以實現(xiàn)橡膠壩防洪策略的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，實現(xiàn)沂河洪水的資源化和防洪技術(shù)的現(xiàn)代化，以及防洪保障的社會化為核心目標(biāo)。