权新芳

（宝鸡市渭河拦河闸工程管理处 陕西 宝鸡 721006）

1 前言

橡胶坝是20世纪50年代末随着高分子合成材料的发展而出现的一种轻型、低水头的新型水工建筑物。自1966年，我国第一座橡胶坝北京右安门橡胶坝建成以来，橡胶坝工程已在我国发展了近半个世纪，为我国的工农业发展及生态环境的改善发挥了巨大的作用。

在修建橡胶坝时，先用强力合成纤维织物做受力骨架，然后在其内外涂敷合成橡胶，制成胶布，并把胶布按设计尺寸锚固在基础底板上，做成封闭袋形，再用水或气充胀，形成挡水坝。橡胶坝的坝高可调节、坝顶可溢流，能起活动坝和溢流堰的作用。橡胶坝具有投资少、结构简单、施工及安装简便、制造工厂化、工期短、生效快、运用管理灵活方便、泄量大和抗震性能良好等特点，不仅用于灌溉、发电、防洪、回灌地下水、替代水闸，近几年越来越多的被用于营造城市滨水景观、引水防沙、污水处理、改善生态环境等。

2 基本情况

宝鸡市市区渭河主河道范围内已建成橡胶坝两座，分别为石鼓山1#彩色充水式橡胶坝、石鼓山2#彩色充水式橡胶坝，这两座橡胶坝连同拦河闸一起构成了渭河宝鸡市区现阶段梯级水利工程现状，极大地改善了市区生态环境，提升了城市品位，展现了宝鸡市市区河道治理的新面貌。

这两座橡胶坝工程于近年先后投入使用，在运行过程中，我们发现这两座橡胶坝均存在不同程度的塌坝延时现象，虽不影响大局，但因渭河拦河闸工程、石鼓山1#、2#橡胶坝工程同处渭河上，且相距较近。在同一河道的梯级水利工程联合调度运行中，塌坝延时这一现象就会存在极大的安全隐患，使得整个市区河道范围内梯级水利工程体系的联合调度、科学管理、高效运行受到严重威胁，在非常情况下，可能对河道内在建工程及两岸人民财产造成一定损失。

3 工程概况

石鼓山1#彩色橡胶坝工程位于宝鸡市渭河拦河闸工程下游1.90km的渭河主河道上，距下游石鼓山2#橡胶坝工程1.70km。于2007年12月16日建成，是一座兼顾防洪、水景、休闲旅游为一体的生态景观水利工程。该坝为充水枕式橡胶坝，坝长408.71m，设中墩分5个坝段布置，中墩宽约为1.2m，各坝段长80.78m，坝袋有效容积8614m3。坝前设计水深3.5m，坝底板顶高程574.63m，坝顶高程578.13m。各坝段均可独立塌泄。蓄水后形成回水长1.84km，面积约 85万 m2，总蓄水量145万m3的景观水面。蓄水区回水至拦河闸下游海漫中部，末端水深为零。

橡胶坝泵站设于右岸滨河大道外侧，橡胶坝水源来自储水池。泵站装设低压水泵电动机组5台，每个坝段由一台双吸式离心水泵控制，单机容量为55kW，必要时可互为备用。橡胶坝的联络总管为DN500，坝段充排水管为DN450。每个坝段布置两个充排水口，每个充排水口设一个水帽。无自排系统，设计理论塌坝时间1.5小时。

4 塌坝过程中的延时现象

以石鼓山1#橡胶坝工程为例，对橡胶坝塌落过程中延时现象描述如下：

石鼓山1#橡胶坝工程于2007年投入使用，通过七年多的运行，我们发现橡胶坝从开始塌坝到完全塌平，历时远远大于塌坝设计时间，即存在塌坝延时现象。以单坝段塌坝为例，采用1台水泵（规格为KQS N500-M28/332）排水，塌坝时坝高为最高水位3.5m。整个塌坝过程分为3个阶段，第一阶段最高水位3.5m塌至1m～1.5m时，水泵运行平稳，塌坝均匀，历时约50分钟。第二阶段坝高从1m～1.5m塌至0.5m～0.8m时，水泵运行平稳但出水量明显减少，在坝袋塌至0.5m～0.8m时，水泵基本抽不出水，停泵。这一阶段历时30分钟。第三阶段坝高从0.5m～0.8m至完全塌平，必须停泵进行排气处理，排气时间一般在10分钟左右，排气结束才能继续工作5～10分钟左右。如此重复排气——抽水操作7次至10次左右，才能将坝袋完全塌平。经统计，单个坝段完全塌平均需2.5～3.0小时，比设计理论塌坝时间1.5小时延长60～90分钟，给工程安全运行造成不便，且有可能造成一些不可估量的其它损失。

5 原因分析

由于工程经调试运行后交付使用时间不长，日常运行及检查维护均按设备要求进行，排除设备自身故障，分析橡胶坝塌坝过程，模拟坝袋内水流动态流向，总结这两座橡胶坝工程的共性，思考造成塌坝延时的原因如下：

5.1 空气进入坝袋

由于充排水共用同一管道，充水时不但把水抽入坝袋，同时也带入了大量的空气，虽然设有排气孔，但排气效果极不充分，导致坝袋内存有大量空气。在排水塌坝过程中，坝袋顶部的排气孔由于坝顶溢流，工作人员无法上坝袋开启排气阀，导致排气阀无法排气。随着开启水泵抽排，坝袋内水量逐渐减少，坝袋均匀下塌，会有一部分空气从溢流孔进入坝袋，当坝袋塌至0.5m以下，坝袋出现局部气胀，特别是坝袋两端充排水孔处较为明显。要想完全踏平，必须排气，导致水泵停机时间长，无形中延长了塌坝时间。

5.2 水泵功率大

设计中采用大功率水泵，是为了能迅速降低水位，短时间内达到快速塌坝的目的，提高防洪安全。但实际运行操作中，全部采用大功率水泵，在塌坝后期坝体内水量减少的情况下，大功率水泵不能满负荷运行，导致排水效率降低，达不到完全塌坝的目的。经过我们观察，在初始塌坝阶段，坝袋内水压较大，水充满排水管，大功率水泵能满负荷运行，塌坝较快。但在塌坝至0.8m以下时，由于坝袋内水量不足，排水管内水与空气混合在一起，水泵功率大，以致水泵不能满负荷运行，出水量降低直至抽不出水。只能采取停泵、排气、开泵、停泵、再排气的循环操作中，大大降低了排水效率，影响塌坝速度，延误了塌坝时间。

6 建议

由于橡胶坝在塌落过程中延时问题的存在，使得工程的安全运行存在一定的隐患，所以在橡胶坝工程的运行管理中，我们一方面要想方设法消除这一隐患，确保工程安全运行；另一方面，在平时的使用维护中一定要充分了解工程及各设备的运行维护现状，熟悉工程设备的运行过程，不断摸索积累经验，做好工程运行数据资料的收集整理，为工程的科学调度提供决策依据，尤其是洪水来临前河道范围内梯级水利工程的联合调度，更是要科学合理安排橡胶坝运行时间，提前做好准备，以保证工程安全、设备安全、河道安全，并保障工程影响范围内的人身安全及财产安全。

为了消除橡胶坝塌坝延时隐患，结合分析特提出如下建议：

（1）加设小功率的水泵。结合工程现状，改造一台大功率水泵为小功率水泵。开始排水时启动大功率水泵，当排水口出水量减小时，可关闭大功率水泵，开启小功率水泵，直至塌坝结束。正常情况下，小水泵既可作为大功率水泵的备用，也可作为后续排水的补充。遇突发洪水，下游河道有未及时撤离人员及工程机械时，可先用小功率水泵缓慢排水，为其及工程自身安全运行争取时间，同时也可作为错峰调节的选择，以减轻对下游河道的冲刷力。

（2）增设自排系统。自排系统主要是依靠水自身的重力及坝顶溢流水深的压力使坝袋内水源自动流出。最大的优点是增加了一处排水途径且节约了运行资金，从开始塌坝到塌坝结束的整个过程都能够有效排水，提高排水效率，缩短塌坝时间。最好在初设阶段设计自排系统，在工程施工过程中一次性进行安装。尤其是当坝袋高度降至50cm，水泵无法有效抽出水时，自排系统能及时将坝袋内的水排完直至坝袋完全塌平，还可防止泥沙在坝前遇阻产生的少量淤积。

（3）坝袋运行宜多段同时运行。通过运行观察，橡胶坝塌坝时，宜2～3个坝段同时运行，这样一方面能满足大功率水泵运行需要，提高排水效率，另一方面可使坝顶溢流单宽流量减少，避免下游河道水流集中冲刷，保证河床稳定。陕西水利

[1]中国水利水电科学研究院，橡胶坝技术规范 SL227-98[S]，1999.1.

[2]李先亮等.小埠东橡胶坝运行管理中存在的问题及对策[J].中国水利，2010.6.

[3]陆吾华等.橡胶坝设计与管理[M]，中国水利水电出版社，2005.