细河橡胶坝群汛期的调度与运行

杨秋光

(阜新市水利勘测设计研究院， 辽宁 阜新 123099)

细河橡胶坝群汛期的调度与运行

杨秋光

(阜新市水利勘测设计研究院， 辽宁 阜新 123099)

橡胶坝是近些年来我国城市河道生态建设中常用的新型蓄水建筑物。本文通过对细河干流阜新城市段上修建的12座橡胶坝工程的汛期联合调度方法进行初步探讨，分析了橡胶坝调度的主要问题及技术难点，提出了橡胶坝群在汛期调度运行的方式。

橡胶坝群；汛期运行；联合调度

1 基本情况

阜新市位于辽宁省西部的低山丘陵区，属于资源型缺水城市。细河由东向西城区而过，近十年来，为开发利用细河的洪水资源，阜新市在细河干流城区段26.3km范围内先后兴建了12座橡胶坝，蓄水高度均为2.5m。这些梯级橡胶坝能够最大限度地拦蓄过境水量，在细河阜新城区段形成带状水面12.3km，水面面积188万m2，总蓄水量235万m3，发挥着补给城区地下水和打造滨河景观工程的作用，极大地改善了细河两岸及周边地区的生态与环境(见下图)。其中，2005年建设完毕的细河景区(细河城市中心段)获建设部颁发的“人居环境奖”。居安思危，必须深刻认识到：

细河干流阜新城市段橡胶坝群分布示意图

由于橡胶坝群工程蓄水能力较大，塌坝需要的时间较长，当汛期洪水到来时，如果调度运用不当，将会直接影响阜新市城区和橡胶坝工程的防洪安全。因此，研究制订切实可行的橡胶坝调度运用方案，对工程安全度汛至关重要。

2 现状管理与运行中的问题

细河12座橡胶坝全部采用充水式，坝袋为两布三胶的氯丁橡胶合成锦纶帆布。受坝体特殊结构的限制，在实际应用过程中，橡胶坝群在汛期的调度与运行方面存在诸多困难，主要体现在以下几个方面：

2.1 工程运行受限条件较多，需专人管护

橡胶坝是我国城市生态河道建设中出现的一种新型水工建筑物，具有投资省、见效快、造型优美等优点[1]。但由于橡胶坝坝体自身特殊的结构，其蓄水高度和运行工况的影响因素很多。如：内外水压力、水温、气温、泥砂等等，在实际运行过程中，几乎无法实现全部自动化管理。

2.2 坝体溢流流量有限，安全泄量偏小

橡胶坝是柔性结构,当坝顶过流时,坝袋受水流脉动压力的影响,易产生振动。为了有效避免坝体出现共振和“V”形流等问题，在充坝运行状态下，设计允许坝上溢流水头一般为0.4～0.6m[2]，对应的溢流流量全部低于河道5年一遇的洪水流量。超过允许水头后须坍坝运行，造成橡胶坝在充坝运行过程中的泄量有限。

2.3 预警时间短，调度不便

橡胶坝的充坝和坍坝需要通过向坝袋内充、排水的方式来实现，充坝时间一般为2～3h，坍坝的时间一般为1～2h，因此在调度方面需要有足够的预警时间，以保证调度目标的实现，不适合应对突发洪水等非常调度状态。

2013年7月15日晚到次日凌晨，辽宁省阜新市普降大到暴雨，局部大暴雨。全市平均降水量102.3mm，最大降水量212.6mm，市区降水量157.2mm。细河8号橡胶坝过坝流量346m3/s，达到细河城市段10年一遇的洪峰流量，但由于城市中心段的3～6号橡胶坝同时塌坝，造成2号橡胶坝过坝流量达到628m3/s，已接近细河城市段20年一遇的洪峰流量，加大了河道的防洪压力。

2.4 问题分析

上述三个问题可以总结为河道景观蓄水与主城区防洪之间的矛盾、主城区和下游地区对橡胶坝群塌坝时间要求的矛盾。为了综合应对橡胶坝群的运行安全与城市防洪安全的矛盾，应加强对河道梯级橡胶坝群安全运行的分析与研究，以联合调度为出发点，科学合理地制定橡胶坝群汛期运行方式。

3 对细河橡胶坝群汛期调度运行方式的建议

3.1 制定明确的调度原则

为保证汛期河道的防洪安全与橡胶坝群工程的运行安全，必须确定橡胶坝群的调度原则。

a.汛期橡胶坝实施限蓄，在保证细河安全度汛的前提下，兼顾景观蓄水的要求，确立防洪安全第一的思想。

b.多预案并存，对不同级别的洪水采取不同的应对方案，必须保障橡胶坝的安全运行。

c.统一调度，统筹管理，按地域综合考虑新邱段、阜蒙县段、城市中心段的城市防洪安全。

d.实现水情跟踪预报，依靠准确、及时的水文情报和水文预报，做到蓄泄兼顾，调度得当。

3.2 橡胶坝群汛期调度运行方式

3.2.1 限蓄原则，防洪为先

为了保证工程安全度汛，汛期(6月1日—9月20日)各橡胶坝均应按照汛限水位运行，汛限水位为正常蓄水位以下1m，此时的库区蓄水量仅为正常蓄水量的36%。主汛期(一般为7月中旬—8月中旬)，在得到气象部门大雨预报后，必须提前24h塌坝运行，恢复原河床断面，宣泄洪水。

3.2.2 洪水分级，多预案应对

应按洪峰流量大小进行分级。不同级别的洪水对应不同的橡胶坝控制运用方案。建议洪水级别可分为三级，即小型洪水、一般洪水和设计洪水。设A为设计允许坝上溢流水头所对应的溢流流量，B为半塌坝情况下允许坝上溢流最大水头所对应的溢流流量。A、B为洪水分级的界限值，上游流量为Q。

a.小型洪水预案：当Q≤A时，为小型洪水，橡胶坝不塌坝，上游洪水完全通过坝顶溢流下泄。市防办通知橡胶坝管理单位做好塌坝的准备。

b.一般洪水预案：当A

c.设计洪水预案：当Q>B时，为设计洪水，此时需要全部塌坝泄洪。橡胶坝管理单位在防汛部门的指导下，确保河道的防洪安全和橡胶坝的运行安全。

3.2.3 地域管理，统筹调度

按照细河橡胶坝的分布，11号坝距10号坝3.1km，9号坝距8号坝5km，有较充沛的洪水演进时间。可实行地域管理，即将12座橡胶坝分为新邱段、阜蒙县段、城市中心段三部分，由阜新市防汛指挥部统筹调度，科学管理。在得到洪水即将来临预报后，按橡胶坝控制预案，当预报发生设计洪水时，优先塌落城市中心段的1号、3号、5号、7号四座橡胶坝，次之为阜蒙县段和新邱段的9号、11号橡胶坝，如洪水进一步发展， 则所有橡胶坝全部塌落，各橡胶坝群的塌落间隔时间为10min。

橡胶坝塌坝必须在最大洪峰到来之前完成，塌坝造成的坝前蓄水出流过程须与上游来水洪峰流量错开，避免人为加大自然来水洪峰流量。应尽最大努力人为造峰，使洪水成为平缓肥胖型过程，而不是陡涨陡落的尖瘦型过程。即遵循峰小量大原则，确保工程安全[3]。

3.2.4 依托水情预报，积极调控

橡胶坝群在汛期运行过程中要做到蓄泄兼顾、调度得当，准确、及时的水文情报、水文预报是前提保证。

上游来水是随机的，洪水预报必须是一个动态的过程，贯穿橡胶坝洪水调度的始终。阜新市气象局应建立重要天气及时报告制度，当细河流域有较大降雨可能时，应提前l～3d通知市防办和有关单位。当细河上游发生较大降雨时，阜新市水文局驻市防办水情值班人员应根据细河城市段上游的朱家洼子雨量站、城市段的海州水文站的实测数据，快速预报出细河干流上游来水的洪峰流量、洪水过程。依此来决定橡胶坝的调度方式。分析降雨产流趋势，提供梯级橡胶坝开始拦蓄尾部洪水的时机，避免水大时无法利用、水小时不能完全利用的情况发生。

4 结 语

橡胶坝是我国城市生态河道建设中出现的一种新型蓄水工程。其工程效益的发挥，关键在合理科学的调度运行。本文通过对阜新市细河干流橡胶坝群汛期安全运行与调度的研究，提出了具有细河橡胶坝群特色的运行方案，具有很高的实用性。同时对各地橡胶坝群汛期的综合调度运行也有较好的借鉴作用。

[1] 高本虎.橡胶坝工程技术指南[M].北京：中国水利水电出版社，2004：2-3.

[2] 靳国厚，侯作岐.橡胶坝坝顶溢流水深的探讨[N].中国水利报，2000.

[3] 徐智延，孙延玺.沂河梯级橡胶坝汛期调度运用原则探讨[J].中国水利，2008(10)：61-62.

Scheduling and operation of Xihe rubber dam group during flood season

YANG Qiuguang

(FuxinWaterConservancySurveyandDesignInstitute,Fuxin123099,China)

Rubber dam belongs to novel water storage structures which are commonly used in urban river ecological construction in China in recent years.In the paper,joint scheduling method of 12 rubber dam projects constructed on Xihe River trunk Fuxin urban section is primarily discussed.Main problems and technical difficulties of rubber dam scheduling are analyzed.Scheduling and operation mode of rubber dam groups during flood season are proposed.

rubber dam group;operation during flood season;joint scheduling

10.16616/j.cnki.11-4446/TV.2015.09.021

TV64

A

1005-4774(2015)08-0065-03