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韩昌海:橡胶坝在城市水利与环境建设中的应用
  2005-11-22 15:05  


韩昌海  王溥文
(南京水利科学研究院)

摘要:橡胶坝是20世纪50年代兴起的新型低水头挡水建筑物,具有止水和抗震性能好、造价低、管理简便等功能和优点。我国于1965年开始自行研制橡胶坝,已建橡胶坝工程主要用于农田灌溉、发电、水运,近几年来,多用于城市环保、旅游和城市水利,获得了显著经济效益和社会效益。
关键词:橡胶坝,城市水利,环境建设

1 橡胶坝的特点

  橡胶坝是20世纪50年代为工农业生产需要而发展起来的新型低水头挡水建筑物。它是以高强力合成纤维布为受力骨架,内外涂敷合成橡胶为止水层和保护层,锚固在河床底板和河岸或中墩上,形成一个封闭袋体,用水或气或气、水混合充胀而起到挡水作用的柔性壳体。

  橡胶坝具有为其它闸坝所不具有的独特功能和优点,如:
  1)止水性能好,即不漏水。
  2)泄水不阻水。因为坝袋塌落后紧贴河床,而且橡胶坝跨度大,不减小行洪断面,所以不需要局部扩大河床断面以保证泄洪量。
  3)抗震性能好。因为坝体是柔性薄壳结构,富有较好的弹性,能抵抗强大的地震波和特大洪水波浪冲击。如我国河北唐山陡河橡胶坝,经历了1976年7.9级地震仍安然无恙。
  4)施工期短,造价低。橡胶坝工程施工期短,一般是当年施工、当年建成、当年收益。因为橡胶坝整个工程结构比同规模的其它形式闸坝要简单得多,土建工程量少,而主体的橡胶坝袋又是工厂制造,坝袋安装工作最长也只需一个星期左右。工程投资少,从整个工程讲,橡胶坝工程比同规模的其它闸坝要节省投资2/3至1/2,其中还未考虑因工期短而提早受益和节省管理费用等的动态因素。
  5)橡胶坝运行管理简易方便;一般可一人巡视一人操作整个控制系统即可。还可以设计自行塌坝和自行充坝的装置,即洪水突临超过禁界水位,坝袋可自行塌落,防止上游出现其它事故;洪水末尾,水位降到低限水位,坝袋可自行充胀挡水,而且这种自控装置极为简单。

  我国于1965年开始自行研制橡胶坝,至今已建成1000余座,在农田灌溉、发电、水运方面发挥了重要作用。近几年来,多用于城市水利和城市环保、旅游等环境建设方面,获得了显著经济效益和社会效益。

2  城市橡胶坝工程运用

  我国相当数量的城市有穿城河流或绕城河流,穿城河流(渠)水质容易污染,必须设置排污工程,而一般闸坝工程结构复杂,构件繁多,影响美观,且功能也受到限制。例如挡水时要求顶部建筑物溢流,冲泄漂浮物,这是一般闸坝所不能胜任的,只有应用橡胶坝才能满足要求。

  北方河流一般为季节性河流,枯水季节,河床裸露,一片荒凉景象,丰水季节,洪水奔腾,因此要求挡水建筑物蓄水不漏水,泄洪不阻水,为此也只有选择橡胶坝工程。以下列举几个实例说明橡胶坝在城市水利和城市环境建设中的作用。

  1)河南省安阳市橡胶坝工程
  河南省安阳河为穿城河流,是典型季节性河流。在安阳河上规划建设四级橡胶坝工程,目前已建成三级,共形成了87ha水面,蓄水量约250万m³,造就了安阳河市区段宽阔的水面,为改善城区环境起到了巨大作用,并取得良好经济效益。就1996年建成的第一级橡胶坝枢纽工程即殷都橡胶坝枢纽工程而言,该枢纽工程包括高3.5m,长76m橡胶坝一座和船闸一座,坝闸之间设有鱼形岛,库内建造了船形餐厅。船闸专供游艇通航,可上逆直达世界著名古文化圣地殷墟,沿河建成了一条绿化旅游风光带,这一景点给我国“华夏第一都”安阳市增添了光彩。利用橡胶坝形成的水面,增设了水上游乐园和河滨游泳场,年经济收入约50万元,灌溉农田约466.7hm²,年经济收入约210万元。此外橡胶坝建成后还可补给地下水约1008万m³。

   照片1 河南省安阳市橡胶坝工程景观

  2)河北省承德市橡胶坝工程
  河北省承德市是我国著名的历史文化名城,市内有全国最大的皇家园林避暑山庄,四周奇峰异景环抱,夏季凉爽宜人。武烈河贯穿市区东部,由于连续干旱,河流在旱季里几乎断流,河床满是沙石滩和荒草,呈现一片荒景象。避暑山庄离宫湖湖水水质恶化,变得浑浊恶臭,影响山庄景色,不仅如此,城市供水也日趋紧张。为了充分开发利用水资源,在武烈河市区河段分五个梯级建造橡胶坝。第一座橡胶坝坝高2.5m,坝长167m等,分两跨,因主坝溢流,故采用充水式橡胶坝,一年内工程竣工并蓄水,其社会效益和经济效益均十分显著。

  (1)每日给城市供水1.2万吨,并提供2.0万吨后备水源,缓解了城市供水矛盾,同时一年内补充地下水540万m³;
  (2)每日向避暑山庄离宫湖补充地表水1.5万吨,地下水0.4万吨,恢复了“避暑山庄”秀丽的原貌;
  (3)提供了两个50×80m的游泳池,每天可接待游人2000以上人次;经常塌坝换水,保证池内水质;
  (4)美化城市环境。坝址位于市区内,蓄水34万m³,可形成30万m²的人工湖面,湖面开阔,碧波荡漾,春夏秋三季均可在人工湖内泛舟,而冬季又是天然冰场,不仅为市民提供了一个优美的游乐和体育活动场所,而且吸引了更多的中外游客,增加了经济收入。

  3)河南省南阳市橡胶坝工程
  河南省南阳市为了改善南阳市的投资环境,为市民提供一个优美的休憩之地,1993年至1995年先后对白河进行治理,兴建了三座橡胶坝形成了40000ha的宽阔水面,同时将白河长约6km的河段两岸加宽至33m,种植树木花草,美化了城市。橡胶坝建成蓄水,地表水资源达6285万m³,缓解南阳城区供水紧张局面,年直接经济增加值9000多万元,同时有效地补充地下水,使地下水位回升近8m,保持了地下水资源的持续开发利用。白河橡胶坝工程水域绵延15km,增加白河建设用地213ha,工程建成前该区域的综合地价60万元/ha,工程建成后,综合地价150万元/ha。几年来,沿河两岸先后建成了解放广场,三川花园、新西洲保龄球馆,温泉花园、风帆小区等一批颇具现代都市情趣的城市建筑。
 
照片2  河南南阳市白河橡胶坝工程景观

  4)河南洛阳市洛河橡胶坝工程
  河南洛阳市在洛河洛阳市区段已建成四座橡胶坝,其中周山橡胶坝设6跨,坝长580m,坝高4.3m;上阳宫橡胶坝设8跨,总长615m,中间四跨每跨80m,最大坝高4.2m,四边跨每跨长72m,坝高2.5m;同乐园橡胶坝设6跨,橡胶坝段总长534m,中间四跨每跨80m,坝高3.5m,两边跨每跨长104.5m,坝高2m。洛神浦橡胶坝设6跨,橡胶坝段总长547m,中间四跨每跨80m,坝高4m,两边跨每跨长110m,坝高2.5m。四级橡胶坝首尾相接联合运用,在市区中心地带形成一条长12km,宽500~800m,蓄水量1700万m³人工湖,昔日乱石遍地,杂草丛生,尘垢飞扬的洛河滩,变成了今日波光闪闪,碧水蓝天的人工湖。洛河右岸堤宽约30m米的带形洛浦公园,装点着珍奇的牡丹花,成了市民领略大自然的美丽场所。
 
照片2  河南洛阳市洛河橡胶坝工程景观

  5)山西太原市橡胶坝工程
  山西太原市将河道治理、环境保护、城市绿化有机结合起来,在汾河城区段兴建四座橡胶坝,形成四级蓄水湖面,长约10km,宽约300m。汾河两岸分布四个广场,六个自然景区和七个观光景点。沿湖种植了乔、灌木,建成宏大绿色走廊,对净化城市起到了重要作用,为太原市市民提供一个休闲、度假、观光旅游的好去处。2001年12月28日国家建设部授予太原市“中国人居环境最佳范例奖”,2002年5月30日授予太原市 “2002联合国迪拜国际改善人居环境最佳范例称号奖”。

  6)浙江省金华市橡胶坝工程
  金华市地处浙江省中部,历史文化悠久,地理位置优越。河盘桥水利枢纽工程位于金华市区西郊,工程主要由橡胶坝、水电站、船闸、冲沙闸等组成。坝袋挡水高3.5m,坝长300m ,坝上可形成一座蓄水408万立方米、水面面积300ha的人工湖。电站装机容量为3200千瓦,多年平均年发电量1193万度。船闸过船能力为100吨,闸室宽16m,供游艇通航。

  河盘桥水利枢纽工程建成后,不单开发了婺江水力资源,发展了金华水运交通事业,更为重要的是美化了市区环境,调节了城市气候,为三江口进一步开发创造了条件。人工湖已成为娱乐、商贸休闲的理想场所。这样,北有繁华的老城区,南有新兴的开发区,金华市区成为美景如画的“山水城”,与古城金华丰富的历史文化遗迹和风景旅游区连成一体,成为黄金旅游带上一颗璀璨的明珠。

3 结论

  橡胶坝具有外形观美、塌坝可冲污水污泥、控制与管理简便、造价低廉等优点,已被成功应用于城市供水、城市美化、城市居民娱乐、净化城市环境等方面,值得在城市建设中推广应用。
   

参考文献

[1] 辽宁省水利科学研究所主编《橡胶坝技术资料选编》,辽宁省人民出版社,1980年6月。
[2]《河南水利》2001年(增刊)。
[3]《河北水利水电技术》,1997年第3期。


 

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