橡胶坝工程防洪影响评价研究
11水利发展研究2011·
橡胶坝工程防洪影响评价研究
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董新美，杨先利
（1. 山东省水利科学研究院，山东济南250013；2. 山东省青岛市崂山区水利局，山东青岛266061）
摘要：本文结合莒县庄科橡胶坝工程防洪影响评价项目，简要介绍了河道管理范围内橡胶坝工
程防洪评价的基本内容和方法，对因橡胶坝建设对河道防洪造成的影响进行了防洪分析计算和综合评价，对影响河道防洪安全的问题提出了相应的建议和防治措施。关键词：防洪影响；沭河；庄科橡胶坝
中图分类号：TV87文献标识码：B 文章编号：1671-1408（2011）11-0044-03
1引言
周边村庄供需水矛盾，美化莒县城区生态环境，达到兴利、景观、生态功能兼备的目的。
庄科橡胶坝工程主要由上游铺盖、调节闸、橡胶坝段、充水及排水泵站、下游消力池、上下游连接段、管理房等组成。设计橡胶坝全长366. 0m ，共分6跨，每跨净宽60. 0m ，坝袋高5. 0m 。橡胶坝为堵头式充水坝袋，采用双锚线将坝袋锚固在钢筋混凝土底板上。为在非汛期灵活调节蓄水，橡胶坝右端设1孔调节闸，净宽6. 0m 。工程的运行方式是汛期橡胶坝塌坝、调节闸开启与滩地共同行洪，非汛期橡胶坝充水运行，超过10年一遇洪水标准时橡胶坝塌坝行洪。2. 2
河道概况
沭河属沂沭泗水系，是沂沭泗水系第二大河
2
流。沭河流域南北狭长，流域面积约9260km 。
橡胶坝自20世纪90年代以来在我国发展迅速。据不完全统计，截至2006年10月，我国的橡胶坝已建成约2000座，近年来更是以每年新建300座左右的速度发展。由于橡胶坝具有造价低、施工工期短、管理方便等特点，尤其是在河道内建设橡胶坝，汛期可以塌坝行洪，非汛期充坝蓄水，美化河道两岸生态环境，因此，河道内橡胶坝工程的建设近年来呈增长趋势。根据《中、《河道管理范围内建设华人民共和国防洪法》
项目管理的有关规定》等法律法规的有关规定，在河道管理范围内建设橡胶坝，必须进行防洪评价。本文结合在沭河主河槽修建的莒县庄科橡胶坝工程防洪影响评价项目，简要介绍了河道管理范围内橡胶坝工程防洪评价的基本内容和方法。
沭河有一级支流47条，其中在山东省境内有流域
2
面积200km 以上的一级支流6条，包括袁公河、
鹤河、浔河、高榆河、柳青河、汤河。沭河通过近
2
2. 1
工程概况
建设项目概况
庄科橡胶坝工程位于山东省莒县境内沭河干流
几年的应急工程治理，汤河口至省界段已按20年一遇防洪标准治理，堤顶宽6. 0m ，迎水边坡1ʒ 3，背水边坡1ʒ 2. 5。但汤河口以上尤其是莒县段有的
中泓桩号105+800处。本工程是在不影响沭河行洪的前提下，通过壅高水位，增大拦蓄水量，改善沭河左岸2. 0万亩农田灌溉条件，缓解莒县城区及
收稿日期：2011-09-08
作者简介：董新美，女，山东潍坊人，工程技术研究员。
深度分析
堤防不连续，堤身单薄，高程不足，防洪标准不足10年一遇。根据规划，沭河干流莒县城防段堤防治理标准为：左岸堤防防洪标准为20年一遇，右岸为50年一遇。2. 3
现有水利工程情况
沭河大官庄以上建有大型水库4座，分别是沙沟、青峰岭、小仕阳、陡山水库，其中，沙沟、青峰岭、小仕阳水库位于庄科橡胶坝上游。
20世纪60年代以来，在沭河干流上共建成张宋、杨店子、石拉渊、龙窝等8处拦河闸坝，其中，张宋、杨店子拦河闸位于庄科橡胶坝上游。张宋拦河闸坝总长411m ，混凝土溢流坝高2m ，拦河闸共22孔，采用平面钢闸门控制。杨店子拦河闸坝总长480m ，混凝土溢流坝高1. 5m ，拦河闸共27孔，采用翻板门控制。
过闸流量很小，对下游河道的冲刷很小。因此，本工程的建设基本不会对下游河床造成一般冲刷。
拦河坝下游建有混凝土消力池、浆砌石海漫等消能防冲防护设施，因此，建坝后只考虑海漫末端的河道局部冲刷情况。河道冲刷选择最危险的调节闸敞泄、橡胶坝刚开始塌坝时的工况计算，此时上游水位107. 30m （最高挡水位），橡胶坝塌坝0. 5m 、调节闸敞泄。经计算，海漫末端河床的局部冲刷深度为1. 30m 。3. 4
淤积分析
汛期橡胶坝塌坝、调节闸敞泄，行洪时流速较大，坝址处基本不会产生淤积现象，坝上泥砂淤积主要集中在非汛期。根据莒县水文站1956—1990年实测水砂资料分析，坝址处非汛期多年平均淤积
3
量为8100m ，坝上泥砂淤积量主要分布在回水区
3
3. 1
防洪分析计算
水文分析
工程的防洪标准为50年一遇洪水校核，20年
末端。
橡胶坝设计底板高程基本平现状河床高程，故不会造成坝底板阻水淤积泥砂。在长期的运用过程中，由于橡胶坝汛期塌坝泄洪，坝前河床将处于非汛期蓄水落淤、汛期塌坝泄洪冲刷的冲淤平衡状态。因此，坝上游回水区的泥砂淤积，对河道及堤防的影响较小。工程本身设有一定的淤积库容，且调节闸底板高程低于橡胶坝底板0. 5m ，可以起到一定的冲砂作用，因此，坝址处泥砂淤积影响较小。
一遇洪水设计；调节闸设计标准为非汛期10年一
3
遇洪水设计，过闸流量为111. 30m /s 。根据沭河
历次水利规划，浔河口—袁公河口段50年一遇洪
3
水设计流量为5000m /s ，20年一遇洪水设计流量3
为4000m /s 。采用天然河道推求水面线的方法，
确定河道不同洪水标准的设计洪水位，自下而上推求。经计算，拟建的庄科橡胶坝坝址处50年一遇的校核洪水位为110. 41m ，20年一遇的设计洪水位为109. 67m 。3. 2
壅水分析
庄科橡胶坝工程建成后，河道泄流断面包括橡胶坝、调节闸和滩地三部分，应分别计算其泄流能力。雍水分析是将坝下游按淹没出流考虑，在下游水位一定的条件下，计算坝上游的雍水高度与长度。经计算，坝址处发生20年一遇洪水时，过坝壅水高度为0. 06m ，壅水长度为71m ；坝址处发生50年一遇洪水时，过坝壅水高度为0. 08m ，壅水长度为94m 。3. 3
冲刷分析
河道冲刷包括一般冲刷及局部冲刷。根据工程运行方式，汛期橡胶坝塌坝行洪，与现状相同，会在坝下游较长河段产生普遍淤积；
非
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4. 1
防洪综合评价
与现有水利规划的关系与影响分析
根据水利规划，庄科橡胶坝工程坝址处河道
治理的工程内容主要是进行两岸复堤、护险。拟建的橡胶坝处设计堤顶宽8m ，临水侧、背水侧边坡均为1ʒ 3。根据设计资料，本工程所在河段现状河槽较宽阔，橡胶坝布置在沭河主河槽内，工程建设不改动现有河段堤防，符合水利规划的要求。4. 2
与现有防洪标准的适应性分析
拟建的庄科橡胶坝工程位于沭河汤河口至张宋坝段河道范围内，属于莒县城防段，根据水利规划，坝址处左岸堤防防洪标准为20年一遇，右岸为50年一遇。橡胶坝工程的防洪标准为50年一遇洪水校核，20年一遇洪水设计。因
汛期充坝蓄水，利用调节闸调节坝址处的来水，
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此，本工程的洪水标准满足河道规划的行洪要求。4. 3
对行洪安全的影响分析运行期
河道上修建橡胶坝后，汛期行洪时，一般会使坝前发生壅水现象，对河道行洪安全产生一定的不利影响。据分析，当发生设计与校核洪水时，坝址处水位壅高不超过0. 08m ，壅水长度最大为94m 。因此，由于橡胶坝工程实施后基本不改变原河道断面尺寸，当汛期发生设计标准的洪水时，过坝水位壅高很小，对河道的行洪能力影响较小。4. 3. 2
塌坝时间复核
浆砌石护岸、下游消能防冲等措施，使上、下游水流平顺衔接，通过工程措施来控制水流流态，不会对总体河势稳定产生影响。
河道上修建蓄水工程后，将造成坝址下游河道局部冲刷加剧，上游出现泥砂淤积。根据工程运行方式分析，工程的建设基本不会对下游河床造成一般冲刷。由于海漫末端河床的局部冲刷深度较小，且工程设有可靠的消能防冲措施，故工程建设对河道的冲刷影响较小。由于橡胶坝汛期塌坝泄洪，坝前河床将处于非汛期蓄水落淤、汛期塌坝泄洪冲刷的冲淤平衡状态。因此，坝上游回水区的泥砂淤积，对河道及堤防的影响较小。4. 5
对防汛抢险的影响分析
橡胶坝布置在主河槽内，工程的建设不破坏现有堤防和堤顶道路，无阻挡防汛抢险物资运输的设施。汛期行洪期间橡胶坝塌坝、调节闸开启运行，运行期不会影响防汛抢险。围堰和主体工程施工安排在非汛期进行，施工建设期也不会对防汛抢险造成影响。
4. 3. 1
橡胶坝排水选用3台卧式离心泵，设计流量2000m 3/h 。经计算，正常使用时，坝袋的排水时间为2. 58h 。由于工程为非汛期蓄水，期间洪水流量较小，考虑到上游水库泄洪影响，距坝址最近的水库为小仕阳水库，两者相距30km ，洪水从水库到达坝址处的传输时间为3. 5h 左右，因此，在上游洪水来临之前，选用的排水设备能够满足塌坝要求。4. 3. 3
项目调度运行方案
5工程影响防治措施
工程建成蓄水后，坝址上游回水全部集中在主
根据工程设计，橡胶坝应根据河道防汛要求，汛前及时塌坝，汛后适时充水，洪水到坝前必须完成塌坝。调节闸开闸泄洪时，闸门开启分三级完成，开启度分别为0. 15，0. 30和1. 0，闸门开启待下游水流平稳后方可进行下级开启；行洪时必须提前开闸，禁止坝上水位超过107. 30m 。
庄科橡胶坝位于沭河莒县城区段，工程的安全运行对保证莒县城区的防洪安全至关重要。上述运行管理方案显然是粗线条的，应制定更加切实可行的控制运用方案，以满足操作要求。建议坝址处与上游的沙沟水库、青峰岭水库、小仕阳水库以及张宋、杨店子拦河闸坝建立自动化水文观测传输系统，将水位、流量等水文信息实时传送至本工程控制室，经自动化水文系统处理后预报出坝址处的来水量，结合莒县防汛指挥部的洪水预报，控制橡胶坝的运行。4. 4
对河势稳定的影响分析
未来的河道演变主要取决于人为干预，本工程虽局部对河床有扰动，但采取了对主河槽两岸进行
河槽内，由于主河槽岸滩长期浸泡于水中，将会出现局部岸滩失稳坍塌。据此，建议对回水区内蓄水深度超过2. 0m 的河段采取工程措施，对滩地岸坡进行护坡，护坡顶与滩地相平。护坡工程采用M10浆砌块石结构，厚0. 3m ，下设厚15cm 中粗砂垫层。
6结语
本文根据莒县庄科橡胶坝工程的设计资料和沭河的水利规划，依据有关的法律、规范和规程，对因橡胶坝建设对河道防洪造成的影响进行了分析计算和综合评价，对影响河道防洪安全的问题提出了相应的建议和防治措施。当前，河道范围内橡胶坝工程的建设呈增长趋势，为保证河道的防洪安全，建设单位应重视橡胶坝的防洪影响评价，水行政执法部门要严格审批手续，以使工程建设顺利实施。
（责任编辑
韩丽宇）