1、橡膠壩簡單定義
橡膠壩是用高強力合成纖維即錦綸66(或6)帆布(也有少量使用鋼絲)做受力骨架,內外涂敷具有耐老化、耐熱、耐油、耐化學腐蝕性特性的合成橡膠作粘結保護層,加工成橡膠布,按要求尺寸錨固在基礎底板上,形成封閉袋形,用水或氣的壓力充脹,形成擋水壩;不需要擋水時排空壩內水或氣,恢復原有河渠的過流斷面,屬一種新型柔性薄殼低水頭水工建筑。執行標準為水利部《橡膠壩技術規范》SL227-98及《橡膠壩壩袋》SL554-2011》等。
2、橡膠壩主要性能橡膠壩,其壩高可調節,壩頂可溢流。與普通鋼閘門比,其具有節省三材、造價低、結構簡單、施工期短、跨度大、造型美觀易與周邊建筑物協調、自重輕、抗
震性能好、擋水不漏水,泄洪不阻水等優點。自從1965年國內建成第一座橡膠壩至今,據不完全統計,至2014年底,我國國內已建橡膠壩1萬余座。我公司于上世紀九十年代初期開始研制橡膠壩袋,是我國水利部定點橡膠壩技術服務聯系單位,至2014年底,僅我公司生產安裝的橡膠壩袋已有3000余跨。
3、橡膠壩技術參數
(1)、橡膠壩應用高度及長度:
目前國內壩高5.5米及以下橡膠壩已經非常普及,壩高5.5米以上,6.5米以下橡膠壩也有成功案例;目前國際上仍以荷蘭8米高橡膠壩為最高橡膠壩。橡膠壩骨架層所使用纖維帆布,目前其單層最大強度由原來通常小于300kN/m提高到了500kN/m,其骨架層纖維帆布比較常用的是兩布三膠和三布四膠,有少量使用四布五膠的,雖然理論上更多層骨架帆布可使壩袋強度進一步增大,但由于壩袋膠布厚度過高可能導致壩袋剛度增加柔韌性下降,現芳綸材料的應用進一步推廣,使得橡膠壩骨架材料的選擇范圍進一步擴大,且單層骨架材料強度將進一步提高單層骨架材料厚度亦進一步降低,這為興建更高的橡膠壩創造了基本條件。
橡膠壩單跨長度理論上沒有限制,當然實際受水流平順以及壩袋自身重量影響,故不建議過長。目前據統計,單跨最長壩袋為山西泌源縣橡膠壩群中的一跨,其單跨壩長為188米;多跨組合最長為江蘇連云港新沂河入海口橡膠壩工程,該壩單跨壩長60米,共計24跨,壩袋總計凈長度為1440米。
(2)、橡膠壩分類
橡膠壩根據其充脹介質主要可分為充水式橡膠壩和充氣式橡膠壩,充水式橡膠壩其主要優點是壩高可任意調節,壩袋穩定性好,安全設施簡單可靠。充氣式橡膠壩的主要優點是工程造價較低,無需考慮充壩水源問題,寒冷地區冬季壩內不會結冰等。
根據壩袋跨數可分為單跨式和多跨式。
根據壩袋與邊墻連接方式主要可分為堵頭式(枕式)和斜坡式。
根據擋水方向可分為單向擋水壩和雙向擋水壩。
4、應用領域及工程實例
隨著橡膠壩技術的日趨成熟,橡膠壩的應用范圍逐步擴大,目前橡膠壩主要應用類型有以下幾類:
1、灌溉:農田灌溉是橡膠壩主要用途之一,在很多地區,河道梯度較大,平時降雨的雨水很快便通過河道流走,河道里無法存水,要留住水,就必須建多座梯級壩或閘,而建普通混凝土壩,在需要泄洪時,就會造成阻水,無法泄洪;而造大量鋼閘門其造價讓人無法接受,在較寬河道里造大量的大跨度閘門也是不現實的,故采用橡膠壩是投資省,見效快,且不影響防洪要求的最佳選擇。
工程實例:山東青島大沽河書脊式橡膠壩:壩高3.0米,壩長228米;湖北興山古夫橡膠壩:壩高5.0米,壩長85米;山東泰安大汶河治理工程:壩高4.5米,壩長400米。
2、發電:在水庫溢洪道或攔河溢流堰頂建橡膠壩,可增加庫容和發電水頭,平時充壩增加庫存容和水位,以增加發電量,汛期塌壩降低庫容,方便快捷安全,是一種充分利用水力資源的有效措施。
工程實例:浙江衢州塔底水利樞紐工程:壩高5.55米,壩長425米;安徽岳西弧形橡膠壩:壩高3.0米,壩長72.9米; 廣東陽春電站橡膠壩; 安徽宣城揚村電站橡膠壩:壩高5米,壩長190米。
3、回灌:在水源緊缺,旱澇、堿災嚴重地區,應用橡膠壩蓄當地降水,回灌地下水,儲備抗旱水源,淋洗土壤,做到洪水、瀝水和地下水在空間和時間上的聯合調度運用,橡膠壩是一種極好的水工建筑物。
工程實例:山東泰安大汶河治理工程:壩高4.5米,壩長400米;浙江靈山港橡膠壩:壩高4.0米,壩長175米;河南南陽白河第一級橡膠壩:壩高3.5米,壩長555米。
4、防咸蓄淡:由于橡膠制品有抗海水侵蝕的性能,并以柔克剛,來抗衡波浪的沖擊力,適宜作防潮閘。
工程實例:江蘇連云港新沂河入海口橡膠壩,壩高1.75米,壩長1440米;山東無棣化學工業園橡膠壩:壩高5.0米,壩長180米;泰皇島小湯河橡膠壩。
5美化城市園林:現在很多城市采用橡膠壩來形成人工湖,提高地下水位,增加空氣濕度,建造水上游樂場等諸多用途,美化城市環境。
工程實例:內蒙古呼市東河治理工程:壩高3.5米,壩長149米;陜西渭河咸陽城區綜合治理工程:壩高3.5米,壩長258.6米;河南南陽白河零級橡膠壩:壩高5.5米,壩長480米。
目前,隨著科學技術的不斷發展和橡膠壩更多應用實例,橡膠壩已經越來越多地被水利工作者所青睞,用途也越來越廣泛,被賦于了越來越多的功能,比如代替船閘,防浪堤,臨時圍堰,曬鹽場擋水堤,自來水廠與污水處理廠的控制閘等,在現代化建設中發揮著越來越重大的作用。