维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第５期 黑龙江水利科技 Ｎｏ．５．２０ｏ７ （第３５卷） Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｌｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ （Ｔｏｄａｌ Ｎｏ．３５） 文章编号：１００７—７５９６（２００７）０５—０１０１—０３ 林口县低水头坝的发展趋势 ——鱼鳞坝和橡胶坝的应用与推广 吕德浩 ，宋文好 （１．林口县水电开发总公司，黑龙江林口１５７６００；２．黑龙江省庆达水利水电工程有限公司，哈尔滨１５００８０） 摘 要：分析了林口县低水头坝的现状，从经济、取材、工艺等角度分析了低水头坝的优、缺点；阐述了鱼鳞坝和橡胶坝的应用与推 广的价值。 关键词：鱼鳞坝；橡胶坝；应用；推广 中图分类号：ＴＶ６４ 文献标识码：Ａ 随着改革开放的深入，国民经济的迅猛发展，林口县水 电站的取水工程采用了重力式浆砌石坝。建于１９８７年，该坝 利事业蓬勃发展。以”改造中低产田，增加粮食产量，提高经 址位于四道河上砾卵石基础，属高寒地区，控制流域面积 济效益”为主的农田水利工作摆在首位，以发展水田灌溉为 ５４６ｋｍ ，电站装机容量为５００ＫＷ，坝长５８ｍ，顶宽１．０ｍ，坝高 主的水利工作迅速开展起来。据调查，到目前为止，全县已 ０．９ｍ，后坡比Ｍ＝１：１，基础深１．２ｍ，总投资１７万元。见图２ 开发灌区１７０处，现有水田１万余ｈｍ ，各类渠首工程建筑物 及Ａ—Ａ剖面图。 ３１０座。而在这些灌区中９０％以上的灌区取水枢纽采用”有 一Ｖ— 坝取水枢纽”，渠首水工建筑物采用低水头坝。 ｊ 一 Ａ １ 鹅 １低水头坝的作用 萝 低水头坝即在渠首河段上修建的低水头挡水建筑物。 ／ ／—＼ ．～ 其作用是：如果河道天然流量能够满足灌溉用水的要求，（其 ＼ ／ 来水与用水的主要矛盾表现在高程上，即河道天然水位低于 ＼ ／ 灌溉用水所要求的高程），则可在渠首河道上修建挡水建筑 Ｊ Ａ ．物用以抬高水位，来解决天然来水与用水之间在高程上的矛 ．三 一 ＝ 兰 盾，同时又兼顾渡汛的要求。 馥 一 ２低水头坝的几种形式及优缺点 目前，我县已采用的低水头坝的形式有５种：①柳石坝； ！：Ｑ＃ ②浆砌石重力坝；③橡胶坝；④人字坝；⑤鱼鳞坝。其中柳石 坝２７０座，浆砌石重力坝３座，橡胶坝３座，人字坝１座，鱼鳞 坝１座。下面就以上各种类型的低水头坝的优缺点各举一 例阐述如下： ２．１柳石坝 Ａ＿Ａ剖面 刁翎灌区渠首工程拦河坝，位于刁翎镇南７ｋｍ处乌斯浑 图１ 河中游，控制流域面积３ ７４２ｋｍ ，设计灌溉水田２ ０６７ｈｍ 。 经过几年的运行，有以下特点：①优点：就地取材，施工 从日伪时期至１９８７年一直采用柳石坝，坝长６５ｍ，顶宽 简单，易群众施工，取水可靠性大，坚固。②缺点：造价高，工 １．Ｏｍ，坝高２．５ｍ。见图１及Ａ—Ａ剖面图。 程量大，易受冻害而破坏，对地基要求高。 在过去的几十年里受洪水、过冰、冻胀等多种因素的影 ２，３橡胶坝 响，屡屡遭到破坏，需年年修复，每年投 １ ０００多个工日，投 建堂灌区渠首工程位于建堂乡靠山村３．０ｋｉｎ处乌斯浑 石方１ ０００余ＩＴＩ ，投资１０ ０００元以上，严重影响了农业生产， 河上，控制流域面积３ ２４２ｋｍ ，设计灌溉水田１ Ｏ００ｈｍ 。１９８４ 加重了农民的负担，被当地农民称作是”三个一”工程。 年经省水利厅投资改建，将原１３伪时期遗留下来加之改善延 ①优点：就地取材，施工简单，易群众性施工，造价低廉 用至今的柳石坝拆除废弃，重新设计柔性薄膜结构——橡胶 （指一次性投资），对地基适应能力强。②缺点：渗漏严重，枯 坝。该坝设计坝长７０ｍ，坝高１．９ｍ，总投资３２万元。见图３ 水期灌溉用水难以保证；受冻胀易破坏而漏水，过冰排时易 及Ａ—Ａ剖面图。 受破坏；泄洪能力差；需年年投入大量的人力和财力进行修 经过几年的运行来看，防渗效果显著，能够保证灌溉用 复；使用期短；对河道的淤积问题无力解决。 水，泄洪能力强。汛期时，放下坝袋，增大泄洪断面，不改变 ２．２浆砌石重力坝 原河道泄洪条件。从施工方面看，施工困难，需专业施工队 河口二电站位于林口县三道通镇立业屯西南１ｋｍ处，该 施工。从造价上看，造价低，仅是闸坝的４９％，重力坝的 ［收稿日期】２００７—０１—２２ ［作者简介］吕德浩（１９６８一），男，黑龙江林口人，工程师；宋文好（１９８０一），女，黑龙江绥化人，助理工程师。 一１Ｏ１一 维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第５期 （第３５卷） －黑龙江水利科技 Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｌｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ Ｎｏ．５．２００７ （Ｔｏｄ￣Ｎｏ．３５） ７０％，一次性投资较低。从管理方面看，管理困难，需具有懂 上，控制流域面积１ ０６２ｋｍ ，设计灌溉水田４６７ｈｍ ｏ该坝坝 技术方面的人员管理，且运行费较高，总结其优缺点如下：① 优点：防渗效果好，泄洪能力强，使用年限长，工程量小，造价 低，施工期限短，对坝前淤积可倒坝冲积，从根本上解决了坝 前淤积的问题，泄洪时对下游河道破坏力小。②缺点：由于 坝工作成蜗壳型，过坝水流多呈负压作用，射流极短，消能工 小；运行管理难｛运行费用高；易受流冰和人为破坏。 ／－ ＼ 长６６ｍ（其中３６ｍ为人字坝），坝高１．６３ｍ，总投资１８万元。 见图４及Ａ—Ａ剖面图。 Ａ１ 一．＝ 一 三 ＿ －。ｌ。 ０ Ａ－Ａ翻萄冈 虹 、、 ．／ｔ Ｊ ５３．０ｍ 平面图 图４人字坝平面图 从设计上看，这种坝型从防冻及泄洪角度上看较好，在 冬季和汛期时，将活动挡水板移走，以利于防冻和渡汛，从施 工角度看，施工较难，且没有经过实践的检验，从运行管理方 面看，管理较难。活动挡板，在冬季时移走，用水期安装ｉ工 ＿Ａ削面 图２ 作量大，因此其优缺点如下：①优点：防冻、泄洪能力好，工程 量小，造价低。②缺点：施工困难，运行管理较难，且没有经 过实践的检验。 ２．５鱼鳞坝 岭前灌区位于朱家镇岭前村西２．０ｋｍ处，该坝原为柳石 坝，座落在五虎林河中游，控制流域面积２３０ｋｍ ，设计灌溉水 田１００ｈｍ ，由于该坝地处高纬度冻土区，加之年久失修，已遭 破坏，漏水严重，不能保证农业灌溉用水。１９９８年，水利局决 定改建为永久性工程，由县政府投资３．０万元，群众自筹资 金３．０万元。在缺乏资金，又要解决冻害问题的情况下。参 照吉林省龙井县的经验，设计出低水头新型坝——鱼鳞坝。 ——』！ — 既节省了资金，又解决了我县水工建筑物的冻胀问题，同时 消能效果又好，为高寒地区低水头应用开辟了一条新路。 ２．５．１基本情况 ＿Ａ剖面 岭前灌区渠首位于朱家镇岭前村西２．０ｋｍ处，五虎林河 中游，该地区冬季漫长，夏季多雨而湿润，多年平均气温为 ２．５￣Ｃ，极值最高气温为３７℃，极值最低气温为一３９．７℃，多 年平均降雨量为５４０．５ｍｍ，多年平均径流深为１８０ｍｍ。６— １Ｏ月降水量占全年降水量的７８％，多年平均蒸发量为 １ ２４４ｍｍ，最大风速３０ｍ／ｓ，最多风向为西南风，该坝址处地 质条件为砂砾石层，最大冻深为１．８ｍ。 ２．５．２坝型的选择 根据林口县的自然经济状况和群众自筹能力。在初设时 选用两种坝型：浆砌石重力坝和鱼鳞坝，进行方案比较。见 图３橡胶坝平面图 表１： ２．５．３鱼鳞坝设计与施工 ． ２．４人字坝 根据该灌溉用水量及拦河坝与进水闸高程关系。设计坝 高１．２ｍ，坝长４８ｍ，坝迎水面设计１０ｃｍ厚。垂直钢筋混凝土 在１９９２年五林灌区改建过程中，在渠首工程设计上，首 次采用了新式低水头坝——人字坝。该坝座落在五虎林河 一连墩板，板高２．４ｍ（ 其中基础深ｌ＿２ｍ），坝后设ｌＯｏｍ厚垂直 ｌｏ２一 维普资讯 http://www.cqvip.com
２００７年第５期 （第３５卷） 黑龙江水利科技 Ｎｏ．５．２００７ Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｌｎｏｌｏｇｙ ｏｆ Ｗａｔｅｒ Ｃｏｎｓｅｒｖａｎｃｙ （Ｔｏｄａｌ Ｎｏ．３５） 钢筋混凝土连墩板，板高１．２ｍ，板上设有梅花孔，排坝内水， 坝中填干砌石，坝面设计６ｍ×２ｍ×０．１ｍ预制钢筋混凝土 板，边缘预留螺丝孔，鱼鳞状搭接，用螺栓连接，坝面坡度比１ ：６，坝后干砌块石消能。见图５及Ａ—Ａ剖面图。 表１ 岭前灌区渠首工程选型方案比较表 ④坝前淤积易于解决，对坝前淤积可倒坝冲积，从根本上解 决了坝前淤积的问题。⑤缩短消能工，由于橡胶坝工作时成 蜗壳型过坝水呈负压作用射流极短，消能工小。 ４．２ 目前功存在的问题及改进措施 ①橡胶坝过冰时易破坏，建议在坝袋设计上需要改进。② 人为破坏，建议加强管理，宣传水法知识，增强群众的法制观念。 平面图 ＾＿＾翻面圈 图５ 施工时先现场浇筑混凝土连墩板，中间干砌块石，再把 预制板抬上，用螺栓进行鱼鳞状连接，坝后抛石用以消力即 可。经过几年运行来看，防渗、防冻效果极好，坝没有渗漏及 因冻胀而毁坏，总结其优缺点如下：①优点：利用钢筋混凝土 连墩板防渗效果好，利用鱼鳞板来解决冻胀效果好，利用鱼 鳞坝面消能效果好，造价低，施工简单。②缺点：坝前淤积严 重；首次采用，没有实际经验。 ３低水头坝的今后发展趋势 总结我县已采用的几种低水头坝坝 的优缺点，通过比 较（见表２），笔者认为我县今后低水头坝的发展趋势应向橡 胶坝、鱼鳞坝方面发展，在大型灌区骨干工程上采用橡胶坝， 中小型灌区采用鱼鳞坝。 ４胶坝及鱼鳞坝应用初步经验 ４．１橡胶坝 ４．１．１优点①防渗效果好。经过几年的运行观查，橡胶坝 袋的防渗效果好，基本上无渗漏，能够保证灌溉用水需要。 ②泄洪能力强。汛期时，放下坝袋，增大泄洪断面，不改变原 河道的泄洪条件，泄洪能力强，泄洪时对下游破坏力小。③ 工程量小，工期短，造价低，仅是闸坝的４９％，重力坝的７０％。 ４．２鱼鳞坝 表２各种坝型比较表 工程量 小 大 较小 小 小 造价 低 高 较低 较低 低 施工簿单 较简单 较容易 困难 简单 枯水期不能 供水可靠性 保证供水，不可靠 可靠 可靠 可靠 可靠。 防冻能力 不好 小好 较好 好 好 对地质适应各种地质情对地基条件各种地质条各种地质条各种地质条 能力 况 有要求 件 件 件 材料要求 就地取材 就地取材 就地取材 料要求较就地取材 ｍ￡ 淤积 不好 不好 较好 好 不好 泄洪能力 不好 一般 较好 好 较好 过水情况 不好 好 较好 不好 较好 运行情况 不好 较好 较好 较好 好 ４．２．１优点 ①防渗效果好。经过几年的运行观查，利用混凝土板档 水，防渗效果好，基本上无渗漏，能够保证灌溉用水。②适应 冻胀变形能力强。利用鱼鳞板的活动连接，解决了冻胀危 害，在高寒地区应用是解决冻胀危害的一种有效途径，有广 泛的使用价值。③消能能力好。利用鱼鳞坝面消能，即节省 了消力池又提高了消能能力。④造价低。在岭前灌区应用 上，采用鱼鳞坝只用了６万元，大大降低了工程造价，如能进 行技术改造，其造价低廉的特点更为突出。⑤施工简单。鱼 鳞坝施工主要是现场浇筑钢筋混凝土连墩板和预制鱼鳞板， 不需要大型设备和复杂的技术，施工简单，容易掌握。 ４．２．２ 目前存在的问题及改进措施 由于我县首次采用鱼鳞坝技术，经施工和几年运行经验 总结，存在一些问题： ①预制鱼鳞板过大，安装困难；②坝前淤积严重；③螺栓 连接鱼鳞板时要抹油防锈。 改进措施：①建议鱼鳞坝体积改为２ｍ×１．５ｍ×０．１ｍ为 宜。②在资金允许的情况下设计冲砂闸解决坝前淤积问题。 ５结束语 鱼鳞坝在严寒的林口县还是首次应用，经过１ａ来的施 工和几年的运行证明：它具有防渗效果好，适应变形能力强， 消能效果好，工程造价低，施工简单等特点，这种施工技术， 将是解决高寒地区低水头坝抗冻问题的有效途径。橡胶坝 在全县已建３座，经几年运用，是成功的，建议在大型骨干工 程上采用。 经过多年的经验总结及各种坝型比较，橡胶坝和鱼鳞坝 作为林口县的发展趋势，具有广泛的应用和推广价值。 参考文献： ‘［１］祁庆和，等．水工建筑物［Ｍ］ 北京：水利电力出版社，１９８６．