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橡皮坝作为柔性水工建筑物，其泄洪功能依赖坝袋的充胀与塌落实现水位调控，核心逻辑是通过改变坝体高度与过流断面形态，实现洪水的有序排放。这种机制建立在其独特的结构体系之上 —— 由高强度合成纤维织物为骨架、橡胶为保护层的坝袋，通过锚固系统固定于基础底板，配合充排水（气）系统与控制系统形成完整作业单元。 泄洪的本质是打破坝体的挡水平衡，主要通过两种路径实现：一是坝顶溢流，二是坝袋塌落泄洪。当上游来水流量较小时（如杨凌渭河 2# 坝规定的小于 300m³/s），坝袋保持充胀状态，洪水从坝顶溢流而过，此时坝体相当于曲线型实用堰，流量系数可达 0.36~0.45。这种方式能在泄洪的同时维持一定蓄水位，兼顾防洪与蓄水需求。当来水流量超过警戒值时，通过充排水（气）系统排出坝袋内介质，坝袋在自重与水压力作用下塌落，过流断面大幅拓宽，此时坝体近似宽顶堰，流量系数降至 0.33~0.36，但过流能力***提升。 不同类型橡皮坝的泄洪特性存在差异：充气式橡皮坝因气体排空速度快，塌坝时间通常可控制在 1 小时以内，适合应对突发性洪水；充水式橡皮坝虽充排时间较长，但坝体稳定性更高，多用于流量相对平稳的河道。书脊式等特殊结构橡皮坝在泄洪时更具优势，其平整的断面形态能减少 50% 的水流振动，且塌坝时可完全塌平坝袋，避免坝体对洪水的额外阻碍。 二、泄洪的分级调度体系 橡皮坝泄洪并非简单的塌坝操作，而是基于水情监测的分级响应过程，需结合汛期类型、来水流量、含沙量等多因素动态调整。这种精细化调度体系是保障泄洪安全的关键，杨凌示范区渭河 2# 坝的运行管理办法为此提供了典型范本。 在汛期划分上，调度体系通常分为主汛期（7-9 月）、次汛期（6 月、10 月）与非汛期。主汛期为洪水高发期，原则上采取全河道过洪模式，橡胶坝需保持全断面塌坝状态，确保洪水无阻碍下泄；次汛期则根据洪水量级灵活调整，当来水低于 5 年一遇（3240m³/s）时，仅通过蓄水区河槽泄洪，超过该标准则启用滩涂区共同泄洪；非汛期虽以蓄水为主，但需通过适时塌坝实现清淤排沙，含沙量超过 15% 时即启动泄洪排沙程序。 流量分级调度是核心操作准则。以渭河 2# 坝为例，其建立了四级响应机制：来水 300-600m³/s 时，仅单个主坝段塌坝；600-1000m³/s 时，两个主坝段塌坝；超过 1000m³/s 则全断面塌坝；预报达到 5 年一遇洪水时，需由防汛指挥部统一指令，启动蓄水区与公园滩涂区联合泄洪。这种梯度式操作既避免了资源浪费，又能逐步提升泄洪能力，契合 “分级防控、精准应对” 的防洪理念。 特殊场景的应急调度同样重要。锦州五号橡胶坝在应对 560m³/s 洪峰时，采取间隔式落坝、顶水排气等特殊措施，解决了洪水携带杂物堵塞过流通道的问题。而当发生溺水等突发事件时，可由景区管理办直接下达塌坝指令，体现了调度体系的灵活性。 三、泄洪的技术保障系统 橡皮坝泄洪的安全性与效率性，依赖于结构设计、监测预警、设备运行三大技术系统的协同支撑。这些系统的优化设计，是应对复杂水文条件的关键。 泄洪能力的精准计算是设计基础。根据 GB/T 50979-2014 规范，橡皮坝泄洪流量可通过公式 Q=εσmB√(2g) h₀^(3/2) 计算，其中溢流宽度 B、计人行近流速水头 h₀、流量系数 m 等参数需结合坝型调整。对于单锚固充水坝，流量系数 m₁需考虑坝袋内压水头与实际坝高的比值；双锚固充气坝则需引入不同的修正系数，确保计算结果贴合实际工况。这种量化设计为泄洪调度提供了科学依据。 监测预警系统是泄洪决策的 “眼睛”。现代橡皮坝普遍配备液位传感器、压力传感器与水文监测设备，实时捕捉上游水位、来水流量、坝袋压力等关键数据。渭河 2# 坝明确将魏家堡水文站的流量、沙量数据及气象预报作为调度依据，实现了 “数据驱动决策”。在锦州五号坝泄洪过程中，工作人员 24 小时巡查水位与设备状态，通过人工监测与智能设备互补，确保及时发现坝体振动、杂物堆积等隐患。 抗振与防损技术是泄洪安全的重要保障。洪水溢流时易引发坝体震荡，扰流板系统可通过调节气压均衡水幕压力，有效抑制囊体振动。锚固系统的设计同样关键，需通过螺栓将坝袋牢固固定于底板，防止泄洪时坝体滑动或变形，其强度计算需考虑水压力、浮力等多种荷载的叠加作用。此外，自动充排系统的响应速度直接影响泄洪效率，渭河 2# 坝要求主汛期塌坝时间控制在 1-1.5 小时内，非汛期则可通过坝高调节实现生态基流与清淤排沙的平衡。 四、工程实践与优化方向 橡皮坝泄洪技术在长期实践中不断完善，各地工程案例既验证了核心机制的有效性，也为技术优化提供了方向。这些实践经验的总结，对提升防洪能力具有重要意义。 锦州五号坝的应急泄洪实践展现了复杂条件下的操作智慧。2024 年汛期，该坝遭遇 560m³/s 洪峰，洪水夹杂大量树枝、垃圾等杂物。工作人员采用间隔式落坝方式，为杂物预留通过空间；通过顶水排气作业平衡坝袋压力，避免局部受力过大导致破损；同时疏通下游漫水路，确保泄洪通道畅通。经过两天连续作业，洪水安全通过坝体，未造成设备损坏。这一案例表明，泄洪操作需结合现场水文条件灵活调整，不能局限于固定流程。 杨凌渭河 2# 坝的常态化调度则体现了系统管理思维。其将泄洪与蓄水、排沙、生态保护等功能统筹考虑：非汛期选择含沙量低于 15% 的时机蓄水，减少淤积对泄洪能力的影响；主汛期全断面塌坝确保行洪安全，特殊情况需蓄水时必须制定应急预案。这种 “分时段、分目标” 的调度模式，实现了防洪效益与资源利用的平衡。 未来橡皮坝泄洪技术的优化可聚焦三个方向：一是智能化升级，通过物联网技术实现监测数据的实时传输与自动分析，构建 “预报 - 决策 - 执行” 一体化系统；二是结构创新，推广气盾坝、书脊式坝等新型坝体，进一步提升塌坝速度与抗振性能；三是协同调度，建立流域内多座橡皮坝的联合调度机制，根据上下游水文关系统筹分配泄洪压力。这些优化措施将推动橡皮坝在中小河流防洪体系中发挥更大作用。 |
