王文喜 劉曉軍 邵永存
(煙臺市城市排水管理處)

　　為解決污水對海水的污染，煙臺市在河道下游沿海岸線鋪設(shè)一條截流干管，截流河道污水，然后將其輸送到污水廠集中處理。目前，城市污水截流的一般方法是在截流處設(shè)置溢流井截流污水和部分雨水。由于泥砂堵塞和海水倒灌的原因，這種方法在煙臺的污水截流中效果很不理想。另外因海水含鹽量很高，不利于細菌生長，會降低曝氣池污泥的活性，使污水中的有機物得不到有效處理，嚴重影響出水水質(zhì)。經(jīng)方案比較后決定把橡膠壩工藝應(yīng)用到污水截流中，取得了很好的效果。下面以西南河橡膠壩工程為例加以說明。

1 工程選址

　　西南河橫貫煙臺市區(qū)中心，河道寬約16 m，上覆蓋板，沿途匯集工業(yè)廢水和居民生活污水，排污量4.1×10^４t/d。橡膠壩工程選址在臨近入海處，該段河道坡度相對較緩，低潮時河道內(nèi)水位維持在0.4 m左右，漲潮時海水倒灌，河道水位可升至1.5 m。

2 壩袋形狀的確定

2.1 內(nèi)壓比
　　內(nèi)壓比是確定壩袋形狀的重要參數(shù)，它是指壩袋的內(nèi)壓高度H₀與壩袋設(shè)計高度H₁的比(見圖1)。當膠壩高度一定時，壩袋的外形尺寸主要受壩袋內(nèi)壓H₀的影響。H₀與壩袋的有效周長L₀成反比，與壩袋的拉力T成正比。內(nèi)壓大，則壩袋有效周長L₀小，土建工作量小，但袋壁所受的拉力T大，對材料要求高；反之對材料強度要求低，土建工作量大。通過對式H₀/H₁～TL₀/H₁³的計算分析可知，理論上有一個使TL₀乘積小的H₀，此時相應(yīng)的內(nèi)壓比H₀/H₁在1.25左右，根據(jù)充氣橡膠壩的特點，西南河橡膠壩內(nèi)壓比取1.0。

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2.2 壩袋壁拉力的取值
　　 袋壁拉力T與壩袋形狀也有密切關(guān)系，在壩高H₁一定的情況下，T與壩袋有效周長L₀成反比。
　　 圖1中y軸通過壩頂C，x軸沿壩底，考慮下游側(cè)斷面，除兩邊靜水壓力外，在C點切口處有內(nèi)力T，水平向左；在B點錨固處也有相同的拉力T，假定其方向與x軸成一角度，從x軸方向合力必須為零的條件：

?　(2H₀H₁-H₁²-h₂²)/2-T+Tcosθ₀=0
　　T=(2H₀H₁-H₁²-h₂²)/[2(1-cosθ₀)]

　　上式為拉力計算公式?？紤]到西南河橡膠壩的工程安全性較重要，故T取最小值，此時θ₀角為180°，壩袋有效周長L₀最大，則橡膠壩形狀如圖2。?

　　壩上游側(cè)斷面為一半徑為R的圓弧，壩下游側(cè)斷面為一半徑為r的半圓。

3 壩袋結(jié)構(gòu)的確定

　　考慮到汛期河水中泥砂雜物攜帶量大，壩袋磨損嚴重，西南河橡膠壩采用內(nèi)外雙層結(jié)構(gòu)，如同車內(nèi)外胎一樣。外袋采用二布三膠起保護作用，保護內(nèi)囊不受漂浮物、砂石損傷；內(nèi)囊采用一布二膠，主要起密封、支撐作用，防止內(nèi)囊在升降壩時發(fā)生滾動移位等情況，內(nèi)囊兩側(cè)增設(shè)翼片與外壩袋一起錨固。

4 橡膠壩內(nèi)囊填充介質(zhì)的確定

　　內(nèi)囊填充介質(zhì)包括水、氣兩種。充水橡膠壩和充氣橡膠壩優(yōu)缺點如下：?
　?、俑鶕?jù)前期實踐經(jīng)驗，充水式橡膠壩升塌壩緩慢，汛期洪水來勢迅猛，水流巨大的頂沖力能造成壩體撕裂，而充氣壩因排放迅速則能實現(xiàn)快速升降。?
　?、趬雾斠缌鲿r，充水壩袋在溢流水流的作用下產(chǎn)生共振，當共振產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力大于橡膠壩材料允許拉力時，便造成壩袋破壞，充氣橡膠壩因質(zhì)量小，振幅很小，其破壞性也就較小。?
　　③充水橡膠壩坍平不徹底，阻礙水流，這也是壩袋磨損嚴重的原因。?
綜上考慮，西南河橡膠壩采用充氣壩。

5 控制系統(tǒng)和管路布置

　　西南河橡膠壩采用全自動控制系統(tǒng)(圖3)，避免了雨季頻繁的人工升降操作，具有很多優(yōu)點。

6 結(jié)語

氣囊式橡膠壩有效地解決了煙臺污水截流中的泥砂和海水倒灌問題，并實現(xiàn)了自動化管理。經(jīng)過一年多的運行實踐，充分證明氣囊式橡膠壩在煙臺污水截流中的應(yīng)用是非常成功的。

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　　作者通訊處：王文喜 264000 煙臺市城市排水管理處生產(chǎn)計劃科?
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