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。經方案比較后決定把橡膠壩工藝應用到污水截流中，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中心，河道寬約16 m，上覆蓋板，沿途匯集工業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 內壓比
　　內壓比是確定壩袋形狀的重要參數，它是指壩袋的內壓高度H₀與壩袋設計高度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，此時相應的內壓比H₀/H₁在1.25左右，根據充氣橡膠壩的特點，西南河橡膠壩內壓比取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，考慮下游側斷面，除兩邊靜水壓力外，在C點切口處有內力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。?

　　壩上游側斷面為一半徑為R的圓弧，壩下游側斷面為一半徑為r的半圓。

3 壩袋結構的確定

　　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外雙層結構，如同車內外胎一樣。外袋采用二布三膠起保護作用，保護內囊不受漂浮物、砂石損傷；內囊采用一布二膠，主要起密封、支撐作用，防止內囊在升降壩時發生滾動移位等情況，內囊兩側增設翼片與外壩袋一起錨固。

4 橡膠壩內囊填充介質的確定

　　內囊填充介質包括水、氣兩種。充水橡膠壩和充氣橡膠壩優缺點如下：?
　　①根據前期實踐經驗，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快速升降。?
　?、趬雾斠缌鲿r，充水壩袋在溢流水流的作用下產生共振，當共振產生的內應力大于橡膠壩材料允許拉力時，便造成壩袋破壞，充氣橡膠壩因質量小，振幅很小，其破壞性也就較小。?
　?、鄢渌鹉z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 控制系統和管路布置

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

6 結語

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，并實現了自動化管理。經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用是非常成功的。

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