焦作市龍源湖現狀及引水補源規劃設計探討

□ 張建國 □郭二旺 □侯善敏（焦作市山河水利技術有限公司 焦作市水利勘測設計院 鶴壁市城市水務有限責任公司）

1 工程概況

龍源湖公園位于焦作市豐收路與迎賓路交叉口東南角，建于2006年9月，是一個文化品位高雅，水景文化豐富，全開放性大型街心公園，公園正北門設大型城市主題雕塑“夸父追日”一座。公園設施完備，在東南西北設五個出入口，四個生態停車場，三個大型廣場，園內主環路總長3.70 km，占地總面積113.33 hm2，其中水面面積46.67 hm2，湖深1.80m。蓄水量40萬m3，根據《龍源湖旅游規劃》，龍源湖定位于以焦作城市未來中央公園為建設目標，水源以地下水為水源，近幾年來，隨著焦作市新區建設，周邊一座座高樓大廈拔地而起，一方面向人們展示了焦作城市建設日新月異的變化，另一方面，由于周邊房屋建設，基坑排水降低了地下水位，使原本靠地下水作為補充水源的湖水，面臨著干涸局面，為保證龍源湖湖水水位不下降，自2010年以來，每年通過自來水補充湖水，財政補貼水費100～80萬元，造成財政負擔過重。

2 引水方案規劃設計

為了從根本上解決龍源湖水源問題，經勘查和方案綜合比選提出從小靈泉湖引水方案。小靈泉湖水來自大沙河圍堰蓄水，大沙河圍堰及新河引水渠于2012年底建成，大沙河圍堰上游來水主要有大沙河基流及南水北調中線大沙河倒虹基坑排水，枯水期排水流量0.20～0.50m3/s，目前已形成近千畝水面，小靈泉湖為一人工開挖水塘，長105m，寬80m，深3.90～4.20m，占地0.84 hm2，調蓄水量3.40萬m3，小靈泉湖下游為新河，新河為大沙河左岸一級支流，位于焦作市城區西南部，其主干發源于小靈泉湖，新河源頭小靈泉湖至普濟河入河口以西，河道長3.25km.，該段河道無支流匯入，無行洪要求，河道水質較好，入小靈泉湖流量在0.20～0.30m3/s左右，考慮沿線河道滲漏損失等因素，引水量按0.20m3/s入龍源湖是有保證的。引水工程自新河2橋到廣電大廈東側拱橋全長4.70 km，采用一管一渠一壩引水方案，其中新河2橋到民主南路以西長2.10 km，采用直徑0.80m鋼筋混凝土管道引水至民主南路東側已治理好的黑河內，沿黑河明渠將水引至廣電大廈東側，黑河明渠長2.10 km，在廣電大廈東側拱橋處，設景觀液壓升降壩，將水位節制后，引入龍源湖。

3 壩型方案比選

經綜合考慮，初步擬定橡膠壩及液壓升降壩兩種擋水壩型進行比選。上述兩種壩型均全河道布置，由擋水壩體、下游消能設施、控制設施組成。

3.1 橡膠壩擋水方案

橡膠壩是20世紀50年代為滿足工農業生產需要，出現的一種低水頭擋水建筑物，它是以高強力合成纖維布為受力骨架與合成橡膠構成，錨固在基礎底板上，形成密封袋形，充水形成水壩。橡膠水壩造型優美，線條流暢。尤其是彩色橡膠水壩更為園林建設增添一幅優美的風景。

根據黑河現有斷面，結合《橡膠壩技術規范》，設計壩高、壩長、壩袋結構型式采用枕式橡膠壩、上游鋪蓋、邊墻等。底板順水流方向的長度等于壩袋坍落寬度和壩上、下游壩袋的安裝、檢查維修需要交通道寬度的總和。經計算底板順水流方向長5m，上下游均設置齒墻；消力池根據壩基地質情況、水力條件、控制運用方式等因素，綜合分析確定設消力池深度、池長、鋪蓋等。

該方案優點是不阻水，結構簡單、壩體跨度大、自重輕、抗震性能好，外形美觀。缺點是安全性、可靠性較差，使用壽命短；增加泵房，機電設備；壩袋易被漂浮物或尖銳物損壞；冬季冰凍容易損壞壩袋，需破冰。

3.2 液壓升降壩方案

該方案上下游布置同橡膠壩，僅擋水段為液壓升降壩。該方案優點在于：結構性能較好，壩面升起后，可形成穩定支撐墩壩結構；泄洪能力強，壩面放倒后，達到與橡膠壩同樣的泄洪效果，行洪、沖沙、排漂效果良好；維護管理費用較省，部件經久耐用，更換容易；美觀效果好，活動壩面高度可隨意升降，上游水量較大時形成瀑布景觀。缺點在于液壓升降壩安裝需采用大型吊裝設備，場地開闊。工程概算54萬元。

3.3 方案確定

綜合上述兩種方案，液壓升降壩優點在于吸收橡膠壩優點，改善其缺點，象攔水閘一樣堅固耐用，具有成本低、結構堅固可靠，使用壽命長，泄洪能力強，自動化程度高等優點。

從工程投資角度來說，液壓升降壩與橡膠壩相差不多，均較常規水閘節省；從泄洪和消能角度來看，液壓升降壩和橡膠壩相當；從運行管理上說，液壓升降壩優于橡膠壩；從景觀效果來說，液壓升降壩優于橡膠壩，經綜合比選，確定采用液壓升降壩以滿足龍源湖引水工程美化環境的需要

4 工程設計

根據黑河現有斷面，設計弧形液壓升降壩壩高1.80m，壩長9m，上游鋪蓋連接段長8m，底寬3.30～9m，鋪蓋采用C20混凝土，厚50 cm，鋪蓋下設C15墊層10 cm，采用M7.5漿砌石漸變與岸坡連接，壩底板采用C25鋼筋混凝土，厚1.70m，邊墻采用C25鋼筋混凝土擋土墻，底板順水流方向長5m，上下游均設置齒墻；消力池根據壩基地質情況、水力條件、控制運用方式等因素，綜合分析確定消力池深度0.50m，消力池長6m，采用C25鋼筋混凝土，厚度0.50m，底設排水孔，直徑φ7.50 cm，梅花型布置，間距1.50m。消力池底板下設粗砂墊層10 cm厚，土工布一層；海漫長10m，底寬3.30～9m，采用C20混凝土，厚50 cm，鋪蓋下設C15墊層10 cm，采用M7.50漿砌石漸變與岸坡連接。

5 結語

該工程于2013年7月開工，9月25日引水工程全線貫通，9月26日靈泉湖水成功引入龍源湖，補水前湖水水位平均只有30 cm，10月20日，經過25 d不間斷地輸水，龍源湖水位升至1.60m左右，補水40萬m3。目前工程運行良好。通過龍源湖引水工程擋水壩設計比較，采用液壓升降壩克服了橡膠壩和常規水閘缺點，兼顧平板閘的安全性能，自動化性能較高，對于城市生態水利建設更具優勢，是一種新型安全的擋（泄）水建筑物。