淠河某城區攔河壩設計方案比選

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淠河某城區攔河壩設計方案比選

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一、基本情況

淠河六安城區攔河壩工程位于安徽省六安市裕安區城南鎮境內淠河中游，工程區地處江淮之間，屬于北亞熱帶季風氣候區，氣候溫和濕潤，降水較充沛。

為改善城區人居水生態環境，構建園林城市、生態城市、水城六安，根據城市總體規劃需沿淠河城區段修建上壩、中壩、下壩3座蓄水工程，目前中壩工程已于2009年建成，下壩工程也于2013年建成，上壩蓄水工程尚未實施。

六安淠河城區上攔河壩工程規劃壩址位于淠河中游312國道橋（淠聯大橋）下游約500m處，六安整個城區的南部。該工程兼具攔蓄環境水、營造優美環境和寬闊水面，打造生態濕地等綜合功能，是創建人水和諧、宜商宜居六安水城的重要基礎設施工程，也是打造“綠色城南、生態城南”的重要景觀工程。

工程位置區河道左側主要為灘地，灘地寬約450～500m，地面高程一般為33.50～35.50m；右側為主泓，河槽底高程32.00m左右，底寬70～80m。兩側堤頂高程42.00～44.50m，堤頂現狀為碎石路，寬6.0～7.0m。上游500m處為312國道橋（淠聯大橋）和鐵路橋?，F狀由于采砂影響，導致河床不規則，灘地溝塘較多，凹凸不平，主河槽邊坡洪水沖刷嚴重。

二、壩型方案比選

河道上的蓄水工程一般可以采用節制閘、充水式橡膠壩、充氣式橡膠壩、氣盾閘、鋼壩閘、低堰滾水壩等型式，各種蓄水壩型有各自的優缺點和適用性。針對該工程需與城市景觀相協調的要求，此次蓄水型式的比選突出與生態濕地和景觀規劃相協調的原則，重點選取了充水式橡膠壩、充氣式橡膠壩、氣盾閘及鋼壩閘4個方案進行定性的比較。

方案一：充水式橡膠壩

充水式橡膠壩是利用橡膠壩袋充水形成柔性擋水壩體的蓄水建筑物，適宜修建在河道或水庫溢洪道上。

優點：充水式橡膠壩過壩流態相對平順穩定，在壩頂溢流時袋形比較穩定，振動小，過水均勻，對下游河床沖刷較小。較易與周圍景點和環境相協調，工藝成熟，施工方便。

缺點：錨固基礎底板較長，適宜擋水高度一般不超過5m，充排水系統相對復雜，充、排水時間相對較長。

方案二：充氣式橡膠壩

充氣式橡膠壩是利用橡膠壩袋充氣形成柔性擋水壩體的蓄水建筑物，適宜修建在河道或水庫溢洪道上。

優點：充氣式橡膠壩錨固的基礎底板較短，投資比充水式低，充排氣時間短。

缺點：充氣式橡膠壩在壩頂溢流時，壩袋易產生振動，會出現凹口現象，造成水流集中，對下游河道沖刷較強；壩袋氣密性要求高；在日曬時壩袋表面溫度升高很快，易加速壩袋膠布的老化。

方案三：氣盾閘

氣盾閘是一種新型的擋水建筑物，由擋水面板與橡膠壩袋組成，相當于在充氣壩袋前緣布設繞底板固定鉸轉動的平臥式閘門，依靠橡膠壩袋的充脹縮放以升降面板達到擋水的目的，適宜修建在中小型河道及水庫溢洪道上。

優點：可以防止河流中外物的沖撞和穿刺，減緩壩袋老化，充氣系統布置方便。

缺點：充氣擋水工況下，氣壓與水壓長期處于動態平衡狀態，結構穩定性差，受外部氣溫影響漲縮性較大；充壩及坍壩可控性較差，水流震動或頻繁升降容易磨損壩袋，安全管理要求高。

方案四：鋼壩閘

鋼壩閘是近幾年開發的新型擋水建筑物，多采用下置的可轉動鉸支座和液壓系統來達到升降閘門的目的，適應上下游水位差較小但水深較大的河道上。

優點：跨度大相對壯觀，不影響行洪及通航，運用靈活。

缺點：體型龐大，鋼材消耗量大，投資昂貴，且閘門扭矩較大，液壓系統布置復雜，上下游水位差較大，大跨度閘門的剛度要求較高。

壩型方案比較結論：淠河是淮河右岸的一級支流，是大別山區重要的泄洪通道，防洪作用突出。通過綜合分析，氣盾閘易磨損且易振動，控制運用可靠性低，容易出現潰壩風險，不宜在重要行洪河道上使用。充水式橡膠壩、充氣式橡膠壩和鋼壩閘對河道行洪影響較小，控制運用靈活，均適宜在本工程中使用，但鋼壩閘采用液壓控制，運行管理要求高，投資相對較大；充氣式橡膠壩對壩袋氣密性要求較高，壩袋易老化，溢流時易產生振動；充水式橡膠壩的壩袋周長比充氣式橡膠壩要大一些，壩袋本身造價相對較高，但基礎底板受力條件好，壩袋內的水重有利于基礎底板穩定，基礎處理簡單，超壓安全裝置較充氣式簡單可靠，抗溢流振動能力要好于充氣式，另外充水式橡膠壩景觀效果較好，能更好實現項目投資效益，故本工程擬采用充水式橡膠壩方案。

三、總體布置方案比選

工程總體布置的原則：功能齊全，運行安全，施工、管理方便、美觀協調、節約投資。此次初擬方案一橡膠壩+調節閘+通航船閘方案和方案二橡膠壩方案。

方案一：橡膠壩+調節閘+通航船閘方案

在右側主河槽設置調節閘，調節閘為3孔10.0m，其中右邊孔兼作通航船閘上閘首，通航船閘閘室長60.0m，灘地左側設置橡膠壩，壩段為6跨×70.0m，橡膠壩與調節閘之間設置導流墩，長90.0m，寬16.0m，橡膠壩充排水泵房結合導流墩進行布置。

優點：功能齊全，不僅滿足蓄水和行洪功能要求，而且調節閘的設置在非汛期可以調節小流量，避免橡膠壩袋的頻繁坍壩，檢修期可通過調節閘降低壩前水位，便于壩袋檢修。另外，調節閘位于主泓還兼有沖砂功能，同時能夠滿足游船的通航要求。

缺點：工程投資較大、施工時間較長。

方案二：橡膠壩方案

優點：工程投資小、施工時間短。

缺點：功能單一，橡膠壩能夠滿足蓄水和行洪要求，但檢修不便，無沖砂功能，壩前容易淤積泥沙。另外，主泓段需進行回填，土方工程量較大。

鑒于壩址處河道主泓偏右岸，右側設置調節閘有利于與偏右的主泓相銜接且滿足調節蓄水位的要求，單側布置充排水泵房也有利于集中控制運用。故該工程推薦采用方案一：橡膠壩+調節閘+通航船閘方案。

四、結語

推薦方案利用主泓一側布置調節閘，調節閘的右邊孔兼作通航船閘的上閘首，灘地側設置橡膠壩，布局合理、功能齊全，不僅滿足蓄水和行洪功能要求，調節閘的設置在非汛期可以調節小流量，避免橡膠壩袋的頻繁坍壩，檢修期可通過調節閘降低壩前水位，便于壩袋檢修。另外，調節閘位于主泓還兼有沖砂功能，通航船閘能夠滿足一般性游船的通航要求。整個樞紐布置緊湊、美觀，在有限的投資下盡量做到整體效益最大化。

橡膠壩袋膠料中加入納米高耐磨性能的補強劑，有效提高壩袋的耐磨性。壩袋中添加納米紫外線吸收劑使橡膠壩袋耐紫外線、臭氧老化性能明顯增強，采用鮮艷耐久色彩壩袋，延長了橡膠壩袋的使用壽命。壩袋膠料采用抗寒的配方，確保橡膠壩袋在嚴寒的冬季可正常擋水運行■

（作者單位：1.淮安市水利勘測設計研究院有限公司2230052.淮安市淮陰區水利局223300）