淺談兼具生態景觀、通航及過魚等功能的水利樞紐布置

姚曉萍

摘 要： 城市往往沿江河兩岸修建，隨著社會發展，為改善城市環境和水景觀，常常需新建壅水建筑物將河道水位抬高，而有些河道具有通航、過魚等要求，這就涉及到兼具生態景觀、通航及過魚等功能的水利樞紐布置問題，本文以華南地區某工程為例對該問題進行了探討，為類似工程設計提供參考。

關鍵詞： 生態景觀;通航;過魚;水利樞紐布置

1 ?工程概況

某縣城下游生態景觀壅水閘工程是以景觀用水為主，結合提高河段通航能力等綜合利用的水利樞紐工程，主要建筑物包括壅水閘、船閘及魚道等。工程規模為中型，工程等別為Ⅲ等。主要建筑物壅水閘、船閘上閘首、與水閘結合的魚道擋水部位按3級建筑物設計，船閘和魚道其余部位、導墻、消力池等次要建筑物按4級建筑物設計，臨時建筑物按5級設計。該河段為Ⅴ級航道，通航按300t級船舶設計。

2 ?工程選址及建筑物選型

2.1 選址原則

（1）盡可能選擇河床開闊段，建閘后不影響行洪，利于樞紐及施工導流布置。

（2）盡可能選擇河道順直、穩定[1]，水流條件好，干擾少的河段，利于船閘及引航道布置。

（3）盡可能避開村莊民房，少占農田，以減少拆遷、施工干擾和耕地賠償。

（4）施工、維護方便，運行安全可靠。

2.2 閘址選擇

根據本工程任務要求，既要實現縣城的景觀需求，同時兼顧河道通航要求，且該景觀工程不影響縣城防洪排澇。根據縣城河段的地形、壅水閘型式的特點、閘壩可選范圍不大。由于從運行調度安全和便利角度考慮，生態水閘高度不宜高于6m，若閘址離城區距離太遠，則無法滿足抬高城區河段水位的要求;若閘址位于縣城主城區河道內，則由于河道彎曲及受到河道寬度、跨河建筑物和兩岸城區的限制，不利于船閘布置，因此，可選做閘址的河段不多，通過對城區及上、下游附近河段的分析比較，認為閘址宜選在縣政府下游與那板屯之間的明江河段，推薦壅水閘閘址往上游至濕地公園約4.8km，至縣人民政府約1.5km，該處河道順直，河床寬約220m，左、右兩岸地形平緩，無居民房屋，十分利于樞紐布置，且河床中部有一砂洲，施工期間可以作為縱向圍堰使用，便于施工導流。

2.3 建筑物選型

根據工程運行要求，當上游來水量不大于777m3/s時，壅水閘按控泄運行，水庫維持在正常蓄水位111.50m運行，當上游來水大于777m3/s時，壅水閘閘門全部臥倒敞泄洪水，恢復天然狀態。因此水閘型式主要在常規平板鋼閘門、橡膠壩、翻板閘、鋼壩、氣盾壩和液壓啟閉壩等幾種閘壩型式中進行比選。各種閘壩型式的特點如下：

①常規平板鋼閘門

運行調度可靠，但由于有閘墩的影響，泄洪能力不如其他幾種壩型，上部需設置啟閉設備和啟閉機房，金屬結構及土建工程量較大，投資較高，施工復雜，工期長，同時影響環境美觀。

②橡膠壩

具有緊貼河床不阻水，結構簡單，單跨長度可達50m，自重輕，抗震性能好等優點;但同時缺點也比較明顯：安全性、可靠性較差，使用壽命短;壩袋易被漂浮物或尖銳物損壞，運行管理困難，塌壩時間長，洪水暴漲來不及塌壩，易被洪水沖毀;塌壩放水后，容易出現泥砂淤積覆蓋壩袋，壩袋無法沖水，導致需人工清理泥砂。

③翻板閘門

能根據上游水位自動調節，造價低，結構簡單，施工期短，管理運行方便，但也存在很多問題，主要有：一是阻水，經不住特大洪水的沖擊，易被沖毀;二是易被漂浮物卡塞或由于上游泥砂淤積，造成不能自動翻板而影響防洪安全;三是洪水過后，翻板門再關上時容易被異物卡住，造成大量漏水，無法正常蓄水工作。

④鋼壩

是一種大跨度、底軸驅動的翻板閘門，能夠實現雙向擋水、靈活啟閉、調度方便，閘門開度可無級調控，單跨長度可達50m。鋼壩的缺點是投資高，可達橡膠壩的6 倍以上;僅利用底軸轉矩控制壩面運行，大跨度閘門單跨同步升降控制難度大，易至底軸折彎移位;對地基沉降非常敏感;鋼壩閘底軸易漏水。

⑤氣盾壩

是綜合橡膠壩、鋼板壩二者之長的新型水工建筑物，壩中間不需要設置閘墩，結構簡單，安裝簡易，施工快速，清污排淤能力強，生態景觀效果好，塌壩時緊貼河床不阻水。但也存在如下問題：成本高，充氣起壩，可靠性較差，橡膠氣囊易磨損，或因底部有尖銳硬物受壓不均而暴袋，維護管理費高。

⑥液壓啟閉壩

作為新型翻板壩，面板間無須設置閘墩，適用于各種寬度的河道;面板以最底部為鉸連軸，啟閉不受泥砂淤積和漂浮物影響;臥倒后緊貼河床，可徹底恢復原河床的泄洪和通航;分區式控制，可通過下放單塊面板，使上游漂浮物及淤積物快速集中沖至下游，沖沙沖淤效果極佳，生態景觀效果好;臥壩迅速，不影響防洪安全;裝配式設計，施工快速。液壓啟閉壩優點與氣盾壩相似，區別在于采用了雙三角形超靜定結構，力學結構科學，同時由于液壓系統是一種普遍適用的可靠技術，因此液壓啟閉壩安全、可靠性要比氣盾壩高，且總投資比氣盾壩少，一般僅為同等氣盾壩的一半左右。

經綜合比較，選擇安全、經濟、可靠、適用型較強的液壓啟閉壩作為推薦閘型。

3 ?工程總布置

本工程主要建筑物包括壅水閘、船閘及魚道等。根據閘址區的河勢特點及水流形態、地形地質條件等，如果船閘布置于右岸，則船閘下引航道口門區將正對下游右岸城東支溝與明江匯合口，航道運行時，易受到支溝側沖水流的影響，對船閘下引航道口門區的水流穩定性影響很大，如果將船閘布置于左岸Ⅰ級階地上，其上、下游口門區均能與上、下游主航道銜接，且閘址左岸上、下游區段均無支溝匯入，保證了船閘及引航道與樞紐上、下游航道的平順連接，引航道能夠具有足夠的直線段長度和雙向通航寬度，因此，本階段考慮將船閘布置在左岸。為避免下泄水流不穩定、船舶過往噪音、震動及油污等對魚類產生的影響，將魚道布置在右岸。

根據選定的工程總體布置，壅水閘布置在河床中部，受河心砂洲影響，壅水閘分為兩段，分別為1#壅水閘段及2#壅水閘段，船閘布置在左岸，魚道布置在右岸。樞紐建筑物沿閘軸線由左至右分別為船閘、1#壅水閘、刺墻段、2#壅水閘及魚道，同時在左岸設置上、下游交通橋將船閘上、下閘首與左岸擬建防洪堤堤頂路相接。船閘段長30m，1#壅水閘段長107m、刺墻段長28m、2#壅水閘段長67m，魚道長5m，總長237m。

工程總體布置詳見圖1。

4 ?結語

本文以某生態景觀壅水閘工程為例，結合對閘址及主要建筑物型式的選擇，分析選定了樞紐總體布置，探討了樞紐布置的方法和思路，為類似工程設計提供借鑒。

參考文獻

[1] 李怡芬，楊雙超，黨勇.貴州省航電樞紐工程設計中幾個關鍵技術問題的認識與總結[J].珠江水運，2018（8）：109.

[2] SL265-2016，水閘設計規范[S].

[3] JTJ305-2001，船閘總體設計規范[S].