液壓升降壩在水生態景觀中的應用

韋子琛 牛小軍 郭紅浩

摘 要：在水利工程建設中，液壓升降壩是當前新型研究成果，一方面改進以往傳統模式下大壩設計中存在的缺陷問題;另一方面還融入了傳統活動壩中的優勢之處，具有非常強的適應性，就此本文首先分析液壓升降壩的應用優勢，然后基于案例的角度來探討水生態景觀中的液壓升降壩設計應用，以供參考。

關鍵詞：水生態;景觀設計;液壓升降壩

中圖分類號：TV644 文獻標識碼：A

0 前言

隨著當前我國科學技術的快速發展，在水利工程建設中的液壓升降壩也隨之被研發出來，其在河道景觀、山區河道治理等工程中得到廣泛應用，具有應用范圍廣，獲得非常好的生態和經濟發展效益，就此本文對水生態景觀中的液壓升降壩設計策略進行探討，具有一定現實性研究意義。

1 液壓升降壩的應用優勢

將液壓升降壩應用于水生態景觀設計中，其具有結構科學嚴謹，在應用過程中不會因泥沙淤積產生影響，無阻水性;在放壩方面具有速度快，不會對防洪安全性帶來不利影響，也不會因水中存在的漂浮物產生影響，攔水高度可任意調節，壩面寬度不受限制。綜合而言，液壓升降壩具有較高美觀觀賞性、運行靈活多樣性，同時隨著科技進步，金屬材料及設備制造在強度及精密度方面大幅提升，液壓壩的安全性、可靠性、堅固性也進一步加強并被廣泛認可，在河道綜合治理中，結合景觀水面及防洪安全協調統一、均衡發展的要求使得液壓壩的運用得到了快速發展及推廣。

2 水生態景觀中的液壓升降壩設計策略——以澇河天橋段攔水壩工程為例

在西安市大力開展水生態景觀文明城市建設過程中，為構建人水和諧，提升城市品位，提高群眾生活品質，結合現有水利工程，從進一步構建水生態、修復水生態、提升水生態等方面綜合考慮，同時基于城市發展規劃，在西安市鄠邑區S107#省道澇河橋下游300 m處，布設液壓升降壩，旨在通過澇河天橋段攔水壩的建設，可以在環山公路澇河橋上、下游形成連續水面景觀，在橋下游壩后形成濕地，將澇河天橋段建設成為“水清、水活、灘美、草綠”、河流與湖泊濕地交相輝映、人水和諧的示范性區域，構建防洪安全與水生態建設為一體的治理格局，實現水生態的可持續發展。該項目是建設“美麗中國，美麗西安”的重要舉措，是創造人水和諧、水系網絡發達，人居環境良好的未來城市發展的需要。

（1）正常蓄水位。基于親水性、景觀性兩方面因素進行分析，按照所建壩回水能夠回至環山公路澇河橋上游，在環山公路橋上、下游形成連續水面的要求，結合現狀S107#省道橋上下游實測地形圖，以投資相對較小為原則。確定壩軸線位于環山公路橋下游300 m，正常蓄水位479.50 m。

澇河天橋段攔水壩由222 m長液壓壩壩段+8 m放空閘+左右岸混凝土副壩組成。其中液壓壩壩段長222 m（液壓閘門高5 m）、放空閘段長8 m，左岸副壩長50.5 m、右岸副壩長55.0 m。左岸副壩上布設液壓壩控制室，控制室為單層，建筑面積6x6 m。

（2）泄洪流量及水位。澇河天橋段攔水壩蓄水水量80萬m3，依據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》（SL252-2017），工程等別為Ⅴ等小（2）型，主要建筑物級別為5級，次要建筑物級別為5級。該壩擋水高度13 m，上下游水位差9 m，擋水高度小于15 m，上下游水位差小于10 m，依據《水利水電工程等級劃分及洪水標準》，其洪水標準宜按照平原區、海濱區標準確定，確定澇河天橋段攔水壩工程設計洪水標準為10年一遇，校核洪水標準為50年一遇。

考慮攔水壩高度較大，堤防設計標準為50年一遇標準，該壩位置下游2 km布設有一座液壓壩，若澇河天橋段攔水壩發生潰壩，勢必危及下游液壓壩安全，綜合考慮，對澇河天橋段攔水壩工程等別提高一等，工程等別確定為Ⅳ等小（1）型，主要建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5級，最終確定澇河天橋段攔水壩工程設計洪水標準為20年一遇，相應設計流量為539 m3/s，對應水位476.14 m;校核洪水標準與堤防設計洪水標準一致，為50年一遇，相應校核流量為800 m3/s，對應水位476.66 m。

（3）液壓升降壩水力工作狀態。液壓壩正常情況下所有閘門處于全部關閉狀態下，根據液壓壩廠家相關資料及要求，液壓壩正常工作狀態下，閘門允許溢流水深30 cm～50 cm，結合本壩所處位置位于澇河峪口出口，確定正常情況下閘門允許溢流水深30 cm，對應溢流流量50 m3/s。所以閘門溢流水深高于30 cm情況下，會有預警信號直接反饋至中控系統并信息到位給相應責任人員，相關人員將根據實際情況做好對應防護措施。

汛期期間，從防洪安全考慮，原則上液壓壩閘門應全部降壩運行。若需要液壓壩蓄水運行，蓄水深度不應大于閘門高度的1/3，對于本壩蓄水深度不大于1.5 m，同時應密切協同相關部門，及時掌握汛期雨情情況，做好汛期防汛工作。

（4）液壓壩消能防沖水力計算。液壓壩正常蓄水情況下，壩頂溢流深度小，流量小，不作為計算壩后消能防沖設施的控制工況。液壓壩設計洪水及校核洪水情況下，液壓壩面板全部降壩運行情況下，按照寬頂堰及相應消能防沖計算公式即可。

該壩因為液壓壩底座較高，壩下消能防沖結合景觀水面要求做了二級消力設施，具體計算結果如下。

設計結果 設消力池，一級消力池長度20m，深度1.5 m。

（5）主要建筑物設計。液壓壩段總長222 m，其中18 m長度11塊，12m長度2塊。液壓壩段最大壩高17.5 m，由5 m高液壓面板及12.5 m高C25鋼筋砼重力壩座（內填C15砼）構成，混凝土壩座沿水流長度23 m，壩踵基礎高程462.50 m，壩趾基礎高程462.00 m，壩座頂（液壓面板基礎平臺）高程474.50 m，壩迎水面坡比1：0.2，背水面坡比1：0.6，背水坡頂部及底部分別用半徑3.5 m圓弧段與壩座頂及消力池底板平滑銜接。重力壩座內部采用C15混凝土澆筑，迎水面、背水面采用1 m厚C25鋼筋混凝土外包，壩頂（液壓面板基礎平臺）采用2.2 m～1.5 m厚C25鋼筋混凝土澆筑。

壩后接C25鋼筋混凝土一級消力池，消力池池長20 m，池深1.5 m，底板厚1.0 m，池底高程464.00 m，尾坎高程465.50 m。一級消力池尾坎后接5 m長C25鋼筋混凝土平直段，平直段后接坡比1：4、10 m長二級消力池斜坡段，斜坡后為30 m長C25鋼筋混凝土二級消力池平直段，池深0.8 m，底板厚0.8 m，池底高程463.00 m，尾坎高程463.80 m。

3 總結

綜上所述，本文首先分析液壓升降壩的應用優勢，然后基于澇河天橋段攔水壩工程為案例，從明確正常蓄水位、閘室底板高程、地質、計算閘前洪水位、計算液壓升降壩水力工作狀態、計算閘下消能防沖水力、主要建筑物設計七個角度來探討水生態景觀中的液壓升降壩設計策略，旨在通過以此能夠為相關人士提供有價值的參考。

參考文獻：

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[2]高裕鴻.液壓升降壩工程對河道防洪的影響[J].河南水利與南水北調，2019，48（05）：13-14.