孫晉儒

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，山西 太原030024）

汾河生態(tài)修復(fù)工程壅水建筑物方案比選

孫晉儒

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，山西 太原030024）

通過對汾河流域生態(tài)修復(fù)中游核心區(qū)清徐至介休段修建水建筑物，達到重建水系、抬升地下水位、凈化水質(zhì)、改善水生態(tài)環(huán)境等目的，主要對壅水建筑物提出三種方案，并通過對壅水建筑物工作原理、防洪效果、沖砂性能、景觀效果、工程造價等進行分析比對，并選擇合適的壅水建筑物方案。

壅水建筑物；閘壩；生態(tài)修復(fù)；汾河流域

1 工程概況

汾河是山西第一大河，流域范圍涉及全省9市51縣。汾河中游核心區(qū)屬平原性河流，地勢平坦、土質(zhì)疏松，河谷中沖積層深厚，河型蜿蜒曲折。汾河流域生態(tài)修復(fù)主要是通過采取綜合性、系統(tǒng)性、針對性的治理措施，科學(xué)配置流域內(nèi)水資源；實施節(jié)約用水，強化節(jié)水措施；增加森林植被，有效涵養(yǎng)水源；重建河流水系，加強污染防治，使山水林田湖各要素互相促進、良性循環(huán)。清徐至介休段建設(shè)內(nèi)容主要為在汾河干流大堤內(nèi)建設(shè)15座壅水建筑物、堤外規(guī)劃蓄水湖區(qū)的37座進退水閘（穿堤建筑物）和堤內(nèi)蓄水段堤防邊坡的防護。

結(jié)合汾河中下游河道疏浚整治工程總體布局，確定治理段的防洪標準為20年一遇洪水設(shè)計，汾河堤防及穿堤建筑物等級為Ⅳ等4級。15座蓄水濕地蓄水量為64萬～123萬m3，按蓄水量劃分，壅水閘壩的等別和建筑物級別為Ⅴ等5級。但考慮到閘壩的規(guī)模和其修建在汾河主河道上，閘壩等別確定為Ⅳ等4級。建筑物抗震設(shè)防烈度為8°。

2 工程布置原則

一是不降低原有河道行洪能力的原則。確保治理后河道內(nèi)的過洪能力不低于20年一遇洪水標準。二是不采用礙洪建筑物的原則?，F(xiàn)有防洪堤以內(nèi)的河槽均為行洪區(qū)，在行洪區(qū)內(nèi)不得修建礙洪建筑物。三是治理工程服從相關(guān)規(guī)劃的原則。治理工程應(yīng)遵循《汾河流域生態(tài)修復(fù)規(guī)劃綱要》《汾河中下游河道疏浚整治工程》等所確定的原則、目標及要求進行。四是充分體現(xiàn)生態(tài)水利的原則。立面設(shè)計上，采用深潭和淺灘相結(jié)合及生態(tài)型斜坡護岸，保持河道與兩岸生態(tài)系統(tǒng)的連續(xù)性，使水陸兩相緊密聯(lián)系，形成開放的生境條件，造就完整的生態(tài)系統(tǒng)。堤內(nèi)蓄水工程建設(shè)依據(jù)“堤內(nèi)服從堤外”，即首先滿足堤外引水要求，在堤內(nèi)相應(yīng)位置設(shè)置閘壩。

3 壅水建筑物型式比選

在河道蓄水美化工程中，國內(nèi)常用的景觀壅水閘壩主要有橡膠壩、液壓壩、鋼壩閘。結(jié)合工程具體情況，對以上三種壩型進行綜合比較。

3.1 工作原理

橡膠壩通過對橡膠充水達到阻水目的；液壓壩液壓啟閉機直接放在河內(nèi)，推動閘門起伏阻水；鋼壩閘通過底軸傳導(dǎo)到兩端，靠液壓啟閉機推動閘門阻水。

3.2 防洪效果

橡膠壩立壩、塌壩時間長，約1～3 h，影響快速截流、蓄水或泄洪；塌壩時，壩內(nèi)的水體不能完全放盡，形成不低于20 cm的壅水高度，再加上基礎(chǔ)宜高于河床20 cm的規(guī)范要求，嚴重影響泄洪流量。液壓壩閘門采用啟閉機啟閉，運行速度可達1～2m/min，一般工程不超過5min即可完成升壩和塌壩，結(jié)構(gòu)上可以完全放倒與河底齊平，這樣可有效保證突發(fā)洪水時能及時泄洪。鋼壩閘壩體對河道行洪影響小，閘門臥倒時與河床齊平，且閘門開啟時間在2～3min內(nèi)完成，對城市防洪有利。

3.3 沖沙性能

橡膠壩壩體整體升降，壩前較易淤積，清理困難；液壓壩可分片塌壩、集中排砂，壩體不宜淤積；鋼壩閘壩體整體升降，壩前較易淤積，清理困難。

3.4 景觀效果

橡膠壩壩袋易褪色、變形，外形效果較差；壩頂溢流時，瀑布景觀效果差。液壓壩壩頂平整，溢流時瀑布景觀效果較好；壩后支撐桿件較多，影響整體景觀效果。鋼壩閘門體外形美觀，壩頂平整，溢流時瀑布景觀效果好，中墩的設(shè)置對整體景觀效果有影響。

3.5 使用壽命

橡膠壩壩袋壽命10～15年，液壓壩門體壽命50～60年，鋼壩閘門體壽命50～60年。

3.6 運行維護

橡膠壩壩袋充水需抽提地下水，對水資源形成浪費；壩頂溢流長時間超過50 cm，易出現(xiàn)跨壩事件，需加強汛期的運行管理；冬季需塌壩運行或壩前鑿冰越冬；壩袋易受外界水沙條件及人為破壞的影響，造成壩袋泄漏，影響正常運行。液壓壩壩頂可長時間、大流量溢流，形成瀑布景觀；冬季立壩運行時，壩體可向下游適當傾斜釋放冰推力，管理方便；壩體為鋼筋混凝土預(yù)制板，抗沖擊能力較強，耐久性好，維護量??；門體可單扇啟閉蓄水或行洪、沖砂，運行方便；門體間可相互導(dǎo)流，分段維護，檢修方便。鋼壩閘壩頂可長時間、大流量溢流，形成瀑布效果；冬季立壩運行時，壩體可向下游適當傾斜釋放冰推力，管理方便；壩體為熱噴鋅防腐處理的整體鋼結(jié)構(gòu)，耐久性好，維護量?。粏㈤]設(shè)備位于岸邊，檢修方便。

3.7 投資造價

以2.5m壩高為例，橡膠壩每延米9.1萬元，液壓壩每延米9.5萬元，鋼壩閘每延米12.8萬元。

通過比較可以看出，液壓壩無論從外形景觀效果、使用壽命、防洪影響，還是從技術(shù)含量、利于景觀多樣性等方面均占有較大優(yōu)勢。因此，壅水閘壩均采用塌壩迅速，利于沖砂，且費用較低的液壓壩。

4 結(jié)語

汾河中游屬平原性河流，地勢平坦、土質(zhì)疏松，河谷中沖積層深厚，從防洪效果、運行維護、工程造價等方面進行分析比對，確定合理壅水建筑物型式，使汾河流域內(nèi)各種水資源科學(xué)配置，充分利用雨洪資源，使洪水資源化，達到重建河流水系、抬升地下水位、凈化水質(zhì)、改善水生態(tài)環(huán)境等目的。

TV64［

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孫晉儒（1985-），男，2011年畢業(yè)于太原理工大學(xué)水利工程專業(yè)，助理工程師。

2016-06-16；

2016-07-19