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淠河某城區(qū)攔河壩設(shè)計(jì)方案比選

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一、基本情況

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

為改善城區(qū)人居水生態(tài)環(huán)境，構(gòu)建園林城市、生態(tài)城市、水城六安，根據(jù)城市總體規(guī)劃需沿淠河城區(qū)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(shí)施。

六安淠河城區(qū)上攔河壩工程規(guī)劃壩址位于淠河中游312國道橋（淠聯(lián)大橋）下游約500m處，六安整個(gè)城區(qū)的南部。該工程兼具攔蓄環(huán)境水、營造優(yōu)美環(huán)境和寬闊水面，打造生態(tài)濕地等綜合功能，是創(chuàng)建人水和諧、宜商宜居六安水城的重要基礎(chǔ)設(shè)施工程，也是打造“綠色城南、生態(tài)城南”的重要景觀工程。

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

二、壩型方案比選

河道上的蓄水工程一般可以采用節(jié)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(yōu)缺點(diǎn)和適用性。針對(duì)該工程需與城市景觀相協(xié)調(diào)的要求，此次蓄水型式的比選突出與生態(tài)濕地和景觀規(guī)劃相協(xié)調(diào)的原則，重點(diǎn)選取了充水式橡膠壩、充氣式橡膠壩、氣盾閘及鋼壩閘4個(gè)方案進(jìn)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(yōu)點(diǎn)：充水式橡膠壩過壩流態(tài)相對(duì)平順穩(wěn)定，在壩頂溢流時(shí)袋形比較穩(wěn)定，振動(dòng)小，過水均勻，對(duì)下游河床沖刷較小。較易與周圍景點(diǎn)和環(huán)境相協(xié)調(diào)，工藝成熟，施工方便。

缺點(diǎn)：錨固基礎(chǔ)底板較長，適宜擋水高度一般不超過5m，充排水系統(tǒng)相對(duì)復(fù)雜，充、排水時(shí)間相對(duì)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(yōu)點(diǎn)：充氣式橡膠壩錨固的基礎(chǔ)底板較短，投資比充水式低，充排氣時(shí)間短。

缺點(diǎn)：充氣式橡膠壩在壩頂溢流時(shí)，壩袋易產(chǎn)生振動(dòng)，會(huì)出現(xiàn)凹口現(xiàn)象，造成水流集中，對(duì)下游河道沖刷較強(qiáng)；壩袋氣密性要求高；在日曬時(shí)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(dāng)于在充氣壩袋前緣布設(shè)繞底板固定鉸轉(zhuǎn)動(dòng)的平臥式閘門，依靠橡膠壩袋的充脹縮放以升降面板達(dá)到擋水的目的，適宜修建在中小型河道及水庫溢洪道上。

優(yōu)點(diǎn)：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(tǒng)布置方便。

缺點(diǎn)：充氣擋水工況下，氣壓與水壓長期處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)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(dòng)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(fā)的新型擋水建筑物，多采用下置的可轉(zhuǎn)動(dòng)鉸支座和液壓系統(tǒng)來達(dá)到升降閘門的目的，適應(yīng)上下游水位差較小但水深較大的河道上。

優(yōu)點(diǎn)：跨度大相對(duì)壯觀，不影響行洪及通航，運(yùn)用靈活。

缺點(diǎn)：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(tǒng)布置復(fù)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(jié)論：淠河是淮河右岸的一級(jí)支流，是大別山區(qū)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(dòng)，控制運(yùn)用可靠性低，容易出現(xiàn)潰壩風(fēng)險(xiǎn)，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(duì)河道行洪影響較小，控制運(yùn)用靈活，均適宜在本工程中使用，但鋼壩閘采用液壓控制，運(yùn)行管理要求高，投資相對(duì)較大；充氣式橡膠壩對(duì)壩袋氣密性要求較高，壩袋易老化，溢流時(shí)易產(chǎn)生振動(dòng)；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(jià)相對(duì)較高，但基礎(chǔ)底板受力條件好，壩袋內(nèi)的水重有利于基礎(chǔ)底板穩(wěn)定，基礎(chǔ)處理簡單，超壓安全裝置較充氣式簡單可靠，抗溢流振動(dòng)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(shí)現(xiàn)項(xiàng)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(yùn)行安全，施工、管理方便、美觀協(xié)調(diào)、節(jié)約投資。此次初擬方案一橡膠壩+調(diào)節(jié)閘+通航船閘方案和方案二橡膠壩方案。

方案一：橡膠壩+調(diào)節(jié)閘+通航船閘方案

在右側(cè)主河槽設(shè)置調(diào)節(jié)閘，調(diào)節(jié)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(cè)設(shè)置橡膠壩，壩段為6跨×70.0m，橡膠壩與調(diào)節(jié)閘之間設(shè)置導(dǎo)流墩，長90.0m，寬16.0m，橡膠壩充排水泵房結(jié)合導(dǎo)流墩進(jìn)行布置。

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

缺點(diǎn)：工程投資較大、施工時(shí)間較長。

方案二：橡膠壩方案

優(yōu)點(diǎn)：工程投資小、施工時(shí)間短。

缺點(diǎn)：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(jìn)行回填，土方工程量較大。

鑒于壩址處河道主泓偏右岸，右側(cè)設(shè)置調(diào)節(jié)閘有利于與偏右的主泓相銜接且滿足調(diào)節(jié)蓄水位的要求，單側(cè)布置充排水泵房也有利于集中控制運(yùn)用。故該工程推薦采用方案一：橡膠壩+調(diào)節(jié)閘+通航船閘方案。

四、結(jié)語

推薦方案利用主泓一側(cè)布置調(diào)節(jié)閘，調(diào)節(jié)閘的右邊孔兼作通航船閘的上閘首，灘地側(cè)設(shè)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(diào)節(jié)閘的設(shè)置在非汛期可以調(diào)節(jié)小流量，避免橡膠壩袋的頻繁坍壩，檢修期可通過調(diào)節(jié)閘降低壩前水位，便于壩袋檢修。另外，調(diào)節(jié)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(gè)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(bǔ)強(qiáng)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(qiáng)，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(yán)寒的冬季可正常擋水運(yùn)行■

（作者單位：1.淮安市水利勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司2230052.淮安市淮陰區(qū)水利局223300）