桂林小東江出口壅水建筑物設(shè)計(jì)方案比選

郭虹俊

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，山西 太原 030024）

1 概況

小東江是漓江在桂林市區(qū)內(nèi)的一條叉河，在疊彩山對(duì)岸與漓江分叉，在穿山公園下游約800 m處匯入漓江，全長(zhǎng)5.8 km。由于河道淤積嚴(yán)重，進(jìn)口底高程比漓江主河道最低水位高1.12 m，因此，在枯水季節(jié)漓江水量較小時(shí)，小東江出現(xiàn)斷流。1981年，桂林市水電局在小東江出口處修建1座包括攔河閘在內(nèi)的水電站樞紐工程，但由于各種原因，水電站已報(bào)廢多年。

為確保小東江全線通航、改善河道水面景觀，在疏浚河道、拆除實(shí)體壩等礙洪建筑的基礎(chǔ)上，需在小東江出口處修建壅水建筑物，以壅高水位，改善水環(huán)境。壅水建筑物的設(shè)置須保持水沙平衡，以滿足河道行洪?？菟诹污账?，以滿足通航要求，改善兩岸水生態(tài)環(huán)境；洪水期根據(jù)實(shí)際情況塌壩泄洪。

2 壅水建筑物比選

2.1 壅水建筑物型式

工程建設(shè)內(nèi)容是在小東江出口廢棄電站閘壩上游30 m處設(shè)置1座凈長(zhǎng)45 m、高3.15 m的壅水建筑物，形成5.8 km長(zhǎng)的壅水水面。

作為城市水景觀工程的小型壅水建筑物主要包括兩類：一是實(shí)體壩——漿砌石或混凝土滾水壩，如桃花江上南門橋的虹橋壩和已拆除的魯家壩；二是活動(dòng)壩——橡膠壩、閘門等。閘門包括人字閘（汛前需人工拆卸，不設(shè)啟閉設(shè)備）、水力自動(dòng)閘門（依靠水力作用自動(dòng)啟閉，不設(shè)啟閉設(shè)備）、普通閘門（混凝土閘門或鋼閘門，依靠設(shè)備啟閉）和鋼壩閘（又稱底橫軸翻轉(zhuǎn)閘門、大扇閘門，依靠設(shè)備啟閉）等。

2.2 壅水建筑物型式選擇

在天然河道上設(shè)置壅水建筑物，首先應(yīng)考慮是否滿足防洪要求，因此，多在活動(dòng)壩中進(jìn)行優(yōu)選。活動(dòng)壩尤以橡膠壩和鋼壩閘采用較多。

2.2.1 橡膠壩

橡膠壩以高強(qiáng)度合成纖維為骨架，內(nèi)外涂敷橡膠保護(hù)層，形成壩袋。按設(shè)計(jì)尺寸錨固于基礎(chǔ)底板上做成封閉壩袋袋形，干旱季節(jié)工農(nóng)業(yè)及生活用水需求可通過橡膠壩袋內(nèi)充水或充氣形成擋水壩來實(shí)現(xiàn)，洪水來臨時(shí)泄出壩袋內(nèi)的水或氣塌壩，不影響河道泄洪。

橡膠壩依靠充脹的袋體擋水并承擔(dān)各種荷載，這些荷載通過壩袋膠布傳遞給設(shè)置在基礎(chǔ)底板上的錨固系統(tǒng)。在汛期或需塌壩時(shí)，通過現(xiàn)地手動(dòng)或激活自控裝置，打開控制閥門，放空壩袋內(nèi)的水或氣，將壩袋坍落在底板上，即可復(fù)原河道的行洪斷面。其優(yōu)點(diǎn)為：一是單跨長(zhǎng)。影響景觀的混凝土隔墩少，壩體單跨長(zhǎng)，可達(dá)100～200 m（小東江出口處設(shè)計(jì)壩長(zhǎng)僅有45 m，本特點(diǎn)發(fā)揮不出來）。二是造價(jià)低。壩袋為化工材料，工程投資少。針對(duì)本工程而言，不考慮占地，工程總投資約1 300萬元。缺點(diǎn)為：一是壩體外形臃腫，壩袋易變形、易褪色。本工程壩長(zhǎng)45 m、壩高3.15 m，外形較為臃腫，且長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，壩袋會(huì)出現(xiàn)變形，壩頂局部高低起伏，溢流時(shí)水幕不勻，水流成股狀。另外，壩袋長(zhǎng)期運(yùn)行后彩色壩袋會(huì)褪色，影響景觀效果。二是壩體對(duì)河道行洪有不利影響。按規(guī)范要求，壩底板應(yīng)高出河床0.2 m，在壩體塌落時(shí)，至少會(huì)有0.2 m高的壩袋堆積，且有部分水體不能排盡，相當(dāng)于將河底抬高了0.5～0.6 m，對(duì)行洪不利。三是防洪壓力大。壩體塌壩時(shí)間長(zhǎng)（至少30 min），對(duì)洪水暴漲暴落的河道防洪壓力較大。四是壩袋使用壽命短。在桂林地區(qū)，壩袋老化壽命約為10～15年，加之塌壩時(shí)壩頂水流中泥沙的磨蝕，壩袋更換頻率較大。另外，壩袋溢流時(shí)會(huì)掛淤，為保持外觀，壩袋需經(jīng)常用高壓水槍清洗，工程運(yùn)行費(fèi)用大。五是橡膠壩所需的設(shè)備控制室面積大，征地面積大。

2.2.2 鋼壩閘

鋼壩閘是一種新型可調(diào)控溢流壩，由土建結(jié)構(gòu)、帶固定軸的鋼性壩體、驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)備等組成。該建筑物適合于河道口較寬（10～100 m）、水位差較?。?～6 m）的工況。

鋼壩閘由底部的固定軸與鋼閘門的門葉鉚接在一起組成。閘門的啟閉靠埋設(shè)于兩側(cè)閘室內(nèi)的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而達(dá)到使閘門立門蓄水、臥門行洪排澇的目的。鋼壩閘結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可以節(jié)省投資，在擋水時(shí)可適當(dāng)調(diào)節(jié)一定開啟角度來調(diào)節(jié)水位，同時(shí)可利用閘門門頂過水，形成瀑布的景觀效果。其優(yōu)點(diǎn)為：一是壩體外形輕巧，壩頂可根據(jù)需要適當(dāng)造型，溢流時(shí)形成一些簡(jiǎn)單的水型，景觀效果好；二是鋼壩閘屬臥倒門，可設(shè)計(jì)成45 m寬的單扇門板結(jié)構(gòu)，采用集成式液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，技術(shù)含量高，且啟閉設(shè)備和設(shè)備室基本不外露，利于景觀的多樣性；三是壩體對(duì)河道行洪影響小。閘門臥倒時(shí)與河床齊平，且閘門開啟在5 min內(nèi)完成，對(duì)城市防洪有利；四是門體為噴鋅鋼結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度高，耐磨損性強(qiáng)，不易腐蝕、老化，使用壽命可達(dá)50～60年，運(yùn)行成本低；五是鋼壩閘所需的設(shè)備控制室面積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，征地面積小。缺點(diǎn)是工程投資高。針對(duì)本工程而言，不考慮占地，工程總投資約2 600萬～2 800萬元。

3 結(jié)語

通過對(duì)兩種壩型的優(yōu)缺點(diǎn)及投資比較可以看出，鋼壩閘除投資較大外，無論從外形景觀效果、使用壽命、防洪影響，還是技術(shù)含量、景觀多樣性等方面考慮，都占有較大優(yōu)勢(shì)。因此，選擇鋼壩閘作為小東江出口的壅水建筑物能夠達(dá)到安全合理的目的。