高大鵬
橡膠壩庫(kù)區(qū)水面不連續(xù)問(wèn)題解決方案設(shè)計(jì)優(yōu)化
高大鵬
(阜新市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 遼寧阜新 123099)
優(yōu)化設(shè)計(jì)就是在滿足設(shè)計(jì)要求的眾多設(shè)計(jì)方案中選出最佳設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)方法。結(jié)合細(xì)河城市中心段4、5號(hào)橡膠壩庫(kù)區(qū)水面不連續(xù)問(wèn)題解決方案的設(shè)計(jì)優(yōu)化實(shí)例,介紹工程設(shè)計(jì)的優(yōu)化,供類似工程參考。
細(xì)河 清淤 橡膠壩 自潰壩 設(shè)計(jì)優(yōu)化
細(xì)河城市中心段河道治理工程是阜新市城市建設(shè)和城市防洪重點(diǎn)工程,2003年~2005年共建成橡膠壩5座,自橡膠壩蓄水運(yùn)行后,形成連續(xù)水面長(zhǎng)度5.4km,平均水面寬度153m,總水面面積86.86ha,總蓄水量108.57萬(wàn)m3,初步形成了以三一八公園、月亮灣廣場(chǎng)為節(jié)點(diǎn)的細(xì)河景觀帶,對(duì)美化城區(qū)、改善城市環(huán)境起到了很大作用。細(xì)河城市中心段的建設(shè)獲2005年建設(shè)部頒發(fā)的“人居環(huán)境獎(jiǎng)”,細(xì)河景區(qū)現(xiàn)已成為了阜新市民休閑、健身的重要場(chǎng)所。
隨著工程的多年運(yùn)行,目前5座橡膠壩一般都存在著壩袋老化的問(wèn)題,部分無(wú)法充至設(shè)計(jì)蓄水高程,且由于細(xì)河為多泥沙河流,橡膠壩蓄水后,攔截地表徑流,河道徑流流速變緩,河道存在淤積現(xiàn)象,城市段河道沖淤不平衡。目前,以5號(hào)橡膠壩(上游)~4號(hào)橡膠壩(下游)庫(kù)區(qū)段淤積最為嚴(yán)重,近八年來(lái)已經(jīng)抬高河床0.4m~0.6m,造成細(xì)河城市中心段帶狀水面不連續(xù),有0.65km無(wú)法形成水面,嚴(yán)重影響了細(xì)河中心段景觀,同時(shí)淤積問(wèn)題也對(duì)河道行洪安全產(chǎn)生了一定影響。
針對(duì)工程現(xiàn)狀,為保證細(xì)河景區(qū)水面連續(xù),需采取工程措施處理。主要有兩種工程措施,一為清淤清障,降低河底高程以滿足水面連續(xù)要求;二是修建蓄水建筑物,通過(guò)抬高蓄水水位實(shí)現(xiàn)水面連續(xù)要求。蓄水建筑物又可分為修建永久蓄水建筑物和修建臨時(shí)蓄水建筑物。
(1)清淤清障:細(xì)河城市段河道淤積較嚴(yán)重,可通過(guò)開(kāi)挖河底的方式,適當(dāng)降低河底高程。
(2)修建永久蓄水建筑物:城市河道常用的蓄水建筑物主要有水力自控翻板閘、橡膠壩和鋼壩閘等形式。由于阜新城區(qū)位于細(xì)河中上游,發(fā)生洪水時(shí),上游的樹枝、塊石隨洪水宣泄而下,阻卡翻板閘閘門啟閉,適應(yīng)性較差;橡膠壩在洪水期可塌壩運(yùn)行,恢復(fù)河道原斷面,適應(yīng)性較好;細(xì)河河道河寬150m至180m,如采用鋼壩閘則需要較多中墩,加重動(dòng)力設(shè)備負(fù)擔(dān),運(yùn)行管理不方便;通過(guò)以上分析,選擇修建橡膠壩作為永久蓄水建筑物。
(3)臨時(shí)蓄水建筑物: 為滿足水面連續(xù)的要求,也可修建臨時(shí)蓄水建筑物,建筑物形式可采用自潰壩和人字閘。人字閘具有施工簡(jiǎn)單的特點(diǎn),可縮短工工期,但壅水嚴(yán)重,不適于城市河道;自潰壩在枯水期可抬高水位,洪水期壩體潰決以滿足行洪要求。故選擇自潰壩作為臨時(shí)蓄水建筑物。
針對(duì)初選的三個(gè)方案,結(jié)合工程現(xiàn)狀,提出初步設(shè)計(jì)方案。根據(jù)設(shè)計(jì)方案,本著經(jīng)濟(jì)可行、施工簡(jiǎn)易、維護(hù)方便的原則,擇優(yōu)選取解決方案。
3.1清淤方案
清淤范圍為5號(hào)橡膠壩以下,長(zhǎng)度750m,為滿足防滲要求,在清淤范圍內(nèi)鋪設(shè)500g/m2的土工膜水平防滲,土工膜覆土高度1m,河道開(kāi)挖深度1.6m~2.35m,回填高度1m。其中土方開(kāi)挖20.3萬(wàn)m3,土方回填10.5萬(wàn)m3,棄土9.8萬(wàn)m3,鋪土工膜11.1萬(wàn)m2。
由于降低了河底高程,為避免對(duì)上游5號(hào)橡膠壩的運(yùn)行產(chǎn)生影響,需按原結(jié)構(gòu)改建5號(hào)橡膠壩的海漫和防沖槽,
本方案估算工程投資432萬(wàn)元,其中清淤工程200萬(wàn)元,防滲工程220萬(wàn)元,5號(hào)橡膠壩消能防沖重建工程12萬(wàn)元。
3.2新建橡膠壩方案
在現(xiàn)4號(hào)橡膠壩回水末端,距5號(hào)橡膠壩700m處新建充水式橡膠壩1座,設(shè)計(jì)壩高1.5m,壩長(zhǎng)145m,橡膠壩分為兩跨,單跨72m,建設(shè)管理充水泵房1處。
本方案估算工程投資525萬(wàn)元,其中新建橡膠壩475萬(wàn)元,管理泵房50萬(wàn)元。
3.3修建自潰壩方案
自潰壩位置與橡膠壩位置相同,設(shè)計(jì)自潰洪水標(biāo)準(zhǔn)為5年一遇。采用土工膜心墻土石壩,設(shè)計(jì)壩高1.5m,壩長(zhǎng)142m,壩頂寬3m,迎水面與背水面邊坡均為1:2。自潰壩兩端設(shè)排水閘門。閘門尺寸為1.5m×1.5m,設(shè)手電兩用啟閉機(jī)。
本方案估算工程投資120萬(wàn)元。其中自潰壩100萬(wàn)元,排水閘20萬(wàn)元。
從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、施工、運(yùn)行管理等多方面對(duì)3個(gè)方案比較、利弊分析,詳見(jiàn)表1。
表1 方案對(duì)比表
以上三個(gè)方案中,方案二工程投資最多,而且橡膠壩管理運(yùn)行成本較大,不予采用;方案三雖然工程投資最少,由于細(xì)河為多泥沙河流,自潰壩潰壩后的土石方會(huì)加重河道淤積,由于自潰壩的垮壩時(shí)間與下游的橡膠壩塌壩時(shí)間不一致,洪水時(shí)會(huì)造成防洪隱患,且自潰壩景觀效果不好,不適于應(yīng)用到城市河道景觀工程中,不建議采用;方案一工程投資適當(dāng),通過(guò)河道清淤滿足水面連續(xù)的要求,并增大了河道的過(guò)流能力,不增加河道的攔河建筑物數(shù)量,回水長(zhǎng)度擴(kuò)大,形成了極大的視覺(jué)效果。經(jīng)綜合考慮,建議優(yōu)選此方案。
工程實(shí)施后,使細(xì)河城市中心段5.4km的帶狀水面得以連續(xù),調(diào)節(jié)城市小氣候,滿足人們親水、近水的愿望,打造宜居的生活環(huán)境。
由于細(xì)河為多泥沙河流,淤積問(wèn)題不可避免,本工程通過(guò)清淤,人為的改變了河道比降,但影響不大。工程運(yùn)行時(shí)要加強(qiáng)管護(hù),注意河道淤積問(wèn)題,定期清淤,以保證河道形成帶狀連續(xù)水面。
在設(shè)計(jì)領(lǐng)域,一種較為普遍的場(chǎng)景是:設(shè)計(jì)師在局促的設(shè)計(jì)費(fèi)和緊迫的時(shí)間壓力下,將設(shè)計(jì)規(guī)范轉(zhuǎn)換成圖紙,只要能按時(shí)提交設(shè)計(jì),甲方通過(guò),不延誤工期即為完成任務(wù),缺失了設(shè)計(jì)本身的整體規(guī)劃感和創(chuàng)作感,拿到圖紙的建設(shè)單位亦沒(méi)有時(shí)間比選,開(kāi)始馬不停蹄地建造,投入了大量的成本,卻難以成就高品質(zhì)項(xiàng)目。
清華城市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院副院長(zhǎng)袁昕如是說(shuō):“優(yōu)化在基礎(chǔ)層面拋棄一些不合理的因素,找到更好的解決方案?!?優(yōu)化設(shè)計(jì)就是在滿足設(shè)計(jì)要求的眾多設(shè)計(jì)方案中選出最佳設(shè)計(jì)方案的設(shè)計(jì)方法,優(yōu)化設(shè)計(jì)并不是一道算術(shù)題,也沒(méi)有唯一正確的答案。優(yōu)化是在追求設(shè)計(jì)水平進(jìn)一步合理化和進(jìn)一步提升。
10.3969/j.issn.1672-2469.2014.05.019
TV213.4
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1672-2469(2014)05-0061-02
19作者簡(jiǎn)介:高大鵬(1979年—),男,工程師。