焦作市龍源湖現(xiàn)狀及引水補源規(guī)劃設(shè)計探討

□ 張建國 □郭二旺 □侯善敏（焦作市山河水利技術(shù)有限公司 焦作市水利勘測設(shè)計院 鶴壁市城市水務(wù)有限責(zé)任公司）

1 工程概況

龍源湖公園位于焦作市豐收路與迎賓路交叉口東南角，建于2006年9月，是一個文化品位高雅，水景文化豐富，全開放性大型街心公園，公園正北門設(shè)大型城市主題雕塑“夸父追日”一座。公園設(shè)施完備，在東南西北設(shè)五個出入口，四個生態(tài)停車場，三個大型廣場，園內(nèi)主環(huán)路總長3.70 km，占地總面積113.33 hm2，其中水面面積46.67 hm2，湖深1.80m。蓄水量40萬m3，根據(jù)《龍源湖旅游規(guī)劃》，龍源湖定位于以焦作城市未來中央公園為建設(shè)目標(biāo)，水源以地下水為水源，近幾年來，隨著焦作市新區(qū)建設(shè)，周邊一座座高樓大廈拔地而起，一方面向人們展示了焦作城市建設(shè)日新月異的變化，另一方面，由于周邊房屋建設(shè)，基坑排水降低了地下水位，使原本靠地下水作為補充水源的湖水，面臨著干涸局面，為保證龍源湖湖水水位不下降，自2010年以來，每年通過自來水補充湖水，財政補貼水費100～80萬元，造成財政負(fù)擔(dān)過重。

2 引水方案規(guī)劃設(shè)計

為了從根本上解決龍源湖水源問題，經(jīng)勘查和方案綜合比選提出從小靈泉湖引水方案。小靈泉湖水來自大沙河圍堰蓄水，大沙河圍堰及新河引水渠于2012年底建成，大沙河圍堰上游來水主要有大沙河基流及南水北調(diào)中線大沙河倒虹基坑排水，枯水期排水流量0.20～0.50m3/s，目前已形成近千畝水面，小靈泉湖為一人工開挖水塘，長105m，寬80m，深3.90～4.20m，占地0.84 hm2，調(diào)蓄水量3.40萬m3，小靈泉湖下游為新河，新河為大沙河左岸一級支流，位于焦作市城區(qū)西南部，其主干發(fā)源于小靈泉湖，新河源頭小靈泉湖至普濟(jì)河入河口以西，河道長3.25km.，該段河道無支流匯入，無行洪要求，河道水質(zhì)較好，入小靈泉湖流量在0.20～0.30m3/s左右，考慮沿線河道滲漏損失等因素，引水量按0.20m3/s入龍源湖是有保證的。引水工程自新河2橋到廣電大廈東側(cè)拱橋全長4.70 km，采用一管一渠一壩引水方案，其中新河2橋到民主南路以西長2.10 km，采用直徑0.80m鋼筋混凝土管道引水至民主南路東側(cè)已治理好的黑河內(nèi)，沿黑河明渠將水引至廣電大廈東側(cè)，黑河明渠長2.10 km，在廣電大廈東側(cè)拱橋處，設(shè)景觀液壓升降壩，將水位節(jié)制后，引入龍源湖。

3 壩型方案比選

經(jīng)綜合考慮，初步擬定橡膠壩及液壓升降壩兩種擋水壩型進(jìn)行比選。上述兩種壩型均全河道布置，由擋水壩體、下游消能設(shè)施、控制設(shè)施組成。

3.1 橡膠壩擋水方案

橡膠壩是20世紀(jì)50年代為滿足工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要，出現(xiàn)的一種低水頭擋水建筑物，它是以高強力合成纖維布為受力骨架與合成橡膠構(gòu)成，錨固在基礎(chǔ)底板上，形成密封袋形，充水形成水壩。橡膠水壩造型優(yōu)美，線條流暢。尤其是彩色橡膠水壩更為園林建設(shè)增添一幅優(yōu)美的風(fēng)景。

根據(jù)黑河現(xiàn)有斷面，結(jié)合《橡膠壩技術(shù)規(guī)范》，設(shè)計壩高、壩長、壩袋結(jié)構(gòu)型式采用枕式橡膠壩、上游鋪蓋、邊墻等。底板順?biāo)鞣较虻拈L度等于壩袋坍落寬度和壩上、下游壩袋的安裝、檢查維修需要交通道寬度的總和。經(jīng)計算底板順?biāo)鞣较蜷L5m，上下游均設(shè)置齒墻；消力池根據(jù)壩基地質(zhì)情況、水力條件、控制運用方式等因素，綜合分析確定設(shè)消力池深度、池長、鋪蓋等。

該方案優(yōu)點是不阻水，結(jié)構(gòu)簡單、壩體跨度大、自重輕、抗震性能好，外形美觀。缺點是安全性、可靠性較差，使用壽命短；增加泵房，機電設(shè)備；壩袋易被漂浮物或尖銳物損壞；冬季冰凍容易損壞壩袋，需破冰。

3.2 液壓升降壩方案

該方案上下游布置同橡膠壩，僅擋水段為液壓升降壩。該方案優(yōu)點在于：結(jié)構(gòu)性能較好，壩面升起后，可形成穩(wěn)定支撐墩壩結(jié)構(gòu)；泄洪能力強，壩面放倒后，達(dá)到與橡膠壩同樣的泄洪效果，行洪、沖沙、排漂效果良好；維護(hù)管理費用較省，部件經(jīng)久耐用，更換容易；美觀效果好，活動壩面高度可隨意升降，上游水量較大時形成瀑布景觀。缺點在于液壓升降壩安裝需采用大型吊裝設(shè)備，場地開闊。工程概算54萬元。

3.3 方案確定

綜合上述兩種方案，液壓升降壩優(yōu)點在于吸收橡膠壩優(yōu)點，改善其缺點，象攔水閘一樣堅固耐用，具有成本低、結(jié)構(gòu)堅固可靠，使用壽命長，泄洪能力強，自動化程度高等優(yōu)點。

從工程投資角度來說，液壓升降壩與橡膠壩相差不多，均較常規(guī)水閘節(jié)省；從泄洪和消能角度來看，液壓升降壩和橡膠壩相當(dāng)；從運行管理上說，液壓升降壩優(yōu)于橡膠壩；從景觀效果來說，液壓升降壩優(yōu)于橡膠壩，經(jīng)綜合比選，確定采用液壓升降壩以滿足龍源湖引水工程美化環(huán)境的需要

4 工程設(shè)計

根據(jù)黑河現(xiàn)有斷面，設(shè)計弧形液壓升降壩壩高1.80m，壩長9m，上游鋪蓋連接段長8m，底寬3.30～9m，鋪蓋采用C20混凝土，厚50 cm，鋪蓋下設(shè)C15墊層10 cm，采用M7.5漿砌石漸變與岸坡連接，壩底板采用C25鋼筋混凝土，厚1.70m，邊墻采用C25鋼筋混凝土擋土墻，底板順?biāo)鞣较蜷L5m，上下游均設(shè)置齒墻；消力池根據(jù)壩基地質(zhì)情況、水力條件、控制運用方式等因素，綜合分析確定消力池深度0.50m，消力池長6m，采用C25鋼筋混凝土，厚度0.50m，底設(shè)排水孔，直徑φ7.50 cm，梅花型布置，間距1.50m。消力池底板下設(shè)粗砂墊層10 cm厚，土工布一層；海漫長10m，底寬3.30～9m，采用C20混凝土，厚50 cm，鋪蓋下設(shè)C15墊層10 cm，采用M7.50漿砌石漸變與岸坡連接。

5 結(jié)語

該工程于2013年7月開工，9月25日引水工程全線貫通，9月26日靈泉湖水成功引入龍源湖，補水前湖水水位平均只有30 cm，10月20日，經(jīng)過25 d不間斷地輸水，龍源湖水位升至1.60m左右，補水40萬m3。目前工程運行良好。通過龍源湖引水工程擋水壩設(shè)計比較，采用液壓升降壩克服了橡膠壩和常規(guī)水閘缺點，兼顧平板閘的安全性能，自動化性能較高，對于城市生態(tài)水利建設(shè)更具優(yōu)勢，是一種新型安全的擋（泄）水建筑物。