城市內(nèi)河攔水建筑物的選型分析

□ 張 瑨（信陽市水土保持監(jiān)督監(jiān)測站）

0 前言

我國河流湖泊眾多，是世界上河流最多的國家之一，而河流不僅蘊藏著巨大的自然資源；同時也是孕育文化文明的搖籃；對于現(xiàn)今來說，她還有著更為重要的一個作用，改善生態(tài)，美化環(huán)境。而如何最大的發(fā)揮河流所具有的價值和功能，則是我們這些水利工作者們應(yīng)當深深思考和研究的課題。

1 項目區(qū)概況

一座城市的建設(shè)發(fā)展離不開生態(tài)環(huán)境的建設(shè)，而優(yōu)良的生態(tài)環(huán)境離不開水，可以說水是一座城市的靈魂。信陽市位于河南省南部，處于亞熱帶向暖溫帶過渡區(qū)，一年四季分明，雨量充沛。浉河發(fā)源于信陽浉河區(qū)譚家河鄉(xiāng)與湖北省應(yīng)山交界的韭菜坡，橫穿信陽市城區(qū)，由西南向東北流經(jīng)浉河區(qū)、平橋區(qū)，于羅山縣顧寨村附近匯入淮河，全長141.5 km，流域面積2070 km2，為淮河一級支流，并在其上游距信陽市主城區(qū)8 km處建有南灣大（1）型水庫一座。浉河的存在可以說為信陽這座全國十佳宜居城市、中國優(yōu)秀旅游城市、國家級生態(tài)示范市、國家園林城市做出了不可磨滅的貢獻。

自古以來，信陽市城區(qū)人民的生產(chǎn)生活就圍繞著浉河展開，從初期的治理，到后期城市建設(shè)發(fā)展依托著浉河兩岸，先后在浉河上建有數(shù)座攔水壩，擴大枯水季節(jié)水面，改善水生態(tài)環(huán)境，使浉河流經(jīng)信陽市城區(qū)段形成河中有水，兩岸有路，路邊有林，林中有景的開放式帶狀游覽區(qū)。在攔水壩的選型上，由最初的固定式溢流壩到后來的橡膠壩，至現(xiàn)在規(guī)劃建設(shè)的液壓升降壩，以及在各個建設(shè)前期曾經(jīng)考慮過的常規(guī)水閘、水力自動翻板壩等，信陽水利人一直在河道上攔水建筑物進行著探索和研究。

2 各壩型結(jié)構(gòu)簡介

2.1 固定式溢流壩

固定式溢流壩多采用混凝土或漿砌石結(jié)構(gòu)型式。修建一定高度壩體，以達到攔蓄河水，擴大上游水面的作用；當汛期河道水位高于壩體后，河水漫過壩體，自由漫溢下泄。

2.2 常規(guī)水閘

通常稱為攔河閘，由閘底板、閘墩、閘門及啟閉設(shè)施共同組成。枯水期閘門下落攔蓄河水，以滿足蓄水要求；汛期根據(jù)各頻率洪水，調(diào)度閘門宣泄來水。

2.3 水力自動翻板壩

自動翻板壩類似于常規(guī)水閘，只是其閘門開閉無需調(diào)度啟閉，隨水位的升降自動啟閉閘門。閘門轉(zhuǎn)軸多設(shè)置于門高中部，低水位時閘門豎直落下?lián)跛桓哂谠O(shè)計水位后，水壓力推動閘門翻轉(zhuǎn)開啟泄流。

2.4 橡膠壩

橡膠壩由壩底板和橡膠壩袋組成，橡膠壩袋通過楔塊或壓板固定在壩底板上。蓄水時通過對壩袋內(nèi)充水升起壩袋擋水；汛期泄水時，排出壩袋內(nèi)水體，塌壩泄流；壩袋放空后，壩袋可緊貼壩底板，對河道泄流幾乎無影響。

2.5 液壓升降壩

液壓升降壩由壩底板、鋼制弧形（或直線）壩面、液壓、支撐系統(tǒng)組成。工作基本原理：采用自卸汽車力學原理，結(jié)合支墩壩水工結(jié)構(gòu)型式的一種壩型，采用液壓桿升降以底部為軸轉(zhuǎn)動鋼制壩面，實現(xiàn)升壩攔水，降壩行洪的目的。

3 各壩型優(yōu)缺點比較

3.1 固定式溢流壩

優(yōu)點：結(jié)構(gòu)堅固，無需管理人員運行調(diào)度，自由敞泄，后期運行成本低，使用壽命長。缺點：壩高固定，無法靈活調(diào)整上游蓄水位；汛期時更無法塌壩泄洪，增大河道上游防洪壓力，對河道行洪影響較大；且工程投資較大。

3.2 常規(guī)水閘

優(yōu)點：可靈活控制水位及蓄水泄水調(diào)度，汛期時可全開泄流，是上述幾種攔河建筑物中對泄洪影響最小的建筑物；基本不存在泥沙及雜物淤積的問題，后期維護檢修方便。缺點：水閘工程投資上述幾種攔河建筑物中最高的；且需要配備專業(yè)的運管人員，根據(jù)需要時時調(diào)度；每次調(diào)控水位均需電力啟閉閘門來完成，運行成本巨大。

3.3 水力自動翻板壩

優(yōu)點：可隨著河道水位的升降自動啟閉閘門，管理方便，后期運行成本低。缺點：對地質(zhì)條件要求較高，需要較高地基承載力；對河道行洪影響較大，需要擴寬現(xiàn)有河道，工程制備安裝困難，投資較大，另外河水中砂礫，容易導致閘門止水不嚴。

3.4 橡膠壩

優(yōu)點：對地形、地質(zhì)條件要求較低，地基不需專門處理，泄流能力大，對河道行洪影響小，壩型美觀，施工方便，工期短，運行期間可靈活調(diào)整壩高，止水效果好。缺點：橡膠壩袋使用壽命短；壩袋易被漂浮物、尖銳物及冬季冰凍損壞；洪水期坍壩調(diào)度與蓄水難以協(xié)調(diào)，運行管理難度較大，需常了解上游水位情況來決定壩袋充高與坍壩，同時需配專人管理，運行成本較大。

3.5 液壓升降壩

優(yōu)點：液壓升降壩是最近兩年發(fā)展推廣的新型壩型，力學結(jié)構(gòu)科學、不阻水、不怕泥砂淤積；不受漂浮物影響；放壩快速，不影響防洪安全；結(jié)構(gòu)堅固可靠，抗洪水沖擊能力強。它在充分考慮傳統(tǒng)的活動壩型缺陷基礎(chǔ)上，保留了平板閘、橡膠壩、翻板閘三種壩型的基本優(yōu)點：具有橡膠壩可控、緊貼河床不阻水特點；具有翻板門壩自控、任意保持水位高度特點；具有平板閘堅固耐用的特點。在結(jié)構(gòu)性能方面，壩面升起后，形成穩(wěn)定的支撐墩壩結(jié)構(gòu)，力學結(jié)構(gòu)科學，抗洪水沖擊的能力極強；在泄洪能力方面，活動壩面放倒后，壩面只高出基礎(chǔ)約50.00 cm，達到與橡膠壩同樣的泄洪效果，行洪、沖沙、排漂效果良好，而且，遭遇特大洪水也不會對結(jié)構(gòu)造成損壞；在自動化方面，采用浮標開關(guān)控制，操作液壓系統(tǒng)，可以達到無人值守，管理方便；在美觀方面，壩面可噴色彩、文字、圖案；活動壩面高度可隨意調(diào)節(jié)、演示；上游有漂浮物時，只要操控一下液壓系統(tǒng)，即可輕松地沖掉，使河水清澈。上游水量較大時能夠形成瀑布景觀和水簾長廊奇觀，可供游人觀賞。缺點：該種壩型目前最大壩高僅只能達到4.50m，無法滿足更高壩高的要求；液壓升降壩面前屬新型壩型，許多細節(jié)性設(shè)計及規(guī)范標準有待進一步完善；投資較大；后期維護及維修較為困難。