桂林市小東江出口過船建筑物樞紐布置及形式比選

周鴻彬

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

1 概述

小東江是漓江在桂林市區(qū)內(nèi)的一條叉河，在疊彩山對岸的漓江左岸與漓江分叉，于穿山公園下游約800 m處匯入漓江，全長5.8 km。由于河道淤積嚴(yán)重，進(jìn)口底高程比漓江主河道的最低水位高出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。桂林市政府興建“兩江四湖”工程后，顯著改善了桂林市的城市環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了中心城的江湖水系連通，極大地促進(jìn)了桂林市旅游業(yè)以及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。為進(jìn)一步挖掘旅游資源，桂林市把小東江旅游資源的開發(fā)列為二期工程。根據(jù)《桂林市總體防洪規(guī)劃》《桂林市小東江河道清淤疏浚工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》，當(dāng)漓江枯水期頻率為90%時(shí)，流量為32.4 m3/s，但小東江分水流量僅為2.4 m3/s，不能滿足通航要求。為改善小東江的通航條件和環(huán)境條件，開發(fā)沿江水上旅游資源，對小東江進(jìn)行綜合治理，在小東江末端設(shè)置壅水及通航建筑物。

2 主要參數(shù)確定

2.1 上游最低通航水位擬定

小東江出口處河道寬50～60 m，河道縱坡較緩。根據(jù)《桂林市小東江河道清淤疏浚工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》，漓江枯水期頻率90%的枯水流量為32.4 m3/s，此時(shí)漓江河段小東江進(jìn)口處水位為145.40 m，小東江可引水2.39m3/s，相應(yīng)小東江出口處的水位為145.37 m。水位壅高后地下水位接近對兩岸產(chǎn)生浸沒的臨界值，但不會產(chǎn)生浸沒問題，故設(shè)計(jì)確定小東江壅水壩前的正常通航水位為145.37 m。

2.2 上游最高通航水位擬定

為避免鋼壩閘頻繁調(diào)節(jié)，上游通航水位需設(shè)有一定的變幅，結(jié)合過船建筑物止水的布置，確定壩頂水深達(dá)到0.5 m時(shí)即塌壩運(yùn)行或低壩運(yùn)行，此時(shí)水位為145.87 m，即為上游最高通航水位，小東江引水流量為30 m3/s。

根據(jù)《廣西桂林市防洪總體規(guī)劃報(bào)告》，當(dāng)漓江流量達(dá)到560 m3/s，小東江引水流量為50.4 m3/s，此時(shí)小東江水位為145.07～146.40 m，根據(jù)《桂林市小東江河道清淤疏浚工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》，疏浚后小東江跨河橋梁的最低高程為150.00 m，滿足通航水上凈高的要求。

2.3 下游最高通航水位擬定

桂林市環(huán)城水系已建過船建筑物下游最高通航水位主要應(yīng)考慮跨江橋梁凈高。根據(jù)《桂林市中心城環(huán)城水系水利工程規(guī)劃報(bào)告》，木龍湖升船機(jī)下游最高通航水位為147.5 m，相應(yīng)于桂林（三）水文站流量560 m3/s的水位。據(jù)該水文站資料統(tǒng)計(jì)，漓江大于560 m3/s流量出現(xiàn)的天數(shù)平均為14.3 d，即不能通航的時(shí)間平均為14.3 d。小東江出口升船機(jī)下游最高通航水位采用與木龍湖升船機(jī)相同幾率的漓江水位。根據(jù)《桂林市總體防洪規(guī)劃報(bào)告》中桂林水文（三）站綜合水位流量關(guān)系曲線，此時(shí)桂林（三）站水位為142.81 m，平均比降為0.6‰，小東江出口距水文（三）站為2.3 km，因此下游最高通航水位為144.2 m。

2.4 下游最低通航水位擬定

根據(jù)《桂林市中心城環(huán)城水系水利工程規(guī)劃報(bào)告》《桂林市總體防洪規(guī)劃報(bào)告》，小東江升船機(jī)的最低水位通航保證率為90%，相應(yīng)流量為32.4 m3/s。多年平均流量下桂林（三站）—小東江出口和桂林（三站）—吳家里水面比降分別為0.44‰和0.51‰；流量45 m3/s時(shí)桂林（三站）—吳家里水面比降為0.26‰，綜合比較確定90%枯水保證率情況下桂林（三站）—小東江出口水面比降為0.2‰，因此下游最低通航水位為141.3 m。

2.5 游船尺寸的確定

游船按環(huán)城水系過船建筑物設(shè)計(jì)采用的游船尺寸為長15 m，寬3.7 m，水面以上高2.3 m，最大吃水深0.5 m，干舷高0.8 m。過船建筑物設(shè)計(jì)客流量為2 500人/d。升船機(jī)一次并排過船2只。

3 樞紐位置比選

為實(shí)現(xiàn)小東江全線通航，根據(jù)《桂林市小東江河道清淤疏浚工程初步設(shè)計(jì)報(bào)告》，將過船建筑物樞紐布置小東江出口處的廢棄電站閘壩上游。樞紐由過船建筑物和壅水建筑物組成。根據(jù)小東江出口處與漓江位置關(guān)系及現(xiàn)狀地形，樞紐位置主要是針對過船建筑物的不同選址進(jìn)行以下兩種方案的比選。

3.1 方案一

方案一是將升船機(jī)和壅水壩集中布置在主河道上。根據(jù)水流和航道條件，壅水壩布置在河道右岸，升船機(jī)布置在河道左岸。

為避免影響船只通航，本方案須將壩下游現(xiàn)有廢棄電站閘壩部分拆除，并將該處航道挖深約2 m。另外須將拆除部分工作橋恢復(fù)重建，連接并改造原水電站工作橋，以恢復(fù)兩岸交通。經(jīng)估算，不包括征地費(fèi)用本方案投資5 300萬元。

本方案的最大優(yōu)點(diǎn)是船只進(jìn)出閘平順通暢，但存在以下不足：一是升船機(jī)在主航道上，建筑物外形不好把握，處理不當(dāng)會對背景塔山、穿山景觀產(chǎn)生不利影響；二是壩頂溢流影響下游航道水流的流態(tài)，對船只停泊和進(jìn)出不利；三是河道行洪時(shí)流速較大，會在船廂內(nèi)產(chǎn)生泥沙淤積，日常管理維護(hù)難度大；四是升船機(jī)與鋼壩閘的施工互相干擾，施工工期長，度汛難度較大。

3.2 方案二

方案二是壅水壩和升船機(jī)分開布置，即在已有的電站閘壩上游設(shè)置攔河壅水壩，在壅水壩上游的右側(cè)沙洲上（小東江與漓江之間的洲）新開一條連通小東江和漓江的航道以布置升船機(jī)。經(jīng)估算，不包括征地費(fèi)用本方案投資5 200萬元。

該方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：一是新開航道不在主河道內(nèi)，河道行洪水流不會直沖升船機(jī)，對升船機(jī)及設(shè)備的影響較小。二是升船機(jī)布置在較為隱蔽的沙洲上，給游客以峰回路轉(zhuǎn)的神秘感，不會與塔山、穿山形成景觀干擾，景觀處理難度小。三是現(xiàn)有電站閘壩不需要拆除，減小了由拆除工程引起的施工干擾；同時(shí)，新建壅水壩布置在電站閘壩上游，可充分利用電站已有消能設(shè)施，減少了下游消能建筑物的施工難度；另外可利用現(xiàn)有閘頂交通橋溝通兩岸，減少改建或另建橋梁的施工工期。四是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的升船機(jī)與壅水壩分開布置，兩種建筑物的施工互不影響，且利于施工導(dǎo)流，縮短工期。但該方案征地面積略大。

通過以上分析，本工程推薦采用方案二，即壅水壩布置小東江主河道，升船機(jī)布置在新開航道上。

4 過船建筑物形式比選

小東江過船建筑物具有提升高度小、提升速度快、客流量大、操作方便簡捷等特點(diǎn)，為達(dá)到環(huán)城水系過船建筑物的景觀多樣性，小東江樞紐過船建筑物擬采用升船機(jī)的型式。

目前升船機(jī)有垂直升船機(jī)和斜面升船機(jī)兩種升降型式。結(jié)合本工程垂直行程較小的特點(diǎn)，垂直升船機(jī)提升方式采用液壓提升式垂直升船機(jī)方案，具有設(shè)備簡單、節(jié)省投資、景觀效果好、過船時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。

液壓升降式升船機(jī)分為頂托式和拉升式兩種，象山升船機(jī)采用頂托升降方式，液壓缸布置于升船機(jī)閘室底部，采用液壓頂托乘船廂。此方案雖然易于與周圍環(huán)境結(jié)合，啟閉設(shè)備長期埋于水下，存在不利于設(shè)備檢修及日常維修的不足，且泥沙淤積不易清理。另外本升船機(jī)較象山升船機(jī)行程大3 m，液壓桿較長，啟閉設(shè)備埋置底板以下深度較大，會大大增加施工難度，使日常維護(hù)的條件惡化。

鑒于此，小東江升船機(jī)在象山頂托式升船機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，由液壓頂托式改為液壓拉升式。與象山升船機(jī)相比，此方案液壓啟閉機(jī)置于閘室邊墩上，避免長期淹沒于水中，解決了啟閉設(shè)備檢修維修困難和淤積問題，另外液壓設(shè)備由頂托式改為拉升，大大改善了液壓桿的受力情況，減小了液壓桿及液壓缸直徑，節(jié)省了投資。此方案最大不足是液壓缸高出閘頂2～3 m，對景觀效果存在不利影響，但高出的液壓缸可采用外部裝飾（如結(jié)合仿古掛燈的設(shè)置進(jìn)行裝飾）將不利影響基本消除。

5 結(jié)論

在桂林市小東江出口處布置通航建筑物于岸邊，并隱藏于沙洲內(nèi)，較小程度地影響了小東江的山水景觀，并且解決了過船建筑內(nèi)的淤積問題。過船建筑物采用垂直升船機(jī)，具有體型小等優(yōu)點(diǎn)，并通過外部裝飾，與周圍景觀融為一體。