垣曲縣亳清河縣城段生態(tài)環(huán)境綜合治理四期工程蓄水工程設(shè)計

李姝雅

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院 山西太原 030024）

1 工程概況

垣曲縣位于山西省境南端，北依太行山，隔黃河與河南省澠池、新安縣相望。為進一步改善縣城生態(tài)環(huán)境，啟動實施垣曲縣亳清河縣城段生態(tài)環(huán)境綜合治理四期工程是必要的。通過城區(qū)段河道的整治梳理、主槽的建設(shè)、濕地景觀建設(shè)和攔壩蓄水，以及岸邊多樣性設(shè)置和生態(tài)、景觀的結(jié)合，可以有效地改善縣城的水生態(tài)環(huán)境。

2 蓄水工程總體布置

亳清河治理段起始位置位于軍民橋下游50m，終點至歷山路橋下游50m處，全長590m，呈南北向展布，規(guī)劃寬度為60～80m。

鑒于河道縱坡較陡，本治理段作為生態(tài)修復(fù)和蓄水美化工程，為減小壅水壩數(shù)量，便于運行管理和防洪調(diào)度，采用濕地結(jié)合蓄水景觀布置，同時可形成多樣化的河道景觀。

根據(jù)現(xiàn)有河道縱坡，為滿足防洪兼顧蓄水的要求，在樁號Z0+193和Z0+578處分別修建一座液壓升降壩和帶噴泉的景觀鋼壩閘，形成2個蓄水池，蓄水總長度330m，濕地段總長度200m，總蓄水面積1.65萬m2，濕地景觀面積1.0萬m2。見圖1。

3 蓄水及濕地段設(shè)計

本次治理段采用蓄水和濕地間隔布置的型式。

蓄水段采用全槽蓄水方案，主槽共設(shè)2座壅水壩，分別位于樁號Z0+193和Z0+578m處，形成2座蓄水池，蓄水長度為163m和167m，蓄水深分別為0～3.2m和0～3.0m，蓄水寬度均為50m。2座壩的壩高分別為3.2m和3.0m，非汛期立壩壅水，汛期塌壩渡汛。

圖1 蓄水工程總體平面布置圖

濕地段布置于兩座蓄水池之間，即1＃壩下游、2＃蓄水池的上游，長200m。河道中間設(shè)置5～10m寬、0～1.5m深的淺主槽，以形成溪流景觀?？紤]生態(tài)與景觀效果，淺主槽采用1∶5的緩坡與設(shè)計河底連接。在Z0+262處的淺主槽內(nèi)設(shè)有一座跌水堰，堰高1.2m，堰頂設(shè)自然石踏步。

4 壅水壩型比選

擋水建筑物應(yīng)滿足水利工程的基本功能，既滿足其汛期行洪，又能達到蓄水的目的，使其成為城市水景觀工程的重要組成部分。

目前國內(nèi)常用的景觀壅水壩有橡膠壩、鋼壩閘以及新興的液壓壩及氣盾壩，本次對這幾種壩型進行比較，見表1。

通過三種壩型的比較，經(jīng)綜合考慮工程投資、運行靈活、外形美觀、多泥沙多漂石河道適應(yīng)性等因素，2座壅水壩型選定如下：

1）鑒于本工程河道屬于山區(qū)河道，坡度較陡，洪水攜帶的漂石較多，故1＃蓄水池壅水壩選擇既可攔截漂石，又投資小，且行洪蓄水調(diào)度運行方便的壩型。經(jīng)比較，橡膠壩不利用攔截漂石、淤砂或沖砂，而氣盾壩和鋼壩閘造價較高，故1#壅水壩采用液壓升降壩。

2）2#壅水壩右岸為規(guī)劃的大型活動建筑群（如：體育館、圖書館等），人群比較集中，本次擬采用帶噴泉的景觀效果更佳的鋼壩閘門。

5 壅水壩設(shè)計

5.1 液壓壩設(shè)計

1#壅水壩采用液壓升降壩，壩長50m，壩高3.2m，由8扇鋼筋混凝土閘門組成，每扇門長6.24m，高3.2m。當上游來洪水時，通過調(diào)節(jié)壩體的高度，可適當攔截一部分漂石和泥沙等淤積物，減小下游蓄水段的淤積。

液壓升降壩由壩底板段、下游消力池段組成，總長度23.5m。

壩底板段順水流方向長8.5m，厚1.9m，布置有壩體及其支鉸和擱墩等埋件。壩體兩側(cè)岸墻采用鋼筋混凝土箱涵式岸墻，墻高5.9m。

底板段下游布置鋼筋混凝土消力池，消力池底板厚0.8m，總長15m，池深1.1m。

液壓升降壩基礎(chǔ)處理采用碾壓處理，處理深度不小于1.5m，處理深度范圍內(nèi)，地基土壓實系數(shù)不小于0.94或相對密度不小0.65。

液壓壩橫、縱剖面圖詳見圖2、圖3。

表1 四種壩型的比較

圖2 液壓壩橫剖面圖

圖3 液壓壩縱剖面圖

圖4 鋼壩閘橫剖面圖

圖5 鋼壩閘縱剖面圖

5.2 鋼壩閘設(shè)計

鋼壩閘由上游防護段、閘室段、下游消力池（已建）組成，總長度21.3m（不包括已建消力池）。

閘室段長14.5m，閘孔凈寬為50m，壩高3.0m。門庫內(nèi)布置有鋼壩閘門及其支鉸和擱墩，當上游來洪水時通過操作室液壓啟閉機控制，向下游平放閘門于門庫內(nèi)，使閘室段平順過洪。洪水過后，再控制壩閘向上游直立，正常擋水。

閘室底板為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，閘室底板厚度為1.5m。閘室兩側(cè)啟閉機室為地下全埋式布置，頂板高程為景觀平臺高程，設(shè)有檢修孔和進人孔。

閘室段上游設(shè)有7.8m長的鋼筋混凝土鋪蓋，寬度與河道同寬。閘室段下游布置鋼筋混凝土消力池，該消力池為三期工程已建。

本治理段地層主要為卵石混合土地層，鋼壩閘基礎(chǔ)擬采用碾壓處理，處理深度不小于1.5m，處理深度范圍內(nèi)，地基土壓實系數(shù)不小于0.94或相對密度不小0.65。為防止蓄水池水滲漏至下游河道，將復(fù)合土工膜埋置于鋼筋混凝土鋪蓋里。

鋼壩閘橫、縱剖面圖詳見圖4、圖5。

6 蓄水池防滲設(shè)計

蓄水段砂礫卵石層為強透水層。雖河道內(nèi)有日?；?，但流量較小，若要形成河道蓄水景觀，必須對河槽進行防滲處理。另外，蓄水池蓄水水位較高，因水位抬升，蓄水區(qū)大量滲漏會對兩岸產(chǎn)生嚴重的浸沒影響。綜合以上兩點，必須采取防滲措施。

蓄水池采用土工膜（兩布一膜）進行防滲，但考慮1#蓄水池位于本河道縣城治理段的最上游，淤積最為嚴重，為方便機械進行清淤工作，1#蓄水池采用鋼筋混凝土底板防滲；2#蓄水池采用土工膜（兩布一膜）防滲。

本工程1#蓄水池擬定的河底防滲、防沖結(jié)構(gòu)依次為：250mm厚的現(xiàn)澆C30鋼筋混凝土防滲層、100mm C15素混凝土墊層?？紤]防滲層的抗浮穩(wěn)定，在兩岸靠近主槽岸墻3m處順該段河道設(shè)置1m深、1m寬梯形卵石排水體，卵石粒徑為2～10cm，排水體邊坡為1∶0.5，排水體直通至1#壩下游消力池，將水排至消力池內(nèi)，通過消力池內(nèi)的排水孔排出。

本工程2#蓄水池擬定的河底防滲、防沖結(jié)構(gòu)依次為：500mm厚的格網(wǎng)石籠柔性防沖層、300mm厚卵石土墊層、200mm厚細砂墊層、復(fù)合土工膜（兩布一膜SN2-16-400-0.5）、200mm厚細砂墊層。

7 結(jié)語

本工程是以生態(tài)水利、可持續(xù)水利為主導思想，以防洪安全、自然生態(tài)、文化休閑為設(shè)計理念。在保證城市河道防洪安全的前提下，以生態(tài)為先，通過攔壩蓄水和濕地景觀建設(shè)，改善局部小氣候，真正改善垣曲縣城的生態(tài)環(huán)境。