汾河太原段綜合治理三期工程全線通航設(shè)計(jì)

郭濤

（太原市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山西 太原 030002）

汾河太原段綜合治理三期工程全線通航設(shè)計(jì)

郭濤

（太原市水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院，山西 太原 030002）

汾河一二期工程的建成，大大改善了太原市生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境。汾河三期工程以城市防洪為首要任務(wù)，兼顧蓄水、通航及景觀美化。從三期工程全線通航建設(shè)的必要性及可行性、建筑物形式確定、建筑物布置、運(yùn)行管理等方面進(jìn)行了論述，三期工程全線通航建設(shè)，對(duì)改善旅游環(huán)境、提高城市品位具有積極意義。

綜合治理；通航設(shè)計(jì)；汾河；太原段

1 綜述

自1998年以來，汾河河道太原城區(qū)段北起柴村橋、南至祥云橋下游500m，分兩期進(jìn)行了綜合整治，治理長(zhǎng)度約20 km。一、二期工程的建成，極大地改善了太原市的生態(tài)環(huán)境、旅游環(huán)境、人居環(huán)境和投資環(huán)境。隨著太原市“南移”戰(zhàn)略的開展，南部新區(qū)已進(jìn)入規(guī)劃階段，為構(gòu)建汾河生態(tài)走廊，進(jìn)一步改善省城生態(tài)環(huán)境，提升城市品位和對(duì)外形象，太原市政府啟動(dòng)實(shí)施了汾河太原段綜合治理三期工程。

三期工程北接二期工程治理段末端（祥云橋南500m處），南至?xí)x祠迎賓路南2 km，治理長(zhǎng)度12 km。工程以防洪為首要任務(wù)，兼顧蓄水、通航以及景觀美化。通過河道拓寬、堤防加固，消除汾河大堤安全隱患，滿足100年一遇防洪要求；通過設(shè)壩蓄水，改善河道生態(tài)環(huán)境；在壅水閘壩處設(shè)置通航建筑物，實(shí)現(xiàn)三期工程全線通航，并為遠(yuǎn)期通航至汾河二壩預(yù)留條件；采用人水和諧的治河理念，創(chuàng)建親水、生態(tài)的水陸交錯(cuò)帶，為兩岸景觀建設(shè)搭設(shè)基礎(chǔ)平臺(tái)。

2 通航工程建設(shè)必要性和可行性分析

蓄水景觀是生態(tài)濱河景區(qū)的核心，而全線通航是在河道蓄水的基礎(chǔ)上展現(xiàn)歷史文化景觀的進(jìn)一步延伸，該方案的實(shí)施具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。

首先，太原有著汾河泛舟的悠久歷史和深厚的文化底蘊(yùn)。昔日汾河自然風(fēng)光優(yōu)美，意境深邃，船只來往不斷。通航工程的建成將使汾河泛舟的盛景得以重現(xiàn)。其次，游船在河道穿梭不斷，構(gòu)成一幅現(xiàn)代的汾河晚渡美景圖，同時(shí)又能讓游客從河中感受沿河不同的夜景效果。汾河景區(qū)和晉陽湖的通航對(duì)改善旅游環(huán)境，挖掘新的旅游產(chǎn)品，為汾河注入新的活力，為百姓提供新的娛樂空間，對(duì)提升城市品位具有積極意義。

汾河太原城區(qū)段蓄水美化后，利用3座壅水閘壩形成3座蓄水池，蓄水深度1.2～5.1m，滿足通航水深的要求，為景區(qū)內(nèi)河道通航提供必要條件。

3 通航建筑物形式確定

通航建筑物包括船閘和升船機(jī)兩大類。船閘是利用水利作用控制閘室內(nèi)水位升降，使船舶通過航道上的集中落差。升船機(jī)又可分為垂直升船機(jī)和斜面升船機(jī)。垂直升船機(jī)是利用機(jī)械傳動(dòng)裝置，帶動(dòng)承船箱垂直升降，使船舶克服集中落差，實(shí)現(xiàn)通航目的；斜面升船機(jī)是利用機(jī)械傳達(dá)裝置，帶動(dòng)承船箱沿一定的斜坡上下運(yùn)行，以實(shí)現(xiàn)通航目的。

升船機(jī)最大的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行速度快、省水。但投資大，約為船閘的1.6～2倍；技術(shù)復(fù)雜，制作安裝要求高；設(shè)備提升室較大，且完全露出水面，對(duì)景觀有影響；機(jī)械、電氣設(shè)備多，保養(yǎng)、維修工作量大，運(yùn)行成本高，運(yùn)行控制不及船閘。

斜面升船機(jī)大多建于江浙一帶的天然河道上，且均為貨船通航。北京護(hù)城河上采用的升船機(jī)，是國(guó)內(nèi)唯一一座客運(yùn)斜面升船機(jī)，由于在運(yùn)行過程中游客有恐懼感，此載客斜面升船機(jī)在試運(yùn)行后即停運(yùn)。

依據(jù)《渠化工程樞紐總體布置設(shè)計(jì)規(guī)范》，通航建筑物型式應(yīng)根據(jù)過壩客（貨）運(yùn)量和船舶、船隊(duì)的尺度以及地形、地質(zhì)條件選定，在通常情況下應(yīng)采用船閘。

船閘在過船建筑物中應(yīng)用較為廣泛，其優(yōu)點(diǎn)是：投資省，投資約為升船機(jī)的50%～60%，性價(jià)比高；運(yùn)行可靠，事故率低；設(shè)備簡(jiǎn)單，維護(hù)方便；在建筑物規(guī)模相同的情況下，船閘通航能力大；船閘主體可與管理房分開布置，利于景觀效果的營(yíng)造。缺點(diǎn)是工程運(yùn)行中需向下游排放一定水量，但可通過采用水泵自下游向上游補(bǔ)水解決，其耗電量與升船機(jī)相差不大。

三期工程的通航建筑物均屬于小型建筑物，選型時(shí)經(jīng)綜合考慮地形條件、水量消耗、投資、檢修、運(yùn)行管理等因素，注重建筑物與周圍建筑、園林景觀的協(xié)調(diào)關(guān)系，采用單線單級(jí)船閘，并在船閘邊墩內(nèi)設(shè)回補(bǔ)水泵，解決船閘運(yùn)行耗水問題。

4 建筑物布置

4.1 閘室尺寸確定

船閘按一次過船兩艘考慮，船型為可乘游客40人的游船，長(zhǎng)15m，寬3.7m，吃水深0.5m，以此游船尺寸確定過船建筑物的尺寸。按《船閘總體設(shè)計(jì)規(guī)范》計(jì)算，并適當(dāng)留有余地，確定閘室有效寬度為9m，有效長(zhǎng)度為21m。

4.2 船閘總體布置

汾河三期工程全線通航與晉陽湖和汾東中央水系連通，并為遠(yuǎn)期通航至汾河二壩預(yù)留條件。在每座閘壩處設(shè)1座船閘，共3座，實(shí)現(xiàn)汾河三期的全線通航。

晉陽湖設(shè)計(jì)水位776.8m，高于汾河三期1號(hào)蓄水位，因此將風(fēng)峪河口處西暗涵頂部局部降低，實(shí)現(xiàn)與風(fēng)峪河的通航；通過風(fēng)峪河治理實(shí)施中增加通航建筑物，實(shí)現(xiàn)汾河與晉陽湖的全線通航。

為與汾東中央水系連通，將該處東暗涵局部降低1m，滿足涵頂通航水深的要求，待汾東中央水系方案確定后，再考慮是否設(shè)置通航建筑物。

船閘布置于壅水閘中間，充分利用現(xiàn)有水深較大的主槽作為航道，船閘樞紐總長(zhǎng)93.3m，由15.0m上游引航道、48.3m船閘主體段和30.0m下游引航道組成。由于輸水系統(tǒng)的影響，橡膠壩管道高程需降低埋置于船閘閘底板內(nèi)。

4.3 主體建筑物

船閘地基采用碎石樁處理，梅花型布置，樁徑0.4m，樁距1.2m，深10.0m。

4.4 引航道布置

上下游引航道位于船閘軸線的延長(zhǎng)線上，上游引航道總長(zhǎng)15m，下游引航道總長(zhǎng)30m，范圍與壅水閘鋪蓋和海漫相同。

上下游引航道岸墻頂高程高出設(shè)計(jì)蓄水位0.5m，岸墻型式為鋼筋混凝土懸臂式擋墻。

4.5 船閘輸水系統(tǒng)

船閘輸水系統(tǒng)采用閘墻單支廊道橫支廊道分散輸水系統(tǒng)，由充水系統(tǒng)和泄水系統(tǒng)組成，其中充水系統(tǒng)由進(jìn)水段、廊道段、充水段組成，泄水系統(tǒng)由廊道段、閘閥段、泄水段組成。

充泄水系統(tǒng)廊道及充泄水閘門布置在左側(cè)邊墩內(nèi)，初擬主廊道尺寸1.2m×1.2m。充水段采用橫支廊道、明溝消能、側(cè)支孔出水，布置于閘室內(nèi)。

泄水主廊道布置在左邊墩內(nèi)，尺寸1.2m×1.2m，上接充水橫支廊道，泄水時(shí)利用橫支廊道進(jìn)水。泄水段布置在下閘首底板上，采用頂部出流，消能型式采用格柵式消能室，水體經(jīng)格柵消能后涌出，匯入下游引航道。

4.6 中控室布置

船閘中控室、設(shè)備室結(jié)合橡膠壩泵房布置，將其布置在東大堤內(nèi)側(cè)，其高程滿足設(shè)計(jì)防洪高程，平面尺寸初擬為20.0m×7.5m。

4.7 回補(bǔ)水泵

由于船閘運(yùn)行過程中會(huì)從上游蓄水池排泄水量至下游，降低了蓄水位，因此在船閘右側(cè)的橡膠壩消力池內(nèi)增設(shè)潛水泵1臺(tái)，通過邊墩埋設(shè)的補(bǔ)水管道抽水至上游蓄水池進(jìn)行回補(bǔ)，回補(bǔ)流量0.2~0.3m3/s。

5 船閘運(yùn)行管理

船閘控制以集中自動(dòng)控制為主，通過上位機(jī)控制完成，游船?？?、允許進(jìn)出閘、閘門啟閉指令由中央控制室運(yùn)行人員手動(dòng)發(fā)出。蓄水池水位超過最高通航水位或低于最低通航水位時(shí)，船閘停航。汛期船閘和壅水閘壩統(tǒng)一調(diào)度，開閘泄洪時(shí)船閘停航，上閘首工作門關(guān)閉，下閘首工作門全部打開并鎖定，輸水廊道工作門關(guān)閉，液壓設(shè)備停機(jī)，充泄水廊道沖淤系統(tǒng)開啟。洪水過后，及時(shí)開啟船閘沖淤系統(tǒng)對(duì)閘室、工作門槽等進(jìn)行沖淤，并清理閘室及引航道內(nèi)漂浮物。

6 結(jié)語

在北方城市中引入過船建筑物，使其與橋梁、小品、園林有機(jī)結(jié)合，形成以此為核心的新型景觀群，營(yíng)造休閑旅游氛圍，為居民和游客提供新的休閑方式。通航工程的建成，將進(jìn)一步展現(xiàn)古城深厚的水文化底蘊(yùn)，開發(fā)水上通航游覽特色旅游產(chǎn)品，對(duì)改善旅游環(huán)境、提高城市品位具有積極意義。

TV85

C

1004-7042（2016）03-0029-02

郭濤（1980-），男，2001年畢業(yè)于華北水利水電學(xué)院水利工程專業(yè)，工程師。

2016-01-16；

2016-02-19