液壓升降壩在水生態(tài)景觀中的應(yīng)用

韋子琛 牛小軍 郭紅浩

摘 要：在水利工程建設(shè)中，液壓升降壩是當(dāng)前新型研究成果，一方面改進(jìn)以往傳統(tǒng)模式下大壩設(shè)計中存在的缺陷問題;另一方面還融入了傳統(tǒng)活動壩中的優(yōu)勢之處，具有非常強的適應(yīng)性，就此本文首先分析液壓升降壩的應(yīng)用優(yōu)勢，然后基于案例的角度來探討水生態(tài)景觀中的液壓升降壩設(shè)計應(yīng)用，以供參考。

關(guān)鍵詞：水生態(tài);景觀設(shè)計;液壓升降壩

中圖分類號：TV644 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 前言

隨著當(dāng)前我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，在水利工程建設(shè)中的液壓升降壩也隨之被研發(fā)出來，其在河道景觀、山區(qū)河道治理等工程中得到廣泛應(yīng)用，具有應(yīng)用范圍廣，獲得非常好的生態(tài)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展效益，就此本文對水生態(tài)景觀中的液壓升降壩設(shè)計策略進(jìn)行探討，具有一定現(xiàn)實性研究意義。

1 液壓升降壩的應(yīng)用優(yōu)勢

將液壓升降壩應(yīng)用于水生態(tài)景觀設(shè)計中，其具有結(jié)構(gòu)科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，在應(yīng)用過程中不會因泥沙淤積產(chǎn)生影響，無阻水性;在放壩方面具有速度快，不會對防洪安全性帶來不利影響，也不會因水中存在的漂浮物產(chǎn)生影響，攔水高度可任意調(diào)節(jié)，壩面寬度不受限制。綜合而言，液壓升降壩具有較高美觀觀賞性、運行靈活多樣性，同時隨著科技進(jìn)步，金屬材料及設(shè)備制造在強度及精密度方面大幅提升，液壓壩的安全性、可靠性、堅固性也進(jìn)一步加強并被廣泛認(rèn)可，在河道綜合治理中，結(jié)合景觀水面及防洪安全協(xié)調(diào)統(tǒng)一、均衡發(fā)展的要求使得液壓壩的運用得到了快速發(fā)展及推廣。

2 水生態(tài)景觀中的液壓升降壩設(shè)計策略——以澇河天橋段攔水壩工程為例

在西安市大力開展水生態(tài)景觀文明城市建設(shè)過程中，為構(gòu)建人水和諧，提升城市品位，提高群眾生活品質(zhì)，結(jié)合現(xiàn)有水利工程，從進(jìn)一步構(gòu)建水生態(tài)、修復(fù)水生態(tài)、提升水生態(tài)等方面綜合考慮，同時基于城市發(fā)展規(guī)劃，在西安市鄠邑區(qū)S107#省道澇河橋下游300 m處，布設(shè)液壓升降壩，旨在通過澇河天橋段攔水壩的建設(shè)，可以在環(huán)山公路澇河橋上、下游形成連續(xù)水面景觀，在橋下游壩后形成濕地，將澇河天橋段建設(shè)成為“水清、水活、灘美、草綠”、河流與湖泊濕地交相輝映、人水和諧的示范性區(qū)域，構(gòu)建防洪安全與水生態(tài)建設(shè)為一體的治理格局，實現(xiàn)水生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。該項目是建設(shè)“美麗中國，美麗西安”的重要舉措，是創(chuàng)造人水和諧、水系網(wǎng)絡(luò)發(fā)達(dá)，人居環(huán)境良好的未來城市發(fā)展的需要。

（1）正常蓄水位?；谟H水性、景觀性兩方面因素進(jìn)行分析，按照所建壩回水能夠回至環(huán)山公路澇河橋上游，在環(huán)山公路橋上、下游形成連續(xù)水面的要求，結(jié)合現(xiàn)狀S107#省道橋上下游實測地形圖，以投資相對較小為原則。確定壩軸線位于環(huán)山公路橋下游300 m，正常蓄水位479.50 m。

澇河天橋段攔水壩由222 m長液壓壩壩段+8 m放空閘+左右岸混凝土副壩組成。其中液壓壩壩段長222 m（液壓閘門高5 m）、放空閘段長8 m，左岸副壩長50.5 m、右岸副壩長55.0 m。左岸副壩上布設(shè)液壓壩控制室，控制室為單層，建筑面積6x6 m。

（2）泄洪流量及水位。澇河天橋段攔水壩蓄水水量80萬m3，依據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》（SL252-2017），工程等別為Ⅴ等?。?）型，主要建筑物級別為5級，次要建筑物級別為5級。該壩擋水高度13 m，上下游水位差9 m，擋水高度小于15 m，上下游水位差小于10 m，依據(jù)《水利水電工程等級劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)》，其洪水標(biāo)準(zhǔn)宜按照平原區(qū)、海濱區(qū)標(biāo)準(zhǔn)確定，確定澇河天橋段攔水壩工程設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為10年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇。

考慮攔水壩高度較大，堤防設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇標(biāo)準(zhǔn)，該壩位置下游2 km布設(shè)有一座液壓壩，若澇河天橋段攔水壩發(fā)生潰壩，勢必危及下游液壓壩安全，綜合考慮，對澇河天橋段攔水壩工程等別提高一等，工程等別確定為Ⅳ等?。?）型，主要建筑物級別為4級，次要建筑物級別為5級，最終確定澇河天橋段攔水壩工程設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，相應(yīng)設(shè)計流量為539 m3/s，對應(yīng)水位476.14 m;校核洪水標(biāo)準(zhǔn)與堤防設(shè)計洪水標(biāo)準(zhǔn)一致，為50年一遇，相應(yīng)校核流量為800 m3/s，對應(yīng)水位476.66 m。

（3）液壓升降壩水力工作狀態(tài)。液壓壩正常情況下所有閘門處于全部關(guān)閉狀態(tài)下，根據(jù)液壓壩廠家相關(guān)資料及要求，液壓壩正常工作狀態(tài)下，閘門允許溢流水深30 cm～50 cm，結(jié)合本壩所處位置位于澇河峪口出口，確定正常情況下閘門允許溢流水深30 cm，對應(yīng)溢流流量50 m3/s。所以閘門溢流水深高于30 cm情況下，會有預(yù)警信號直接反饋至中控系統(tǒng)并信息到位給相應(yīng)責(zé)任人員，相關(guān)人員將根據(jù)實際情況做好對應(yīng)防護(hù)措施。

汛期期間，從防洪安全考慮，原則上液壓壩閘門應(yīng)全部降壩運行。若需要液壓壩蓄水運行，蓄水深度不應(yīng)大于閘門高度的1/3，對于本壩蓄水深度不大于1.5 m，同時應(yīng)密切協(xié)同相關(guān)部門，及時掌握汛期雨情情況，做好汛期防汛工作。

（4）液壓壩消能防沖水力計算。液壓壩正常蓄水情況下，壩頂溢流深度小，流量小，不作為計算壩后消能防沖設(shè)施的控制工況。液壓壩設(shè)計洪水及校核洪水情況下，液壓壩面板全部降壩運行情況下，按照寬頂堰及相應(yīng)消能防沖計算公式即可。

該壩因為液壓壩底座較高，壩下消能防沖結(jié)合景觀水面要求做了二級消力設(shè)施，具體計算結(jié)果如下。

設(shè)計結(jié)果 設(shè)消力池，一級消力池長度20m，深度1.5 m。

（5）主要建筑物設(shè)計。液壓壩段總長222 m，其中18 m長度11塊，12m長度2塊。液壓壩段最大壩高17.5 m，由5 m高液壓面板及12.5 m高C25鋼筋砼重力壩座（內(nèi)填C15砼）構(gòu)成，混凝土壩座沿水流長度23 m，壩踵基礎(chǔ)高程462.50 m，壩趾基礎(chǔ)高程462.00 m，壩座頂（液壓面板基礎(chǔ)平臺）高程474.50 m，壩迎水面坡比1：0.2，背水面坡比1：0.6，背水坡頂部及底部分別用半徑3.5 m圓弧段與壩座頂及消力池底板平滑銜接。重力壩座內(nèi)部采用C15混凝土澆筑，迎水面、背水面采用1 m厚C25鋼筋混凝土外包，壩頂（液壓面板基礎(chǔ)平臺）采用2.2 m～1.5 m厚C25鋼筋混凝土澆筑。

壩后接C25鋼筋混凝土一級消力池，消力池池長20 m，池深1.5 m，底板厚1.0 m，池底高程464.00 m，尾坎高程465.50 m。一級消力池尾坎后接5 m長C25鋼筋混凝土平直段，平直段后接坡比1：4、10 m長二級消力池斜坡段，斜坡后為30 m長C25鋼筋混凝土二級消力池平直段，池深0.8 m，底板厚0.8 m，池底高程463.00 m，尾坎高程463.80 m。

3 總結(jié)

綜上所述，本文首先分析液壓升降壩的應(yīng)用優(yōu)勢，然后基于澇河天橋段攔水壩工程為案例，從明確正常蓄水位、閘室底板高程、地質(zhì)、計算閘前洪水位、計算液壓升降壩水力工作狀態(tài)、計算閘下消能防沖水力、主要建筑物設(shè)計七個角度來探討水生態(tài)景觀中的液壓升降壩設(shè)計策略，旨在通過以此能夠為相關(guān)人士提供有價值的參考。

參考文獻(xiàn)：

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