液壓蓄水壩在調(diào)蓄工程的應(yīng)用研究

朱宇星

（蚌埠市水利勘測設(shè)計院有限公司 蚌埠 233000）

1 工程概況

華石溝是固鎮(zhèn)縣高速公路的出入口，該工程對大溝及其沿線在保障行洪安全的前提下進行生態(tài)治理，改善華石溝及其沿線生態(tài)環(huán)境，著力恢復(fù)和提升河流的生態(tài)功能。本次設(shè)計新建多座蓄水壩于華石溝與沿線各溝交匯處南側(cè)，以提高華石溝蓄水位。

2 液壓蓄水壩設(shè)計

河道治理工程設(shè)計中既要滿足其防洪標準保證泄洪安全，又要增加上游蓄水量，改善周邊水生態(tài)環(huán)境。根據(jù)河道屬性、洪水特性、蓄水高度、工程投資等因素，對目前常見的四種壩型進行方案比選，分別為混凝土壩、橡膠壩、水閘、液壓蓄水壩。

2.1 蓄水壩型式比選

2.1.1 混凝土壩

混凝土壩是以現(xiàn)澆混凝土作為壩身材料，其結(jié)構(gòu)簡單，施工方便，投資較低，對不同的地形和地質(zhì)條件適應(yīng)性強，是一種整體穩(wěn)定性較好的重力式攔蓄水建筑物?；炷翂紊嫌嗡惠^高時從頂部漫溢，因自身不具備調(diào)節(jié)蓄水高度的功能，汛期來臨時防洪壓力較大。

2.1.2 橡膠壩

橡膠壩通過對橡膠袋體內(nèi)充（放）水或氣控制壩體的高低，達到蓄水和泄洪的目的。橡膠壩設(shè)計蓄水高度高于混凝土壩，水下結(jié)構(gòu)簡單，施工工期短，抗震性能好，但壩袋使用壽命為10～15年，充排水泵、閘閥10年以內(nèi)即需更換，在使用期間橡膠壩軟體易出現(xiàn)破損，其運行及維護費用較高；橡膠壩充泄水時間長，泄洪速度慢；壩內(nèi)水體或氣體不能完全放盡，會形成高低不同的雍水高度，嚴重影響泄洪流量。

2.1.3 水閘

水閘通過閘門控制流量和調(diào)節(jié)水位，根據(jù)上游蓄水需求，可關(guān)閉閘門，抬高水位；根據(jù)下游用水或泄洪需求，可精確、快速調(diào)節(jié)閘門開度，排至下游，防洪壓力較小。水閘運行安全可靠，但因水閘需設(shè)置金屬結(jié)構(gòu)及上部結(jié)構(gòu)啟閉設(shè)施，投資高于同規(guī)模橡膠壩，且施工周期較長，對建設(shè)和運行管理人員素質(zhì)要求高。

2.1.4 液壓蓄水壩

液壓蓄水壩壩面升起閉合時，可蓄水灌溉，當水位超過壩頂高程時，水流漫過壩頂，可形成瀑布景觀；在突發(fā)洪水情況下，閘門可在較短時間內(nèi)降低至最低位置，達到最大泄洪效果；控制系統(tǒng)可采用遠程控制，真正實現(xiàn)操控的方便性和安全性；壩面采用自鎖式液壓缸支撐，可通過調(diào)節(jié)開合角度調(diào)整蓄水高度，并保證壩面支撐的安全性和耐久性。

通過對各種壩型優(yōu)缺點的分析，綜合大溝蓄水運行情況，并兼顧蓄水壩兩岸交通要求，本次設(shè)計擬選用液壓蓄水壩及水閘進一步方案比選：

方案一：采用液壓蓄水壩結(jié)構(gòu)型式，由上游鋪蓋、閘室、下游消力池及海漫組成。上游鋪蓋順水流方向長8.0m，采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚0.4m；閘室主要由壩體基礎(chǔ)、門葉、液壓缸、支撐桿等組成，壩體基礎(chǔ)為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚1.5m，長6.0m，最大蓄水高度2.5m，共1 孔，凈寬6.0m，壩面及相關(guān)配件由專業(yè)廠家加工，現(xiàn)場安裝，為了保證液壓壩的防腐性要求，現(xiàn)場制作安裝的構(gòu)件均采用304 不銹鋼；蓄水壩與交通橋結(jié)合，蓄水壩上設(shè)簡支現(xiàn)澆混凝土橋板，凈跨6.1m，板厚0.45m，邊墩即橋臺，與壩面接觸面采用大理石貼面，橋臺為重力式U 型結(jié)構(gòu)，橋臺兩側(cè)采用一字重力式擋土墻與兩岸相連；下游消力池采用綜合式消力池鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長10.0m，深0.5m，寬6.0m，厚0.5m；海漫長8.0m，采用C25 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，厚0.4m，末尾設(shè)拋石防沖槽，長8.0m，深1.5m；岸邊設(shè)操作工作間，以利觀察和操作液壓壩的啟閉并滿足配電要求。構(gòu)筑物之間分縫均采用橡皮止水，確保壩體蓄水后的滲徑滿足要求。

方案二：采用開敞式水閘型式，由上游鋪蓋、閘室、下游消力池及海漫組成。上游鋪蓋及下游消力池等結(jié)構(gòu)與方案一相同，閘室段閘門采用平面定輪鋼閘門，配套卷揚式啟閉機。共兩孔，每孔凈寬2.5m，總凈寬5.0m，最大蓄水高度2.5m，底板厚0.9m，閘邊墩厚0.8m、中墩厚1.0m，閘室兩側(cè)采用一字重力式擋土墻與兩岸相連，閘室下游設(shè)交通橋便于兩岸百姓通行。閘室上設(shè)置排架柱，在高程25.00m 處設(shè)啟閉機房。

2.2 方案選取

兩種方案主要工程量及造價比較見表1。

表1 兩種方案主要工程量及造價比較表

由表1可知，方案一較方案二節(jié)約投資22.95萬元，且方案二水閘啟閉機房較高，與周圍環(huán)境不協(xié)調(diào)，方案一控制間位于溝口岸邊，便于管理，液壓壩無門槽結(jié)構(gòu)避免了因漂浮物無法正常啟閉等問題，啟閉更方便靈活。綜合以上優(yōu)點，本次設(shè)計采用方案一液壓蓄水壩結(jié)構(gòu)型式。

3 液壓蓄水壩主要特點

3.1 操作便捷，調(diào)蓄功能強

液壓蓄水壩可通過升降液壓桿任意調(diào)節(jié)閘門開合角度。當上游須蓄水灌溉，可將壩面升起閉合；當下游須補充水源時，可適當降低壩面擋水高度，水流漫過壩頂，向下游補水；汛期來臨時，可進一步騰空上游庫容，甚至塌平閘門，保證其過流能力，整個操作均可在岸邊操作間即可遠程控制。

3.2 防洪除澇效果顯著

液壓蓄水壩閘門完全踏平后與河底齊平，閘檻型式可視為未設(shè)底檻的寬頂堰，相較傳統(tǒng)開敞式水閘單寬更寬，泄洪速度快，過流效果更好。

3.3 施工方便，綜合成本低

對地基要求低，無復(fù)雜的上部建筑及金屬埋件，混凝土澆筑也相對簡單，安裝工期短，所用設(shè)備較少，閘門使用壽命相對較長，施工質(zhì)量和進度更容易得到保障。

3.4 景觀效果好

壩體平時隱藏在交通橋之下，與周圍環(huán)境結(jié)合性好，夏季豐水期流量較大時，在橋下游可形成水簾瀑布景觀，親水效果好。

4 結(jié)語

本文通過對不同壩型的比較可以看出，液壓蓄水壩無論從外形景觀、使用壽命、防洪影響、投資控制還是運行維護管理都占有較大優(yōu)勢，為今后類似工程提供借鑒和學習。尤其是在本次通過對華石溝水系進行提升工程建設(shè)，不僅可以保證華石溝防洪安全問題得到解決，還可以美化縣城環(huán)境，為居民提供生態(tài)宜居的生活、生產(chǎn)環(huán)境。隨著城鄉(xiāng)一體化的推進，液壓蓄水壩技術(shù)的不斷發(fā)展和創(chuàng)新，將在河道疏浚及沿線生態(tài)景觀建設(shè)工程中得到更加廣泛的應(yīng)用■