桂林小东江出口壅水建筑物设计方案比选

郭虹俊

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 概况

小东江是漓江在桂林市区内的一条叉河，在叠彩山对岸与漓江分叉，在穿山公园下游约800 m处汇入漓江，全长5.8 km。由于河道淤积严重，进口底高程比漓江主河道最低水位高1.12 m，因此，在枯水季节漓江水量较小时，小东江出现断流。1981年，桂林市水电局在小东江出口处修建1座包括拦河闸在内的水电站枢纽工程，但由于各种原因，水电站已报废多年。

为确保小东江全线通航、改善河道水面景观，在疏浚河道、拆除实体坝等碍洪建筑的基础上，需在小东江出口处修建壅水建筑物，以壅高水位，改善水环境。壅水建筑物的设置须保持水沙平衡，以满足河道行洪。枯水期立坝壅水，以满足通航要求，改善两岸水生态环境；洪水期根据实际情况塌坝泄洪。

2 壅水建筑物比选

2.1 壅水建筑物型式

工程建设内容是在小东江出口废弃电站闸坝上游30 m处设置1座净长45 m、高3.15 m的壅水建筑物，形成5.8 km长的壅水水面。

作为城市水景观工程的小型壅水建筑物主要包括两类：一是实体坝——浆砌石或混凝土滚水坝，如桃花江上南门桥的虹桥坝和已拆除的鲁家坝；二是活动坝——橡胶坝、闸门等。闸门包括人字闸（汛前需人工拆卸，不设启闭设备）、水力自动闸门（依靠水力作用自动启闭，不设启闭设备）、普通闸门（混凝土闸门或钢闸门，依靠设备启闭）和钢坝闸（又称底横轴翻转闸门、大扇闸门，依靠设备启闭）等。

2.2 壅水建筑物型式选择

在天然河道上设置壅水建筑物，首先应考虑是否满足防洪要求，因此，多在活动坝中进行优选。活动坝尤以橡胶坝和钢坝闸采用较多。

2.2.1 橡胶坝

橡胶坝以高强度合成纤维为骨架，内外涂敷橡胶保护层，形成坝袋。按设计尺寸锚固于基础底板上做成封闭坝袋袋形，干旱季节工农业及生活用水需求可通过橡胶坝袋内充水或充气形成挡水坝来实现，洪水来临时泄出坝袋内的水或气塌坝，不影响河道泄洪。

橡胶坝依靠充胀的袋体挡水并承担各种荷载，这些荷载通过坝袋胶布传递给设置在基础底板上的锚固系统。在汛期或需塌坝时，通过现地手动或激活自控装置，打开控制阀门，放空坝袋内的水或气，将坝袋坍落在底板上，即可复原河道的行洪断面。其优点为：一是单跨长。影响景观的混凝土隔墩少，坝体单跨长，可达100～200 m（小东江出口处设计坝长仅有45 m，本特点发挥不出来）。二是造价低。坝袋为化工材料，工程投资少。针对本工程而言，不考虑占地，工程总投资约1 300万元。缺点为：一是坝体外形臃肿，坝袋易变形、易褪色。本工程坝长45 m、坝高3.15 m，外形较为臃肿，且长时间运行后，坝袋会出现变形，坝顶局部高低起伏，溢流时水幕不匀，水流成股状。另外，坝袋长期运行后彩色坝袋会褪色，影响景观效果。二是坝体对河道行洪有不利影响。按规范要求，坝底板应高出河床0.2 m，在坝体塌落时，至少会有0.2 m高的坝袋堆积，且有部分水体不能排尽，相当于将河底抬高了0.5～0.6 m，对行洪不利。三是防洪压力大。坝体塌坝时间长（至少30 min），对洪水暴涨暴落的河道防洪压力较大。四是坝袋使用寿命短。在桂林地区，坝袋老化寿命约为10～15年，加之塌坝时坝顶水流中泥沙的磨蚀，坝袋更换频率较大。另外，坝袋溢流时会挂淤，为保持外观，坝袋需经常用高压水枪清洗，工程运行费用大。五是橡胶坝所需的设备控制室面积大，征地面积大。

2.2.2 钢坝闸

钢坝闸是一种新型可调控溢流坝，由土建结构、带固定轴的钢性坝体、驱动装置设备等组成。该建筑物适合于河道口较宽（10～100 m）、水位差较小（1～6 m）的工况。

钢坝闸由底部的固定轴与钢闸门的门叶铆接在一起组成。闸门的启闭靠埋设于两侧闸室内的液压启闭机带动轴转动，从而达到使闸门立门蓄水、卧门行洪排涝的目的。钢坝闸结构简单，可以节省投资，在挡水时可适当调节一定开启角度来调节水位，同时可利用闸门门顶过水，形成瀑布的景观效果。其优点为：一是坝体外形轻巧，坝顶可根据需要适当造型，溢流时形成一些简单的水型，景观效果好；二是钢坝闸属卧倒门，可设计成45 m宽的单扇门板结构，采用集成式液压启闭机，技术含量高，且启闭设备和设备室基本不外露，利于景观的多样性；三是坝体对河道行洪影响小。闸门卧倒时与河床齐平，且闸门开启在5 min内完成，对城市防洪有利；四是门体为喷锌钢结构，强度高，耐磨损性强，不易腐蚀、老化，使用寿命可达50～60年，运行成本低；五是钢坝闸所需的设备控制室面积小、结构简单，征地面积小。缺点是工程投资高。针对本工程而言，不考虑占地，工程总投资约2 600万～2 800万元。

3 结语

通过对两种坝型的优缺点及投资比较可以看出，钢坝闸除投资较大外，无论从外形景观效果、使用寿命、防洪影响，还是技术含量、景观多样性等方面考虑，都占有较大优势。因此，选择钢坝闸作为小东江出口的壅水建筑物能够达到安全合理的目的。