橡胶坝库区水面不连续问题解决方案设计优化

高大鹏

橡胶坝库区水面不连续问题解决方案设计优化

高大鹏

（阜新市水利勘测设计研究院 辽宁阜新 123099）

优化设计就是在满足设计要求的众多设计方案中选出最佳设计方案的设计方法。结合细河城市中心段4、5号橡胶坝库区水面不连续问题解决方案的设计优化实例，介绍工程设计的优化，供类似工程参考。

细河 清淤 橡胶坝 自溃坝 设计优化

1 序言

细河城市中心段河道治理工程是阜新市城市建设和城市防洪重点工程，2003年～2005年共建成橡胶坝5座，自橡胶坝蓄水运行后，形成连续水面长度5.4km，平均水面宽度153m，总水面面积86.86ha，总蓄水量108.57万m3，初步形成了以三一八公园、月亮湾广场为节点的细河景观带，对美化城区、改善城市环境起到了很大作用。细河城市中心段的建设获2005年建设部颁发的“人居环境奖”，细河景区现已成为了阜新市民休闲、健身的重要场所。

2 工程现状

随着工程的多年运行，目前5座橡胶坝一般都存在着坝袋老化的问题，部分无法充至设计蓄水高程，且由于细河为多泥沙河流，橡胶坝蓄水后，拦截地表径流，河道径流流速变缓，河道存在淤积现象，城市段河道冲淤不平衡。目前，以5号橡胶坝（上游）～4号橡胶坝（下游）库区段淤积最为严重，近八年来已经抬高河床0.4m～0.6m，造成细河城市中心段带状水面不连续，有0.65km无法形成水面，严重影响了细河中心段景观，同时淤积问题也对河道行洪安全产生了一定影响。

3 方案设计19

针对工程现状，为保证细河景区水面连续，需采取工程措施处理。主要有两种工程措施，一为清淤清障，降低河底高程以满足水面连续要求；二是修建蓄水建筑物，通过抬高蓄水水位实现水面连续要求。蓄水建筑物又可分为修建永久蓄水建筑物和修建临时蓄水建筑物。

（1）清淤清障：细河城市段河道淤积较严重，可通过开挖河底的方式，适当降低河底高程。

（2）修建永久蓄水建筑物：城市河道常用的蓄水建筑物主要有水力自控翻板闸、橡胶坝和钢坝闸等形式。由于阜新城区位于细河中上游，发生洪水时，上游的树枝、块石随洪水宣泄而下，阻卡翻板闸闸门启闭，适应性较差；橡胶坝在洪水期可塌坝运行，恢复河道原断面，适应性较好；细河河道河宽150m至180m，如采用钢坝闸则需要较多中墩，加重动力设备负担，运行管理不方便；通过以上分析，选择修建橡胶坝作为永久蓄水建筑物。

（3）临时蓄水建筑物： 为满足水面连续的要求，也可修建临时蓄水建筑物，建筑物形式可采用自溃坝和人字闸。人字闸具有施工简单的特点，可缩短工工期，但壅水严重，不适于城市河道；自溃坝在枯水期可抬高水位，洪水期坝体溃决以满足行洪要求。故选择自溃坝作为临时蓄水建筑物。

针对初选的三个方案，结合工程现状，提出初步设计方案。根据设计方案，本着经济可行、施工简易、维护方便的原则，择优选取解决方案。

3.1清淤方案

清淤范围为5号橡胶坝以下，长度750m，为满足防渗要求，在清淤范围内铺设500g/m2的土工膜水平防渗，土工膜覆土高度1m，河道开挖深度1.6m～2.35m，回填高度1m。其中土方开挖20.3万m3，土方回填10.5万m3，弃土9.8万m3，铺土工膜11.1万m2。

由于降低了河底高程，为避免对上游5号橡胶坝的运行产生影响，需按原结构改建5号橡胶坝的海漫和防冲槽，

本方案估算工程投资432万元，其中清淤工程200万元，防渗工程220万元，5号橡胶坝消能防冲重建工程12万元。

3.2新建橡胶坝方案

在现4号橡胶坝回水末端，距5号橡胶坝700m处新建充水式橡胶坝1座，设计坝高1.5m，坝长145m，橡胶坝分为两跨，单跨72m，建设管理充水泵房1处。

本方案估算工程投资525万元，其中新建橡胶坝475万元，管理泵房50万元。

3.3修建自溃坝方案

自溃坝位置与橡胶坝位置相同，设计自溃洪水标准为5年一遇。采用土工膜心墙土石坝，设计坝高1.5m，坝长142m，坝顶宽3m，迎水面与背水面边坡均为1:2。自溃坝两端设排水闸门。闸门尺寸为1.5m×1.5m，设手电两用启闭机。

本方案估算工程投资120万元。其中自溃坝100万元，排水闸20万元。

4 方案优化

从技术、经济、施工、运行管理等多方面对3个方案比较、利弊分析，详见表1。

表1 方案对比表

以上三个方案中，方案二工程投资最多，而且橡胶坝管理运行成本较大，不予采用；方案三虽然工程投资最少，由于细河为多泥沙河流，自溃坝溃坝后的土石方会加重河道淤积，由于自溃坝的垮坝时间与下游的橡胶坝塌坝时间不一致，洪水时会造成防洪隐患，且自溃坝景观效果不好，不适于应用到城市河道景观工程中，不建议采用；方案一工程投资适当，通过河道清淤满足水面连续的要求，并增大了河道的过流能力，不增加河道的拦河建筑物数量，回水长度扩大，形成了极大的视觉效果。经综合考虑，建议优选此方案。

工程实施后，使细河城市中心段5.4km的带状水面得以连续，调节城市小气候，满足人们亲水、近水的愿望，打造宜居的生活环境。

由于细河为多泥沙河流，淤积问题不可避免，本工程通过清淤，人为的改变了河道比降，但影响不大。工程运行时要加强管护，注意河道淤积问题，定期清淤，以保证河道形成带状连续水面。

5 结语

在设计领域，一种较为普遍的场景是：设计师在局促的设计费和紧迫的时间压力下，将设计规范转换成图纸，只要能按时提交设计，甲方通过，不延误工期即为完成任务，缺失了设计本身的整体规划感和创作感，拿到图纸的建设单位亦没有时间比选，开始马不停蹄地建造，投入了大量的成本，却难以成就高品质项目。

清华城市规划设计研究院副院长袁昕如是说：“优化在基础层面抛弃一些不合理的因素，找到更好的解决方案。” 优化设计就是在满足设计要求的众多设计方案中选出最佳设计方案的设计方法，优化设计并不是一道算术题，也没有唯一正确的答案。优化是在追求设计水平进一步合理化和进一步提升。

10.3969/j.issn.1672-2469.2014.05.019

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1672-2469（2014）05-0061-02

19作者简介：高大鹏（1979年—），男，工程师。