淠河某城区拦河坝设计方案比选

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淠河某城区拦河坝设计方案比选

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一、基本情况

淠河六安城区拦河坝工程位于安徽省六安市裕安区城南镇境内淠河中游，工程区地处江淮之间，属于北亚热带季风气候区，气候温和湿润，降水较充沛。

为改善城区人居水生态环境，构建园林城市、生态城市、水城六安，根据城市总体规划需沿淠河城区段修建上坝、中坝、下坝3座蓄水工程，目前中坝工程已于2009年建成，下坝工程也于2013年建成，上坝蓄水工程尚未实施。

六安淠河城区上拦河坝工程规划坝址位于淠河中游312国道桥（淠联大桥）下游约500m处，六安整个城区的南部。该工程兼具拦蓄环境水、营造优美环境和宽阔水面，打造生态湿地等综合功能，是创建人水和谐、宜商宜居六安水城的重要基础设施工程，也是打造“绿色城南、生态城南”的重要景观工程。

工程位置区河道左侧主要为滩地，滩地宽约450～500m，地面高程一般为33.50～35.50m；右侧为主泓，河槽底高程32.00m左右，底宽70～80m。两侧堤顶高程42.00～44.50m，堤顶现状为碎石路，宽6.0～7.0m。上游500m处为312国道桥（淠联大桥）和铁路桥。现状由于采砂影响，导致河床不规则，滩地沟塘较多，凹凸不平，主河槽边坡洪水冲刷严重。

二、坝型方案比选

河道上的蓄水工程一般可以采用节制闸、充水式橡胶坝、充气式橡胶坝、气盾闸、钢坝闸、低堰滚水坝等型式，各种蓄水坝型有各自的优缺点和适用性。针对该工程需与城市景观相协调的要求，此次蓄水型式的比选突出与生态湿地和景观规划相协调的原则，重点选取了充水式橡胶坝、充气式橡胶坝、气盾闸及钢坝闸4个方案进行定性的比较。

方案一：充水式橡胶坝

充水式橡胶坝是利用橡胶坝袋充水形成柔性挡水坝体的蓄水建筑物，适宜修建在河道或水库溢洪道上。

优点：充水式橡胶坝过坝流态相对平顺稳定，在坝顶溢流时袋形比较稳定，振动小，过水均匀，对下游河床冲刷较小。较易与周围景点和环境相协调，工艺成熟，施工方便。

缺点：锚固基础底板较长，适宜挡水高度一般不超过5m，充排水系统相对复杂，充、排水时间相对较长。

方案二：充气式橡胶坝

充气式橡胶坝是利用橡胶坝袋充气形成柔性挡水坝体的蓄水建筑物，适宜修建在河道或水库溢洪道上。

优点：充气式橡胶坝锚固的基础底板较短，投资比充水式低，充排气时间短。

缺点：充气式橡胶坝在坝顶溢流时，坝袋易产生振动，会出现凹口现象，造成水流集中，对下游河道冲刷较强；坝袋气密性要求高；在日晒时坝袋表面温度升高很快，易加速坝袋胶布的老化。

方案三：气盾闸

气盾闸是一种新型的挡水建筑物，由挡水面板与橡胶坝袋组成，相当于在充气坝袋前缘布设绕底板固定铰转动的平卧式闸门，依靠橡胶坝袋的充胀缩放以升降面板达到挡水的目的，适宜修建在中小型河道及水库溢洪道上。

优点：可以防止河流中外物的冲撞和穿刺，减缓坝袋老化，充气系统布置方便。

缺点：充气挡水工况下，气压与水压长期处于动态平衡状态，结构稳定性差，受外部气温影响涨缩性较大；充坝及坍坝可控性较差，水流震动或频繁升降容易磨损坝袋，安全管理要求高。

方案四：钢坝闸

钢坝闸是近几年开发的新型挡水建筑物，多采用下置的可转动铰支座和液压系统来达到升降闸门的目的，适应上下游水位差较小但水深较大的河道上。

优点：跨度大相对壮观，不影响行洪及通航，运用灵活。

缺点：体型庞大，钢材消耗量大，投资昂贵，且闸门扭矩较大，液压系统布置复杂，上下游水位差较大，大跨度闸门的刚度要求较高。

坝型方案比较结论：淠河是淮河右岸的一级支流，是大别山区重要的泄洪通道，防洪作用突出。通过综合分析，气盾闸易磨损且易振动，控制运用可靠性低，容易出现溃坝风险，不宜在重要行洪河道上使用。充水式橡胶坝、充气式橡胶坝和钢坝闸对河道行洪影响较小，控制运用灵活，均适宜在本工程中使用，但钢坝闸采用液压控制，运行管理要求高，投资相对较大；充气式橡胶坝对坝袋气密性要求较高，坝袋易老化，溢流时易产生振动；充水式橡胶坝的坝袋周长比充气式橡胶坝要大一些，坝袋本身造价相对较高，但基础底板受力条件好，坝袋内的水重有利于基础底板稳定，基础处理简单，超压安全装置较充气式简单可靠，抗溢流振动能力要好于充气式，另外充水式橡胶坝景观效果较好，能更好实现项目投资效益，故本工程拟采用充水式橡胶坝方案。

三、总体布置方案比选

工程总体布置的原则：功能齐全，运行安全，施工、管理方便、美观协调、节约投资。此次初拟方案一橡胶坝+调节闸+通航船闸方案和方案二橡胶坝方案。

方案一：橡胶坝+调节闸+通航船闸方案

在右侧主河槽设置调节闸，调节闸为3孔10.0m，其中右边孔兼作通航船闸上闸首，通航船闸闸室长60.0m，滩地左侧设置橡胶坝，坝段为6跨×70.0m，橡胶坝与调节闸之间设置导流墩，长90.0m，宽16.0m，橡胶坝充排水泵房结合导流墩进行布置。

优点：功能齐全，不仅满足蓄水和行洪功能要求，而且调节闸的设置在非汛期可以调节小流量，避免橡胶坝袋的频繁坍坝，检修期可通过调节闸降低坝前水位，便于坝袋检修。另外，调节闸位于主泓还兼有冲砂功能，同时能够满足游船的通航要求。

缺点：工程投资较大、施工时间较长。

方案二：橡胶坝方案

优点：工程投资小、施工时间短。

缺点：功能单一，橡胶坝能够满足蓄水和行洪要求，但检修不便，无冲砂功能，坝前容易淤积泥沙。另外，主泓段需进行回填，土方工程量较大。

鉴于坝址处河道主泓偏右岸，右侧设置调节闸有利于与偏右的主泓相衔接且满足调节蓄水位的要求，单侧布置充排水泵房也有利于集中控制运用。故该工程推荐采用方案一：橡胶坝+调节闸+通航船闸方案。

四、结语

推荐方案利用主泓一侧布置调节闸，调节闸的右边孔兼作通航船闸的上闸首，滩地侧设置橡胶坝，布局合理、功能齐全，不仅满足蓄水和行洪功能要求，调节闸的设置在非汛期可以调节小流量，避免橡胶坝袋的频繁坍坝，检修期可通过调节闸降低坝前水位，便于坝袋检修。另外，调节闸位于主泓还兼有冲砂功能，通航船闸能够满足一般性游船的通航要求。整个枢纽布置紧凑、美观，在有限的投资下尽量做到整体效益最大化。

橡胶坝袋胶料中加入纳米高耐磨性能的补强剂，有效提高坝袋的耐磨性。坝袋中添加纳米紫外线吸收剂使橡胶坝袋耐紫外线、臭氧老化性能明显增强，采用鲜艳耐久色彩坝袋，延长了橡胶坝袋的使用寿命。坝袋胶料采用抗寒的配方，确保橡胶坝袋在严寒的冬季可正常挡水运行■

（作者单位：1.淮安市水利勘测设计研究院有限公司2230052.淮安市淮阴区水利局223300）