焦作市龙源湖现状及引水补源规划设计探讨

□ 张建国 □郭二旺 □侯善敏（焦作市山河水利技术有限公司 焦作市水利勘测设计院 鹤壁市城市水务有限责任公司）

1 工程概况

龙源湖公园位于焦作市丰收路与迎宾路交叉口东南角，建于2006年9月，是一个文化品位高雅，水景文化丰富，全开放性大型街心公园，公园正北门设大型城市主题雕塑“夸父追日”一座。公园设施完备，在东南西北设五个出入口，四个生态停车场，三个大型广场，园内主环路总长3.70 km，占地总面积113.33 hm2，其中水面面积46.67 hm2，湖深1.80m。蓄水量40万m3，根据《龙源湖旅游规划》，龙源湖定位于以焦作城市未来中央公园为建设目标，水源以地下水为水源，近几年来，随着焦作市新区建设，周边一座座高楼大厦拔地而起，一方面向人们展示了焦作城市建设日新月异的变化，另一方面，由于周边房屋建设，基坑排水降低了地下水位，使原本靠地下水作为补充水源的湖水，面临着干涸局面，为保证龙源湖湖水水位不下降，自2010年以来，每年通过自来水补充湖水，财政补贴水费100～80万元，造成财政负担过重。

2 引水方案规划设计

为了从根本上解决龙源湖水源问题，经勘查和方案综合比选提出从小灵泉湖引水方案。小灵泉湖水来自大沙河围堰蓄水，大沙河围堰及新河引水渠于2012年底建成，大沙河围堰上游来水主要有大沙河基流及南水北调中线大沙河倒虹基坑排水，枯水期排水流量0.20～0.50m3/s，目前已形成近千亩水面，小灵泉湖为一人工开挖水塘，长105m，宽80m，深3.90～4.20m，占地0.84 hm2，调蓄水量3.40万m3，小灵泉湖下游为新河，新河为大沙河左岸一级支流，位于焦作市城区西南部，其主干发源于小灵泉湖，新河源头小灵泉湖至普济河入河口以西，河道长3.25km.，该段河道无支流汇入，无行洪要求，河道水质较好，入小灵泉湖流量在0.20～0.30m3/s左右，考虑沿线河道渗漏损失等因素，引水量按0.20m3/s入龙源湖是有保证的。引水工程自新河2桥到广电大厦东侧拱桥全长4.70 km，采用一管一渠一坝引水方案，其中新河2桥到民主南路以西长2.10 km，采用直径0.80m钢筋混凝土管道引水至民主南路东侧已治理好的黑河内，沿黑河明渠将水引至广电大厦东侧，黑河明渠长2.10 km，在广电大厦东侧拱桥处，设景观液压升降坝，将水位节制后，引入龙源湖。

3 坝型方案比选

经综合考虑，初步拟定橡胶坝及液压升降坝两种挡水坝型进行比选。上述两种坝型均全河道布置，由挡水坝体、下游消能设施、控制设施组成。

3.1 橡胶坝挡水方案

橡胶坝是20世纪50年代为满足工农业生产需要，出现的一种低水头挡水建筑物，它是以高强力合成纤维布为受力骨架与合成橡胶构成，锚固在基础底板上，形成密封袋形，充水形成水坝。橡胶水坝造型优美，线条流畅。尤其是彩色橡胶水坝更为园林建设增添一幅优美的风景。

根据黑河现有断面，结合《橡胶坝技术规范》，设计坝高、坝长、坝袋结构型式采用枕式橡胶坝、上游铺盖、边墙等。底板顺水流方向的长度等于坝袋坍落宽度和坝上、下游坝袋的安装、检查维修需要交通道宽度的总和。经计算底板顺水流方向长5m，上下游均设置齿墙；消力池根据坝基地质情况、水力条件、控制运用方式等因素，综合分析确定设消力池深度、池长、铺盖等。

该方案优点是不阻水，结构简单、坝体跨度大、自重轻、抗震性能好，外形美观。缺点是安全性、可靠性较差，使用寿命短；增加泵房，机电设备；坝袋易被漂浮物或尖锐物损坏；冬季冰冻容易损坏坝袋，需破冰。

3.2 液压升降坝方案

该方案上下游布置同橡胶坝，仅挡水段为液压升降坝。该方案优点在于：结构性能较好，坝面升起后，可形成稳定支撑墩坝结构；泄洪能力强，坝面放倒后，达到与橡胶坝同样的泄洪效果，行洪、冲沙、排漂效果良好；维护管理费用较省，部件经久耐用，更换容易；美观效果好，活动坝面高度可随意升降，上游水量较大时形成瀑布景观。缺点在于液压升降坝安装需采用大型吊装设备，场地开阔。工程概算54万元。

3.3 方案确定

综合上述两种方案，液压升降坝优点在于吸收橡胶坝优点，改善其缺点，象拦水闸一样坚固耐用，具有成本低、结构坚固可靠，使用寿命长，泄洪能力强，自动化程度高等优点。

从工程投资角度来说，液压升降坝与橡胶坝相差不多，均较常规水闸节省；从泄洪和消能角度来看，液压升降坝和橡胶坝相当；从运行管理上说，液压升降坝优于橡胶坝；从景观效果来说，液压升降坝优于橡胶坝，经综合比选，确定采用液压升降坝以满足龙源湖引水工程美化环境的需要

4 工程设计

根据黑河现有断面，设计弧形液压升降坝坝高1.80m，坝长9m，上游铺盖连接段长8m，底宽3.30～9m，铺盖采用C20混凝土，厚50 cm，铺盖下设C15垫层10 cm，采用M7.5浆砌石渐变与岸坡连接，坝底板采用C25钢筋混凝土，厚1.70m，边墙采用C25钢筋混凝土挡土墙，底板顺水流方向长5m，上下游均设置齿墙；消力池根据坝基地质情况、水力条件、控制运用方式等因素，综合分析确定消力池深度0.50m，消力池长6m，采用C25钢筋混凝土，厚度0.50m，底设排水孔，直径φ7.50 cm，梅花型布置，间距1.50m。消力池底板下设粗砂垫层10 cm厚，土工布一层；海漫长10m，底宽3.30～9m，采用C20混凝土，厚50 cm，铺盖下设C15垫层10 cm，采用M7.50浆砌石渐变与岸坡连接。

5 结语

该工程于2013年7月开工，9月25日引水工程全线贯通，9月26日灵泉湖水成功引入龙源湖，补水前湖水水位平均只有30 cm，10月20日，经过25 d不间断地输水，龙源湖水位升至1.60m左右，补水40万m3。目前工程运行良好。通过龙源湖引水工程挡水坝设计比较，采用液压升降坝克服了橡胶坝和常规水闸缺点，兼顾平板闸的安全性能，自动化性能较高，对于城市生态水利建设更具优势，是一种新型安全的挡（泄）水建筑物。