桂林市小东江出口过船建筑物枢纽布置及形式比选

2015-08-15周鸿彬

山西水利 2015年2期

周鸿彬

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原 030024）

1 概述

小东江是漓江在桂林市区内的一条叉河，在叠彩山对岸的漓江左岸与漓江分叉，于穿山公园下游约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的最低水位高出1.12 m，因此，在枯水季节漓江水量较小时，小东江出现断流。桂林市政府兴建“两江四湖”工程后，显著改善了桂林市的城市环境，实现了中心城的江湖水系连通，极大地促进了桂林市旅游业以及相关产业的发展。为进一步挖掘旅游资源，桂林市把小东江旅游资源的开发列为二期工程。根据《桂林市总体防洪规划》《桂林市小东江河道清淤疏浚工程初步设计报告》，当漓江枯水期频率为90%时，流量为32.4 m3/s，但小东江分水流量仅为2.4 m3/s，不能满足通航要求。为改善小东江的通航条件和环境条件，开发沿江水上旅游资源，对小东江进行综合治理，在小东江末端设置壅水及通航建筑物。

2 主要参数确定

2.1 上游最低通航水位拟定

小东江出口处河道宽50～60 m，河道纵坡较缓。根据《桂林市小东江河道清淤疏浚工程初步设计报告》，漓江枯水期频率90%的枯水流量为32.4 m3/s，此时漓江河段小东江进口处水位为145.40 m，小东江可引水2.39m3/s，相应小东江出口处的水位为145.37 m。水位壅高后地下水位接近对两岸产生浸没的临界值，但不会产生浸没问题，故设计确定小东江壅水坝前的正常通航水位为145.37 m。

2.2 上游最高通航水位拟定

为避免钢坝闸频繁调节，上游通航水位需设有一定的变幅，结合过船建筑物止水的布置，确定坝顶水深达到0.5 m时即塌坝运行或低坝运行，此时水位为145.87 m，即为上游最高通航水位，小东江引水流量为30 m3/s。

根据《广西桂林市防洪总体规划报告》，当漓江流量达到560 m3/s，小东江引水流量为50.4 m3/s，此时小东江水位为145.07～146.40 m，根据《桂林市小东江河道清淤疏浚工程初步设计报告》，疏浚后小东江跨河桥梁的最低高程为150.00 m，满足通航水上净高的要求。

2.3 下游最高通航水位拟定

桂林市环城水系已建过船建筑物下游最高通航水位主要应考虑跨江桥梁净高。根据《桂林市中心城环城水系水利工程规划报告》，木龙湖升船机下游最高通航水位为147.5 m，相应于桂林（三）水文站流量560 m3/s的水位。据该水文站资料统计，漓江大于560 m3/s流量出现的天数平均为14.3 d，即不能通航的时间平均为14.3 d。小东江出口升船机下游最高通航水位采用与木龙湖升船机相同几率的漓江水位。根据《桂林市总体防洪规划报告》中桂林水文（三）站综合水位流量关系曲线，此时桂林（三）站水位为142.81 m，平均比降为0.6‰，小东江出口距水文（三）站为2.3 km，因此下游最高通航水位为144.2 m。

2.4 下游最低通航水位拟定

根据《桂林市中心城环城水系水利工程规划报告》《桂林市总体防洪规划报告》，小东江升船机的最低水位通航保证率为90%，相应流量为32.4 m3/s。多年平均流量下桂林（三站）—小东江出口和桂林（三站）—吴家里水面比降分别为0.44‰和0.51‰；流量45 m3/s时桂林（三站）—吴家里水面比降为0.26‰，综合比较确定90%枯水保证率情况下桂林（三站）—小东江出口水面比降为0.2‰，因此下游最低通航水位为141.3 m。

2.5 游船尺寸的确定

游船按环城水系过船建筑物设计采用的游船尺寸为长15 m，宽3.7 m，水面以上高2.3 m，最大吃水深0.5 m，干舷高0.8 m。过船建筑物设计客流量为2 500人/d。升船机一次并排过船2只。

3 枢纽位置比选

为实现小东江全线通航，根据《桂林市小东江河道清淤疏浚工程初步设计报告》，将过船建筑物枢纽布置小东江出口处的废弃电站闸坝上游。枢纽由过船建筑物和壅水建筑物组成。根据小东江出口处与漓江位置关系及现状地形，枢纽位置主要是针对过船建筑物的不同选址进行以下两种方案的比选。

3.1 方案一

方案一是将升船机和壅水坝集中布置在主河道上。根据水流和航道条件，壅水坝布置在河道右岸，升船机布置在河道左岸。

为避免影响船只通航，本方案须将坝下游现有废弃电站闸坝部分拆除，并将该处航道挖深约2 m。另外须将拆除部分工作桥恢复重建，连接并改造原水电站工作桥，以恢复两岸交通。经估算，不包括征地费用本方案投资5 300万元。

本方案的最大优点是船只进出闸平顺通畅，但存在以下不足：一是升船机在主航道上，建筑物外形不好把握，处理不当会对背景塔山、穿山景观产生不利影响；二是坝顶溢流影响下游航道水流的流态，对船只停泊和进出不利；三是河道行洪时流速较大，会在船厢内产生泥沙淤积，日常管理维护难度大；四是升船机与钢坝闸的施工互相干扰，施工工期长，度汛难度较大。

3.2 方案二

方案二是壅水坝和升船机分开布置，即在已有的电站闸坝上游设置拦河壅水坝，在壅水坝上游的右侧沙洲上（小东江与漓江之间的洲）新开一条连通小东江和漓江的航道以布置升船机。经估算，不包括征地费用本方案投资5 200万元。

该方案具有以下优点：一是新开航道不在主河道内，河道行洪水流不会直冲升船机，对升船机及设备的影响较小。二是升船机布置在较为隐蔽的沙洲上，给游客以峰回路转的神秘感，不会与塔山、穿山形成景观干扰，景观处理难度小。三是现有电站闸坝不需要拆除，减小了由拆除工程引起的施工干扰；同时，新建壅水坝布置在电站闸坝上游，可充分利用电站已有消能设施，减少了下游消能建筑物的施工难度；另外可利用现有闸顶交通桥沟通两岸，减少改建或另建桥梁的施工工期。四是结构复杂的升船机与壅水坝分开布置，两种建筑物的施工互不影响，且利于施工导流，缩短工期。但该方案征地面积略大。

通过以上分析，本工程推荐采用方案二，即壅水坝布置小东江主河道，升船机布置在新开航道上。

4 过船建筑物形式比选

小东江过船建筑物具有提升高度小、提升速度快、客流量大、操作方便简捷等特点，为达到环城水系过船建筑物的景观多样性，小东江枢纽过船建筑物拟采用升船机的型式。

目前升船机有垂直升船机和斜面升船机两种升降型式。结合本工程垂直行程较小的特点，垂直升船机提升方式采用液压提升式垂直升船机方案，具有设备简单、节省投资、景观效果好、过船时间短等优点。

液压升降式升船机分为顶托式和拉升式两种，象山升船机采用顶托升降方式，液压缸布置于升船机闸室底部，采用液压顶托乘船厢。此方案虽然易于与周围环境结合，启闭设备长期埋于水下，存在不利于设备检修及日常维修的不足，且泥沙淤积不易清理。另外本升船机较象山升船机行程大3 m，液压杆较长，启闭设备埋置底板以下深度较大，会大大增加施工难度，使日常维护的条件恶化。

鉴于此，小东江升船机在象山顶托式升船机的基础上进行了改进，由液压顶托式改为液压拉升式。与象山升船机相比，此方案液压启闭机置于闸室边墩上，避免长期淹没于水中，解决了启闭设备检修维修困难和淤积问题，另外液压设备由顶托式改为拉升，大大改善了液压杆的受力情况，减小了液压杆及液压缸直径，节省了投资。此方案最大不足是液压缸高出闸顶2～3 m，对景观效果存在不利影响，但高出的液压缸可采用外部装饰（如结合仿古挂灯的设置进行装饰）将不利影响基本消除。