汾河太原段综合治理三期工程全线通航设计

2016-04-07郭涛

山西水利 2016年3期

关键词：引航道升船机汾河

郭涛

（太原市水利勘测设计院，山西太原 030002）

汾河太原段综合治理三期工程全线通航设计

郭涛

（太原市水利勘测设计院，山西太原 030002）

汾河一二期工程的建成，大大改善了太原市生态环境和人居环境。汾河三期工程以城市防洪为首要任务，兼顾蓄水、通航及景观美化。从三期工程全线通航建设的必要性及可行性、建筑物形式确定、建筑物布置、运行管理等方面进行了论述，三期工程全线通航建设，对改善旅游环境、提高城市品位具有积极意义。

综合治理；通航设计；汾河；太原段

1 综述

自1998年以来，汾河河道太原城区段北起柴村桥、南至祥云桥下游500m，分两期进行了综合整治，治理长度约20 km。一、二期工程的建成，极大地改善了太原市的生态环境、旅游环境、人居环境和投资环境。随着太原市“南移”战略的开展，南部新区已进入规划阶段，为构建汾河生态走廊，进一步改善省城生态环境，提升城市品位和对外形象，太原市政府启动实施了汾河太原段综合治理三期工程。

三期工程北接二期工程治理段末端（祥云桥南500m处），南至晋祠迎宾路南2 km，治理长度12 km。工程以防洪为首要任务，兼顾蓄水、通航以及景观美化。通过河道拓宽、堤防加固，消除汾河大堤安全隐患，满足100年一遇防洪要求；通过设坝蓄水，改善河道生态环境；在壅水闸坝处设置通航建筑物，实现三期工程全线通航，并为远期通航至汾河二坝预留条件；采用人水和谐的治河理念，创建亲水、生态的水陆交错带，为两岸景观建设搭设基础平台。

2 通航工程建设必要性和可行性分析

蓄水景观是生态滨河景区的核心，而全线通航是在河道蓄水的基础上展现历史文化景观的进一步延伸，该方案的实施具有得天独厚的优势。

首先，太原有着汾河泛舟的悠久历史和深厚的文化底蕴。昔日汾河自然风光优美，意境深邃，船只来往不断。通航工程的建成将使汾河泛舟的盛景得以重现。其次，游船在河道穿梭不断，构成一幅现代的汾河晚渡美景图，同时又能让游客从河中感受沿河不同的夜景效果。汾河景区和晋阳湖的通航对改善旅游环境，挖掘新的旅游产品，为汾河注入新的活力，为百姓提供新的娱乐空间，对提升城市品位具有积极意义。

汾河太原城区段蓄水美化后，利用3座壅水闸坝形成3座蓄水池，蓄水深度1.2～5.1m，满足通航水深的要求，为景区内河道通航提供必要条件。

3 通航建筑物形式确定

通航建筑物包括船闸和升船机两大类。船闸是利用水利作用控制闸室内水位升降，使船舶通过航道上的集中落差。升船机又可分为垂直升船机和斜面升船机。垂直升船机是利用机械传动装置，带动承船箱垂直升降，使船舶克服集中落差，实现通航目的；斜面升船机是利用机械传达装置，带动承船箱沿一定的斜坡上下运行，以实现通航目的。

升船机最大的优点是运行速度快、省水。但投资大，约为船闸的1.6～2倍；技术复杂，制作安装要求高；设备提升室较大，且完全露出水面，对景观有影响；机械、电气设备多，保养、维修工作量大，运行成本高，运行控制不及船闸。

斜面升船机大多建于江浙一带的天然河道上，且均为货船通航。北京护城河上采用的升船机，是国内唯一一座客运斜面升船机，由于在运行过程中游客有恐惧感，此载客斜面升船机在试运行后即停运。

依据《渠化工程枢纽总体布置设计规范》，通航建筑物型式应根据过坝客（货）运量和船舶、船队的尺度以及地形、地质条件选定，在通常情况下应采用船闸。

船闸在过船建筑物中应用较为广泛，其优点是：投资省，投资约为升船机的50%～60%，性价比高；运行可靠，事故率低；设备简单，维护方便；在建筑物规模相同的情况下，船闸通航能力大；船闸主体可与管理房分开布置，利于景观效果的营造。缺点是工程运行中需向下游排放一定水量，但可通过采用水泵自下游向上游补水解决，其耗电量与升船机相差不大。

三期工程的通航建筑物均属于小型建筑物，选型时经综合考虑地形条件、水量消耗、投资、检修、运行管理等因素，注重建筑物与周围建筑、园林景观的协调关系，采用单线单级船闸，并在船闸边墩内设回补水泵，解决船闸运行耗水问题。

4 建筑物布置

4.1 闸室尺寸确定

船闸按一次过船两艘考虑，船型为可乘游客40人的游船，长15m，宽3.7m，吃水深0.5m，以此游船尺寸确定过船建筑物的尺寸。按《船闸总体设计规范》计算，并适当留有余地，确定闸室有效宽度为9m，有效长度为21m。

4.2 船闸总体布置

汾河三期工程全线通航与晋阳湖和汾东中央水系连通，并为远期通航至汾河二坝预留条件。在每座闸坝处设1座船闸，共3座，实现汾河三期的全线通航。

晋阳湖设计水位776.8m，高于汾河三期1号蓄水位，因此将风峪河口处西暗涵顶部局部降低，实现与风峪河的通航；通过风峪河治理实施中增加通航建筑物，实现汾河与晋阳湖的全线通航。

为与汾东中央水系连通，将该处东暗涵局部降低1m，满足涵顶通航水深的要求，待汾东中央水系方案确定后，再考虑是否设置通航建筑物。

船闸布置于壅水闸中间，充分利用现有水深较大的主槽作为航道，船闸枢纽总长93.3m，由15.0m上游引航道、48.3m船闸主体段和30.0m下游引航道组成。由于输水系统的影响，橡胶坝管道高程需降低埋置于船闸闸底板内。

4.3 主体建筑物

船闸地基采用碎石桩处理，梅花型布置，桩径0.4m，桩距1.2m，深10.0m。

4.4 引航道布置

上下游引航道位于船闸轴线的延长线上，上游引航道总长15m，下游引航道总长30m，范围与壅水闸铺盖和海漫相同。

上下游引航道岸墙顶高程高出设计蓄水位0.5m，岸墙型式为钢筋混凝土悬臂式挡墙。

4.5 船闸输水系统

船闸输水系统采用闸墙单支廊道横支廊道分散输水系统，由充水系统和泄水系统组成，其中充水系统由进水段、廊道段、充水段组成，泄水系统由廊道段、闸阀段、泄水段组成。

充泄水系统廊道及充泄水闸门布置在左侧边墩内，初拟主廊道尺寸1.2m×1.2m。充水段采用横支廊道、明沟消能、侧支孔出水，布置于闸室内。

泄水主廊道布置在左边墩内，尺寸1.2m×1.2m，上接充水横支廊道，泄水时利用横支廊道进水。泄水段布置在下闸首底板上，采用顶部出流，消能型式采用格栅式消能室，水体经格栅消能后涌出，汇入下游引航道。

4.6 中控室布置

船闸中控室、设备室结合橡胶坝泵房布置，将其布置在东大堤内侧，其高程满足设计防洪高程，平面尺寸初拟为20.0m×7.5m。

4.7 回补水泵

由于船闸运行过程中会从上游蓄水池排泄水量至下游，降低了蓄水位，因此在船闸右侧的橡胶坝消力池内增设潜水泵1台，通过边墩埋设的补水管道抽水至上游蓄水池进行回补，回补流量0.2~0.3m3/s。

5 船闸运行管理

船闸控制以集中自动控制为主，通过上位机控制完成，游船停靠、允许进出闸、闸门启闭指令由中央控制室运行人员手动发出。蓄水池水位超过最高通航水位或低于最低通航水位时，船闸停航。汛期船闸和壅水闸坝统一调度，开闸泄洪时船闸停航，上闸首工作门关闭，下闸首工作门全部打开并锁定，输水廊道工作门关闭，液压设备停机，充泄水廊道冲淤系统开启。洪水过后，及时开启船闸冲淤系统对闸室、工作门槽等进行冲淤，并清理闸室及引航道内漂浮物。