甘肃省高台县黑河橡胶滚水坝工程方案比选

关向琼

（陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西西安710001）

甘肃省高台县黑河橡胶滚水坝工程方案比选

关向琼

（陕西省水利电力勘测设计研究院，陕西西安710001）

为改善高台县县城黑河河段生态环境，结合两岸湿地公园以及一期已成蓄水工程，在确定挡水建筑物坝址的基础上，对不同坝高的蓄水方案进行比较，旨在从景观效果、洪水、泥沙、蓄水量、工程投资等方面进行优缺点分析，综合考虑最终确定最合理的方案，采用1.8 m坝高的橡胶坝蓄水，与两岸湿地公园遥相呼应，与下游水库形成合力，打造出优美的生态景观。

高台县；橡胶坝；河道治理；方案设计

1 工程概况

高台县位于河西走廊中部，黑河干流中游下段，地处张掖盆地西北端，东邻临泽县，西与酒泉市、金塔县和肃南县明花区相连，南与肃南县大河区接壤，北依合黎山与内蒙古阿拉善右旗相邻，县境总面积4346.6 km2。工程河段上游为一期工程，已修建一座橡胶坝，形成一定的水面，景观效果良好。工程河区段现状滩面裸露，杂草丛生，水景观效果差，规划在河道内修建挡水建筑物，清淤疏浚后，与一期工程衔接，形成连续景观水面，打造优美的生态环境[1]。

2 工程选址

该工程是一个系统工程，涉及城市河道水利及防洪、泥沙、水景观、两岸景区美化等综合性项目。工程选址极为重要，在黑河高台县城核心段修建该工程，选址是首要条件，该段河道基本规整、顺直，也适宜建设该工程。

按照兼顾左右岸、上下游及工程区行洪安全的原则，在河道相对较窄位置布置挡水建筑物，在力求增加水面景观的同时，降低工程造价，并且要达到水面及周围城区浑然一体、和谐统一。结合河道河势及桥梁的布置，通过合理确定坝址位置，保证水流平顺，使县城的主要区域景观效果最佳。综合而言，本工程选址原则为：

（1）使县城的主要区域和核心区水景观效果最佳；

（2）坝址布置应避开弯道河段；

（3）坝址应考虑与上游一期蓄水区衔接；

（4）坝址尽量选择在河道较窄处。

橡胶坝坝址宜选择在顺直河段，水流平顺，有利于蓄水和坝的安全运行。坝址布置应该避开弯道河段，选择在相对顺直河段。本次设计结合工程区河段现状及县城区发展的实际情况，坝址选择在治理范围河道宽度较窄处，使得坝址长度最小，同时也要满足一定的蓄水长度，蓄水景观效果最佳，设计结合河道比降和河道平面走向，该河段两岸无支流汇入，均具有布置坝址的条件，坝址选择在一期已建橡胶坝下游约2.216 km处，坝长为300 m[1-2]。

3 方案比选

3.1 方案布置

（1）方案一：（坝高1.8 m）

该方案采用全河道蓄水方案，规划布置一座橡胶坝，坝址位于已建的橡胶坝下游2.216 km处。方案坝高选择为1.8 m，坝长300 m，治理河段平均比降约1.0‰。根据本次实测的地形图，在上游蓄水工程建成后，河道自然冲刷，已建橡胶坝坝底板与下游河道形成0.5 m~1.0 m的高差，本工程坝高1.8 m，确定的坝底板高程为1337.40 m，坝顶高程为1339.20 m，上游橡胶坝坝后河床高程约1338.4 m~1339.0 m，由实测的地形图纸可以得到，坝高1.8 m时，蓄水区可基本回水至上游橡胶坝后。坝址位置左岸为2014年新修的堤防工程，已经基本实施完成，根据本次实测的地形图，左岸堤顶高程为1340.20 m，坝顶距离堤顶的高差为1.0 m，堤防中部设有复式平台，坝址位置蓄水位基本同平台高程齐平。本次设计的橡胶坝上游形成的蓄水水面长约2.1 km，回水末端至上游橡胶坝后，在回水末端局部河滩较高，高于蓄水水位，该部分较高滩地规划为河滩湿地。在蓄水区中部保留河道内高程较高的滩地，适当整理后形成湖心岛，为鸟类栖息创造好的环境。

该方案将现状河道全部作为蓄水区，同时兼有蓄水和泄洪排沙的功能。平时为全河槽蓄水，成为供观赏游乐的景观湖水面。每年的6~9月汛期，年水量的68%和占年沙量94.9%的泥沙量需要下泄，根据水情预报，按上游来洪来沙情况，蓄水区适时塌坝泄空，全河道行洪，确保上游洪水泥沙自工程区河道安全下泄；汛期泄洪过后，再立坝重新蓄水，形成景观湖；非汛期由于泥沙少，河道可以正常蓄水运行，少量的淤积可待下一年主汛期塌坝时进行排沙清淤。

本方案规划橡胶坝坝高为1.8 m，坝长300 m，蓄水区长2.216 km,蓄水水面宽242 m~640 m，蓄水区面积69万m2（1034.5亩），形成湖心岛面积11.08万m2（166.2亩），生态湿地面积11.45万m2（171.7亩）。该方案景观蓄水区一次蓄水量62.1万m3，每年泄洪排沙后需重新蓄水，按每年泄空一次估算，该方案每年的蓄水量为124.2万m3，估算年蒸发损失量为60.82万m3，年渗漏损失量约为468万m3，合计每年运行的需水量为653.02万m3（不含为改善水质所需的补水量）。

（2）方案二：（坝高2.1 m）

该方案也为全河道蓄水方案，规划布置一座橡胶坝，坝址与方案一相同，设计坝高为2.1 m。根据本次实测的地形图，在上游蓄水工程建成后，河道自然冲刷，已建橡胶坝坝底板与下游河道形成0.5 m~1.0 m的高差，本工程坝高2.1 m，确定的坝底板高程为1337.40 m，坝顶高程为1339.50 m，上游橡胶坝坝后河床高程约1338.4 m~1339.0 m，由实测的地形图纸可以得到，坝高2.1 m时，蓄水区可基本回水至上游橡胶坝后。坝址位置左岸为2014年新修的堤防工程，已经基本实施完成，根据本次实测的地形图，左岸堤顶高程为1340.20 m，坝顶距离堤顶的高差为0.70 m，堤防中部设有复式平台，坝址位置蓄水位高于复式平台0.3 m。本次设计的橡胶坝上游形成的蓄水水面长约2.1 km，回水末端至上游橡胶坝后，在回水末端局部河滩较高，高于蓄水水位，该部分较高滩地规划为河滩湿地。在蓄水区中部保留河道内高程较高的滩地，适当整理后形成湖心岛，为鸟类栖息创造好的环境。

该方案将现状河道全部作为蓄水区，同时兼有蓄水和泄洪排沙的功能。平时为全河槽蓄水，成为供观赏游乐的景观湖水面。每年的6~9月汛期，年水量的68%和占年沙量94.9%的泥沙量需要下泄，根据水情预报，按上游来洪来沙情况，蓄水区适时塌坝泄空，全河道行洪，确保上游洪水泥沙自工程区河道安全下泄；汛期泄洪过后，再立坝重新蓄水，形成景观湖；非汛期由于泥沙少，河道可以正常蓄水运行，少量的淤积可待下一年主汛期塌坝时进行排沙清淤。

表1 工程方案比较表

该方案旨在形成连续的蓄水景观水面，与已建工程连为一体，规划橡胶坝坝高为2.1m，坝长300m，蓄水区长度为2.216 km，蓄水水面宽242 m~640 m，蓄水区面积76.68万m2（1150亩），形成湖心岛面积6.65万m2（98.4亩），形成生态湿地面积7.6万m2（114亩），该方案景观蓄水区一次蓄水量80.5万m3，每年泄洪排沙后需重新蓄水，按每年泄空一次估算，该方案每年的蓄水量为161万m3，年蒸发损失量为67.6万m3，年渗漏损失量约为510万m3，合计每年运行的需水量为738.60万m3（不含为改善水质所需的补水量）[3]。

3.2 方案比选

两种方案各有优缺点，分析比较见表1。

方案一、二的治理思路都是按能蓄水则蓄，汛期不能蓄时则塌坝运行，由于汛期河道来水量大，塌坝后河道内靠上游来水可形成自然的水面状态，即汛期不强调长期蓄水。

洪水泥沙与水景观的矛盾问题，不通过工程措施来解决，而是通过科学的调度运行模式来适应它。根据汛期黑河来洪来沙情况，可蓄时立坝蓄水，河道内形成优美的城市水景观；洪水及含沙量大时，则及时塌坝泄洪排沙。

综合一期工程橡胶坝建成及运行情况来看，河道全断面蓄水方案适应黑河的河道治理，运行效果也非常好，本次设计从不同的坝高下的景观效果、洪水、泥沙，蓄水量、工程投资等多方面进一步分析和比较，方案一、二均可行，且各有优势，本阶段从节约投资，减少渗漏，降低对现状堤防的影响，从符合高台县的实际情况出发，并借鉴其它项目的治理经验，推荐采用方案一。

4 结语

该工程本着既要改善县区河段生态环境，形成景观水面，又要充分节约水资源的治理原则，根据高台县黑河的水沙特性，并结合高台县的实际情况，设计采用河道全断面蓄水方案，挡水建筑物采用1.8 m高的橡胶坝。整个方案以河道内宽阔的蓄水景观为主，为实现工程的亲水性，结合橡胶坝的建设，左岸坝肩部位布置为亲水平台；两岸堤防均沿堤顶布置堤顶道路，可使游人、电瓶车等交通游览设施全线畅通。蓄水景观区应与左岸生态湿地公园有机结合起来，河道内以蓄水景观为主，可规划为划船区、滨水娱乐区等，岸上生态湿地公园以休闲娱乐为主，使景观区功能丰富，景观效果好,并与两岸现有水库形成合力，构建出富有高台特色的黑河滨河生态园区。

[1]甘肃省高台县黑河县城段防洪暨生态治理工程初步设计报告[R].陕西省水利电力勘测设计研究院,2011-07.

[2]甘肃省高台县黑河干流巷道乡八一村——西腰墩水库段河道治理工程初步设计报告[R].甘肃省张掖市甘兰水利水电建筑设计院.

[3]高台县黑河湿地湖泊生态恢复保护示范区项目橡胶滚水坝工程初步设计报告[R].陕西省水利电力勘测设计研究院，2015-09.

TV64

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1673-9000（2017）03-0069-03

2017-02-07

关向琼（1984-），女，陕西西安人，工程师，从事水利水电工程设计工作。