液压坝技术在城市河道景观工程中的应用

2018-09-03朱楚敏

治淮 2018年8期

朱楚敏

随着安徽省蚌埠市“东进、西联、南拓、北跨、中优”空间拓展战略规划的实施，城市定位从工业城市发展到建设山水园林城市，水作为其中最主要的规划要素，对提升城市品质，改善投资、人居环境起着画龙点睛的作用。但受地形条件限制，龙子湖、张公湖、天河等水体呈孤立分散状态，水系之间缺乏沟通，水资源不能共享，难以凸显蚌埠山水资源的优势。为有效改善张公湖水质，提高席家沟上段排涝能力，将天河与张公湖沟通（天公河），补给张公湖水源，同时开展席家沟部分岸线环境综合治理以提升城市水环境，彰显“水在城中、城在林中；城依山、绿伴水、水映城”的生态城市品位。天公河项目除常规的河道疏浚、绿化景观打造外，结合地形、水景观需求，综合汛期排涝及工程的调度运行，设置4座控制闸、4处跌水（跌水上设低堰，故也叫低堰），并在兴旺路、胜利路建蓄水坝。两座蓄水坝采用坝型和建设规模大致相当，本文仅对席家沟胜利路液压坝技术进行阐述，以供同类工程参考借鉴。

一、基本概况

席家沟为淮河右岸一级支流，发源于蚌埠市区西南燕山西麓的化坡湖，在宋家滩以下入淮河，全长10.6km，流域面积49.6km2。根据地形、河势及节点特征，席家沟可分为上、中、下三段，其中燕山路桥以上为上段，也称为迎河，长4.21km，区间流域面积31.7km2，地势四周高，中间低，有集水快、易涝易旱的特点，该区域又称“老鸭湖”；燕山路至涂山路之间为中段，也称为张公湖，主河道长约4.4km，区间流域面积13.3 km2；涂山路至入淮口为下段，也称为席家沟，长约2km，区间流域面积约4.6km2。

1958年，在涂山路跨席家沟处建滚水坝一座，坝上建涂山路桥，坝顶高程19.0m，桥共5孔，每孔净宽3.2m。该桥已于2009年拆除重建，为两孔净宽10m，桥底高程17.0m，桥下设橡胶拦水坝，坝顶高程为19.8m。拦水坝以上水面形成张公湖，湖底高程约17.0m，正常蓄水位19.8m，水面积约1.08km2，库容175万m3。在二十年一遇设计洪水位21.0m时，水面面积1.8km2，防洪库容为170万m3。张公湖现为张公山公园的主要组成部分，是蚌埠市主要风景区之一，为国家4A级旅游景区。

由于涂山路橡胶坝将席家沟以上部分来水拦蓄成张公湖水面，致使涂山路以下至胜利路河道内水体不仅体量小，而且缺乏生态补给水源。没有新的工程措施，无法蓄水、存水。长年来，形成污水臭水小沟，无法与新建的大禹文化广场和沿河生态景观及周边城市建设相适应。为提升周边居民生活环境质量，结合城市河道景观工程建设，在胜利路桥南侧新建液压坝一座。

二、液压坝技术的应用

1.工程内容和规模

席家沟液压坝布置在胜利路桥上游约33m处，坝轴线垂直席家沟左岸，参数见表1。根据水利计算，主坝采用24m（4孔）长液压坝，坝高3.5m。结合地形，为使主坝与下游胜利路桥顺畅衔接，液压坝两侧的副坝采用非对称布置，左侧长11.5m，右侧上游长28.0m，采用净高4m的空箱式结构。同时，在坝上游侧修建一座2m宽24.08m长的人行桥连接左右副坝，负责液压坝的启闭。工作房建设与周边的亭台楼榭及水生态环境相融合，同时在两侧副坝与两岸交接处分别修建一座楼梯，行人可从两岸到达液压坝下游河床。根据《水闸设计规范》（SL265-2001），胜利路桥南液压坝为Ⅳ等，主要建筑物等级为4级，次要建筑物等级5级，临时建筑物等级为5级。

主坝底板为C25钢筋混凝土结构，顶高程为15.50m，厚1.5m，顺水流向长6.0m，垂直水流向长24m，分4块。坝身高3.5m。

副坝为C25钢筋混凝土空箱式结构,空箱底板厚0.5m，上下游墙及隔墙厚均为0.5m，顶板0.3m，空箱内填土增加坝的稳定性。

上游铺盖和下游护坦采用C25钢筋混凝土结构,顺水流向分两节，近坝处一节长8.0m，外一节长5.0m，厚0.3m，下设0.1m厚c15混凝土垫层。外一节以1∶5坡接原河底，高程由15.50m变至14.50m。铺盖和护坦布满整个河床。

护坦下游设5m长M10浆砌石防冲海漫，厚0.3m，下设0.1m厚碎石垫层。

主坝、副坝、铺盖、护坦间分缝均布置橡皮止水，确保坝体蓄水后的渗径要求。

2.液压坝的选用

根据该坝蓄排水、水位调节、排污等功能要求，水位落差较小，仅为3.5m，为此，选用液压卧倒坝（弧型钢制下翻坝）。该坝型汲取了橡胶坝和传统钢闸门的优点，经过技术不断更新、提升研制而成，它具有橡胶坝一样不需要中墩可完全倒伏不阻水的特点，同时又弥补了橡胶坝易受损的缺陷。此外，它还具有钢闸门使用寿命长，不受地理条件和气候限制，闸门之间不需要中墩的特点。此闸门系统以液压油缸作动力，门叶可完全倒伏在底板上不阻水，挡水时闸门关闭，液压启闭机在闸门下面有效保护柱塞不锈蚀。该坝主要由土建结构、坝体、液压驱动装置、液压动力装置、支撑装置、电气控制系统、支铰等设备组成。

液压坝工作原理：（1）采用自卸汽车力学原理，结合支墩坝水工结构型式的新型活动坝，具备挡水和泄水双重功能。其构造由弧形坝面、液压杆、支撑杆、液压缸和液压泵站组成。（2）液压卧倒坝是用液压缸直顶以底部为轴的活动拦水坝面的背部，实现立坝拦水、卧坝泄洪的目的；采用滑动支撑杆支撑活动坝面的背面，构成稳定的支撑墩坝。（3）采用小液压缸及限位卡，形成支撑墩坝固定和活动的相互交换，达到固定拦水、活动降坝的目的。

表1 席家沟液压坝胜利路节点参数表

3.液压坝应用效果

（1）技术层面上。①此种钢闸门不受河道宽度、地理、气候条件的限制，适用于任何河道形式，不需要对河道作任何改造。该坝无中墩设置，整体稳定性能优，抗倒伏能力强。②使用寿命长，维护成本低。活动坝坝面采用钢性结构,设计使用寿命为50年。国内最早的钢性闸门建于20世纪50年代，至今使用完好。而橡胶坝的寿命仅为15～20年，且更换频繁，维护成本高。液压倒卧坝在使用寿命和维护成本上优于其他形式的门、坝。③立坝蓄水、卧坝泄洪，操作灵活。一站式按钮操作，单门叶可在30秒完成升降，启闭速度快，操作技术简单易学；在失电状态下，可手动降坝，保证安全行洪；一孔一闸，分区控制，根据需要整体或单幅操作坝面；在短时间内，可以任意调节挡水高度。④坝形优美，立坝是利用门顶过水，坝顶高度能够调节，日常过水可形成人工瀑布景观。当上游有漂浮物时，下游水质恶劣，只要打开其中一扇闸门，即可排除上游漂浮物，冲洗下游水面。

（2）社会层面上。液压坝项目的实施将有效地维护和改善城市水网生态系统，促进生物多样性保护，实现人与环境的有机融合，进一步改善周边市民生活、工作、休闲环境，同时也提升了周边地块的使用价值，对蚌埠市城市发展，改善席家沟沿岸乃至整个蚌埠市的融资环境具有十分重要的意义。