绛县城西生态公园蓄水工程方案简述

2018-10-22李国培

山西水利科技 2018年2期

关键词：绛县坝段消力池

李国培

（山西省水利水电勘测设计研究院山西太原 030024）

0 引言

绛县城西生态公园的西沟内常年有水流，为了提高绛县生态公园的生态效应，在西沟河内筑坝蓄水，形成水面景观，既给公园增添了“灵气”，又给居民提供了一个休闲娱乐的去处。

水不仅是人类生存与发展不可替代的物质条件，也是环境优美不可或缺的重要组成部分。为进一步提高生态公园的综合品味，应按照生态理念建设生态公园水系，使水面与岸边的生态系统相连接，改善公园的生态环境。

1 设计背景

绛县位于山西省南部，运城市东北隅，中条山西北麓，东部和东北部与翼城县毗邻，西部和西南部与闻喜县接壤。南跨中条山与垣曲县相连，北枕绛山，可俯瞰曲沃、侯马两地。绛县被史学家称为“古绛”、冠以“天下第一县”之盛誉。

绛县城西生态公园蓄水工程位于绛县城西1 km处涑水河一级支流西沟河上，南眺中条山，东望绛县城区；东面为城内村，西临沟西村，北面接印堡村，南面靠沁东线。

政府对城市绿化系统规划的重视，加快了绛县生态公园建设的步伐。

2 工程任务

采用生态工程手法，在确保防洪安全的基础上，在生态公园的西沟河上建坝蓄水，形成水面景观。

2.1 防洪标准和级别

本工程的防护对象主要为绛县县城。绛县城区人口为5万人，属于Ⅳ等城市，根据《防洪标准》（GB50201-2014）并结合城市发展的防洪要求，确定工程设计防洪标准为50年一遇，根据《堤防工程设计规范》（GB50286-2013）确定堤防等级为2级。根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000）确定壅水建筑物等级为Ⅴ等5级。

2.2 工程任务

工程的主要任务是：防洪、生态蓄水。

首先，对西沟蓄水区进行疏浚、清障，加固两岸堤防，库区两岸堤线防护材料采用仿木桩，与生态公园周围景观相协调。

其次，在西沟内设坝蓄水，同时让水动起来，让水响起来，形成水面景观和跌水景观，努力把公园打造成“林水相依、人水和谐”的生态公园。

最后，在蓄水区修建景观园路和景观绿化带：让广大市民感受到走进水、亲近水、感受水，享受水带来的乐趣和便利。

3 设计目标

在满足防洪安全的基础上，打造“林水相依、人水和谐”的生态公园，具体目标分解为：

1）安全：提高防洪标准，保护两岸公园设施安全；

2）海绵流域；通过渗、滞、蓄、净等工程和生物措施，以“一片天对应一片地”为核心，就地筑坝蓄水，不仅形成水面景观和跌水景观，最大限度地利用水资源，更给生态公园增加了“灵气”；

3）生态：建设生态河道，实现山清水秀，人水和谐。

4 方案设计

4.1 总体布置

根据本工程的实际地形条件及县委县政府的战略部署，采用“源头治理”和“生态蓄水”相结合的原则，进一步提高生态公园的综合品味，按照生态理念建设生态公园水系，使水面与岸边的生态系统相连接，改善公园的生态环境。

工程总体布置分为三部分：

1）岸线防护和河道疏浚：岸线防护长度约620 m，疏浚长约285 m。

2）筑坝蓄水：拦水坝分为实体坝段和液压坝，拦水坝长71.9 m，实体坝段61.9 m，液压坝段长10 m，工程实施后形成蓄水面积1.86万m2，蓄水量2.79万m3。液压坝在非汛期立坝与实体坝段共同蓄水形成水面景观，在液压坝段形成跌水景观；液压坝在汛期蹋坝，宣泄洪水。

3）园路和景观绿化：环绕蓄水区修建景观园路，园路长度620 m。

4.2 堤防设计

4.2.1 河道断面设计

为保证堤防行洪安全，且尽可能减少工程投资，同时增加平台绿化面积和人们休闲活动空间，河道断面型式为复式断面，形成开敞式河道空间，总宽30～100 m。

为了保持生态系统的完整性，营造动物的良好栖息地，不阻碍水体与周围生态系统的物质能量交换，建设生态蓄水工程，建立健康的生态系统，堤防采用斜坡式生态土堤，结合蓄水要求，防护高程按照设计蓄水位+0.8 m确定。在水位变化区采用仿木桩进行防护，仿木桩直径为300 mm，桩长为3500 mm，与生态公园的景观融为一体，形成一个和谐的生态系统，也顺应了现代人回归自然的心态。

让游人亲水的同时，也得保证游人的安全，在库线2 m的范围内设计为浅水区，浅水区的范围内可以种植水生植物，通过自然景观和水生植物的分层设计，达到绿地与水体的自然衔接，也给城市居民营造了近距离接触湿地野生生物的场所，让更多人了解湿地景观的幽静秀野之美。河道断面标准横剖面见图1。

图1 标准横剖面图

4.2.2 河道疏浚

对河道蓄水区进行清障、疏浚，保证蓄水区最浅水深为0.3 m。

4.2.3 园路和景观绿化

围绕蓄水区设计了宽3 m的园路和景观绿化带，景观绿化带、园路与景观融为一体的仿木桩护岸和蓄水区与周围的山水、建筑及植物等景观紧密结合形成了不同的景观区，都给人以美的享受。

4.3 蓄水工程

4.3.1 壅水建筑物的选型

在天然河道上设置壅水建筑物，首先要考虑的问题是满足防洪要求，既能满足洪水期塌落行洪，还要满足平时抬高蓄水。目前，在河道蓄水工程中，国内外采用橡胶坝和钢坝闸做为壅水建筑物者居多，但近年来我国自主研发的液压升降坝也很受欢迎。液压升降坝是我国针对传统的活动坝自主研发的一种新型的活动坝。运用这些坝的主要原因是：1）对河道行洪影响小；2）运行方便；3）单跨长，需要的混凝土隔墩少，对景观的不利影响小。

通过三种坝型的比较：1）钢坝闸的投资最大，液压升降坝次之，橡胶坝投资最小；2）钢坝闸景观效果最好，液压升降坝次之，橡胶坝景观效果差；3）钢坝闸和液压升降坝立坝和塌坝时间快、防洪压力小、不需要地下厂房结构、使用寿命均较长，橡胶坝次之。

结合本工程情况，经工程投资、运行灵活、外形美观、适合河道、人群集中等方面的综合考虑，本次拟采用液压坝坝型。

4.3.2 壅水建筑物布置

壅水坝分为实体坝段和液压坝坝段。壅水坝的平面布置见图2。

图2 壅水坝平面布置图

4.3.2.1 实体坝设计

为了减少投资，形成水面景观和跌水景观，壅水建筑物分为实体坝段和液压坝段。

实体坝段内部采用钢筋混凝土悬臂式挡墙，高5.8 m，立墙上顶宽0.5 m，底板宽8 m，为满足坝体渗透稳定在悬臂式挡墙道齿墙前端布置了一道，防渗帷幕采用水泥土地连墙，水泥土地连墙深入第四系全新统低液限黏土层，考虑到生态效果，在悬臂式挡墙上下游填土，上游坝坡 1∶1.5，下游坝坡 1∶2，坝顶路宽度为8 m。

由于地基存在不均匀沉降问题，基础处理采用碎石桩挤密处理，桩径0.6 m，间距2.4 m，深8 m，梅花型布置，桩顶设200 mm厚碎石垫层。

4.3.2.2 液压坝设计

液压坝布置在拦河坝的中部，为单孔，孔口宽度为10 m，液压坝高度为4 m。液压坝顺水流方向由铺盖段、底板段、消力池、海漫等组成，顺水流方向总长度为43 m。液压坝剖面见图3。

1）铺盖段

铺盖段布置于液压坝上游，顺水流方向长度为10m，宽度与闸孔同宽。铺盖采用钢筋混凝土结构，厚度为1.3 m。

2）底板段

液压坝段顺水流方向长10 m，其闸孔净宽10 m。液压坝段采用钢筋混凝土结构，厚度为1.5～2.04 m。闸室底板顺水流方向的伸缩缝，缝宽20 mm，缝内填充聚乙烯闭孔泡沫板，并用橡胶止水带止水。

3）液压坝坝体设计

坝体为宽度10 m道单扇闸板。坝面材料采用Q345B主要材料进行加工焊接。液压升降坝工作原理主要是利用坝后液压缸启闭机，实现升坝拦水，降坝行洪的目的。

4）消力池段

消力池段位于液压坝段下游部分，消力池池长为18 m。与液压钢坝孔口同宽。消力池采用钢筋混凝土结构，厚度为1.5 m。

5）边墙设计