液压升降坝在水生态景观中的应用

韦子琛 牛小军 郭红浩

摘 要：在水利工程建设中，液压升降坝是当前新型研究成果，一方面改进以往传统模式下大坝设计中存在的缺陷问题;另一方面还融入了传统活动坝中的优势之处，具有非常强的适应性，就此本文首先分析液压升降坝的应用优势，然后基于案例的角度来探讨水生态景观中的液压升降坝设计应用，以供参考。

关键词：水生态;景观设计;液压升降坝

中图分类号：TV644 文献标识码：A

0 前言

随着当前我国科学技术的快速发展，在水利工程建设中的液压升降坝也随之被研发出来，其在河道景观、山区河道治理等工程中得到广泛应用，具有应用范围广，获得非常好的生态和经济发展效益，就此本文对水生态景观中的液压升降坝设计策略进行探讨，具有一定现实性研究意义。

1 液压升降坝的应用优势

将液压升降坝应用于水生态景观设计中，其具有结构科学严谨，在应用过程中不会因泥沙淤积产生影响，无阻水性;在放坝方面具有速度快，不会对防洪安全性带来不利影响，也不会因水中存在的漂浮物产生影响，拦水高度可任意调节，坝面宽度不受限制。综合而言，液压升降坝具有较高美观观赏性、运行灵活多样性，同时随着科技进步，金属材料及设备制造在强度及精密度方面大幅提升，液压坝的安全性、可靠性、坚固性也进一步加强并被广泛认可，在河道综合治理中，结合景观水面及防洪安全协调统一、均衡发展的要求使得液压坝的运用得到了快速发展及推广。

2 水生态景观中的液压升降坝设计策略——以涝河天桥段拦水坝工程为例

在西安市大力开展水生态景观文明城市建设过程中，为构建人水和谐，提升城市品位，提高群众生活品质，结合现有水利工程，从进一步构建水生态、修复水生态、提升水生态等方面综合考虑，同时基于城市发展规划，在西安市鄠邑区S107#省道涝河桥下游300 m处，布设液压升降坝，旨在通过涝河天桥段拦水坝的建设，可以在环山公路涝河桥上、下游形成连续水面景观，在桥下游坝后形成湿地，将涝河天桥段建设成为“水清、水活、滩美、草绿”、河流与湖泊湿地交相辉映、人水和谐的示范性区域，构建防洪安全与水生态建设为一体的治理格局，实现水生态的可持续发展。该项目是建设“美丽中国，美丽西安”的重要举措，是创造人水和谐、水系网络发达，人居环境良好的未来城市发展的需要。

（1）正常蓄水位。基于亲水性、景观性两方面因素进行分析，按照所建坝回水能够回至环山公路涝河桥上游，在环山公路桥上、下游形成连续水面的要求，结合现状S107#省道桥上下游实测地形图，以投资相对较小为原则。确定坝轴线位于环山公路桥下游300 m，正常蓄水位479.50 m。

涝河天桥段拦水坝由222 m长液压坝坝段+8 m放空闸+左右岸混凝土副坝组成。其中液压坝坝段长222 m（液压闸门高5 m）、放空闸段长8 m，左岸副坝长50.5 m、右岸副坝长55.0 m。左岸副坝上布设液压坝控制室，控制室为单层，建筑面积6x6 m。

（2）泄洪流量及水位。涝河天桥段拦水坝蓄水水量80万m3，依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2017），工程等别为Ⅴ等小（2）型，主要建筑物级别为5级，次要建筑物级别为5级。该坝挡水高度13 m，上下游水位差9 m，擋水高度小于15 m，上下游水位差小于10 m，依据《水利水电工程等级划分及洪水标准》，其洪水标准宜按照平原区、海滨区标准确定，确定涝河天桥段拦水坝工程设计洪水标准为10年一遇，校核洪水标准为50年一遇。

考虑拦水坝高度较大，堤防设计标准为50年一遇标准，该坝位置下游2 km布设有一座液压坝，若涝河天桥段拦水坝发生溃坝，势必危及下游液压坝安全，综合考虑，对涝河天桥段拦水坝工程等别提高一等，工程等别确定为Ⅳ等小（1）型，主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级，最终确定涝河天桥段拦水坝工程设计洪水标准为20年一遇，相应设计流量为539 m3/s，对应水位476.14 m;校核洪水标准与堤防设计洪水标准一致，为50年一遇，相应校核流量为800 m3/s，对应水位476.66 m。

（3）液压升降坝水力工作状态。液压坝正常情况下所有闸门处于全部关闭状态下，根据液压坝厂家相关资料及要求，液压坝正常工作状态下，闸门允许溢流水深30 cm～50 cm，结合本坝所处位置位于涝河峪口出口，确定正常情况下闸门允许溢流水深30 cm，对应溢流流量50 m3/s。所以闸门溢流水深高于30 cm情况下，会有预警信号直接反馈至中控系统并信息到位给相应责任人员，相关人员将根据实际情况做好对应防护措施。

汛期期间，从防洪安全考虑，原则上液压坝闸门应全部降坝运行。若需要液压坝蓄水运行，蓄水深度不应大于闸门高度的1/3，对于本坝蓄水深度不大于1.5 m，同时应密切协同相关部门，及时掌握汛期雨情情况，做好汛期防汛工作。

（4）液压坝消能防冲水力计算。液压坝正常蓄水情况下，坝顶溢流深度小，流量小，不作为计算坝后消能防冲设施的控制工况。液压坝设计洪水及校核洪水情况下，液压坝面板全部降坝运行情况下，按照宽顶堰及相应消能防冲计算公式即可。

该坝因为液压坝底座较高，坝下消能防冲结合景观水面要求做了二级消力设施，具体计算结果如下。

设计结果 设消力池，一级消力池长度20m，深度1.5 m。

（5）主要建筑物设计。液压坝段总长222 m，其中18 m长度11块，12m长度2块。液压坝段最大坝高17.5 m，由5 m高液压面板及12.5 m高C25钢筋砼重力坝座（内填C15砼）构成，混凝土坝座沿水流长度23 m，坝踵基础高程462.50 m，坝趾基础高程462.00 m，坝座顶（液压面板基础平台）高程474.50 m，坝迎水面坡比1：0.2，背水面坡比1：0.6，背水坡顶部及底部分别用半径3.5 m圆弧段与坝座顶及消力池底板平滑衔接。重力坝座内部采用C15混凝土浇筑，迎水面、背水面采用1 m厚C25钢筋混凝土外包，坝顶（液压面板基础平台）采用2.2 m～1.5 m厚C25钢筋混凝土浇筑。

坝后接C25钢筋混凝土一级消力池，消力池池长20 m，池深1.5 m，底板厚1.0 m，池底高程464.00 m，尾坎高程465.50 m。一级消力池尾坎后接5 m长C25钢筋混凝土平直段，平直段后接坡比1：4、10 m长二级消力池斜坡段，斜坡后为30 m长C25钢筋混凝土二级消力池平直段，池深0.8 m，底板厚0.8 m，池底高程463.00 m，尾坎高程463.80 m。

3 总结

综上所述，本文首先分析液压升降坝的应用优势，然后基于涝河天桥段拦水坝工程为案例，从明确正常蓄水位、闸室底板高程、地质、计算闸前洪水位、计算液压升降坝水力工作状态、计算闸下消能防冲水力、主要建筑物设计七个角度来探讨水生态景观中的液压升降坝设计策略，旨在通过以此能够为相关人士提供有价值的参考。

参考文献：

[1]李伟锋.液压升降坝的选择及应用技术初探[J].水电科技，2019（03）：87-89.

[2]高裕鸿.液压升降坝工程对河道防洪的影响[J].河南水利与南水北调，2019，48（05）：13-14.