渭河岐山县蔡阳大桥至龚刘大桥段综合治理工程设计方案探析

巨莉静

（岐山县凤鸣自来水站，陕西 岐山 722400）

1 工程概况

渭河岐山县蔡阳大桥至龚刘大桥段综合治理工程位于宝鸡市岐山县，治理段河道起点为法士特大桥，下游至龚刘大桥处，工程长度为8 km，工程穿越蔡家坡经济技术开发区，是国家《关中—天水经济区发展规划》确定的区域三级城市，也是未来宝鸡大城市的副中心。蔡家坡城市发展的目标是打造“山、塬、水、城”相融合的现代生态型工业城市，渭河以南片区建设以汽车产业为主体的汽车工业园，在渭河以北片区建设以行政、文化教育、居住、物流和商务为主的综合区。通过对渭河进行综合整治，将在城市之心形成以芦苇荡景观为特色的生态水面景观工程；在渭河、石头河、麦李河交汇处建设千亩人工湖和生态居住区；大力实施秦岭北麓坡面、蔡家坡北坡坡面和沿高速公路、陇海铁路以及城区主干道路绿化带建设，着力打造“水在城中、城在林中”的生态新城。

2 地形地貌

工程区位于渭河河道内，地貌单元为渭河河漫滩，渭河呈东西向分布，各支流以SW 向汇入渭河，漫滩及一级阶地开阔，局部为二、三级阶地。一级阶地宽度达2.6 km～4 km，地形西南高北东低，河床部位地面高程467 m～494 m，一、二、三级阶地分布广泛，四、五级阶地阶面平整开阔。渭河南岸高阶地后缘为秦岭北麓。与本工程相关的地貌单元为渭河河漫及两岸的一级阶地。

3 设计方案

将水面工程建设与渭河十里芦苇荡绿色景观长廊工程建设相结合，通过在河道内修建蓄水工程，形成8 km 的水面景观，从而提升河道景观，改善河道生态环境，满足两岸居民及游人亲水近水的愿望，促进蔡家坡经济技术开发区的招商引资及经济发展。

3.1 工程规模

本次初步设计阶段在治理段河道内修建2 座橡胶坝、1 座液压坝，其中1#坝坝长288 m，坝高2 m；2#坝总长度480 m，利用现状溢流坝段长度为264 m，新建坝段216 m，设计坝高2.0 m；3#坝设计坝长225 m，设计坝高4.0 m。3 座坝共形成水面面积161.6 万m2。

3.2 工程等别

本次工程为河道内蓄水工程，工程总库容为220.60 万m3，根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2000），确定该工程为Ⅳ等工程。确定橡胶坝工程、液压坝工程、泵站等建筑物级别为4 级，导流围堰等次要建筑物级别为5 级。

3.3 防洪标准

（1）根据《水利水电工程等级划分洪水标准》（SL 252-2000），橡胶坝、泵站等主要建筑物按4 级建筑物设计，洪水标准为20 a 一遇洪水。

（2）为确保工程运行安全，坝顶溢流水深不大于0.5 m。

3.4 工程主要建筑物设计

3.4.1 控制高程和坝长确定

1#、2#、3# 坝的坝底高程与设计河底高程一致，分别为502.20 m、498.70 m、493.90 m，相应的坝顶高程分别为504.20 m、500.90 m、497.90 m。

设计1#、2#、3#坝的长度分别为288 m、480 m（新建液压坝坝段216 m，利用溢流坝段264 m（含冲砂液压坝段16 m））、255 m。考虑坝袋运输安装、检修方便及运行管理及上部建筑布置等要求，1#、3#橡胶坝坝均采用4 跨；2#坝新建液压坝段采用27 扇坝面板，新建冲砂液压坝段采用2 扇坝面板。

3.4.2 坝底板设计

设计坝基础底板为平底板，采用C25 钢筋砼浇筑。经计算，1#、3#橡胶坝坝高分别为2.0 m、4 m 时顺水流方向坝袋塌落宽度分别为5.40 m、10.81 m，上、下游各预留1 m 检修通道，设计长度分别为8 m、15 m，底板厚度根据稳定、防冻等要求设计，2 座橡胶坝均为1.2 m。

考虑2#液压坝塌坝后坝面板长度及液压油管路管槽宽度，设计液压坝底板顺水流方向总长度为6.0 m。底板以坝轴线为界分为两部分，坝轴线以上部分长度为2.175 m，底板厚度为1.5 m，坝前在坝面板及液压缸安装完毕后完成二期混凝土浇筑；坝轴线以下部分长度为3.825 m，底板厚度为1.1 m，在底板末段设置60 cm 宽、30 cm 深度的管槽，用于铺设液压管路。

3.4.3 坝基防渗设计

1#、2#部分坝基坐落在卵石上，其余坝基坐落在粉质粘土层上；3#坝坝基坐落在卵石层上，根据地质章节计算3 座坝J实＞J允许，坝基均产生渗透变形破坏，因此本次设计对坝基采用水平铺盖进行防渗。

根据防渗、防冲、稳定要求，在底板上游设C25 钢筋砼铺盖，1#、2#、3#坝铺盖顺水流方向分别为10 m、10 m、15 m，厚0.5 m。

3.4.4 消能防冲设计

设计坝后采用底流消能，依据《溢洪道设计规范》（SL 253-2000），消能防冲洪水标准5 级建筑物。经计算，消力池底板采用C25 钢筋混凝土，池前由1∶4 的斜坡与坝底板连接。消力池与下游防冲槽之间采用海漫过渡，海漫采用50 cm 厚C25钢筋混凝土结构，坡比为1∶20。陡坡、消力池、海漫之间设齿墙衔接。在消力池水平段下游设碎石反滤层，并设φ50PVC 排水孔，呈梅花型布设，孔间距1.5 m。

表1 各坝计算消力池设施特征参数结果

3.4.5 防冲设计

橡胶坝、液压坝铺盖上游及海漫下游需要布设防冲设施。根据结构防冲要求，3 座坝上防冲设施结构形式分别为：1#、2#坝铺盖上游齿墙下设置C25 防渗防冲墙，墙高3.2 m、4.5 m，墙底深入粉质粘土中，在满足防渗要求的基础上，起到防冲作用。3# 坝铺盖上游设置格宾笼石防冲，在主河槽段采用三层格宾笼石，在滩面段采用一层格宾笼石，其中每层由2 m3笼石组成。

3 座坝下游防冲设施结构形式为：设计在海漫末端设置防护槽，槽内设50 cm 厚C20 素混凝土防冲墙，墙深2.0 m。斜墙下游侧摆放2 排共16 m3格宾笼石防冲。

3.4.6 中、边墩及翼墙设计

设计橡胶坝左、右边墩、中墩及液压坝变墩均采用钢筋混凝土结构，底部与底板相连，采用C25 钢筋混凝土悬臂式或扶壁式挡墙结构。

3.5 橡胶坝袋及锚固系统

3.5.1 充胀介质选择

从渭河水沙特性出发，为保证工程安全、平稳的运行，本阶段推荐采用充水式橡胶坝。

3.5.2 坝袋材料及安全系数

结合本工程坝高和自然条件，橡胶坝袋采用氯磺化聚乙烯为主料的彩色橡胶坝袋，设计橡胶坝坝袋底垫片为纯胶片。坝袋主要技术参数见表2。

表2 坝袋主要技术参数表

3.5.3 坝袋锚固设计

考虑渭河为多泥砂河流，从施工方便、结构安全耐久出发，采用螺栓锚固形式，为了坝袋运行稳定及保证避免泥砂进入坝袋底部磨损坝袋，设计采用双锚线锚固。

3.6 充排水泵房设计

3.6.1 充排水泵房的布置

1）泵房位置的确定

根据橡胶坝工程充排水要求，结合坝址处现状地形条件，鉴于工程右岸提防内、均能满足泵站的布置，设计将充排水设施布置在河道右岸。为避免阻碍河道过流面积，且现状提防已加固完成，设计将充排水泵房放置在河道右岸堤防背河侧坡脚外。

2）泵房设计

1#橡胶坝在背河侧坡脚外修建充排水管理站，站址与堤防平行布设，泵站大门位于东北侧，尺寸为3 m×3 m，厂房位于泵站北侧，长17.63 m，宽9.4 m。厂房分为上下两层，上层为配电间，层高3.75 m，主要有控制室、高低压开关柜配电装置、变压器等；下层为水泵层，安装有2 台离心泵，水泵采用一列式布置，机坑右侧设置集水坑一个。厂房西侧为箱式变压器和发电机房，南侧为管理房。其余地带进行绿化。3#橡胶坝泵站和1#橡胶坝布设基本相同，但3#橡胶坝水量容积较大，水源比1#橡胶坝增加了一个1500 m3蓄水池，水池位于管理站西南侧。

3.6.2 充排水管路布置及水泵选择

根据规范、该河段的洪水特点及工程布置等，根据岐山地下水单井出水量确定。排空塌坝时间应保证上游坝体塌坝泄洪的水位演进至下游坝区时，不至于抬高下游坝区的设计洪水位。因此1#、3#橡胶坝的塌坝时间不大于2.0 h。

本次设计每个坝区右岸渭河堤防外设置水源井一眼，井深30 m～60 m，单井出水量为60 m3/h，本次设计橡胶坝充水选用潜水泵，型号等参数具体见表3。排水塌坝时间从上游至下游分别为2 h、1.5 h，水泵均选用离心泵，同时开启水泵抽水，具体型号参见表4。

表3 橡胶坝充水潜泵主要技术参数表

表4 橡胶坝排水泵主要技术参数表

2 座橡胶坝各坝段的充排水管采用DN250～DN450 的钢管，管道布设在底板底部，合并后用DN500～DN900 钢管与水泵连接。每个坝段设置三个DN500～DN800 的水帽，水帽和主充排水管道通过DN500～DN600 钢管连接。每个坝袋配置测压管和溢流管，测压管为DN50～DN70 钢管，溢流管选用DN300～DN600 的钢管。泵站内的管路布设见充排水泵站管路设计图。各橡胶坝具体的管径见表5。

表5 橡胶坝充排水系统管径主要技术参数表

油箱采用钢板焊接而成，用于盛装一定容积的液压油。设计2#液压坝油箱容积为2000 L。

1）液压泵

液压泵站共设置2 台液压泵，型号分别为DYHBZB32-12、DYHBZB40-24，点击功率分别为30 kW、37 kW，配套液压电器控制柜：DYDKP29-2Y。

2）高压软管

高压软管由耐液体的合成橡胶内胶层二层或四层钢丝增强层及耐气候性能优良的合成橡胶外胶层组成，外胶层外也可增添织物辅助层加固。软管采4T 型号（四层钢丝编织的液压橡胶管）。规格为内径10 mm，接头M18×1.5，压力31.5 MPa。

4 效益分析

该项目的建设，能够完善城市形态，改善生态环境，提升城市的综合承载力，工程建设将优化、美化两岸环境、形成统一的景观风貌，同时能够修复湿地生态系统，提高渭河景观生态环境质量，改善河道及其周边小气候，净化空气质量。为城市居民提供一个休闲度假、健身娱乐的好去处、丰富城市居民的精神文化生活。该项目的建设有利于城市对外开放与经济、文化、信息交流，将会极大促进当地经济的发展和产业结构的调整，构建和谐社会，实现可持续发展。