三明市岩前镇景观坝探讨

廖伟浩

（三明市水利水电工程有限公司,福建 三明 365000）

1 概述

根据三明市岩前镇渔塘溪岩前大桥至段吕厝桥段一河两岸景观规划方案,岩前镇政府拟对岩前大桥至段吕厝桥河道两岸进行提升改造,规划兴建滨水步道,吊索桥、观景台等。为进一步提升吕厝桥段一河两岸景观效果,完善规划区水景观的建设,同时改善三明市岩前镇区段河道枯水期水量不足的情况,进一步提升河道水景观品质,在岩前镇吕厝桥下游河道建设景观坝1座。

2 工程地质条件

坝址河谷呈较宽阔的浅“U”型,两岸山坡地形较缓,植被发育。属构造侵蚀剥蚀型低山——丘陵地貌。自然崩塌,滑坡和泥石流等地质现象不发育。

坝址区设4个地质钻孔,地层岩性由上而下依次为卵石层、第四系坡残积土层、弱风化灰岩。

卵石层： 以卵石为主,饱和状,无胶结,稍密～中密。原岩成分主要为花岗岩、砂岩, 呈次棱角～次圆状,粒径多在5 mm～20 mm,细砾和中细砂充填。卵石层中粉粘粒（细粒土）含量约15%,砂粒含量约25%～35%,卵石含量约50%～60%;原河床面 以下厚度0.48（ZK2）～1.51 m（ZK3）,下限高程165.47 m～165.50 m。

第四系坡残积土： 原岩为上石炭统船山组（C3c的 灰、灰白色质纯灰岩,以灰黄色粘土为主夹弱风化灰岩岩块,块径0.5 m～1.0 m为主,钻孔中最大块径2.3 m。原河床面以下厚度12.28（ZK2）m～7.86 m（ZK1）,下限高程155.15 m～158.81 m。

上石炭统船山组（C3c）：岩性为灰、灰白色质纯灰岩,厚层状,属中硬岩,呈弱风化；高倾角裂隙发育,倾角75°～80°,裂隙面多呈微张～闭合状。沿裂隙面可见泥质充填物,岩芯呈短柱～柱状,岩体较完整。

表1 坝址区各岩土层分布表 单位：m

表2 各土层渗透试验成果汇总表

表3 各岩土层力学参数指标表

3 方案要求

3.1 总体要求

景观坝紧靠三明市万寿岩遗址,方案比选过程中要融合遗址背景元素,要融入河道两岸的自然景观。

3.2 生态要求

景观坝面层材料应贴合河道原生态,建筑物布置上还应考虑河道最小生态下泄流量的需求。

3.3 水深要求

景观坝建成后可供人下河戏水,水深要求主要包括两个方面：一个是坝前水深,一个是坝上过流水深。坝前水深直接影响到坝上行人安全,坝顶露出河床面部分不宜过高。坝上过流水深一要考虑安全,二要考虑整体的水景观效果。

4 方案探讨

吕厝桥下游约150.00 m河道现大拐弯河势,为尽量扩大上游水域,并保证坝顶均匀过水,将景观坝尽可能布置在较宽较顺的河道内,坝轴线选择在吕厝桥下游125.00 m附近。

坝型采用重力坝型式,河床面以上坝体高度按1.20 m～1.80 m控制,应避免对两岸防洪堤的行洪安全造成影响。

为取得良好的水景观效果,坝底宽度在满足抗滑稳定的前提下适当加宽,给溢流堰面布置预留足够的空间。

溢流堰面通过对比选择龙鳞式。鳞片高度的选择是关键,直接关系到下游能否出现连续跌水的景观效果。

坝顶及溢流堰鳞片内部铺装层尽量融合万寿岩遗址背景元素,并满足河道生态需求。

生态下泄流量放水设施布置应避免对溢流堰面的整体性造成破坏。

5 方案拟定

5.1 基础处理

为避免深基坑开挖,降低施工难度,建基面坐落在残积土层上,属弱透水体,无需进行基础防渗处理,但建基面遇水泥化现象严重,对坝基抗滑稳定不利。为避免施工过程中可能出现的围堰渗水及降雨对建基面造成扰动,将建基面以下30 cm厚的残积土层挖除,换填30 cm厚碎石垫层,并碾压密实,增大建基面摩擦系数。

5.2 景观坝方案

景观坝为混凝土重力坝,坝轴线长71.65 m,两端通过亲水平台及下河台阶与现有的步道连接。河床面以上坝体高度通过分析比较后选择1.50 m。

坝体采用埋石混凝土结构,混凝土等级C20,埋石率20%,基础采用1.00 m厚C15 混凝土,上下游设有齿墙,基础底宽14.50 m。坝顶高程167.50 m,坝高3.50 m,坝顶宽2.50 m,迎水面垂直,背水侧为溢流堰体,整体坡比1: 9.20。见图1。

图1 景观坝平面布置图

5.3 堰面设计

溢流堰面采用龙鳞式,水流从汀步前断面到汀步后断面时,流态由缓流渐变到急流。因此汀步下游侧位置按临界水深计算其水舌厚度。

为分析岩前镇景观坝龙鳞台阶高度定型设计流量,采用设计平水年（P=50%）、偏枯年（P=75%）和枯水年（P=90%）7月～10月的逐日平均流量进行了保证率分析。以7月～10月的日平均流量为样本从大到小排序,进行保证率计算,成果见表4～表6。

表4 坝址P=50%（平水年）保证率成果表

表5 坝址P=75%（偏枯年）保证率成果表

表6 坝址P=90%（枯水年）保证率成果表

经比较选取坝址处枯水径流偏枯年（P=75%）,保证率50%时的来水量作为拟定龙鳞台阶高度定型设计流量。临界水深计算公式如下：

式中：α为动能修正系数；q为单宽流量,m3/s。

坝址处枯水径流偏枯年（P=75%）,保证率50%时的来水量为10.60 m3/s,汀步前过水宽按72孔×0.35 m=25.20 m计,汀步后过水宽按71.00 m计,汀步前临界水深为26 cm,汀步后临界水深为14 cm,龙鳞台阶净高度应大于14 cm。堰顶位置水位-流量关系见图2。

图2 堰顶位置水位——流量关系线图

溢流堰堰体采用C20 埋石砼结构,埋石率20%。堰面采用龙鳞式,一级坡面,共设5 级龙鳞,龙鳞外半径3314 mm,内半径2914 mm,龙鳞外缘凸坎相交处台阶高度25 cm,鳞片池内台阶高度35 cm。外缘凸坎宽40 cm,高10 cm,凸坎顶部设半径50 mm的圆角。鳞片面层在混凝土初凝前嵌入粒径10 cm～15 cm的卵石。见图3。

图3 龙鳞剖面大样图

5.4 过河汀步

坝顶宽2.50 m,在坝顶靠上游侧一字型布置1.20 m宽的C20 现浇混凝土汀步,汀步上下游侧宽度分别为0.30 m和1.00 m,汀步沿坝轴线方向中心间距0.95 m,过流净宽35 cm。汀步平面长1.20 m,宽60 cm,高50 cm,顶高程168.00 m。

坝顶及汀步面层混凝土在初凝前铺设块石并整平（近似万寿岩石铺地面）。

5.5 亲水平台及下河台阶

亲水平台位于左右岸两侧,平台顶高程168.00 m,坝身段平台宽2.70 m,坝身上下游两端平台宽1.50 m。亲水平台面层混凝土在初凝前铺设块石并整平。

下河台阶沿坝身上下游两端平台内侧布置,宽1.20 m。台阶面层铺装与左右岸现有步道的铺装材料一致。

5.6 生态放水设施

为避免破坏溢流堰龙鳞整体结构,并满足生态放水需求。在坝体左右两岸亲水平台内侧埋设DN800 mm铸铁管。进出口方向与坝轴线平行。

6 景观效果

水流从坝顶顺着五层鳞片错落而下后,形成了层次分明的白色水花。每一级鳞片表面都嵌入卵石,鳞片中间凹陷成小的蓄水池,从空中俯瞰如天使羽翼,又似龙鳞舞动,形态迥异。

上游来水极小或无水时,堰坝上游将形成狭长的水面,回水直接淹没至上游岩前坝脚,扩大了上游水域面积；小流量过水时水流跌入弧形堰面,将形成由高到低的连续水花；较大流量过水时堰面产生淹没出流,水流将会形成错落有致 的“面包”形瀑布。

龙鳞坝的建成不仅可以产生连续跌水景观效果,还可以通过水花进行掺气,提高水体含氧量。

7 结语

景观坝设计过程中,应结合当地旅游文化元素,将其融入到景观坝设计当中。

对于多级连续跌水景观坝的方案,其工作重点是河道流量的选取。流量的选择直接关系到后期运行过程中的景观效果,流量选择过大,台阶分级高度大,所需坝体较高,经济上不合理；流量选择过小,台阶分级高度小,坝面大部分时期都处于淹没出流状态,景观效果不理想。