嵐漪河岢嵐縣城段蓄水美化工程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)述

王新宇

（山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 山西 太原 030024）

隨著城市的快速發(fā)展，社會(huì)的不斷進(jìn)步，人們的生活水平不斷提高，對(duì)城市面貌、生活環(huán)境、水生態(tài)等基礎(chǔ)設(shè)施的要求越來(lái)越高。城市河道作為城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，是關(guān)鍵的資源和環(huán)境載體，關(guān)系到城市生存和發(fā)展，具有多種社會(huì)經(jīng)濟(jì)功能和環(huán)境生態(tài)效益。城市河道生態(tài)治理對(duì)于加快城市生態(tài)建設(shè)、維護(hù)生態(tài)平衡、改善生存環(huán)境、促進(jìn)人與自然和諧，實(shí)現(xiàn)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。

1 工程概況

嵐漪河是黃河的一級(jí)支流，發(fā)源于嵐縣鹿徑嶺西之飲馬池山，于裴家川口匯入黃河，河流全長(zhǎng)120km，流域面積 2166.6km2，河道比降8.59‰。本次嵐漪河治理項(xiàng)目位于岢嵐縣縣城，起始于新東關(guān)橋上游（樁號(hào)K1+200.0），終止于濟(jì)舟島下游（樁號(hào)K3+250.0），全長(zhǎng) 2.05km，流向大致呈東北——西南趨勢(shì)。

嵐漪河流域地處中溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，氣候寒冷，年平均氣溫6℃，年平均降水量456mm，年平均無(wú)霜期120天，年平均蒸發(fā)量2260mm，年平均風(fēng)速3.5m，最大凍土深度149cm。本次設(shè)計(jì)洪水計(jì)算采用《山西省水文計(jì)算手冊(cè)》中的有關(guān)方法進(jìn)行計(jì)算。經(jīng)計(jì)算治理段20年一遇洪峰流量為334m3/s。

2 工程任務(wù)

通過(guò)對(duì)嵐漪河岢嵐縣城段進(jìn)行綜合治理,在滿足河道防洪標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,修建階梯式攔河蓄水工程,采取有效的防滲措施,形成人工水面,改善生態(tài)環(huán)境,促進(jìn)人與自然和諧相處，逐步將苛嵐縣打造成以黃土風(fēng)情、邊塞風(fēng)光、綠色生態(tài)于一體的山水園林宜居城市。

3 設(shè)計(jì)方案

3.1 總體布置

根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50286－2013），嵐漪河城區(qū)段的防洪標(biāo)準(zhǔn)為20年一遇，兩岸的防洪堤為4級(jí)堤防；根據(jù)《防洪標(biāo)準(zhǔn)》（GB50201—94），按蓄水量劃分，橡膠壩為Ⅴ等工程，按5級(jí)建筑物設(shè)計(jì)；次要建筑物、臨時(shí)工程按5級(jí)建筑物設(shè)計(jì)。

本項(xiàng)目位于嵐漪河岢嵐縣城段，起始于新東關(guān)橋上游（樁號(hào)K1+200.0），終止于濟(jì)舟島下游（樁號(hào)K3+250.0），全長(zhǎng)2.05km，流向大致呈東北—西南趨勢(shì)；在樁號(hào)K1+474.5、K1+739.7、K2+062.7、K2+360.9、K2+640.9處各布置1座橡膠壩，壩長(zhǎng)分別為 36.8m、51.6m、33.0m、35.4m、37.2m。在樁號(hào)K3+250.0處布置1座長(zhǎng)40m的鋼閘門，結(jié)合樁號(hào)K2+964.3處現(xiàn)有橡膠壩，形成7座蓄水池，構(gòu)成長(zhǎng)2.05km的連續(xù)水面，蓄水面積8.15萬(wàn)m2。

沿河右岸堤腳河床下埋設(shè)鋼筋混凝土排污涵管，長(zhǎng)約2.2km，管徑DN1200mm，貫通蓄水區(qū)，排至7#鋼閘門下游。

3.2 河道治理工程設(shè)計(jì)

3.2.1 河底清淤設(shè)計(jì)

河道清理設(shè)計(jì)按照河道設(shè)計(jì)縱坡、設(shè)計(jì)寬度清理，將河道內(nèi)違章建筑、違章造地拆除清理，對(duì)低于設(shè)計(jì)河底高程的河段只清除表層污物，清污厚度原則上按0.2m考慮。

3.2.2 河道防滲設(shè)計(jì)

根據(jù)地質(zhì)資料，本河段現(xiàn)河床地層巖性主要為礫卵石，局部含有大的漂石，在河漫灘區(qū)表層有厚度約0.5m的粉砂或粉土層通過(guò)綜合比較：本區(qū)域不具備河道蓄水垂直防滲的條件，本次設(shè)計(jì)選定水平防滲方案防滲措施為：河底防滲防沖結(jié)構(gòu)自上而下依次為300mm厚格賓石籠、500mm厚回填土復(fù)合土工膜、300mm厚砂墊層。河道防滲標(biāo)準(zhǔn)斷面見(jiàn)圖1。

圖1 河道防滲標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

圖2 橡膠壩剖面圖

3.2.3 蓄水區(qū)堤防加固設(shè)計(jì)

兩側(cè)堤防迎水面采用C25混凝土貼面，表層布設(shè)鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)采用φ8@200雙向布設(shè)，掛網(wǎng)錨筋為φ16，間距1.0m，呈梅花型布置。

3.2.4 橡膠壩設(shè)計(jì)

本工程在治理段內(nèi)新建橡膠壩5座，壩址位于樁號(hào) K1+474.5、K1+739.7、K2+062.7、K2+360.9、K2+640.9處，壩軸線垂直于河道，壩長(zhǎng)分別為 36.8m、51.6m、33.0m、35.4m、37.2m，蓄水長(zhǎng)度2050m。

3.2.4.1 壩型的選擇及布設(shè)原則

經(jīng)綜合考慮工程投資、運(yùn)行靈活、外形美觀等因素，參照國(guó)內(nèi)其它城市蓄水美化工程的經(jīng)驗(yàn)，確定壅水建筑物主要采用橡膠壩。下游末端7#壩考慮上游壩體聯(lián)合泄洪，要求塌壩操控靈活，采用了液壓鋼閘門。

3.2.4.2 橡膠壩壩高的確定

橡膠壩壩高依據(jù)河道縱坡及后續(xù)橡膠壩后最小水深等確定，橡膠壩高度分別為 2.5 m、2.7 m、3.0 m、2.5 m、3.0m。

3.2.4.3 橡膠壩壩袋設(shè)計(jì)

本工程橡膠壩對(duì)充水、充氣兩種方案進(jìn)行了綜合比較。如采用充氣式橡膠壩：1）運(yùn)行管理相對(duì)方便，不受季節(jié)溫度變化的影響，在冰凍期仍然有效運(yùn)行。2）充排控制系統(tǒng)因充脹介質(zhì)為空氣易于獲得，管路布置容易，管徑較小，施工簡(jiǎn)便?？諝馓娲顺渌?，免去水源井打井費(fèi)用。3）充氣橡膠壩的壩高調(diào)節(jié)，是利用空壓機(jī)和閘閥控制，操作簡(jiǎn)便靈活，年維修費(fèi)用低。4）充氣橡膠壩排氣泄洪時(shí)間較相同壩高的充水橡膠壩排水泄洪時(shí)間短，給安全防汛帶來(lái)了保證，尤其是在城市河道管理中，及時(shí)調(diào)蓄和泄洪對(duì)城市的防汛管理非常重要。綜合以上分析比較，本設(shè)計(jì)采用充氣式橡膠壩。

3.2.4.4 橡膠壩水工設(shè)計(jì)

橡膠壩由鋪蓋段、橡膠壩段、消力池段和海漫段四部分組成。鋪蓋采用500mm厚C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)8m；橡膠壩段采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為筏式，厚1.0m，長(zhǎng)6.3m～8m；邊墻為C25鋼筋混凝土重力式擋土墻，頂寬0.15m，臨水側(cè)邊坡1∶1，底寬3.5m～4m；消力池與橡膠壩底板由1∶4斜坡連接，采用底流消能，消力池深0.5m～1m，長(zhǎng)16m；消力池后設(shè)C25鋼筋混凝土海漫防護(hù)，長(zhǎng)10m，厚0.5m。橡膠壩剖面圖見(jiàn)圖2。

根據(jù)河岸現(xiàn)有場(chǎng)地以及主城區(qū)位于河道右岸，管理房設(shè)置于充氣橡膠壩右岸。管理房建筑尺寸根據(jù)壩袋大小，由生產(chǎn)廠家確定規(guī)模。房?jī)?nèi)主要放置充氣橡膠壩配電箱和鼓風(fēng)機(jī)。

3.2.4.5 橡膠壩錨固設(shè)計(jì)

本工程為多泥沙河流，為減小對(duì)壩袋的磨損和震動(dòng)影響，設(shè)計(jì)采用雙線錨固，考慮施工方便、結(jié)構(gòu)安全，采用螺栓壓板錨固。錨固壓板整體圓滑流線型設(shè)計(jì)，能充分保護(hù)壩袋不受磨損，而且更換方便。

3.2.4.6 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

充排氣系統(tǒng)是控制橡膠壩高度的啟閉設(shè)備，由鼓風(fēng)機(jī)、控制閥門、充排管路及安全裝置組成。

1）充排氣管路設(shè)計(jì)

充氣管徑的選擇與鼓風(fēng)機(jī)處氣體的絕對(duì)壓力、壩袋內(nèi)壓、氣體在管道內(nèi)的流量、管道長(zhǎng)度以及摩擦阻力有關(guān)，管徑選用與風(fēng)口直徑相同。設(shè)計(jì)排氣管與充氣管共用一條管路，為了確保安全，選用無(wú)縫鋼管。經(jīng)計(jì)算，充排氣管道直徑選用DN100。

2）壩袋安全裝置

為了防止充氣過(guò)量，或由于上游水位升高而引起壩內(nèi)壓增大而超過(guò)設(shè)計(jì)氣壓時(shí)，選用鼓風(fēng)機(jī)在運(yùn)行時(shí)具有防止超壓的安全性能。

3.2.5 液壓鋼閘門設(shè)計(jì)

本工程設(shè)液壓鋼閘門1座，壩址位于樁號(hào)K3+250.0處，壩軸線垂直于河道，壩高2.5m，壩長(zhǎng)40m。液壓鋼閘門由鋪蓋段、閘室段、消力池段三部分組成。鋪蓋采用500mm厚C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)10m；閘室段采用C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)為筏式，厚1.5m，長(zhǎng)8.2m；兩側(cè)邊墻為C25鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，左岸邊墻為直立式岸墻，頂寬0.9m，高2.9m；右岸邊墻為重力式岸墻，頂寬0.7m，臨水側(cè)直立，背水側(cè)邊坡1∶0.4；消力池與閘室底板由1∶4斜坡連接，采用底流消能，消力池深1m，長(zhǎng)15m。

3.2.6 排污涵管設(shè)計(jì)

為了排放右岸縣城段生活污水，保證蓄水池水質(zhì)，設(shè)計(jì)在嵐漪河右岸河床下埋設(shè)管徑1.2m的混凝土管，污水經(jīng)排污涵管排至7#鋼閘門下游污水處理廠。埋設(shè)排污管道總長(zhǎng)約2.2km。

4 結(jié)語(yǔ)

嵐漪河岢嵐縣城段蓄水美化工程的實(shí)施，把河道防洪安全與蓄水美化結(jié)合，把河道整治與生態(tài)治理結(jié)合，初步呈現(xiàn)出具有地方特色的生態(tài)綠色山水城鎮(zhèn)的效果，對(duì)豐富人民群眾的精神文化生活起到十分重要的作用。陜西水利