桂林小東江出口壅水建筑物設計方案比選

郭虹俊

（山西省水利水電勘測設計研究院，山西 太原 030024）

1 概況

小東江是漓江在桂林市區內的一條叉河，在疊彩山對岸與漓江分叉，在穿山公園下游約800 m處匯入漓江，全長5.8 km。由于河道淤積嚴重，進口底高程比漓江主河道最低水位高1.12 m，因此，在枯水季節漓江水量較小時，小東江出現斷流。1981年，桂林市水電局在小東江出口處修建1座包括攔河閘在內的水電站樞紐工程，但由于各種原因，水電站已報廢多年。

為確保小東江全線通航、改善河道水面景觀，在疏浚河道、拆除實體壩等礙洪建筑的基礎上，需在小東江出口處修建壅水建筑物，以壅高水位，改善水環境。壅水建筑物的設置須保持水沙平衡，以滿足河道行洪。枯水期立壩壅水，以滿足通航要求，改善兩岸水生態環境；洪水期根據實際情況塌壩泄洪。

2 壅水建筑物比選

2.1 壅水建筑物型式

工程建設內容是在小東江出口廢棄電站閘壩上游30 m處設置1座凈長45 m、高3.15 m的壅水建筑物，形成5.8 km長的壅水水面。

作為城市水景觀工程的小型壅水建筑物主要包括兩類：一是實體壩——漿砌石或混凝土滾水壩，如桃花江上南門橋的虹橋壩和已拆除的魯家壩；二是活動壩——橡膠壩、閘門等。閘門包括人字閘（汛前需人工拆卸，不設啟閉設備）、水力自動閘門（依靠水力作用自動啟閉，不設啟閉設備）、普通閘門（混凝土閘門或鋼閘門，依靠設備啟閉）和鋼壩閘（又稱底橫軸翻轉閘門、大扇閘門，依靠設備啟閉）等。

2.2 壅水建筑物型式選擇

在天然河道上設置壅水建筑物，首先應考慮是否滿足防洪要求，因此，多在活動壩中進行優選。活動壩尤以橡膠壩和鋼壩閘采用較多。

2.2.1 橡膠壩

橡膠壩以高強度合成纖維為骨架，內外涂敷橡膠保護層，形成壩袋。按設計尺寸錨固于基礎底板上做成封閉壩袋袋形，干旱季節工農業及生活用水需求可通過橡膠壩袋內充水或充氣形成擋水壩來實現，洪水來臨時泄出壩袋內的水或氣塌壩，不影響河道泄洪。

橡膠壩依靠充脹的袋體擋水并承擔各種荷載，這些荷載通過壩袋膠布傳遞給設置在基礎底板上的錨固系統。在汛期或需塌壩時，通過現地手動或激活自控裝置，打開控制閥門，放空壩袋內的水或氣，將壩袋坍落在底板上，即可復原河道的行洪斷面。其優點為：一是單跨長。影響景觀的混凝土隔墩少，壩體單跨長，可達100～200 m（小東江出口處設計壩長僅有45 m，本特點發揮不出來）。二是造價低。壩袋為化工材料，工程投資少。針對本工程而言，不考慮占地，工程總投資約1 300萬元。缺點為：一是壩體外形臃腫，壩袋易變形、易褪色。本工程壩長45 m、壩高3.15 m，外形較為臃腫，且長時間運行后，壩袋會出現變形，壩頂局部高低起伏，溢流時水幕不勻，水流成股狀。另外，壩袋長期運行后彩色壩袋會褪色，影響景觀效果。二是壩體對河道行洪有不利影響。按規范要求，壩底板應高出河床0.2 m，在壩體塌落時，至少會有0.2 m高的壩袋堆積，且有部分水體不能排盡，相當于將河底抬高了0.5～0.6 m，對行洪不利。三是防洪壓力大。壩體塌壩時間長（至少30 min），對洪水暴漲暴落的河道防洪壓力較大。四是壩袋使用壽命短。在桂林地區，壩袋老化壽命約為10～15年，加之塌壩時壩頂水流中泥沙的磨蝕，壩袋更換頻率較大。另外，壩袋溢流時會掛淤，為保持外觀，壩袋需經常用高壓水槍清洗，工程運行費用大。五是橡膠壩所需的設備控制室面積大，征地面積大。

2.2.2 鋼壩閘

鋼壩閘是一種新型可調控溢流壩，由土建結構、帶固定軸的鋼性壩體、驅動裝置設備等組成。該建筑物適合于河道口較寬（10～100 m）、水位差較小（1～6 m）的工況。

鋼壩閘由底部的固定軸與鋼閘門的門葉鉚接在一起組成。閘門的啟閉靠埋設于兩側閘室內的液壓啟閉機帶動軸轉動，從而達到使閘門立門蓄水、臥門行洪排澇的目的。鋼壩閘結構簡單，可以節省投資，在擋水時可適當調節一定開啟角度來調節水位，同時可利用閘門門頂過水，形成瀑布的景觀效果。其優點為：一是壩體外形輕巧，壩頂可根據需要適當造型，溢流時形成一些簡單的水型，景觀效果好；二是鋼壩閘屬臥倒門，可設計成45 m寬的單扇門板結構，采用集成式液壓啟閉機，技術含量高，且啟閉設備和設備室基本不外露，利于景觀的多樣性；三是壩體對河道行洪影響小。閘門臥倒時與河床齊平，且閘門開啟在5 min內完成，對城市防洪有利；四是門體為噴鋅鋼結構，強度高，耐磨損性強，不易腐蝕、老化，使用壽命可達50～60年，運行成本低；五是鋼壩閘所需的設備控制室面積小、結構簡單，征地面積小。缺點是工程投資高。針對本工程而言，不考慮占地，工程總投資約2 600萬～2 800萬元。

3 結語

通過對兩種壩型的優缺點及投資比較可以看出，鋼壩閘除投資較大外，無論從外形景觀效果、使用壽命、防洪影響，還是技術含量、景觀多樣性等方面考慮，都占有較大優勢。因此，選擇鋼壩閘作為小東江出口的壅水建筑物能夠達到安全合理的目的。