現代水利工程與城市建設的結合運用

郭堅強

(塔城地區水利水電勘察設計院，新疆塔城834700)

1 工程概況

額敏縣城市防洪景觀工程主要由堤防工程、橡膠壩工程、引水閘、水力自控翻板閘、多孔+小流量+全河段沖沙閘等五部分建筑物組成，為Ⅳ等小(1)型工程;工程任務是在保證河道行洪能力及提高額敏河額敏縣城區段沿岸防洪標準的前提下，逐步恢復和改善河道生態環境，美化城區景觀，打造具有地域特色的園林景觀城市，提高人民的生活水平。

項目區位于北溫帶干旱地區，遠離海洋，緯度偏高，屬典型溫帶大陸性氣候。由于受大氣環流、地理緯度、地形等因素影響，其氣候特點是四季分明，夏季短促，春季溫度不穩定，冷暖波動大，秋季降溫快，冷空氣活動頻繁，冬季漫長寒冷。根據額敏縣氣象站資料顯示，項目區多年平均氣溫6.2℃，多年最高氣溫41.0℃，最低氣溫 －42.6℃，多年最冷月平均氣溫－13.56℃，該地區年凍融循環次數＜100次。多年平均降水量279 mm，多年平均蒸發量為1 849 mm，平均積雪深為32 cm，最大凍土深140 cm，無霜期150 d左右。項目區洪水期為每年4～5月，該洪水特點是峰高量大，呈多峰型，對水利工程威脅較大，工程設計采用該型洪水作為設計洪水。額敏河城區段的設計洪水標準為30 a一遇，其相應洪峰流量為148 m3/s，該段河道規劃行洪寬度為80～85 m。工程建筑物滿足景觀工程運行洪水標準采用5 a一遇，其相應洪峰流量為75 m3/s，超高此標準，橡膠壩將塌落運行;水力自控翻板閘可在壅水位超過閘門啟動水位后，自動運行加大過閘流量;多孔+小流量+全河段沖沙閘可根據洪水過程人工調節運行情況。

該工程于2009年4月開工建設，2009年10月完工，目前工程運行情況良好，滿足城市防洪與景觀的設計要求。

2 工程布置

額敏縣城市防洪景觀工程將額敏河城區段的防洪工程建設成集防洪、旅游休閑、綠化美化、交通、人文景觀的多功能河道。設計本著從長遠綜合效益出發，興利除弊共舉，爭取做到防洪、景觀效益雙贏;以防洪設計為主，作為景觀設計基礎平臺。主要建筑物包括長度2 100 m的左、右岸生態防洪堤;在長2 100 m的河道內相繼修建4座壅水建筑物，自上游至下游依次為兩道橡膠壩、一座引水閘、一座水力自控翻板閘，一座多孔+小流量+全河段沖沙閘。

左、右岸生態防洪堤采用1∶2.5斜坡式防洪堤，在設計洪水位+安全超高以下進行防沖及防滲設計，以保證兩岸防洪要求及景觀水面，設計采用15 cm厚現澆混凝土板，下設置30 cm厚砂礫料墊層及兩布一膜防滲。在設計洪水位+安全超高以上，采用混凝土網格護坡，在網格內種植景觀植物，達到防洪及綠化。

在不影響河道安全行洪的基礎上，在長度2 100 m的河道內相繼修建了4座壅水建筑物，自上游至下游分別為兩道橡膠壩、一座引水閘、一座水力自控翻板閘，一座多孔+小流量+全河段沖沙閘。

兩道橡膠壩長度分別為85 m、94 m，分別位于河道中心線樁號0－156.82和0+293.12處，橡膠壩袋高度2.0 m，內外壓比為1∶1.4，采用螺栓雙線錨固，枕式充水式壩袋，單跨最大跨度48 m，上游橡膠壩壩袋采用綠色，下游橡膠壩壩袋采用綠色藍色，壩袋型號為JBD2.0－100－2;膠布型號為J10050－2;補強膠結構及強度同壩袋布，壩袋上預留排氣孔。橡膠壩充水泵房均布置在河道左岸并與景觀林帶結合，水泵流量為200 m3/h，可保證1 h內將壩袋內水抽空。

一座引水閘，位于河道右岸堤防樁號0+160處，設計引水流量1.5 m3/s，采用豎井式閘井，閘井出口采用矩形混凝土暗渠連接至下游。

一座水力自控翻板閘，位于河道中心樁號0+800處，總長85 m，連續14跨，高度2 m、單跨跨度6 m。從左岸向右岸，將翻板閘分為二組，一組有7孔閘門，二組有7孔閘門，即一組、二組，其中:一組閘門啟動水位為2.15 m;二組閘門啟動水位為2.10 m。

一座多孔+小流量+全河段沖沙閘，位于河道中心線樁號0+980，總長85 m，分為14段，每段長6 m，包括1.80 m長閘室段及4.20 m長溢流壩，閘孔均勻布置，凈尺寸為寬×高=1.0 m×0.8 m。在每孔沖沙閘上游設置60 cm高導沙墻，全河段進行沖沙。

3 工程設計創新點

1)利用連續4道壅水建筑物將長度2 100 m、寬85～95 m的河道城市防洪及景觀工程有機結合起來，在疆內應屬“城市防洪及景觀工程有機結合”的典范。

工程防洪標準確定為30 a一遇，其相應洪峰流量為148 m3/s，作為該縣百姓的母親河，額敏河也存在過河道生活垃圾污染、洪水沖刷嚴重等諸多問題，治理母親河長期都是額敏人民多年的愿望。如何結合該段河道特性、更好地治理母親河顯得尤為重要，工程設計的關鍵點就在于“城市防洪與景觀工程的有機結合”。就目前運行情況來看，本工程設計既能滿足水利行業相應法律法規，實現設計標準洪水安全下泄，同時在各道壅水建筑物上游為人們群眾休閑、旅游娛樂提供水面，目前形成的水面得到了良好開發利用，即增加了工作崗位，同時提高了當地群眾的物質、精神生活水平。

這種設計理念達到同期國內領先水平。

2)多孔、小流量沖沙閘，位于本段河道中心線樁號0+ 980處，做好防洪與沖沙設計尤為重要。額敏河額敏縣城區段春季輸沙量占年輸沙總量的80%，常規沖沙閘必須在束窄河道后進行沖沙，這樣就不能為景觀工程提供合適水面。

多孔、小流量沖沙閘的沖沙原理為分段、集中流量、提高水頭進行沖沙，能夠完全適合寬河道、小流量的設計工況。經過1 a多運行，多孔、小流量、全河段沖沙閘的沖沙、壅水效果明顯。

這種設計方案目前在國內尚未見使用，達到同期國內領先水平。

3)兩岸采用生態防洪堤。設計洪水位以下采用混凝土防沖護坡，設計洪水位以上采用生態防洪堤，既滿足防洪要求同時滿足生態景觀要求，另外還保障了河道兩岸擁有寬闊的視線。該種設計理念對環境友好型社會發展具有有利影響，充分體現當地政府建設人與社會和諧發展所做的不懈努力。

4)充水式橡膠壩在汛期期間壩袋塌落可達到河道安全行洪能力，同時能夠保證汛期過后為城市景觀提高寬闊、怡人的水面。本工程充水式橡膠壩高度2 m、單跨最大跨度46 m，總跨度94 m。

5)本工程水力自控翻板閘高度2 m、單跨跨度6 m，連續14跨，利用水力學條件在河道水面線超過水力自控翻板閘頂20 cm后自動泄流，不受河道來水和汛期因素的影響。

4 設計方法的實用價值及應用前景

本工程將河道城市防洪及景觀工程有機結合起來，就目前運行情況來看，本工程既滿足汛期河道行洪要求，同時在各道壅水建筑物上游為休閑娛樂提供水面，豐富了人民群眾的精神文化生活。

本工程部分設計方案在新疆維吾爾自治區內、甚至國內尚屬首次應用，因此可在城市防洪及景觀建設領域提供可靠參考。其主要特點如下:

生態防洪堤既滿足防洪要求同時滿足生態景觀要求，另外還保障了河道兩岸的視線要求。該種設計理念對環境友好型社會發展具有有利影響，今后城市防洪工程中利用該種設計理念可在滿足防洪能力的同時成為當地特色的城市景觀。

多孔、小流量、全河段沖沙閘位于額敏河額敏縣城區段河道中心線樁號0+980處，額敏河春季輸沙量占年輸沙總量的80%，常規沖沙閘必須在束窄河道后進行沖沙，這樣就不能為景觀工程提供合適水面。多孔、小流量、全河段沖沙閘的沖沙原理為分段、集中流量、提高水頭進行沖沙，能夠完全適合寬河道、小流量的設計工況。經過1 a多運行，多孔、小流量、全河段沖沙閘的沖沙、壅水效果明顯。這種設計方案目前在國內尚未見使用，達到同期國內領先水平。

充水式橡膠壩、水力自控翻板閘能夠保證汛期過后景觀要求河道水面寬度，同時在汛期期間滿足河道安全行洪能力。這兩種壅水建筑物能夠在水利結合城市建設中起到自然銜接、相輔相成的整體效果，本工程將在此領域為我區城市防洪及景觀建設提供可靠參考。

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