液壓壩技術在城市河道景觀工程中的應用

朱楚敏

隨著安徽省蚌埠市“東進、西聯、南拓、北跨、中優”空間拓展戰略規劃的實施，城市定位從工業城市發展到建設山水園林城市，水作為其中最主要的規劃要素，對提升城市品質，改善投資、人居環境起著畫龍點睛的作用。但受地形條件限制，龍子湖、張公湖、天河等水體呈孤立分散狀態，水系之間缺乏溝通，水資源不能共享，難以凸顯蚌埠山水資源的優勢。為有效改善張公湖水質，提高席家溝上段排澇能力，將天河與張公湖溝通（天公河），補給張公湖水源，同時開展席家溝部分岸線環境綜合治理以提升城市水環境，彰顯“水在城中、城在林中；城依山、綠伴水、水映城”的生態城市品位。天公河項目除常規的河道疏浚、綠化景觀打造外，結合地形、水景觀需求，綜合汛期排澇及工程的調度運行，設置4座控制閘、4處跌水（跌水上設低堰，故也叫低堰），并在興旺路、勝利路建蓄水壩。兩座蓄水壩采用壩型和建設規模大致相當，本文僅對席家溝勝利路液壓壩技術進行闡述，以供同類工程參考借鑒。

一、基本概況

席家溝為淮河右岸一級支流，發源于蚌埠市區西南燕山西麓的化坡湖，在宋家灘以下入淮河，全長10.6km，流域面積49.6km2。根據地形、河勢及節點特征，席家溝可分為上、中、下三段，其中燕山路橋以上為上段，也稱為迎河，長4.21km，區間流域面積31.7km2，地勢四周高，中間低，有集水快、易澇易旱的特點，該區域又稱“老鴨湖”；燕山路至涂山路之間為中段，也稱為張公湖，主河道長約4.4km，區間流域面積13.3 km2；涂山路至入淮口為下段，也稱為席家溝，長約2km，區間流域面積約4.6km2。

1958年，在涂山路跨席家溝處建滾水壩一座，壩上建涂山路橋，壩頂高程19.0m，橋共5孔，每孔凈寬3.2m。該橋已于2009年拆除重建，為兩孔凈寬10m，橋底高程17.0m，橋下設橡膠攔水壩，壩頂高程為19.8m。攔水壩以上水面形成張公湖，湖底高程約17.0m，正常蓄水位19.8m，水面積約1.08km2，庫容175萬m3。在二十年一遇設計洪水位21.0m時，水面面積1.8km2，防洪庫容為170萬m3。張公湖現為張公山公園的主要組成部分，是蚌埠市主要風景區之一，為國家4A級旅游景區。

由于涂山路橡膠壩將席家溝以上部分來水攔蓄成張公湖水面，致使涂山路以下至勝利路河道內水體不僅體量小，而且缺乏生態補給水源。沒有新的工程措施，無法蓄水、存水。長年來，形成污水臭水小溝，無法與新建的大禹文化廣場和沿河生態景觀及周邊城市建設相適應。為提升周邊居民生活環境質量，結合城市河道景觀工程建設，在勝利路橋南側新建液壓壩一座。

二、液壓壩技術的應用

1.工程內容和規模

席家溝液壓壩布置在勝利路橋上游約33m處，壩軸線垂直席家溝左岸，參數見表1。根據水利計算，主壩采用24m（4孔）長液壓壩，壩高3.5m。結合地形，為使主壩與下游勝利路橋順暢銜接，液壓壩兩側的副壩采用非對稱布置，左側長11.5m，右側上游長28.0m，采用凈高4m的空箱式結構。同時，在壩上游側修建一座2m寬24.08m長的人行橋連接左右副壩，負責液壓壩的啟閉。工作房建設與周邊的亭臺樓榭及水生態環境相融合，同時在兩側副壩與兩岸交接處分別修建一座樓梯，行人可從兩岸到達液壓壩下游河床。根據《水閘設計規范》（SL265-2001），勝利路橋南液壓壩為Ⅳ等，主要建筑物等級為4級，次要建筑物等級5級，臨時建筑物等級為5級。

主壩底板為C25鋼筋混凝土結構，頂高程為15.50m，厚1.5m，順水流向長6.0m，垂直水流向長24m，分4塊。壩身高3.5m。

副壩為C25鋼筋混凝土空箱式結構,空箱底板厚0.5m，上下游墻及隔墻厚均為0.5m，頂板0.3m，空箱內填土增加壩的穩定性。

上游鋪蓋和下游護坦采用C25鋼筋混凝土結構,順水流向分兩節，近壩處一節長8.0m，外一節長5.0m，厚0.3m，下設0.1m厚c15混凝土墊層。外一節以1∶5坡接原河底，高程由15.50m變至14.50m。鋪蓋和護坦布滿整個河床。

護坦下游設5m長M10漿砌石防沖海漫，厚0.3m，下設0.1m厚碎石墊層。

主壩、副壩、鋪蓋、護坦間分縫均布置橡皮止水，確保壩體蓄水后的滲徑要求。

2.液壓壩的選用

根據該壩蓄排水、水位調節、排污等功能要求，水位落差較小，僅為3.5m，為此，選用液壓臥倒壩（弧型鋼制下翻壩）。該壩型汲取了橡膠壩和傳統鋼閘門的優點，經過技術不斷更新、提升研制而成，它具有橡膠壩一樣不需要中墩可完全倒伏不阻水的特點，同時又彌補了橡膠壩易受損的缺陷。此外，它還具有鋼閘門使用壽命長，不受地理條件和氣候限制，閘門之間不需要中墩的特點。此閘門系統以液壓油缸作動力，門葉可完全倒伏在底板上不阻水，擋水時閘門關閉，液壓啟閉機在閘門下面有效保護柱塞不銹蝕。該壩主要由土建結構、壩體、液壓驅動裝置、液壓動力裝置、支撐裝置、電氣控制系統、支鉸等設備組成。

液壓壩工作原理：（1）采用自卸汽車力學原理，結合支墩壩水工結構型式的新型活動壩，具備擋水和泄水雙重功能。其構造由弧形壩面、液壓桿、支撐桿、液壓缸和液壓泵站組成。（2）液壓臥倒壩是用液壓缸直頂以底部為軸的活動攔水壩面的背部，實現立壩攔水、臥壩泄洪的目的；采用滑動支撐桿支撐活動壩面的背面，構成穩定的支撐墩壩。（3）采用小液壓缸及限位卡，形成支撐墩壩固定和活動的相互交換，達到固定攔水、活動降壩的目的。

表1 席家溝液壓壩勝利路節點參數表

3.液壓壩應用效果

（1）技術層面上。①此種鋼閘門不受河道寬度、地理、氣候條件的限制，適用于任何河道形式，不需要對河道作任何改造。該壩無中墩設置，整體穩定性能優，抗倒伏能力強。②使用壽命長，維護成本低。活動壩壩面采用鋼性結構,設計使用壽命為50年。國內最早的鋼性閘門建于20世紀50年代，至今使用完好。而橡膠壩的壽命僅為15～20年，且更換頻繁，維護成本高。液壓倒臥壩在使用壽命和維護成本上優于其他形式的門、壩。③立壩蓄水、臥壩泄洪，操作靈活。一站式按鈕操作，單門葉可在30秒完成升降，啟閉速度快，操作技術簡單易學；在失電狀態下，可手動降壩，保證安全行洪；一孔一閘，分區控制，根據需要整體或單幅操作壩面；在短時間內，可以任意調節擋水高度。④壩形優美，立壩是利用門頂過水，壩頂高度能夠調節，日常過水可形成人工瀑布景觀。當上游有漂浮物時，下游水質惡劣，只要打開其中一扇閘門，即可排除上游漂浮物，沖洗下游水面。

（2）社會層面上。液壓壩項目的實施將有效地維護和改善城市水網生態系統，促進生物多樣性保護，實現人與環境的有機融合，進一步改善周邊市民生活、工作、休閑環境，同時也提升了周邊地塊的使用價值，對蚌埠市城市發展，改善席家溝沿岸乃至整個蚌埠市的融資環境具有十分重要的意義。

三、應用遠景

該液壓壩項目從2017年1月建設，5月底投入使用。截至目前，運行效果良好。液壓壩力學結構科學合理，具有投資低、使用壽命長、維護成本低、操作靈活、運行安全穩定、景觀效果獨特等諸多優點，在平原地區低水頭河道治理攔水工程中具有廣泛的應用前景