摘要：本文以延河河庄坪拦沙坝工程为例，分析了河道现状情况，介绍了拦沙坝建设的必要性，工程布置及建筑物，坝型选择，控制方式，为类似工程提供了参考和依据。
关键词：合页活动坝；工程布置；坝型选择；控制方式
1工程简介
1.1工程现状
河庄坪合页活动坝位于宝塔区河庄坪镇陈团沟沟口过水桥上游50m处延河河道上。延河是一条多泥沙、季节性河流。延河流域不但洪水发生频繁，且水流含沙量高。从延安城区已建成的延大橡胶坝、宝塔山橡胶坝运行情况看，两坝库区淤积严重，已经一定程度影响到河道的安全行洪。因此，延河泥沙已成为延河（延安城区段）综合治理工程中需要重点解决的问题之一。
按照现在的运行方式，非汛期的延河泥沙很大一部分淤积在城区橡胶坝库区内，严重影响主城区的安全行洪。即便是每年实施清淤，但由于位于主城区内，施工对城市的环境卫生、道路交通等造成很大的影响。因此，修建河庄坪拦沙坝意义重大。
1.2工程建设的必要性
1.2.1工程建设是完善防洪体系的需要
由于延河的输沙量比较大，河道内淤积比较严重，严重地影响着河道的正常行洪要求，因此应尽早对该河道进行整治，建立一个完善的防洪体系。
1.2.2工程建设是改善城市生态环境的需要
在保证城市防洪安全的前提下，通过对延河上游进行拦沙，减小河道淤积量，提高河道水质，形成碧水绿地。工程的实施对维系城市水体，提高城市人居环境质量，为市民营造一个修身养性的人居环境，建成“两山翠绿，碧水中流”的新延安。
1.2.3工程建设是社会经济发展的需要
该工程的建设能净化、美化、亮化城市环境，为城市经济的发展提供基础性支持，同时工程的实施可拉动城市旅游业的发展，由其是对延安圣地河谷金延安城市旅游综合体的衬托，以此加强其它行业的互动性，实现社会经济的可持续发展。
2工程布置及建筑物
2.1工程等别及主要建筑物级别
根据《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL252-2000），合页活动坝主要通过调节河道水位存蓄水量为城市水景观服务，无防洪和其他兴利任务，根据“水利水电工程分等指标”，合页活动坝工程等别为IV等。
根据《水闸设计规范》（SL265-2001），工程等别为IV等对应主要建筑物级别为4级，次要建筑物级别为5级。
2.2闸址选择
为使水流条件平顺，确保坝的运行安全，坝址应避开河道弯道；为节约投资，减小坝长，坝址应选择在河道较窄处，所以河庄坪拦沙坝选在宝塔区河庄坪镇陈团沟口过水桥上游50m处，距离城区更远，清淤施工影响小。
2.3坝型选择
结合工程实际，需在狭窄河道修建工程以抬高水位，同时具备泄洪功能且应尽量降低对原始河道行洪的不利影响，不宜缩减河道行洪断面，橡胶坝能够满足上述运用要求，但延河泥沙含量极高，汛期过后泥沙掩盖坝袋，坝袋无法冲水，需人工清理泥砂，而人工清淤极易损坏坝袋，实际运行的宝塔山橡胶坝即为例证，因此，橡胶坝在延河城区段运行存有困难。
翻板闸能根据上游水位自动调节，造价低，结构简单，施工期短，管理运行方便，但也存在很多问题：一是阻水，经不住特大洪水的冲击，易被洪水冲毁，全国每年都有大批翻板闸被洪水冲毁；二是易被漂浮物卡塞或上游泥沙淤积，造成不能自动翻板而影响防洪安全；三是洪水过后，翻板闸再关上时被异物卡住，造成大量漏水，无法正常蓄水工作； 四是上游漂浮物无法清理，使河道脏乱。延河城区段河道狭窄，不适于阻水相对较大的闸坝，且延河淤泥问题对翻板闸运行极为不利，因此，延河城区段拦蓄水建筑物不宜采用翻板闸。
结合工程特点及挡水高度，采用常规的平板闸门和弧形闸门，运行调度灵活，通过闸门不同组合的开启调度方式，可以渲泄各种频率的洪水，缺点是金属结构及土建工程量较大，投资成本高昂，施工较复杂，工期较长。虽然运行安全，但存在管理繁琐，价格昂贵、运行费用高等缺点，同时，不能排泄水面漂浮物，外观不够美观，不利于与水景观协调。
因此，针对延河泥沙淤积严重、挡水高度不大、启动频繁等特点，重点比选钢坝闸、合页活动坝这两种运用成熟的活动坝。
钢坝闸是底轴驱动翻板闸门，通过两侧液压启闭机启动臂驱动底横轴转动，从而带动闸门作弧形运动，并由锁定装置控制闸门的开启角度。
合页活动坝亦是底轴翻板闸门，但通过坝下游液压缸来支撑坝面使闸门围绕底轴作弧形运动，实现升坝挡水，降坝行洪目的。
合页活动坝和钢坝闸、气盾坝综合比较见表3-1。
经上述比较分析，合页活动坝力学结构科学、不阻水、不怕泥砂淤积，不受漂浮物影响，放坝快速，不影响防洪安全，结构坚固可靠，抗洪水冲击能力强，能任意保持水位高度，象钢坝闸一样坚固耐用，同时工程投资较低，维护方便。
因此本工程拦河坝采用合页活动坝。
3.4工程布置
根据工程区河段的实际情况，本次设计采用合页坝作为拦沙坝，河庄坪合页活动坝高度3.5m，总净宽110.7m，单扇宽度6.15m，共计18扇。拦沙库容24万m3，回水水面面积10万m2，回水长度1800m。合页坝剖面见图2。
表3-1 合页活动坝与钢坝闸比较特性表
图2
a.上游混凝土铺盖段
采用钢筋混凝土结构，底板厚度0.5m，底板高程974.20m，顺水流方向长度10.00m，铺盖两侧为扶臂式C25钢筋混凝土翼墙，墙顶高程同堤顶高程为980.20m。
b.闸室段
闸孔净宽110m，闸室顺水流长为9m，闸顶高程977.70m，闸室底板厚度为0.7m，底板齿墙深度0.6m。边墙采用钢筋混凝土结构，墙顶高程980.20m。
c.消力池
消力池为钢筋混凝土结构，结合合页活动坝底板布置特点，设消力池池深1.00m，长11.00m，底板厚度0.50m，消力池下游段底板内布设排水管，排水管采用φ80mm的PVC管，梅花形布置，间排距为2.00m，底板下设0.45m厚的反滤层。两侧翼墙为扶臂式C25钢筋混凝土翼墙，墙顶高程980.20m
d.海漫段
海漫段为格宾石笼结构，顺水流长度10.00m，格宾石笼厚度0.40m，砂砾石垫层厚度0.10m，两侧为扶臂式C25钢筋混凝土翼墙，墙顶高程980.20m。
4合页活动坝运行控制方式
4.1控制系统设置三种控制方式
各种操作方式之间的互锁：各控制柜面板上的红色蘑菇头“急停”按钮在任何操作方式下都是有效的。其它控制按钮都存在各操作方式间的互锁，即只允许一种控制方式控制，控制优先级从左到右为：手动控制、自动控制、远程控制。
当现场控制系统的“工况选择”开关拨到“手动控制”位置时，即分别对每扇坝面进行分布控制。
4.1.1手动控制（现场控制系统分别控制）
手动控制可在脱离PLC的情况下手动控制油泵和各升降电磁阀得电。该工况主要应用于设备安装调试或设备检修。现场控制系统通过控制转化开关可完成手动控制。
4.1.2自动控制（现场控制系统联动）
当现场控制系统的“工况选择”开关全部拨到“自动控制”位置时，现场控制单元对坝面进行自动控制。
自动控制即通过PLC程序对系统油泵及每扇坝进行自动控制。本工程中对合页活动坝的控制是：先启动偶数合页活动坝再启动奇数，每扇坝升到规定高程后，方可操作下一扇，（可根据现场情况实现起坝顺序，）自动控制液压站故障停机等保护功能，并具有下滑回升等功能。
4.1.3远程控制（集中控制系统控制）
当现场控制系统的“工况选择”开关拨到“远程控制”位置时，留有以太网接口与集控室上位机数据通讯采用GPRS数据传输，可接受上级启闭操作命令。
5结语
本文以延河河庄坪合页活动坝工程为例，分析了延河河道淤积现状，提出了拦沙坝建设的必要性，详细介绍了工程布置形式，坝型选择，运行控制方式，进一步为同类城市水景观工程的应用提供了借鉴经验。
参考文献
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[2]罗希，杨祖强.论景观水利向生态水利发展偏离性和发展方向[J].水电与新能源,2013,109(4):171-174.
论文作者:蔡明明1, 李合香2
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/13
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