钢坝在河道生态景观工程中的应用论文_杨超,胡萍

重庆市渝西水利电力建筑勘测设计院永川 402160

摘要：随着建设水生态文明的发展，河道景观蓄水的需要越来越高，景观拦河坝既要满足河道景观要求，又要满足行洪安全，钢坝兼具两方面优势。

关键词：河道生态；景观；钢坝

1 工程概况

本工程位于南川区凤嘴江，为乌江左岸支流，发源于南川区金佛山，流经涪陵区和武隆县，至武隆县兴顺乡，汇入乌江。工程河段以上集雨面积620km2，河道长度L=57.97km，河道比降J=6.04‰，工程以上10年一遇洪峰流量923m3/s。当地政府整体规划，打造凤嘴江完整的水系景观，使局部形成宽阔的水面，使整个河道富有灵性，需要在河道新建景观坝。

2 景观坝型比选

（1）滚水坝

滚水坝由砌石坝体和两岸联接建筑物组成，其主要优点如下：

1）工程设施简单，施工方便，造价较低；

2）筑坝材料为天然石材，较之混凝土、橡胶和钢板等其它建筑材料给人的感观会有更好亲和力；

3）平面可布置成曲线型，顺水流方向可布置成台阶状，能够形成一定的瀑布景观，有水流潺潺的声音效果，同时也给人以蜿蜒、错落有致的视觉感观；

4）石质滚水坝有利于跟后期的景观打造有机结合。

缺点是这种低坝一般只能通过坝顶溢流来满足洪水渲泄，对洪水位的调控能力很小，增大了河道的行洪压力。

（2）橡胶坝

主要由坝体混凝土底板、拦水橡胶充水囊和两岸联接建筑物等组成，其主要优点如下：

1）工程设施较简单，施工方便

2）通过充气阀能够调节橡胶坝体内的气囊压力，达到调节坝高的作用，从而能够最大程度的减少建坝对原天然河道行洪的影响；

3）能够形成一定的瀑布景观

主要缺点是橡胶坝建成后，要建地下控制室，并派专人值守，后期管理较为麻烦且费用较高，冲放水时间较长；容易受到冲积物、石块、玻璃损坏；太阳暴晒容易老化，使用寿命低，一般10～15年。

（3）水力自动翻板闸

水力自动翻板闸由坝体混凝土底板、钢闸板门叶和混凝土闸墩等组成。不需要任何外力和人工伺服机构，完全由上游来水量自动实现门叶的开启和闭合。主要优点是洪水位调节运行管理方便。

缺点是与周边环境难以协调，略显生硬，平时不能形成瀑布景观。同时也存在对天然河道行洪的影响，造成闸址处水位雍高，对上游行洪造成压力。

（4）钢坝

钢坝是一种新型可调控、溢流闸门，适合于闸孔较宽而水位差比较小的工程。钢坝单宽可以比较宽，省去数孔闸墩，结构简单，节省投资，而且可以立门蓄水，卧门排洪，还可以利用闸门门顶过水，形成人工瀑布的景观效果。

钢坝的设计使用寿命可长达50～60年，不易损坏，采用启闭机启动，启闭速度可达1～2m/min，一般工程不超过两分钟即可完成升坝或卧坝，可有效的保证突发洪水及时泄洪，不影响行洪安全。

钢坝绕底轴向下游倾倒，卧坝时淤积的泥沙被水流冲向下游，不可能形成阻塞。

钢坝具有寿命长，不易损坏，管理维护简单方便，运行安全可靠，不淤积泥沙、低能耗、可调节等特点，对行洪安全无影响，同时打造景观效果，综合分析，本次推荐景观钢坝。

3 钢坝设计

钢坝工程是依据景观蓄水要求及坝址地形、地质等综合考虑布置，主要由钢闸门、铺盖、坝基、消力池、海漫、配套液压启闭设备、控制系统、液压站及排水、供油管道、电缆、电缆管及控制室等组成。

钢坝底板高程577.80m，坝宽25m，坝高3.0m，设计正常挡水位560.80m；钢坝上游设置铺盖，长8.0m，底板厚1.0m，采用C25钢筋混凝土结构，以强风化中上部为持力层，下设0.1m 厚C15混凝土垫层，上游设置齿墙；坝基长7m，底板厚1.9m，采用C25钢筋混凝土结构，以强风化中部为持力层，下设0.1m 厚C15混凝土垫层；钢坝下游设置消力池，长11.0m，底板厚1m，采用C25钢筋混凝土结构，以强风化中上部为持力层，下设0.1m 厚C15混凝土垫层，尾端设置齿墙。

消力池底板设置间排距2×2mφ75PVC排水管。底板分缝间距为12.0m，采用橡胶止水，缝内填沥青杉木板；消力池尾端设置干砌块石海漫，长10m，厚0.5m，海漫底部设置反滤层，自下而上依次采用：0.1m厚d=0.25～1mm细沙+ 0.1m厚d=1～5mm中砂+0.1m厚d=5～20mm碎石。

4 钢坝消力池的池长、池深设计

参照《水闸设计规范》SL265-2001，钢坝采用底流消能，消力池收缩断面水深、共轭水深、水跃长度、消力池长度、深度分别按下列公式计算：

（1）收缩断面水深Hc