橡胶坝在生态环境及综合治理工程中的设计与运行
橡胶坝在生态环境及综合治理工程中的设计与运行
摘要:结合敦煌市党河城区段生态环境及综合治理工程实践,介绍了橡胶坝的设计与运行管理,具有良好的社会效益和生态效益。
关键词:橡胶坝;生态环境;综合治理;敦煌市
党河城区段生态环境及综合治理工程是一个系统工程,涉及城市河道排沙防洪、灌溉、两岸景区美化以及工程用水的水体循环等综合性项目。工程本着既要改善市区河段生态环境,形成景观水面,又要充分节约水资源的治理原则,根据敦煌的自然条件,结合市区河道现状、党河水库及灌区现状,工程总体布局是在党河右岸的党河灌区总干渠引水进入市区河道,在约3.14km的河道内进行综合治理,使原来常年干涸无水、尘土飞扬的市区河道蓄起一片水面,造就一处景观,实现党河水源、灌区用水和工程水体水系一体化。
工程包含三部分,一是水源部分,二是市区河道综合治理,三是蓄水区水体汇入灌区再利用部分,既充分节约了水源,又使市区河道形成优美的生态景观,同时尽量降低了工程对党河灌区的影响。在蓄水区的末尾堆沙坝设闸引水,将蓄水区的补水通过自流方式汇入党河灌区的北干渠,再用于灌区灌溉。
工程的治理目标:在不影响河道原有功能、保证防洪安全的前提下,修建橡胶坝等建筑物拦蓄景观水,并对河道两岸进行绿化、美化和亮化,把党河城区河段建成集水利、绿化、旅游休闲等多功能为一体的环境优美、风景秀丽、历史文化特色鲜明的生态园林景区,市区防洪标准达到50年一遇。
1坝型选择
河道挡水、泄水建筑物主要形式有水闸、橡胶坝、翻板闸门及砌石或混凝土低坝等。本工程设计经过对阻水与否;漏水、止水;抗震性;对地基要求;运行管理;景观效果;坚固性、耐久性;排沙防淤;对气候的适应性;施工难易和工期;投资等多方面进行了分析比较。鉴于橡胶坝具有以下几个主要优点:防洪安全得到有利保障;泥沙淤积可以得到基本解决;色彩、外形美观,易同两岸景观工程协调、保证整个城市环境和谐、现代、美观;橡胶坝坝袋的修补技术非常方便、快捷、易于掌握。
本项目参考已建工程经验,为与整个治理工程及市区环境协调,工程挡水、泄水主要建筑物采用彩色橡胶坝。
2橡胶坝布置
根据敦煌市景观要求,同时考虑该河段的河势,从易于引水和坝的安全性综
合分析,1#橡胶坝坝址选择在党河西大桥上游约489.25m处,2#橡胶坝坝址选择在党河西大桥下游约710.75m处。采用的橡胶坝与跌水坝间隔布置方案,共布2道橡胶坝,2座橡胶坝之间的间距为1 200m。
3橡胶坝设计
3.1橡胶坝底板顶高程及坝高确定
治理段河床主要由砂壤土、砂卵石及泥岩组成,河床质组成颗粒较粗,较为耐冲。由于橡胶坝采用钢筋混凝土底板,应避免底板高程过高,硬化河床,影响河道过洪能力。因此,根据《橡胶坝技术规范》,橡胶坝底板高程应以河槽深泓线为基准,其底板高程不高于深槽平均高程。
1#橡胶坝处疏浚后的河床高程为1 137.32m,从不影响河道过洪方面,以及为保护坝袋应具备一定的拦砂能力方面考虑,坝底板设计高程比疏浚河床高程抬高0.20m,即1#橡胶坝底板顶高程为1 137.52m,2#橡胶坝底板高程确定原则与1#橡胶坝主坝底板相同,坝底板设计高程比疏浚河床高程抬高0.20m,坝底高程为1 135.73m。
3.2橡胶坝规模
经过布置,各道橡胶坝规模见表1。参数如下:
3.3坝袋设计
橡胶坝有充水、充气2种形式,在蓄水区运行过程中,需不断补水,则橡胶坝坝顶始终处于溢流状态,而充气式橡胶坝在坝顶溢流时,震动较大。因此,从运行安全角度出发,设计采用充水枕式,双锚线布置,螺栓锚固型式的充水橡胶坝。坝袋主要技术参数见表2。
3.4锚固结构设计
党河为多泥沙河流,为坝袋运行稳定及避免泥沙进入坝袋底部磨损坝袋,设计采用双锚线布置。考虑施工方便及结构安全,采用螺栓锚固。
3.5土建设计
橡胶坝段沿河道方向主要由以下几部分组成:上游宾格笼石防冲段、钢筋混凝土铺盖段、钢筋混凝土坝袋底板段、钢筋混凝土消力池段、下游宾格笼石防冲段等。
1#主坝各组成部分总长度为39m,其中上游宾格笼石防冲段长6m、铺盖段长5m;橡胶坝底板段8m,厚1m;跌坎段长5m;消力池段长5m;下游宾格笼石防冲段10m。
2#主坝各组成部分总长度为43m,其中上游宾格笼石防冲段长6m、铺盖段长5m,橡胶坝底板段9m,跌坎段长8m,消力池段长5m,下游宾格笼石防冲段10m。
3.6控制与观测系统设计
3.6.1充排水设计
根据本工程水情预报,上游50年一遇洪水沿程到达工程区时间约5h。为确保工程运行安全,要求橡胶坝塌坝时间控制在2h以内。
由于充排水时间较短,用1个进出水口容易引起坝顶泄流时偏流、坝袋振动、拍打、坝肩起坝困难等,如果对坝高控制不力,将对蓄水构成影响,因此1#橡胶坝每个坝段各设计2个充排水口,2#橡胶坝设计2个充排水口。
3.6.2坝袋安全监测设施
为避免超压造成坝袋破裂,在每坝段均需设置超压溢流管。1#、2#橡胶坝超压溢流管均设在橡胶坝左边墙顶部,超压溢流管管径为0.30m,管口高为1.30倍坝袋高。
在每坝段坝袋端部均设排气孔,用于排出坝袋内残存的气体。
本工程橡胶坝监测主要有坝袋内水压、坝袋上下游水位。
①坝袋内水压观测:在每个橡胶坝袋内设置水压测量装置,从基础底板埋管引至控制室;由测压装置读取数据,各橡胶坝基础底板埋设2支压阻式水位计。
②坝袋上、下游水位观测:分别在各橡胶坝上下游侧设标尺,并在边墙埋管引至控制室,由测压装置读取数据。
4效益分析
4.1社会效益
工程建成后,昔日荒芜的河滩将被一片人工湖泊和绿地所代替,绿化了城市、美化了环境,为市民提供了一处优美的休息娱乐场所,提高了市民生活质量。增强了市民爱市、建市意识,促进文明建设的发展。同时也将对促进旅游业的发展,提高敦煌市知名度发挥作用。工程突出一个“水”字,强化一个“绿”字,体现一个“美”字,增加了人和自然的亲和性,改善了市民的生存环境,有利于居民生活质量的提高,实现敦煌社会、经济、环境的协调发展。
4.2生态效益
本项目的主要目的是改善市区生态环境质量,最大可能的保持生态平衡,以促进经济建设的发展,工程实施后,将具有美化市容、调节气候、涵养水源、净化空气和土壤、减弱噪声、降低灰尘以及为居民提供优美、舒适的生活环境和娱乐健身场所等多种功能。