生态气囊支撑坝在渭河咸阳城区段水面景观工程的应用

生态气囊支撑坝在渭河咸阳城区段水面景观工程的应用

东海

咸阳市水利工作队陕西省咸阳市712000

摘要：本文重点阐述了生态气囊支撑坝（文中简称“气盾坝”）和橡胶坝从多个方面分析研究，结合咸阳城区段渭河特性及项目地处环境等因素，最终变更选定了气盾坝作为渭河咸阳城区段水面景观工程上的挡水建筑物。

关键词：气盾坝；工程；渭河；应用

1前言

近年来，国内各地河道整治项目陆续实施，通过对河道治理修建挡水建筑物，以形成优美的城市生态景观，达到生态、经济、社会等多种效益共赢。渭河流域上的挡水建筑物多以橡胶坝为主。这些年都有过维修或更换情况，所以新型替代产品急于进行推广，近几年新推出的挡水坝有钢坝闸、液压活动坝、气盾坝，本项目在对橡胶坝进行考察时，无意间接触到气盾坝，当时就被这种新型挡水建筑物所吸引。气盾坝由美国发明，在美国已经应用30多年。我国多年前开始引进以代销形式进行推广，鉴于价格昂贵，推广缓慢。近年我国引进了美国专利技术并发展为国产，使得价格大幅降低，开始得到有效推广应用。它是由一组气囊作为支撑，临水面采用钢板制作挡水盾板，通过给气囊充气和排气，实现盾板挡水及泄水的一种新型挡水建筑物，外形轻巧简单，作为水利部水利技术推广的产品，在河道治理工程中正在逐步推广使用。当时本项目是国内规模最大的气盾坝工程，属西北地区首例，目前该坝高仍居西北第一。

2项目概况

渭河咸阳城区段综合整治水面景观及滩面生态治理工程（咸阳湖二期工程）是全省渭河综合整治工程的重要组成部分，也是咸阳市委、市政府顺应民意决策实施的民心工程。规划理念是在保障河道行洪及城市防洪安全的前提下，修建挡水工程，强调生态性、突出人文性，既形成优美的水景观、滨河生态景观，又充分考虑市民的休闲运动场所及其他功能，达到生态景观廊道和体育休闲健身廊道有机结合，使美丽渭河“动”起来。工程范围上起西宝高速桥上游约3公里，下至上林桥下游约2公里，全长16.82公里。建设滨河运动区、城市休闲区、钓鱼台湿地景观区、沣渭湿地景观区、滨河观光区五处滩地功能区。其中，咸阳湖上游左岸7.26km以滩区治理和水面景观为主，主要建设内容为：疏浚平整、扩宽主河槽；修建护滩工程；新建长300m、高4m的气盾坝一座及控制室一座。

3两种坝型的比选

（1）河道防洪方面：两种坝型塌坝时都能紧贴河床，不碍洪，跨度较大，中墩较少。在渭河河道都能够实现及时塌坝的特点，能够保证河道行洪安全。

（2）使用寿命方面：橡胶坝坝袋长期暴露在外，受日光照射、水流冲刷等易老化，行洪时泥沙或者水中漂浮的杂物会对坝袋产生磨损，严重时可能会破坏坝袋，需定期进行检查维护，使用寿命一般为10-20年。气盾坝是由盾板挡水、气囊支撑组成，无论立坝或塌坝气囊都隐藏在盾板之后之下，行洪过流时的漂浮物和滚石等要越盾板而过，从而保护了气囊和附属系统不受水流夹杂物的冲刷和接触；其使用寿命约30-50年左右。

（3）塌坝时间方面：橡胶坝的坝袋与气盾坝的充气囊体均由控制站控制，充水式橡胶坝必须依靠泵站内的双吸水泵强制排水，一般塌坝时间为1h～1.5h；气盾坝的充气囊体可打开阀门自排气体（不受停电影响），一般塌坝时间为30min左右，气盾坝塌坝时间比橡胶坝短。

（4）节能环保方面：充水式橡胶坝立坝时需要修建大型蓄水池，需要征用土地修建控制泵站（占地面积较大，本项目原设计中需征地8亩），并增加供水设备与充排水管路；气盾坝则通过风机充气（一般空压机也可以），占地面积小（一般200㎡足够），利用空气资源较充水橡胶坝具有环保性。

（5）景观效果方面：橡胶坝外形轻巧美观、色彩鲜艳、造价适中，广泛应用于风景区河道内，可发挥挡水、泄洪等综合效益。气盾坝是钢板与橡胶气囊的结合，坝面外形为曲线形（型似盾板），下部为橡胶气囊支撑，气囊同样具有橡胶坝的优点，坝顶溢流更能形成直落瀑布，景观效果更好。

（6）排沙防淤方面：塌坝运行时，洪水和泥沙均能顺利排至下游。橡胶坝会在中墩和边墩的位置连接处产生少量泥沙淤积。气盾坝塌坝时盾板完全贴附于底板，阻水高度不足10cm；

（7）造价方面：橡胶坝和气盾坝同样的坝高与坝长情况下，气盾坝比橡胶坝造价较高。

（8）运行方面：橡胶坝操作较复杂，人员配置多，运行管理成本相对较高；气盾坝控制操作系统简单，控制室规模小，人员配置少，运行管理成本低。

综上对比分析，气盾坝具有以下明显特点：（1）安全性高。钢制盾板充分保护了充气气囊，不会被大型漂浮物的破坏；（2）使用寿命长。一般可达30-50年，充气时间和排气时间都很短，能够实现及时塌坝的特点；（3）生态景观效果好。坝顶溢流形成瀑布，十分美观；（4）清污排淤能力强。塌坝时盾板完全贴附于基础，阻水高度不足10cm；（5）运营成本低。控制系统简单，控制室规模不需要太大，日常运行管理2人即可；（6）适用范围广。适用于各种复杂的河道，适用于城市美化建设。从以上多个方面对气盾坝和橡胶坝的综合论证分析，最终选定气盾坝作为本项目的挡水建筑物。

4运行状况及建议

国内已建成的气盾坝项目都运行时间较短，国内还尚缺标准或行业标准。结合本项目实际，有待改进优化几点：（1）下泄流量较小时，气囊就暴露出瀑布水帘外，影响景观效果；（2）气盾坝一般都在城区段修建，作为一道城市景观，盾板和气囊的色彩建议多样化；（3）盾板和中墩接触部位的止水形式和材料有待改进；（4）限位带在立坝正常高度时是笔直的，若低于正常高度运行时，则限位带就松懈弯曲，影响美观效果；（5）气囊上的开孔区域应与充气区强制隔离，避免存在开孔不当引起的气囊漏气。

5结语

本项目结合地理位置及河道特性，从多个方面综合分析，最终确定气盾坝作为变更后的挡水建筑物。气盾坝除一次性投资高于橡胶坝外，其余各方面均优于橡胶坝。从长远看气盾坝发展优势相当大，毕竟运行成本大大降低，受行业青睐。自本项目建成以来，接待观摩学习的各地行政部门以及设计单位接踵不止。良好的市场反响将实现气盾坝在陕西、乃至西北地区的有效推广。

参考文献

[1]马桂红.泾河蓄水方案挡水建筑物比选分析.[TV66].陕西水利，2016，5，新总202期。