液壓升降壩在城市內(nèi)河治理上的應(yīng)用

□王玉霞（商丘市水利建筑勘測設(shè)計院）

1 概述

在水利水電工程建設(shè)中，水閘、橡膠壩、翻板門壩等活動壩是攔河建筑常用的類型，近年來，隨著社會發(fā)展以及城市河道治理中對攔河建筑物的景觀和安全性能要求的不斷提高，液壓升降壩作為一種新型可調(diào)控溢流閘門，得到較大應(yīng)用。

橡膠壩是目前全世界用的最多的活動壩，具有結(jié)構(gòu)簡單、施工期短、造價低、壩袋抗震性能好、節(jié)省鋼材等優(yōu)點，尤其是壩袋能自由升降或塌落、蓄泄控制自如，以及寬度大、景觀協(xié)調(diào)性好、壩頂可溢流等特點，使橡膠壩在城市內(nèi)河治理中得到更為廣泛的應(yīng)用。但橡膠壩的壩袋是合成橡膠和合成纖維的組合體，受空氣、日光、水的作用，易老化且易被尖銳物刺破，同時運行時沖水升壩或放水榻壩時間長，影響快速截留或泄洪，給河道行洪帶來一定的安全隱患。

翻板門壩作為一種新型節(jié)能閘壩，由基礎(chǔ)固定壩和翻板閘門（水力自控翻板閘門或機械控制翻板閘門）組成，其水力自控翻板閘門啟閉的基本原理是杠桿平衡與轉(zhuǎn)動，這種新型水閘巧妙地利用作用在閘門上的水壓力與閘門的自重來作為啟閉閘門的動力，因此無需其它外加能源，無需其它啟閉機械、啟閉機架與閘房，也不需要泵房。具有造價合理、節(jié)省三材、施工期短、啟閉完全由水力自控、準確及時、不需人員操作等優(yōu)點。但是翻板門壩存在很多問題，主要是：阻水經(jīng)不起特大洪水的沖擊；易被漂浮物卡塞或上游泥砂淤積，造成不能自動翻板而影響防洪安全；河床上游漂浮物無法清理，造成河道臟亂，影響環(huán)境；放水過程突然不平穩(wěn)，翻滾而下的洪水對下游河床及河內(nèi)生物有較大不利影響；洪水過后，翻板門再關(guān)上時，底部被沙石卡住，造成大量漏水。

液壓升降壩是最近幾年發(fā)展推廣的一種新型壩型，力學結(jié)構(gòu)科學、不阻水、不怕泥砂淤積；不受漂浮物影響；放壩快速，不影響防洪安全；結(jié)構(gòu)堅固可靠，抗洪水沖擊能力強。它在充分考慮傳統(tǒng)的活動壩型缺陷基礎(chǔ)上，保留了平板閘、橡膠壩、翻板門閘三種壩型的基本優(yōu)點：一是具有橡膠壩可控、緊貼河床不阻水特點；二是具有翻板門壩自控、任意保持水位高度特點；三是具有平板閘堅固耐用的特點。

2 液壓升降壩工作的基本原理

液壓升降壩工作基本原理：采用一排液壓缸直頂以底部為軸的活動攔水壩面的背部，實現(xiàn)升壩攔水，降壩行洪的目的；采用一排最底部可以伸縮的液壓桿支撐活動板面的背部，構(gòu)成穩(wěn)定的支撐墩壩結(jié)構(gòu)；采用小液壓缸與限位支撐桿組成的解鎖裝置，擋住（或放開）最底部可以滾動的支撐桿的活動構(gòu)件，形成支撐桿與液壓桿的相互交換，支撐桿起作用時，液壓桿可以不作用，以減少液壓設(shè)備的使用時間，增加液壓設(shè)備的使用年限；采用液壓感應(yīng)裝置，控制操作液壓系統(tǒng)，達到無人管理，根據(jù)洪水漲落，實現(xiàn)活動面板的自動升降。

液壓升降壩的構(gòu)造由弧形（或直線）壩面、液壓桿、支撐桿、液壓缸和液壓泵站組成。

3 液壓升降壩的產(chǎn)品優(yōu)缺點

3.1 優(yōu)點

3.1.1 投資低

壩高5m 以下采用鋼筋混凝土壩面，5m 以上可以采用弧形鋼門，基礎(chǔ)上部的寬度只要求與活動壩高度相等，同時液壓系統(tǒng)簡便，因此，工程成本較低。總成本只有同等規(guī)格的擋水閘約1/5。

3.1.2 適用范圍廣

活動攔水高度可以達到10m 以上，寬度不限。任何地質(zhì)條件的河床都行；重力壩壩頂?shù)膶挾仍僬p曲拱壩弧度再大都可以在上面建設(shè)；不怕泥砂淤積；不受漂浮物影響；放壩快速，不影響防洪安全。

3.1.3 結(jié)構(gòu)堅固可靠，抗洪水沖擊能力強

該壩壩面升起后，形成穩(wěn)定的支撐墩壩結(jié)構(gòu)，力學結(jié)構(gòu)最科學，不在河中設(shè)置支撐墩等任何阻水物體，活動壩面放倒后，壩體只高出原壩頂20cm，達到無壩一樣的泄洪效果。行洪過水、沖砂、排漂浮物效果都好。豐水期河床上看不見任何物體，既不影響防洪，也不影響航運。

3.1.4 維護管理費用極低，使用壽命長

該壩型無需人員住守管理。洪水暴漲達到設(shè)定的高度時，通過浮標控制，自動放壩行洪(該壩的自動放壩功能極其可靠，無人、無電、洪水快速暴漲等任何情況下都能絕對保證及時放壩行洪)。部件經(jīng)久耐用，不易損壞，更換容易，維護管理費用較低，產(chǎn)品設(shè)計使用壽命30-50a。

3.1.5 壩形美觀，人造瀑布

壩體弧形設(shè)計，壩面可噴色彩、圖案，活動壩面高度可隨意調(diào)節(jié)、演示。上游水量較大時形成瀑布景觀和水簾長廊奇觀，可供游人觀賞。

3.2 缺點

一是由于液壓缸鑲嵌于閘底板中，造成閘底板較厚，為了節(jié)省混凝土往往把閘底板做成非等厚度形式，受力分析較復雜；二是建造時需要預(yù)留較多孔，留待2 期澆筑，造成閘底板配筋圖較復雜。

4 液壓升降壩與傳統(tǒng)壩型的性能比較

液壓升降壩與傳統(tǒng)壩型性能比較，見表1。從工程投資角度來說，三種活動壩型投資相差不多，均較常規(guī)水閘節(jié)省；從泄洪和消能角度來看，液壓升降壩和橡膠壩較優(yōu)；從運行管理上說，在功能一致時，翻板壩的費用最優(yōu)，液壓升降其次；從穩(wěn)定性看，常規(guī)水閘和液壓升降壩最優(yōu)，翻板閘穩(wěn)定性較差。因此，液壓升降壩具備投資省、泄洪效果好、可靠性和自動化程度高等特點，比較適合北方缺水地區(qū)、冰凍嚴重和多泥沙河道特征。綜合確定商丘市內(nèi)河綜合整治工程攔河壩確定采用液壓升降壩。

表1 液壓升降壩與常規(guī)壩閘性能比較表

5 結(jié)語

通過液壓升降壩與傳統(tǒng)活動壩的性能比較，液壓升降壩克服了傳統(tǒng)活動壩的所有缺點，保留了3 種活動壩的所有優(yōu)點，具有明顯優(yōu)勢，是性價比最高的活動壩，未來進步空間：廠家改進液壓壩形式，減少預(yù)留2 期孔數(shù)量，簡化閘底板配筋。