水力自控翻板閘在漢中城市水生態(tài)文明建設(shè)中的應(yīng)用

楊曉永 楊利霞 雷保壽

漢江是陜西漢中城市的靈魂和依托,近年，漢中先后建成了大部分城市堤防、漢江城市橋閘、天漢大橋等工程，基本形成了漢中一江兩岸東會(huì)客廳，在促進(jìn)水生態(tài)文明建設(shè)和地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展方面發(fā)揮了重要作用。但是，隨著龍崗大橋建成通車，大橋上下游河段枯水季節(jié)河灘裸露，嚴(yán)重影響了城市環(huán)境，為促進(jìn)漢江生態(tài)修復(fù)，進(jìn)而形成漢中一江兩岸西會(huì)客廳，推動(dòng)漢中旅游、經(jīng)濟(jì)的全面發(fā)展，市委、市政府決定在龍崗大橋下游1.5km處建設(shè)二級(jí)蓄水閘一座。

水力自控翻板閘原理

二級(jí)蓄水閘根據(jù)其主要功能、防洪安全、漢江泥沙特性等因素選取了水力自控翻板閘、橡膠壩、平面鋼提升門三種壩型進(jìn)行比較，水力自控翻板閘在相同的蓄水景觀長(zhǎng)度、面積和庫(kù)容前提下，以工程造價(jià)低、運(yùn)行管理無(wú)需人值守等特點(diǎn)明顯勝出，最終確定二級(jí)蓄水閘采用水力自控翻板閘壩形式。

水力自控翻板閘門的工作原理是杠桿平衡與轉(zhuǎn)動(dòng)，閘門利用水力和閘門重量相互制衡。當(dāng)作用在閘門門葉上的水壓力與水流對(duì)閘門門葉的摩擦力對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)中心力矩的和大于閘門門葉自重與運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的阻力對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)中心的力矩之和時(shí)，閘門開(kāi)啟度自動(dòng)加大，直至兩組力矩和相等。閘門在新的開(kāi)啟度位置保持平衡，反之亦然。

水力自控翻板閘的特點(diǎn)

①隨上游來(lái)水量的增加（或減少）而準(zhǔn)確及時(shí)地自動(dòng)加大（或減小）閘門開(kāi)度，無(wú)需人為操作，不需外加動(dòng)力，投資省，造價(jià)低；②洪水過(guò)程結(jié)束后能準(zhǔn)確及時(shí)地自動(dòng)攔截洪水尾水，保住水資源，也為下游枯水期預(yù)留部分水量；③閘門啟動(dòng)后，形成門頂、門底同時(shí)泄流，門頂溢流能使漂流物順利過(guò)閘，門底射流流速高，便于推移質(zhì)過(guò)閘；④同一樞紐上的所有翻板閘門基本能夠在水力作用下同步開(kāi)啟，不會(huì)發(fā)生單寬流量集中的現(xiàn)象，有利于下游穩(wěn)定河床；⑤通過(guò)門頂、門底的水流相撞，可消耗一小部分余能，有利于消能防沖；⑥相鄰水力自控翻板閘門之間一般不需要設(shè)置閘墩，即使要設(shè)置閘墩，其間距也很大，一般達(dá)20~50m，而閘墩的厚度只有0.3~0.8m，基本不縮窄原河寬，因此對(duì)水流阻礙小，過(guò)流能力強(qiáng)；⑦基本不改變天然河流斷面上的單寬流量分布，不改變天然河流的河勢(shì)與泥沙輸運(yùn)；⑧施工期短，水力自控翻板閘的面板、支腿、支墩等均為鋼筋混凝土預(yù)制構(gòu)件，可與閘壩基礎(chǔ)同步進(jìn)行構(gòu)件的預(yù)制工作，待閘壩基礎(chǔ)完成后即可進(jìn)行安裝。

漢江水力自控翻板閘在漢中城區(qū)段的應(yīng)用

漢中城區(qū)段二級(jí)蓄水閘采用水力自控翻板閘壩形式。工程主要建設(shè)內(nèi)容為：在漢江左岸45+222.1m，右岸44+647.7m處（龍崗大橋下游1.5km處，與漢中市規(guī)劃建設(shè)的金牛路一致）建設(shè)水力自控翻板閘壩工程一座，正常蓄水位505.5m，共75扇C30混凝土預(yù)制閘門，閘門尺寸7.0m×3.0m（寬×高），閘壩總寬度530.2m，溢流凈寬525m，閘壩順?biāo)鞣较?7.3m，總庫(kù)容735.5萬(wàn)m3,景觀水面長(zhǎng)度3.94km，景觀水面面積188.8萬(wàn)m2，總投資8 000余萬(wàn)元。工程于2013年4月開(kāi)工建設(shè)，預(yù)計(jì)2014年汛前主體工程完工，2014年年底全面竣工。

工程建成后，將大大改善漢中濱江區(qū)段的自然生態(tài)環(huán)境，但應(yīng)著重考慮好以下幾個(gè)方面：①為保護(hù)河道及翻板閘安全，應(yīng)嚴(yán)禁在城區(qū)河段采礦、采砂，盡早編制河道采砂規(guī)劃；②為維護(hù)水面清潔，建議城區(qū)污水集中到污水處理廠后，排到漢江橋閘下游；③翻板閘運(yùn)行初期，加強(qiáng)閘址及上下游河道的河勢(shì)監(jiān)測(cè)，汛前對(duì)閘門進(jìn)行檢修，確保汛期防洪安全。

水力自控翻板閘門原理獨(dú)特，運(yùn)行安全，施工簡(jiǎn)便，造價(jià)合理，尤其是自動(dòng)啟閉，自控水位準(zhǔn)確，運(yùn)行省人、省事、省時(shí)、省力，針對(duì)當(dāng)前水資源短缺，防洪安全責(zé)任重大，可廣泛應(yīng)用于城市河道的綜合治理工程中，值得大力推廣。