淺談氣動(dòng)盾形閘門(mén)系統(tǒng)在水生態(tài)環(huán)境建設(shè)中的優(yōu)越性

【摘要】隨著城市生態(tài)文明的發(fā)展，人們對(duì)水生態(tài)環(huán)境建設(shè)及水生態(tài)旅游等的需求越來(lái)越大，城市河道中水閘和水壩等擋水建筑物得到廣泛的運(yùn)用，城市景觀(guān)水利工程發(fā)揮了巨大的效益，各類(lèi)景觀(guān)壩作出了重大的貢獻(xiàn)。近些年來(lái)出現(xiàn)的新型景觀(guān)壩—?dú)鈩?dòng)盾形閘門(mén)系統(tǒng)，其所具備的優(yōu)越性是其他的景觀(guān)壩所不能及的。以其形式新穎、環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行使用簡(jiǎn)便、性?xún)r(jià)比高、安全、美觀(guān)等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在各類(lèi)景觀(guān)壩中脫穎而出，在水生態(tài)環(huán)境建設(shè)、城市河流景觀(guān)水利工程中發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用。

【關(guān)鍵詞】水生態(tài)環(huán)境建設(shè)；景觀(guān)壩；氣動(dòng)盾形閘門(mén)系統(tǒng)；優(yōu)越性

1、序言

隨著城鎮(zhèn)建設(shè)的不斷發(fā)展，人們對(duì)生態(tài)環(huán)境的依賴(lài)和要求也越來(lái)越高，對(duì)城市河流的景觀(guān)建設(shè)也提出更多、更新的要求，城市內(nèi)的河流既是江河流域的分支，也是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分。隨著人民物質(zhì)生活水平的提高，人們更加注重城市生態(tài)發(fā)展建設(shè)。生態(tài)城市發(fā)展是20世紀(jì)80年代國(guó)際上提出的新的概念，是人們對(duì)城市未來(lái)發(fā)展的美好理論構(gòu)想。

城鎮(zhèn)水域規(guī)劃及改造已成為國(guó)內(nèi)外景觀(guān)規(guī)劃和城鎮(zhèn)生態(tài)建設(shè)的熱點(diǎn)，與傳統(tǒng)單一治理水域?yàn)槟康牡暮拥酪?guī)劃不同，現(xiàn)在城市水域規(guī)劃強(qiáng)調(diào)以生態(tài)為主線(xiàn)，將堤岸、水體、植被、濕地等眾多元素綜合考慮，進(jìn)行蓄水、防洪、恢復(fù)生態(tài)、娛樂(lè)休閑、經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)等統(tǒng)籌規(guī)劃。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)多座城市以河道改造治理為主的濱水區(qū)建設(shè)，已成為生態(tài)景觀(guān)規(guī)劃及設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。城市江、湖、河水域面積的擴(kuò)大工程，水生態(tài)恢復(fù)，生態(tài)水景觀(guān)工程，親水工程，水文化項(xiàng)目，引進(jìn)國(guó)際上通用的多天然河流整治概念，突出改造“邊灘、岸坡、水面、跨河建筑物”多方面生態(tài)恢復(fù)與立體景觀(guān)，將水作為城市文化載體和城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，把優(yōu)美的水生態(tài)環(huán)境作為城市文明的代言人。

2、水生態(tài)環(huán)境建設(shè)

在人類(lèi)面臨環(huán)境危機(jī)的背景下，隨著人們對(duì)生活環(huán)境要求的提高，綠色消費(fèi)及綠色運(yùn)動(dòng)席卷全球，生態(tài)旅游和生態(tài)環(huán)境等作為綠色消費(fèi)，一經(jīng)提出便在全球引起巨大反響，生態(tài)旅游及生態(tài)環(huán)境的概念迅速傳遞至全球，其內(nèi)涵也得到不斷充實(shí)，生態(tài)旅游就是以統(tǒng)籌自然與人類(lèi)和諧發(fā)展為準(zhǔn)則，以保護(hù)環(huán)境生態(tài)為前提，依托良好的生態(tài)自然環(huán)境和獨(dú)特的生態(tài)人文系統(tǒng)，按生態(tài)友好方式開(kāi)展生態(tài)教育、生態(tài)認(rèn)知、生態(tài)體驗(yàn)獲得身心愉悅的旅游及休閑方式。奔騰不息的江河，飛流直下的瀑布，碧波蕩漾的湖泊，雄偉壯觀(guān)的大壩，四季變換的灌區(qū)，風(fēng)光炫麗的濕地，這些水利風(fēng)景以其獨(dú)有的水利景觀(guān)，良好的水生態(tài)環(huán)境，豐富的文化內(nèi)涵，滿(mǎn)足了人們渴望回歸自然、重返綠水青山的精神需要，給人以?xún)?yōu)美和諧、陶冶情操的精神享受。

在2014年，國(guó)務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于促進(jìn)旅游業(yè)改革發(fā)展的若干意見(jiàn)》，提出要把旅游業(yè)培養(yǎng)為人民群眾滿(mǎn)意的現(xiàn)代服務(wù)業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，充分肯定水利在發(fā)展旅游中的重要作用，明確要求旅游要和水利等有關(guān)行業(yè)融合發(fā)展。目前，各級(jí)水利部門(mén)積極推動(dòng)水利風(fēng)景區(qū)與旅游、文化、體育、農(nóng)業(yè)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的交叉融合，為人民群眾提供更加多元化的水利生態(tài)環(huán)境及旅游產(chǎn)品。

一是保護(hù)修復(fù)水生態(tài)工程。牢固樹(shù)立尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然和堅(jiān)持綠水青山就是金山銀山的理念，水利風(fēng)景區(qū)的建設(shè)通過(guò)清淤疏浚、連通水系、水源調(diào)度、水源涵養(yǎng)等工程措施，顯著地提升水環(huán)境自?xún)裟芰Α⒏纳茀^(qū)域水生態(tài)。始終把水生態(tài)環(huán)境修復(fù)和保護(hù)放在重要位置，要求水利風(fēng)景區(qū)根據(jù)各地水資源條件、水系及河流分布情況、水生態(tài)環(huán)境工程的布局特點(diǎn)，工程與非工程措施進(jìn)行統(tǒng)籌兼顧，因地制宜，穩(wěn)步推進(jìn)水環(huán)境和水生態(tài)的恢復(fù)，收到明顯的成效。從水利風(fēng)景區(qū)的監(jiān)督檢查情況來(lái)看，景區(qū)內(nèi)的水質(zhì)、水環(huán)境、水生態(tài)質(zhì)量均得到明顯改善，水質(zhì)普遍提高一至兩個(gè)級(jí)別，恢復(fù)和發(fā)展了生物的多樣性，負(fù)氧離子大幅度增加，空氣清新，節(jié)能減排效果明顯。

二是加大城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)和河道治理。自古以來(lái)，我們的祖先就在大江大河邊繁衍生息，在三山五岳間縱橫馳騁，創(chuàng)造出了光輝燦爛的華夏文化。縱觀(guān)國(guó)內(nèi)歷史名城，大多依山而建、傍澤而生，山水相攜，使城市得以發(fā)展、文明得以傳承。山與水，成為了城市誕生和成長(zhǎng)的搖籃，成為了城市發(fā)展的靈魂。近年來(lái)，我國(guó)以城市河湖型水利風(fēng)景區(qū)建設(shè)為主導(dǎo)，結(jié)合城鄉(xiāng)水系連通工程建設(shè)和中小河流治理，大力開(kāi)展截污治污、湖河疏浚、修復(fù)水生態(tài)、整治水環(huán)境、建設(shè)水景觀(guān)，積極打造全國(guó)水生態(tài)文明城市，構(gòu)建山、水、林、城交相輝映的城市發(fā)展格局，營(yíng)造水更秀、岸更綠、山更青、景更美、人與水更加和諧的水與城市的新形象，提升了城市品位，水生態(tài)風(fēng)景區(qū)已成為眾多群眾必去的好去處，極大地改善了城市面貌和人居環(huán)境。

通過(guò)河道治理和水生態(tài)工程的建設(shè)，水利行業(yè)已由傳統(tǒng)單一的水利向綜合性多方面的水務(wù)轉(zhuǎn)變，城市河道也從過(guò)去的防洪排澇向防洪排澇與游憩相結(jié)合的功能轉(zhuǎn)化，營(yíng)造既生態(tài)又人性的駁岸，創(chuàng)造出多樣的活動(dòng)場(chǎng)所。合理設(shè)置娛樂(lè)休閑設(shè)施，營(yíng)造人與河流的親密接觸。河道中水壩和水閘等水工建筑物得到廣泛應(yīng)用，各類(lèi)景觀(guān)壩對(duì)城市景觀(guān)水利工程的效益發(fā)揮作出了重大的貢獻(xiàn)。

3、氣動(dòng)盾形閘門(mén)系統(tǒng)的優(yōu)越性

氣動(dòng)盾形閘門(mén)系統(tǒng)作為近年來(lái)出現(xiàn)的新型景觀(guān)壩，其優(yōu)越性是其他的景觀(guān)壩所不能及的。

氣動(dòng)盾形閘門(mén)系統(tǒng)建設(shè)時(shí)基本不需要對(duì)河道的前期整治，很好地克服了橡膠壩需要對(duì)河川整治及嚴(yán)格選擇壩址等的問(wèn)題。

因?yàn)闅鈩?dòng)盾形閘門(mén)的上游面板采用鋼盾結(jié)構(gòu)可以很好的擋水保護(hù)氣袋，氣袋不會(huì)因受到各種漂浮物的撞擊而損壞，開(kāi)門(mén)泄水時(shí)完全倒伏在河床底部，很好地解決了橡膠壩壩袋易被各類(lèi)漂浮物沖擊劃破損壞、泄水時(shí)壩袋阻水等的問(wèn)題。

氣動(dòng)盾形閘門(mén)采用先進(jìn)的組合式設(shè)計(jì)方式，總體布置上不受河道寬度的制約，在較為寬廣的河道上，也不需設(shè)置中間支承墩、閘墩、維修廊道或工作橋、以及啟閉機(jī)設(shè)備，對(duì)土建基礎(chǔ)要求也較為簡(jiǎn)單。從而節(jié)省了工程維護(hù)管理費(fèi)用，降低了工程總體投資。

氣動(dòng)盾形閘門(mén)系統(tǒng)也稱(chēng)為氣盾壩，其泄洪能力強(qiáng)，克服了傳統(tǒng)水力自控翻板閘門(mén)容易卡阻、門(mén)體全開(kāi)泄水時(shí)阻水體積大、易產(chǎn)生“拍打”現(xiàn)象等方面的缺點(diǎn)。氣動(dòng)盾形閘門(mén)由若干模塊化的盾形鋼面板和壩袋組合而成，組合式結(jié)構(gòu)理論上可任意延長(zhǎng)，可應(yīng)用于不同寬度的河道。在河道寬度范圍完全倒伏在河床底部，泄水面寬度幾乎和河道寬度一致，能夠?qū)崿F(xiàn)大面積高效泄水。氣盾閘門(mén)翼形結(jié)構(gòu)的面板和門(mén)底鉸鏈結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)亦可使得冰塊、樹(shù)枝、浮木、泥沙及其他雜物容易流過(guò)，不易造成堵塞。面板加筋板兼有導(dǎo)流功能，能夠平減少?zèng)_刷、平順?biāo)?，并可有效的控制閘門(mén)門(mén)體的振動(dòng)。閘門(mén)門(mén)頂設(shè)置的破波板也較好的防止了門(mén)體振動(dòng)，避免了振動(dòng)對(duì)閘門(mén)結(jié)構(gòu)造成破壞。

氣動(dòng)盾形閘門(mén)系統(tǒng)還有效的解決了橡膠壩、水力自控翻板閘門(mén)等易被洪水沖垮、漫壩、漫灘、不能遠(yuǎn)程集中控制等系列問(wèn)題。在泄洪時(shí)，閘門(mén)完全倒伏在河床底部，對(duì)河道泄洪基本不影響。氣動(dòng)盾形閘門(mén)啟動(dòng)速度快，在洪水來(lái)臨前可迅速操作閘門(mén)倒伏泄洪。

景觀(guān)壩基礎(chǔ)的不均勻沉降對(duì)于跨度大的氣動(dòng)盾形閘門(mén)的影響很小，而對(duì)于液壓鋼壩（底軸驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)閘門(mén)），土建基礎(chǔ)沉降不均勻會(huì)較嚴(yán)重的影響閘門(mén)的安全運(yùn)行，液壓鋼壩（底軸驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)閘門(mén)）對(duì)土建基礎(chǔ)要求較高，一般要求為巖基，而若為砂卵石等基礎(chǔ)則需要通過(guò)防滲、固結(jié)等處理后才能作為液壓鋼壩的基礎(chǔ)；液壓鋼壩對(duì)支鉸座、封水套和底橫軸安裝時(shí)的同心度和高程控制精度要求較高，對(duì)制造和安裝工藝的要求高；劣質(zhì)水環(huán)境下液壓鋼壩對(duì)軸承材料和軸承結(jié)構(gòu)的形式要求較高，對(duì)底軸及側(cè)向止水要求高；液壓鋼壩對(duì)啟閉系統(tǒng)及其控制要求嚴(yán)格。而以上這一系列問(wèn)題對(duì)氣動(dòng)盾形閘來(lái)說(shuō)沒(méi)有太大的影響。

更為重要一點(diǎn)是氣動(dòng)盾形閘門(mén)的理論高度可達(dá)到10m，目前已實(shí)施并良好運(yùn)行的工程實(shí)例已達(dá)到8m，跨度不受限制，而其他的景觀(guān)壩目前理論高度均在7m以下，單寬跨度也因自身不同因素的限制而無(wú)法過(guò)大。

氣動(dòng)盾形閘門(mén)在泄水過(guò)后，即便門(mén)體上堆積雜物，仍不會(huì)影響閘門(mén)的正常運(yùn)行。氣動(dòng)盾形閘門(mén)可完全倒伏在河底，上、下游無(wú)水位落差，方便形成魚(yú)道，不阻礙水生物通過(guò)上、下游，可保持及恢復(fù)河流中生態(tài)的連續(xù)性，可較好的維護(hù)水中的生態(tài)環(huán)境。

氣動(dòng)盾形閘門(mén)較好的改善了水力自控翻板閘門(mén)、橡膠壩、液壓鋼壩（底軸驅(qū)動(dòng)翻轉(zhuǎn)閘門(mén)）等對(duì)生態(tài)環(huán)保影響較大的弱點(diǎn)。氣袋材料要求食品級(jí)材料，以壓縮天然空氣作為其驅(qū)動(dòng)介質(zhì)，沒(méi)有機(jī)械用油，不會(huì)造成河流及周邊環(huán)境的污染，環(huán)保性能較好。在氣動(dòng)盾形閘門(mén)系統(tǒng)上設(shè)置的開(kāi)度儀、水位儀等傳感設(shè)備，既可以采用自動(dòng)控制方式，也可以采用手動(dòng)控制方式，特別是當(dāng)洪水泛濫引發(fā)斷電時(shí)，仍可通過(guò)手動(dòng)操作控制方式緊急排放出氣袋內(nèi)的氣體，以實(shí)現(xiàn)安全泄洪，泄洪安全可靠，有效避免了洪災(zāi)所造成的損害。

氣動(dòng)盾形閘門(mén)不需要啟閉機(jī)械等設(shè)備，機(jī)械驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)少，動(dòng)力介質(zhì)為壓縮空氣，盾形閘門(mén)面板可以有效安全的保護(hù)氣袋，避免氣袋被水流中夾帶的泥沙、浮木、及冰塊等雜物損傷，運(yùn)行維護(hù)成本較低，故障率低，操作簡(jiǎn)單，在管理方面，氣盾壩可較好的實(shí)現(xiàn)“少人值守”，較大程度的節(jié)省了人力、物力及財(cái)力，維護(hù)成本相對(duì)較低。氣盾壩對(duì)地基要求不高，只需設(shè)置簡(jiǎn)單基礎(chǔ)，不需設(shè)置中間支承墩、閘墩及工作橋。氣動(dòng)盾形閘門(mén)采用組合方式設(shè)計(jì)，形成互相獨(dú)立的單元模塊，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，抗震效果性能較好。因各組合單元模塊重量相對(duì)較輕，施工安裝時(shí)可不需大中型起重設(shè)施，安裝方便，省時(shí)省力，較大程度的縮短了安裝周期。

氣動(dòng)盾形閘門(mén)系統(tǒng)應(yīng)用的范圍相對(duì)其他形式的景觀(guān)壩更為廣泛，在低溫條件下仍然能夠正常工作?？善鸬椒乐沽柩础⑵瞥獾鹊淖饔?，運(yùn)行使用溫度范圍在55℃至-30℃之間，可以在寒冷地區(qū)運(yùn)行使用。

4、結(jié)束語(yǔ)

氣動(dòng)盾形閘門(mén)系統(tǒng)以其形式新穎、環(huán)保、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行使用簡(jiǎn)便、性?xún)r(jià)比高、安全、美觀(guān)等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)在景觀(guān)壩中脫穎而出。與周邊環(huán)境很好的協(xié)調(diào)，有效的維護(hù)了生態(tài)及環(huán)境，滿(mǎn)足了水利工程生態(tài)化及景觀(guān)化等的新要求，更加提升了城市景觀(guān)水利工程的效益發(fā)揮，將會(huì)在水生態(tài)環(huán)境建設(shè)、城市河流景觀(guān)水利工程中發(fā)揮出越來(lái)越重要的作用，今后會(huì)有更多的氣動(dòng)盾形閘門(mén)系統(tǒng)景觀(guān)壩工程施工建設(shè)完成，營(yíng)造出更多、更好的城市生態(tài)水景觀(guān)，打造出更加美好的城市水環(huán)境。

基金項(xiàng)目：貴州省水利科技項(xiàng)目：《氣盾壩技術(shù)應(yīng)用研究》科研課題，項(xiàng)目編號(hào)KT201301

作者簡(jiǎn)介：李云峰（1977—），男（漢族）， 本科，貴州貴陽(yáng)人，高級(jí)工程師，主要從事水工金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及咨詢(xún)工作。