浅谈城市河道翻板闸门实践运用

周云军

（湖南省水电（闸门）建设工程有限公司，湖南 长沙 410000）

0 前言

现代化城市河道兴建低水头拦蓄水工程目标为：完美打造水清岸绿滨河亲水旅游景区，为力争达到优秀旅游城市的标准奠定基础，推动城市旅游、经济的全面、协调和可持续发展。蓄水工程的建设将保护城区段河道水环境，壅高河段的枯水期水位，形成景观水面，为水上运动和娱乐项目提供足够的水域宽度和深度，为市民和游客营造出亲水慢生活体验。

陕西省汉中市是全国历史文化名城，优秀旅游城市，汉文化的发祥地。城市河道由于降雨时空分布不均以及河道的无序河砂采挖，该河段枯水季节河滩裸露杂草丛生，严重影响城市河道环境和城市形象。通过兴建汉中市水力自控翻板闸坝工程，合理开发利用汉江水资源，促进汉中市汉江城区段生态系统的修复和区域水资源可持续发展，充分展现汉中“小江南”的秀丽风光。

1 流域概况

汉江是长江最长的支流，也是陕西省陕南地区最大的河流，发源于汉中市宁强县的潘塚山，由西向东横贯秦、巴山区，流经宁强、勉县、汉台、南郑、城固、洋县、西乡以及安康市辖的石泉、紫阳、安康、旬阳、白河等县城，于白河县流入湖北省境内，在汉口注入长江，总流域面积15.9 万km2，多年平均径流量539.3 亿m3。汉江汉中平川段西起勉县武侯镇，东至洋县小峡口，干流全长119.5km，流域面积为1.11 万km2，占小峡口以上流域面积的78.2%。

汉中市汉江中心城区水力自控翻板闸坝工程位于陕西省汉中市中心城区的汉江主河道上，距离上游龙岗大桥1.5 km。工程右岸下游1.5 km 处有濂水河汇入，下游约2.5 km 处有汉中水文站，控制流域面积为9329 km2。

2 坝型的比选

在汉江中心城区段河道治理中，为提高该河段的枯水期水位，改善城市的人居和投资环境，拦河蓄水坝型既要能适应工程主要功能、水环境治理要求，又要满足防洪安全，同时还应结合汉江水沙特性、市政工程的特点。根据以上原则，选取了水力自控翻板闸坝、橡胶坝、平板钢提升闸三种坝型进行综合比较。

2.1 水力自控翻板闸坝

主要适用于发电、防洪、灌溉、给水和市政工程等。具有结构简单，库区河流泥沙淤积较少的特性，泄洪排沙均不降低景观蓄水位；闸门启闭完全由水压力自动控制，不需要外接启闭设备、无永久占地，安装简单、使用寿命最长运行已达30 年；后期闸坝运行管理不需要人员长期值守，只需在洪水过后进行巡检，处理大型杂物及隔年的金属刷漆维护等优点。

2.2 橡胶坝

主要用于水环境治理、生态工程、市政工程和临时取水工程等，坝袋制造工艺和施工技术成熟。但在多泥沙河道上抗磨性差、极易损坏，易为树枝等尖锐东西刺破袋体，随时影响工程的正常运行；泄洪排沙能力与翻板闸门相差不大，泄洪景观水位没有保证，汛后截留库容时间略长；需要永久占用河岸新建管理用房，工作人员长期值守操作，外部架设电力或其他能源来充排水橡胶坝袋，后期需要根据橡胶老化更换坝袋，建成后每年的运行和管理费用较高。

2.3 平板提升闸

主要用于发电、防洪、灌溉、给水工程，具有结构简单、运行可靠、使用寿命长等优点，泄洪排沙时景观水位不好控制，泄洪能力较强，需要增设管理房、安装启闭设备，长期人工值守，需要引入电力和其它能源控制泄洪，而上部结构架设于天然河道上影响其蓄水景观效果。

表1 坝型比选定量分析表

坝型优选见表1。通过对三种不同坝型的应用原理、泄洪能力及投资规模、运行寿命等方面进行定性定量分析比较，水力自控翻板闸坝在各方面均优于橡胶坝和平板提升闸坝。因此，闸坝型式最终选取水力自控翻板闸坝坝型。

3 水力自控翻板闸门的启闭原理

水力自控翻板闸的启闭原理是杠杆平衡与转动，当洪水到来时，水力自控翻板闸门能够随上游水位的升高而准确及时地自动逐渐开启泄流；当来水量增大，上游水位升高时，闸门会准确及时地自动加大开度；当来水量减少，上游水位下降时，闸门会准确及时地自动减小开度，使洪水过程结束时能够及时回关至全关状态。从而能够保住水资源不被白白的流失。

水力自控翻板闸门的启闭原理，见图1～图4。

图1 闸门全关蓄水状况

图2 闸门小角度自动开启

图3 闸门自动增大开度状况

图4 闸门自动全开泄流状况

由图可知：翻板闸门正常状态为全关蓄水，当上游小洪水来时，门前水位略有升高，闸门自动开启成一定倾角的小开度泄流（门顶、底出流）状况；上游洪水流量逐渐增大时，上游水位继续升高，闸门自动增大开度（门顶、底出流）状况，此时门底流速较大，可将泥沙冲向下游；当上游洪水流量增大到一定程度，上游水位相应升高到一定程度，闸门自动倒成一定角度支承在支墩上呈全开泄流状况。此时，门下流速加大，冲沙能力加强，流量系数较大，洪水流量再大幅加大，上游水位的继续升高也很微小。

4 工程运行管理

4.1 日常管理

①闸门在蓄水运行中，切忌成人和小孩在闸门上游200 m范围内游泳、玩水等，以免发生意外的人身安全事故；

②闸门检修：要求每年的汛期前或洪水消退后对闸门的金属件（如螺栓）逐个进行检查。如螺母有松动时，应用扳手旋紧，以确保闸门的正常运转；每隔两年左右对闸门的金属件（除不要求或隐蔽部分）进行防锈油漆处理；若止水橡胶损坏造成漏水，则应及时更换止水橡胶；

③如需人工开启闸门，每一扇闸门利用两只5 t 的手动葫芦平衡拉启闸门，注意保持两个支腿的同步；当人工开启翻板闸门后，闸门必须拉至全开状态，并枕在支墩的橡皮上固定后(刚性锁紧)。在洪水来临前必须把翻板闸门关闭，让其自动泄洪。否则翻板闸门被钢索拉住在洪水中运行会产生拍打以致损坏；

④如遇飘浮物（竹、木、稻草等）的卡拦、阻塞，闸门则不能自动回关，或者回关后漏水。此时必须人工将闸门用葫芦拉（吊）启；人工清除杂物后再回关。

4.2 特殊情况下的运行管理

冰冻地区的运行管理：北方冬季气温较低，当河道流量很小时，水面常会出现结冰的现象。此时可将翻板闸门上游即门前约30 cm 范围内的冰面清除，形成一条小槽，使闸门与冰面分开，以利于水流从门顶溢流。并经常巡视，注意保持小槽贯通，保持闸门与冰面分开的状态。这样可以解决冰面对闸门的危害，与提升门所采取的方法相同。当河道流量较小时，河面将产生冰凌或冰排。因为流量较小，翻板闸门处于小开启状态，门底和门顶同时溢流，可以将冰凌或冰排顺利排走，不会在门前造成淤积或是结成冰球。

多泥沙河道的运行管理：在枯水季节，一般情况下河道水流是清澈的，当洪水消退时来水量减小流速缓慢，水流携带泥沙的能力减弱，不需冲淤处理，如果河道处于长期流量较小，可按特殊情况采用人工开启闸门操作冲淤。

5 结语

水力自控翻板闸门利用其自身的优势将在未来，特别在现代水资源时空分布不均的大中小型城市的河道蓄水景观、旅游文化等促进水利和谐建设与发展发挥发不可估量的作用，构造一幅当代人水和谐的美丽风景。水力自控翻板闸坝的建设也在陕西省其它地区如凤县嘉陵江、宁强玉带河及略阳八渡河等地的城区河道形成壮丽的梯级景观蓄水面，为市民和游客营造了置身于灵秀山水文化情境之中的亲水慢生活体验。汉中市水力自控翻板闸坝工程于2014 年6 月建成为今后其它类似城区景观蓄水河道翻板闸坝建设提供了可供借鉴的参考。建成效果见图5。

图5 汉中市水力自控翻板闸坝实景图