沿海地区海湾水闸闸型比选分析

戴 雪 邓 刚

(1.黄河勘测规划设计研究院有限公司，河南 郑州 450003； 2.河南省城市水资源环境工程技术研究中心，河南 郑州 450003)

1 工程概况

大铲湾港区位于深圳前海城市新中心，也是粤港澳大湾区重要组成部分。随着城市开发的不断深入，滩涂围填、码头建设、港池开挖、城镇建设等各种人类活动日益增强，水环境恶化日趋加剧，水环境污染问题突出，对大铲湾港区的水动力条件与滩槽演变趋势产生了重要影响。为改善湾区内水环境，提高整个湾区内水动力，在大铲湾港区海湾处建立湾顶水闸，水闸总宽度280 m，两侧与海堤相接。

2 水闸闸型介绍

近些年来，水闸闸门型式飞跃发展，不仅有传统的平板闸，弧形闸，还在此基础上推出了许多新型闸门，如：翻板水闸、升卧式水闸、下卧式水闸、液压式水闸、横拉式水闸、对开式水闸以及组合闸等等，用于适应不同环境条件下的工程。下面对适用于沿海地区水闸的部分闸型进行介绍对比。

2.1 传统平板闸

传统的平板闸是通过闸门上部的启闭设备在竖直方向上启闭运行。闸门开启时，通过上部卷扬机将闸门提出水面；闸门关闭时，门体沿竖直方向降落至闸底板上，可实现双向挡水。这种类型闸门作为河道拦水闸及水电工程中的泄水闸应用较为广泛。

优点：该类闸型闸门升降操作运行方便，开启状态下，闸门提升至水面以上便于检测维护。

缺点：对于大跨度需设置中墩，以减小闸门跨度，闸型一般不能实现闸顶过流，需要设置闸室及上部启闭机房，对于景观环境要求高的工程，可以根据周边环境修建具有艺术造型的启闭机房，美化水闸型式。

2.2 升卧式翻板闸

翻板闸闸门的挡水门叶绕固定的水平底轴转动。开启闸门时，门体平卧在闸底板凹槽内，与河床高程一致；关闭闸门时，门体绕着水平枢轴向上旋转直到挡水高程。

优点：闸门开启时，门体平卧，不影响渠道河流正常的通航运行，一般适用于大跨度防洪闸。水闸运行时通过控制闸门数量可以进行水闸泄水，液压启闭机启闭闸门，操作灵活，与周边景观契合度高。

缺点：闸门及启闭机长期位于水下，不具备日常检修条件，双向挡水不易实现。

2.3 底轴驱动式翻板闸

底轴驱动式翻板闸门主要由门叶和底轴组成，位于两侧闸室内的液压启闭机驱动底轴旋转带动门叶挡水。主要应用在城市防洪、河道整治、蓄水、泄洪等水利工程。

优点：底轴驱动式翻板闸门可以双向挡水，且闸门角度可以设置在任意角度，不影响防洪及正常通航，水流允许从闸门顶溢流，形成景观瀑布。

缺点：底轴驱动式翻板闸门闸室和底轴对地基处理要求较高；河道中墩的启闭机室需设置检修廊道联通两岸；闸门开启状态下平卧于河床底部，检测维护难度较大，闸前容易形成泥沙淤积。

2.4 直升式水闸

直升式水闸由两侧液压升降装置控制门体，门体在竖直方向上启闭。开启闸门时，液压升降装置将门体提出水面；闸门关闭时，门体降落至闸底板上。一般应用于拦河闸及泄水闸。

优点：该类闸门不需要设置闸室结构，所需的建设面积较小。液压升降装置位于两侧闸墩内，升降装置完全隐蔽，同时使用液压装置闸门操作简单，检测维护方便，堆积杂物及浮冰等对门体影响小。

缺点：液压升降设备安装调试稍微复杂，对液压升降设备性能要求高，单闸宽有限，对于大跨度需设置中墩。

2.5 横拉式水闸

横拉式水闸采用单扇平板门，门体沿垂直水流方向水平移动的，门叶的上部或下部布设滚轮，使门体能够沿轨道横向移动。开启状态下，闸门停放在水道相邻一侧的闸室中，关门挡水时，闸门进入封闭位置，水荷载通过闸门转移至闸门两边侧墙上。

优点：该类型闸门结构简单，技术成熟，结构稳定较好。闸门开启时，门体位于干燥闸腔内，方便检测维护；关闭时可以双向挡水，承受两侧不同水头差，特别是能够灵活应用于通船船闸中。

缺点：由于门体是横向移动的，水闸的建设占地范围需求较大，门库需求大时，底部轨道容易淤积。

2.6 平面双开弧闸

此类型水闸是由2个水平向弧形闸门组成，闸门围绕中心轴水平旋转实现水闸开关。闸门关闭时，两弧形闸门闭合进行挡水；闸门开启时，闸门放置在河岸两边的闸室空腔中。

优点：该类型闸门结构形式新颖，形成较好的景观特色。闸门打开时，门体位于两岸的闸室空腔之中，并不阻碍水道的潮汐交换、通航以及泥沙运移等自然特征。闸门检修在两岸闸室内，处于干燥状态，便于检测与运行维护。

缺点：由于闸门平面尺寸较大以及两岸闸室的需求，需要较大的建设面积；同时闸门结构形式复杂，建设成本及后期运行维护费用较高。

2.7 平面双开弧闸与平板闸组合水闸

此类型水闸是将以上介绍的平面双开弧闸和平板闸联合使用。

优点：这种类型组合水闸同时具有平面双开弧闸与平板闸的优点。

缺点：闸门对场地及建筑面积要求高，同时闸门结构形式复杂，建设成本及后期运行维护费用较高。

3 湾顶水闸选型影响因素分析

大铲湾港区湾顶水闸布置于海湾处，与传统水闸相比有较大不同的运行环境以及功能性差异，因此，在闸门选型中影响因素也有很大不同。根据湾顶水闸所处的位置和周边环境，湾顶水闸闸型选择需考虑以下因素：1)由于水闸布置在海湾处，闸前闸后均有海水，因此水闸需要考虑双向挡水；2)海湾处海水具有腐蚀性，闸门需考虑耐海水腐蚀的要求；3)海水潮位变化幅度大，有漫顶可能性，所选闸型需满足闸顶过水的要求；4)大铲湾港区特殊的地理位置，有较高的景观环境要求，闸型选择时需要考虑一定的景观艺术性；5)湾顶水闸位于城市河道下游，会有泥沙淤积的问题；6)海湾处水闸日常管理方便，易于维护，便于检修；7)大铲湾港区属于填海用地，因此占地具有局限性。

4 湾顶水闸闸型方案分析

结合以上影响因素，对各种水闸闸型方案进行分析(见表1)，最终工程采用直升式液压水闸。根据现场地形情况以及闸门跨度要求，共布置9联18孔，水闸总宽度280 m，其中单孔净宽12 m。

表1 海湾水闸闸型分析表

5 结语

在沿海地区，由于特殊的地理环境以及城市建设的功能需求，水闸闸型分析比选是十分必要的。在工程实际设计时，水闸闸型的选择应充分结合工程区域特点，分析闸型选择的影响因素、约束条件等，综合考虑后优选合适的水闸闸型方案。