如何充分利用自動拍門在防洪排澇工作中的優勢作用

摘 要：從前，平南縣的防洪排澇閘幾乎都是安裝使用立軸自動拍門。由于立軸自動拍門不宜太寬大，所以閘孔不能太寬。平南縣此類閘孔寬度最大為1.75m。這就遇到了一個新出現的問題：在涵閘排澇泄洪時，一些漂流在水中的長寬大垃圾物如何通過閘孔排出？又如何改建此類涵閘工程？本文以廣西平南縣的防洪排澇閘為例，通過綜合的分析比較，談談在涵閘改建中該如何充分利用自動拍門在防洪排澇工作中的優勢作用，盡量避免一些不必要的工程配置和人力物力等浪費現象。

關鍵詞：自動拍門；漂流垃圾；混合閘門型式

中圖分類號：TU992.25 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）17-0123-02

引 言

潯江橫穿平南縣中部。為防御潯江洪水，自1955年冬開始，平南縣就在潯江及思旺河兩岸興建防洪堤閘工程，共建成有防洪堤長122.9km，其中有大型水閘1座、中型水閘7座、小型水閘178座，共有閘孔300多個。在初建閘時，閘孔都是安裝使用立軸自動拍門。從前，由于很少會有漂流垃圾堵塞閘孔，所以這些涵閘工程排澇泄洪都較為順暢。直至1990年代，有部分涵閘漸漸開始出現漂流垃圾堵塞閘孔現象，有時甚至會嚴重阻礙排澇泄洪，造成或加重了洪澇災害。于是平南縣開始計劃對部分防洪排澇閘進行改建。目前已完成了一座大型水閘和一座中型水閘的改建工作，將原來的小孔型組合水閘改為由幾個大孔構成的水閘，防洪排澇閘門也由原來的立軸自動拍門改為機電升降閘門。另外還有兩個正在改建的小型涵閘，也是將原來的立軸自動拍門改為機電升降閘門。

就防洪排澇閘改建時選擇閘孔閘門類型問題，筆者認為應該進行綜合的分析比較，從全方位的角度去考慮。自動拍門和機電升降閘門都有著各自的優缺點。如何克服缺點，充分利用優點，更好地發揮工程效益，服務社會，這就是本文要探討的話題。

1 自動拍門和機電升降閘門的運行機理

1.1 自動拍門

自動拍門通常有橫軸轉動和立軸轉動兩種，多是安裝在閘孔出口外端。其運行原理就是利用水流自身的推動力實現自動開、關閘門，無需人力和其它動力參與。這是自動拍門非常顯著的優點。橫軸拍門安裝在閘孔上方往下吊掛，門扇貼近閘孔口，轉動方式為翻轉。只要閘外有水流往閘內流動，水流的推動力就會將閘門推貼在閘孔口，封閉閘孔，形成關閘；當閘內水位高于閘外水位時，閘內水流往閘外流動的推動力會將閘門翻轉成三角形開口排澇泄洪。翻轉閘門的推拉力必須大于門扇重力在轉動向的分力及門扇轉動摩擦力之和，門扇開度越大所需的推拉力就越大。這對排澇泄洪、排漂流垃圾以及人員開閘進行檢查維修等都不利。因此，平南縣的涵閘工程很少使用橫軸自動拍門。立軸轉動拍門的重力支承在安裝于孔口側邊的立軸上，閘門水平轉動，平常時多呈與閘口交角小于90°的開門狀態，只要推拉力大于閘門轉動摩擦力，就可以推拉閘門轉動實現開、關閘，并且閘門開度大小與推拉力大小無關系，所以開、關閘門都較為輕松，在開閘排澇泄洪、排漂流垃圾以及方便人員檢查維修等方面都大大優于橫軸拍門。但是，由于門扇重心偏離轉軸，并且門扇越寬門越重偏心力臂越大，轉動閘門時產生的摩擦力也越大。所以通常情況下立軸拍門不宜太寬大，以免產生的轉動摩擦力大于水流對閘門的推動力，無法實現自動開、關閘門。這也是立軸拍門的主要缺點。目前平南縣的防洪排澇閘安裝使用的立軸自動拍門最大寬度為2.0m，在正常情況下，大都能在閘內水位高于閘外水位0～3cm范圍內自動開閘排澇泄洪，在閘外洪水位高于閘內水位5cm左右自動關閘擋洪，無需人員和其它動力參與，可節省不少人力物力，并且能在開、關閘門的時間上把握得較為及時，讓防洪排澇工程發揮出更大的效益。這充分展示了立軸自動拍門在防洪排澇工作中所特有的優勢。

1.2 機電升降閘門

機電升降閘門是指用機電動力卷揚升降的閘門，閘門重量可從零至幾十噸甚至更多。因此機電升降閘門和閘孔都可以比較寬大，即使有漂流垃圾也可以順利排出。這就很好地解決了立軸自動拍門因閘孔窄容易堵塞垃圾阻礙排澇泄洪的問題。機電升降閘門的運行原理，就是水閘的運行操作人員根據水閘上、下游的水位變化情況，或根據實際需要，啟動機電設備升（開）降（關）閘門。安裝使用機電升降閘門得增加許多工程配置，如輸送電力的線路或發電設備、機電卷揚升降設備、檢修平臺、設備用房和人員用房、上下游水位尺等，還必須要有人員留守觀察上下游水位和操作機電設備。在工程建設投入方面以及在機電設備維修養護、運行管理人員編制等運行成本方面都要比使用自動拍門的大為增加。

2 漂流垃圾堵塞現象

漂流垃圾是指漂浮在水面上的和混在水流中的垃圾物，主要有生活垃圾、水生植物、竹木植物枝葉、簇團等。一般情況下，雨量越大漂流垃圾就越多，并且大都會匯聚在河水主流線上流動。在1990年前，人們的生活多是以竹木雜草作為燃料，而潯江沖積平原上這些柴草燃料又較為缺乏，所以，不管是在陸地上的還是水上的，只要是允許采拾的可作為燃料的物品，都會被人們爭相采拾，極少會有竹木雜草物能漂流聚積到閘孔前。一些水生植物和生活垃圾往往容易被水流沖散排出。因此很少會有漂流垃圾堵塞閘孔阻礙排澇泄洪現象出現。直到1990年代開始，隨著社會的發展變化，人們越來越少使用柴草作為燃料了，于是便出現了越來越多的竹木雜草隨雨水流入河中漂流到閘前。由于涵閘的閘孔寬度有限，當一些長寬大的垃圾物無法從閘孔排出時就會堵塞聚積在閘孔前，繼而又會進一步阻攔一些小垃圾物。這樣越積越多，就會嚴重阻礙閘孔的排澇泄洪能力。致使涵閘需要改建。

3 涵閘改建方案探討

從目前狀況看，平南縣內河流出現有明顯漂流垃圾的主要是在幾條較大的河道上，絕大部分建設在小河溝上的涵閘并沒有出現明顯的漂流垃圾堵塞現象。因此，在今后因各種原因需要改建涵閘時，對選擇采用的防洪排澇閘門型式應該區別對待。

3.1 應盡量采用自動拍門型式

平南縣的防洪排澇閘零散分布于平南縣潯江及思旺河兩岸，有不少涵閘還處在偏僻、邊遠或交通不便的地方。從上面的分析比較可以看出，自動拍門在防洪排澇工作中有著明顯的優勢作用。只要管護人員正常維護，在防洪排澇前加強巡查，發現有阻礙閘門運轉的障礙物時及時清理，無需人員留守和操作，防洪排澇閘門也能自動開關，正常運轉。這對那些處于偏僻、邊遠以及交通不便的涵閘尤為適用，對人員編制不充足的涵閘管護單位更是合適。目前，平南縣的堤閘工程運行管護單位僅有40人編制（包括行政人員），除要管護122.9km防洪堤外，還要管護8座大中型水閘、178座小型涵閘。如果不是這些涵閘工程絕大部分安裝使用立軸自動拍門，管護人員對絕大部分涵閘都是采用巡查式看管，這40人的編制是遠不夠用的。因此，對那些沒有明顯漂流垃圾堵塞的涵閘，在今后改建時，閘門型式還是應該盡量保持采用水力自動拍門。

3.2 建造混合閘門型式涵閘

對一些由于受到漂流垃圾堵塞的較大涵閘的改建，習慣上都是改為開設大閘孔安裝使用機電升降閘門型式的水閘。此種做法固然可行，但在工程建設投入及運行成本方面都是比較高的。筆者認為，涵閘的改建方案還應該考慮到工程所在地的具體情況，以及涵閘運行管護單位的實際情況，要從全方位角度去分析考慮。根據平南縣有幾個出現漂流垃圾堵塞的較大涵閘目前還處在比較偏僻和邊遠地方、不便人員駐守的特點，以及涵閘運行管護單位人員還在不斷縮編、管護人員明顯不足的情況，筆者認為將這些涵閘改建為混合閘門型式的水閘更為合適。即新建涵閘只在河道河水主流線位置設置一個或二個安裝使用機電升降閘門的大閘孔，其它位置仍建造使用立軸自動拍門的閘孔。大閘孔的寬度一般有4m左右足以排出漂流垃圾物，不必要建造過于寬大的閘孔，以盡量減輕閘門的重量以及動力功率配置；自動拍門閘孔的寬度可設在1.5m左右，閘孔的數量以其排澇泄洪能力接近涵閘的設計流量為宜。在涵閘運行使用過程中，一般情況下不開啟機電升降閘門，盡量運行使用自動拍門閘孔。只有在巡查人員預測或發現河流有長寬大漂流垃圾物、或根據信息、預報涵閘需要排泄接近或大于設計流量的洪澇時，才進駐人員觀察、判斷，有需要時才開啟機電升降閘門。通常情況下，打開大閘孔時，不但匯聚在河道主流線上的漂流垃圾會順利排出，其它位置的零散漂流垃圾流近閘前也會被大閘孔更快速的出流拉力吸引過來排出，自動拍門閘孔出現漂流垃圾堵塞的可能性是很小的。這樣的混合閘門型式涵閘不但可以解決漂流垃圾堵塞閘孔問題，也充分利用了自動拍門在防洪排澇工作中的優勢作用。

4 結束語

混合閘門型式涵閘較好地克服了立軸自動拍門型涵閘和機電升降閘門型涵閘的缺點，充分利用了它們的優點。既節省了不少工程配置，也避免了許多不必要的人力物力等浪費現象。這尤其適用于類似平南縣的防洪排澇閘工程的改建，值得研究和推廣。

收稿日期：2018-5-9

作者簡介：江志軍（1962-），男，工程師，本科，主要從事防洪堤閘工程建設和維護技術管理方面的工作。