鋼壩閘在河道水景觀環(huán)境治理中的應(yīng)用

胡勝

（河南省水務(wù)規(guī)劃設(shè)計研究有限公司廣東分公司，廣東 東莞 523900）

近年來，隨著我國城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，合理協(xié)調(diào)核心建設(shè)區(qū)中城-水關(guān)系顯得尤為重要。為了美化河道兩側(cè)人民群眾的生活環(huán)境，在滿足基本防洪的條件下，合理保證景觀水位對河道的整體景觀效果具有實(shí)質(zhì)性提高；同時可使河道生物自凈功能基本得到恢復(fù)；在不影響河道的行洪排澇能力下，水環(huán)境將得到顯著改善，從而可實(shí)現(xiàn)“河暢、水清、岸綠、湖美”的整治目標(biāo)。本文以東莞市謝崗鎮(zhèn)截洪渠蓄水工程為例，闡述鋼壩閘在城市河道水景觀中的應(yīng)用。

1 工程概況

謝崗鎮(zhèn)位于東莞市東部，謝崗截洪渠匯水區(qū)包括謝崗鎮(zhèn)中心區(qū)、大坑、糞基窩排洪渠匯水區(qū)，總集水面積7.69km2。謝崗截洪渠上游段水位較低，淤泥較深，影響河道水質(zhì)，且在枯水期上游來水較少，河道內(nèi)流量很小，常水位較低且多呈干涸狀態(tài)。為滿足防洪排澇的安全要求和碧水藍(lán)天的景觀要求，有必要對其進(jìn)行綜合治理。

2 水閘選型分析

為打造人水自然和諧的景觀，提升城市濱水空間品質(zhì)，蓄水水閘在滿足河道行洪要求的同時要求具有合理的景觀壅水位。較多河道景觀蓄水工程項(xiàng)目的河道較寬，水閘過流流量較大、閘上和閘下水位差變化較為頻繁，因此閘門在擋水狀態(tài)下，需具有調(diào)節(jié)河道水位和溢流作用，以保持河道河水流動。

本工程景觀水閘孔口尺寸凈寬35m，河底高程4.60m，景觀蓄水高度3m，景觀蓄水位7.60m。根據(jù)景觀閘壩工程設(shè)計經(jīng)驗(yàn)，常用景觀蓄水閘壩有常規(guī)水閘、橡膠壩、鋼壩閘，本次擬對上述三種閘壩形式進(jìn)行閘型比選分析。

2.1 常規(guī)水閘方案

水閘閘室采用開敞式水閘，共7 孔，單孔凈寬5m，閘門高3.00m，順?biāo)鞣较蜷L9.00m，閘底高程為4.60m。根據(jù)規(guī)范及結(jié)構(gòu)布置的要求，水閘采用整底板型式，底板厚1.20m，邊墩厚1.00m，中墩厚1.00m。具體水閘型式見圖1。

圖1 常規(guī)水閘

2.2 橡膠壩方案

橡膠壩是由高強(qiáng)度、耐水性較好的錦綸帆布做拉力骨架與耐老化的合成橡膠構(gòu)成，固定在混凝土基礎(chǔ)底板上，形成密封袋狀，用水或者氣壓力充脹形成擋水壩。其建造成本低，跨度大、行洪不阻水、運(yùn)行維修方便，但使用壽命短且推移質(zhì)對壩袋威脅較大[1-2]。

本工程橡膠壩擬采用單向充水式攔河橡膠壩，底板頂高程4.60m，壩袋凈高3.00m，壩體長度35.00m，壩基座順?biāo)鞣较蜷L度17m，采用C30 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。具體水閘型式見圖2。

圖2 橡膠壩

2.3 鋼壩閘方案

鋼壩閘是一種底橫軸的翻轉(zhuǎn)門，外形新穎、美觀、實(shí)用，操作方便、啟閉靈活且工作較隱蔽、無礙防汛和通航。鋼壩閘采用鋼材，表面進(jìn)行熱噴鋅，堅固耐用，易于安裝和維護(hù)[3-4]。

鋼壩閘一般布置在明渠段，上下游均與閘室平順連接。水閘為單孔結(jié)構(gòu)，凈寬35.00m，閘室總寬度為46.60m，采用不分縫整體式結(jié)構(gòu)。水閘上下游翼墻采用懸臂式擋墻；水閘上游設(shè)置沉砂池、護(hù)坦和拋石防沖槽，下游設(shè)消力池、海鰻和拋石防沖槽，以拋石做防沖槽與現(xiàn)有河床連接。具體水閘型式見圖3。

圖3 鋼閘壩

2.4 水閘方案比較分析

常規(guī)閘與橡膠壩和鋼壩閘相比，需建設(shè)啟閉機(jī)室和閘墩，相當(dāng)于人為在河道上多設(shè)一道視覺屏障，故難以與百里碧道相結(jié)合。同時常規(guī)閘門垂直啟閉，工程管理較為繁瑣。如需保證正常景觀壅水位，又要滿足行洪要求，常規(guī)水閘需要較高的閘頂高程，故其工程量及占地面積較大，從而導(dǎo)致造價相對較高；從施工角度出發(fā)，常規(guī)水閘的施工周期也較長，故本次不再推薦。

橡膠壩和鋼壩閘是兩種較為先進(jìn)且在景觀工程中使用比較多的兩種閘型。本文重點(diǎn)對這兩種閘型進(jìn)行比較分析，分析結(jié)果如下表1 所示。

表1 橡膠壩和鋼壩閘對比分析

通過表1 對橡膠壩和鋼壩閘的對比分析可知，鋼壩閘使用年限較長，不易損壞，安全性較高，不易淤積，能耗較低。同時鋼壩閘施工周期短，其設(shè)計不但能滿足蓄水造景要求，還能通過汛期臥門行洪，滿足各時段的泄流要求，與上下游河道銜接順暢，提高了河道兩岸生態(tài)景觀效應(yīng)。它的設(shè)置將會極大改善河道生態(tài)環(huán)境和保障不同季節(jié)的運(yùn)行安全。

綜上所述，在本工程中鋼壩閘比橡膠壩更合適，主要體現(xiàn)在經(jīng)濟(jì)合理、外形美觀且可滿足枯水期景觀蓄水的要求。因此，推薦采用鋼壩閘方案。

3 鋼壩閘自動化控制

鋼壩閘金屬結(jié)構(gòu)由一扇底橫軸旋轉(zhuǎn)鋼閘壩及其相對應(yīng)埋件及啟閉設(shè)備組成。根據(jù)鋼壩運(yùn)行工況和水工布置，閘壩止水形式為雙向側(cè)止水。根據(jù)閘壩運(yùn)行狀態(tài)要求，閘壩配備分體液壓式啟閉機(jī)，啟閉機(jī)要求配備手動裝置，液壓控制柜帶PLC 控制，帶行程檢測裝置。啟閉機(jī)活塞桿材料為不銹鋼表面鍍雙層鉻，設(shè)置同步糾偏系統(tǒng)來保障雙缸同步問題，同步偏差≤15mm。停電時，可手動操作，供電時可遠(yuǎn)程APP 自動化控制或現(xiàn)場手動控制，安全性能較高，閘門設(shè)計簡單，運(yùn)行管理方便，設(shè)置一套視頻監(jiān)視系統(tǒng)，一套水雨情監(jiān)測系統(tǒng)，保障不同季節(jié)的水閘運(yùn)行安全，改善河道生態(tài)環(huán)境。

4 鋼壩閘調(diào)度工況

非雨期，上游及區(qū)間來水較少，河道水位較低時：立壩（開啟）蓄水，保持河道景觀水位需求；當(dāng)遭遇河涌水質(zhì)較差時，可臥門（關(guān)閉），置換內(nèi)河水體，改善水質(zhì)。

結(jié)合天氣預(yù)報，在流域遭遇暴雨或特大暴雨時；可提前臥門泄洪（關(guān)閉）鋼壩閘，放空景觀河道，從而不影響河道行洪。為了不影響臥門時對下游的影響，使鋼壩閘能安全合理運(yùn)行，應(yīng)確定合理的分檔高度。分檔高度過高，下泄水流流速大，沖擊力大，不僅容易對下游河床護(hù)岸造成沖刷破壞，而且會導(dǎo)致閘門在運(yùn)行過程中震動，威脅閘門的安全運(yùn)行；分檔高度過小，影響泄洪速度，缺乏可操作性。通過預(yù)報降雨范圍和強(qiáng)度結(jié)合暴雨預(yù)報預(yù)警信息，提前臥門騰出行洪空間。臥門過程中按照生產(chǎn)廠家提供的調(diào)度方案嚴(yán)格控制開啟過程時間，控制下泄流量，確保行洪安全。

5 鋼壩閘防淤措施

鋼壩閘上游設(shè)置沉砂池，底板頂高程4.60m，沉砂池長度35.00m，順?biāo)鞣较蜷L度10.00 m，厚0.40m，采用C25 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。具體防淤措施如下：

（1）鋼壩閘沒有底門槽和側(cè)門槽，是門葉圍繞底軸心旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。上游止水壓在圓軸上，當(dāng)閘壩立起或倒下時，止水不離圓軸表面，始終保持密封止水狀態(tài)。側(cè)止水也依據(jù)同樣的工作原理，止水面始終不離開大理石面?zhèn)榷諌Γ视倌嗌安粫绊戜搲蔚倪\(yùn)行。

（2）當(dāng)鋼壩閘臥門泄洪時，可以提高壩口水流量，能有效地讓泥沙、水化合物直接隨洪水沖至下游；且在枯水期，可對沉砂池內(nèi)的淤泥清淤。

6 結(jié)語

鋼壩閘作為一種新型的景觀蓄水建筑物，克服了橡膠壩易受到人為或外部的尖銳物品破壞，造成漏氣，管路多且復(fù)雜，塌壩放水后泥砂淤積覆蓋壩袋的現(xiàn)象。鋼壩閘可在不同季節(jié)的水閘運(yùn)行形成瀑布景觀效果，也可適應(yīng)高寒惡劣的野外氣候，綜合適應(yīng)性較廣。隨著城市的快速發(fā)展，河道水景觀環(huán)境的需求不斷提高，鋼壩閘兼具造型美觀、安全可靠、運(yùn)行方便等優(yōu)點(diǎn)，具有良好的發(fā)展前景。