液压升降坝在城市内河治理上的应用

□王玉霞（商丘市水利建筑勘测设计院）

1 概述

在水利水电工程建设中，水闸、橡胶坝、翻板门坝等活动坝是拦河建筑常用的类型，近年来，随着社会发展以及城市河道治理中对拦河建筑物的景观和安全性能要求的不断提高，液压升降坝作为一种新型可调控溢流闸门，得到较大应用。

橡胶坝是目前全世界用的最多的活动坝，具有结构简单、施工期短、造价低、坝袋抗震性能好、节省钢材等优点，尤其是坝袋能自由升降或塌落、蓄泄控制自如，以及宽度大、景观协调性好、坝顶可溢流等特点，使橡胶坝在城市内河治理中得到更为广泛的应用。但橡胶坝的坝袋是合成橡胶和合成纤维的组合体，受空气、日光、水的作用，易老化且易被尖锐物刺破，同时运行时冲水升坝或放水榻坝时间长，影响快速截留或泄洪，给河道行洪带来一定的安全隐患。

翻板门坝作为一种新型节能闸坝，由基础固定坝和翻板闸门（水力自控翻板闸门或机械控制翻板闸门）组成，其水力自控翻板闸门启闭的基本原理是杠杆平衡与转动，这种新型水闸巧妙地利用作用在闸门上的水压力与闸门的自重来作为启闭闸门的动力，因此无需其它外加能源，无需其它启闭机械、启闭机架与闸房，也不需要泵房。具有造价合理、节省三材、施工期短、启闭完全由水力自控、准确及时、不需人员操作等优点。但是翻板门坝存在很多问题，主要是：阻水经不起特大洪水的冲击；易被漂浮物卡塞或上游泥砂淤积，造成不能自动翻板而影响防洪安全；河床上游漂浮物无法清理，造成河道脏乱，影响环境；放水过程突然不平稳，翻滚而下的洪水对下游河床及河内生物有较大不利影响；洪水过后，翻板门再关上时，底部被沙石卡住，造成大量漏水。

液压升降坝是最近几年发展推广的一种新型坝型，力学结构科学、不阻水、不怕泥砂淤积；不受漂浮物影响；放坝快速，不影响防洪安全；结构坚固可靠，抗洪水冲击能力强。它在充分考虑传统的活动坝型缺陷基础上，保留了平板闸、橡胶坝、翻板门闸三种坝型的基本优点：一是具有橡胶坝可控、紧贴河床不阻水特点；二是具有翻板门坝自控、任意保持水位高度特点；三是具有平板闸坚固耐用的特点。

2 液压升降坝工作的基本原理

液压升降坝工作基本原理：采用一排液压缸直顶以底部为轴的活动拦水坝面的背部，实现升坝拦水，降坝行洪的目的；采用一排最底部可以伸缩的液压杆支撑活动板面的背部，构成稳定的支撑墩坝结构；采用小液压缸与限位支撑杆组成的解锁装置，挡住（或放开）最底部可以滚动的支撑杆的活动构件，形成支撑杆与液压杆的相互交换，支撑杆起作用时，液压杆可以不作用，以减少液压设备的使用时间，增加液压设备的使用年限；采用液压感应装置，控制操作液压系统，达到无人管理，根据洪水涨落，实现活动面板的自动升降。

液压升降坝的构造由弧形（或直线）坝面、液压杆、支撑杆、液压缸和液压泵站组成。

3 液压升降坝的产品优缺点

3.1 优点

3.1.1 投资低

坝高5m 以下采用钢筋混凝土坝面，5m 以上可以采用弧形钢门，基础上部的宽度只要求与活动坝高度相等，同时液压系统简便，因此，工程成本较低。总成本只有同等规格的挡水闸约1/5。

3.1.2 适用范围广

活动拦水高度可以达到10m 以上，宽度不限。任何地质条件的河床都行；重力坝坝顶的宽度再窄，双曲拱坝弧度再大都可以在上面建设；不怕泥砂淤积；不受漂浮物影响；放坝快速，不影响防洪安全。

3.1.3 结构坚固可靠，抗洪水冲击能力强

该坝坝面升起后，形成稳定的支撑墩坝结构，力学结构最科学，不在河中设置支撑墩等任何阻水物体，活动坝面放倒后，坝体只高出原坝顶20cm，达到无坝一样的泄洪效果。行洪过水、冲砂、排漂浮物效果都好。丰水期河床上看不见任何物体，既不影响防洪，也不影响航运。

3.1.4 维护管理费用极低，使用寿命长

该坝型无需人员住守管理。洪水暴涨达到设定的高度时，通过浮标控制，自动放坝行洪(该坝的自动放坝功能极其可靠，无人、无电、洪水快速暴涨等任何情况下都能绝对保证及时放坝行洪)。部件经久耐用，不易损坏，更换容易，维护管理费用较低，产品设计使用寿命30-50a。

3.1.5 坝形美观，人造瀑布

坝体弧形设计，坝面可喷色彩、图案，活动坝面高度可随意调节、演示。上游水量较大时形成瀑布景观和水帘长廊奇观，可供游人观赏。

3.2 缺点

一是由于液压缸镶嵌于闸底板中，造成闸底板较厚，为了节省混凝土往往把闸底板做成非等厚度形式，受力分析较复杂；二是建造时需要预留较多孔，留待2 期浇筑，造成闸底板配筋图较复杂。

4 液压升降坝与传统坝型的性能比较

液压升降坝与传统坝型性能比较，见表1。从工程投资角度来说，三种活动坝型投资相差不多，均较常规水闸节省；从泄洪和消能角度来看，液压升降坝和橡胶坝较优；从运行管理上说，在功能一致时，翻板坝的费用最优，液压升降其次；从稳定性看，常规水闸和液压升降坝最优，翻板闸稳定性较差。因此，液压升降坝具备投资省、泄洪效果好、可靠性和自动化程度高等特点，比较适合北方缺水地区、冰冻严重和多泥沙河道特征。综合确定商丘市内河综合整治工程拦河坝确定采用液压升降坝。

表1 液压升降坝与常规坝闸性能比较表

5 结语

通过液压升降坝与传统活动坝的性能比较，液压升降坝克服了传统活动坝的所有缺点，保留了3 种活动坝的所有优点，具有明显优势，是性价比最高的活动坝，未来进步空间：厂家改进液压坝形式，减少预留2 期孔数量，简化闸底板配筋。