小型河道治理工程景观坝布置方案浅谈

杨松 李云峰 何伟 谢涛 王德丽 黄臣勇 谢承希

贵州省水利水电勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳 550002

摘要：随着国民生活水平的不断提高，人们对生活环境的要求日趋严格，对环境问题日趋重视，城市河道治理被提上了新的高度。国内水利事业蓬勃发展，水利技术设备不断更新，景观坝的出现，既能作为河道治理的功能坝，又能美化城市景观，为城市环境建设作出了很大的贡献。本文依托某在建河道治理工程，根据该工程实际情况进行景观坝的选型，同时对景观坝发展至今各类型式金属结构设备的选用作一定程度的探讨，以期为后续相似工程提供设计方案参考。

关键词：小型水利工程、河道治理、金属结构、布置选型

1、工程设计概况

依托工程共设置有1级景观坝，共3孔，设置于主河道上，相邻闸孔景观坝之间设置闸墩，兼做坝顶交通桥桥墩。根据景观坝具体布置位置及河道水面景观等要求，景观坝的设计参数如下。

景观坝单孔宽度为5.5m，共3孔，河床底部高程为1315.39 m，固定坝堰顶（即桥墩顶）高程为1319.41m，滨河路地面高程为1319.41m，上游正常蓄水位为1317.49m，景观水闸顶部高程为1317.39m，闸门高度为2m，门顶溢流水深为0.1m，设计水头为2.1m。

2、工程方案比选

根据依托项目景观坝的具体布置位置及河道水面景观等要求，景观坝规格尺寸为5.5m×2m（宽×高），设计水头为2.1m，共计3孔并排布置，相邻景观坝中间设置闸墩，闸墩厚1m，兼做墩顶交通桥桥墩。

目前，河道治理及景观坝新型闸坝有底轴转动液压控制翻转闸门（液压钢坝）、气动盾形闸门和液压翻板闸门（液压升降坝）等多种型式可供比选，现针对本工程的工程实际对上述三种坝型作坝型比选。

方案1、采用底轴转动液压控制翻转闸门（液压钢坝）

底轴转动液压控制翻转闸门是目前形式较为新颖美观的景观水闸型式之一，也称作液压钢坝，与上倾或下倾式液压启闭机控制的钢结构闸门型式类似，其支承结构为设置在闸门底部的旋转转轴，液压启闭机油缸操作控制底轴的旋转从而带动闸门门体的翻转开启和关闭，闸门在关闭时向上游或下游几乎完全平卧于河道底面。

由于该种闸门形式支承旋转结构为闸门的底部转轴，闸门门体宽度方向尺寸可适当加大，不需要设置较多的闸墩结构，对河道泄水影响较小，对河道景观效果较好，不影响河道的通航过船。若布置为上倾方式闸门前若堆积体积较大的杂物时对闸门的开门泄水较为不利，一般采用向下游倾倒开门泄水的布置方式。

此方案液压启闭机容量较大，为安全可靠，在景观水闸较宽的情况下需采用双油缸进行操作控制，但油缸的外形结构尺寸较大，需要在闸门的左右两侧设置较大尺寸（垂直于水流方向）的启闭机安装空间。该方案闸门跨度越长，对安装底轴的基础的处理要求也越高，底轴受基础不均匀沉降的影响越大，同时闸门高度越高，液压启闭机的容量也会相应增大。

由于本工程需要在河道中间设置2道闸墩作为交通桥桥墩，且为了保证河道过流面积，闸墩尺寸不能过宽，没有设置该方案所需两侧液压启闭机室的条件，若采用一根底轴，则3道闸门需同时启闭同时动作，若设置单独的3根底轴，则要设置3套液压启闭机，中间1扇闸门侧墩尺寸较大，3扇闸门轴线需错开布置，土建尺寸较大，故该方案不作为推荐方案使用。

方案2、采用气动盾形闸门系统

气动盾形闸门为目前较为新颖美观的景观水闸形式之一，由钢闸门（钢结构的盾形门板和框架结构等）、高分子材料的气袋、埋件、空压系统和闸门控制系统等组成，是利用空气压缩的原理，通过气袋的充气与排气，使闸门升起和倒伏，维持特定的水位高度，并可在设计水位内实现任意水位高度的调节。该种闸门形式结合了钢结构翻板闸门与橡胶坝的一些优特点，当闸门需要升起挡水时，采用压缩空气充满气袋，使闸门面板处于挡水状态，当闸门需要倒伏泄水时，打开排气阀及排气泵等将气袋内的空气排放，使得闸门门体向下游倒伏几乎完全平卧于河道底面。该种闸门形式挡水时的支承结构主要为高分子材料的气袋，整套气动闸系统可由若干模块化的钢闸门及气袋组合而成，拦河宽度不受限制，且中间不需要设置闸墩及支参墩结构，泄水面几乎与河道宽度一致，对河道泄水几乎不影响，可实现大面积高效率泄水，对河道景观效果较好，不影响河道的通航过船。气动闸盾形门体和闸底铰链连接的设计亦使得泥沙、树枝、冰块、浮木及其它杂物容易流过，不易造成阻塞。

气动盾形闸门对气袋材料的要求较高，检修条件不存在，成本相对较高，本工程规模较小，采用气动盾形闸门配置偏高，故不作为推荐方案使用。

方案3、液压翻板闸门（液压升降坝）

液压翻板闸门（液压升降坝）的门体采用钢结构门体，利用液压启闭机进行操作控制闸门的开启泄水和关闭挡水。该种景观水闸形式在国内的景观坝工程中布置也较多，尤其是布置单扇开启的情况较多，具有比较成功的工程实例经验。

液压翻板闸门（液压升降坝）利用门后液压启闭机使闸门升起和倒伏，维持特定的水位高度，并可在设计水位内实现任意水位高度的调节。当闸门需要倒伏泄水时，利用液压启闭机的控制，使闸门门体向下游倒伏几乎完全平卧于河道底面。该种闸门中间不需要设置闸墩及支承墩结构，泄水面几乎与河道宽度一致，对河道行洪几乎不影响，可实现大面积高效率泄水，河道景观效果较好，不影响河道的通航过船。本方案门体和闸底铰链连接的设计亦使得泥沙、树枝、冰块、浮木及其它杂物容易流过，不易造成阻塞。

针对本工程景观坝共设置3孔，每孔均单独设置在桥孔下，本方案能够满足本工程的设计需要，不影响河道的行洪要求，且成本相对经济，综合以上优点，故考虑该方案作为推荐方案。

3、金属结构设计方案

经过方案比选，最终确定依托工程采用液压翻板闸门的方案较为经济合理。依托工程型式采用液压翻板闸门，共计3孔，并排布置，单孔孔口尺寸为5.5m×2m（宽×高），设计水头为2.1m（含涌水超高），单孔闸门重约5t（含埋件），共计15t，单孔闸门采用2×250KN的液压启闭机启闭。

依托工程景观坝设置自动操作控制系统，当上游水位达到开门泄水水位时，通过水位仪等监测及传感仪将开门泄水信号传输至景观水闸的集中操作室内实现开门泄水，当上游水位降低，需要闭门挡水形成水景观时，通过水位仪等监测及传感仪将闭门挡水信号传输至景观水闸的集中操作室内实现闭门挡水。为保证不影响行洪，除自动操作控制系统外，依托工程设置人工手动控制系统，当自动控制系统意外失效后，现场操作人员可通过人工手动控制系统操作控制闸门，并设置有手动开关设施，以满足在意外失电情况下开启闸门泄洪以及关闭闸门挡水。为在失电情况下尽量缩短闸门开启和关闭的时间，同时设置液控应急操作器。

4、总结

本文阐述了一小型河道治理工程的布置方案，根据工程实际情况最终选择了液压翻板闸门。景观坝发展至今，方案较多，早期的混凝土翻板闸门、橡胶坝等已很少使用，虽有其优点但存在很多局限性，本文未进行比较。本文基于依托工程对现有较为常用的三种钢坝进行比选，得到一些对比经验。底轴式液压钢坝对河道泄水影响较小，对河道景观效果较好，不影响河道的通航过船，但其启闭机布置受空间限制较大，制造加工要求较高；气动盾形闸门泄水条件好，不影响通航，检修条件好，但成本相对较高；液压翻板闸门成本相对较低，启闭机布置较为简单，但检修条件相对较差。根据比较，目前较为常用的景观坝型各有所长，应根据工程实际情况综合考虑布置选型，择其最优方案。

本文通过对依托工程金属结构的设计布置，浅析此类小型河道治理工程景观坝的选型布置，以期为后续相似工程提供设计方案参考。

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