鋼閘壩在河道整治工程中的應(yīng)用與分析

李樹仁 于厚文

（遼寧省觀音閣水庫管理局，遼寧 本溪 117100）

隨著水利工程科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和城市景觀建設(shè)、環(huán)境治理、灌溉和發(fā)電等的需要，近年來鋼閘壩在河道整治工程中得到廣泛的應(yīng)用，已基本取代橡膠壩，主要是由于鋼閘壩克服或避免橡膠壩運(yùn)行管理較復(fù)雜、安全性差、橡膠易老化和質(zhì)量事故發(fā)生率高等缺點(diǎn)。鋼閘壩是一種新型可調(diào)控溢流壩，它由土建結(jié)構(gòu)、帶固定軸的鋼性壩體、驅(qū)動(dòng)裝置設(shè)備等組成。這種建筑物適合于河道口較寬（10m-100m），而水位差比較小的工況（1m-6m）。因此鋼閘壩設(shè)計(jì)可以比較寬，沈陽市棋盤山泗水河河道整治工程的兩座鋼壩閘寬度分別為38m和40m，可以省去數(shù)孔閘墩，所以不僅結(jié)構(gòu)簡單，可以節(jié)省不少土建投資，而且可以立壩蓄水、臥壩行洪排澇，還可以利用壩頂過水形成人工瀑布的景觀效果，結(jié)合成型經(jīng)驗(yàn)和工程實(shí)際應(yīng)用對鋼閘壩這種新型建筑物進(jìn)行初步分析。

1 鋼閘壩的使用壽命

本工程鋼閘壩通過設(shè)備采購招標(biāo)投標(biāo)，設(shè)備供應(yīng)商（生產(chǎn)廠家）為揚(yáng)州楚門機(jī)電設(shè)備制造有限公司，根據(jù)廠家提供的設(shè)計(jì)資料，鋼閘壩的設(shè)計(jì)使用壽命可達(dá)50-60年，當(dāng)前國際上最長壽命的鋼性閘門近百年。國內(nèi)最早的福建小溪電站為1958年建成，至今仍在使用，同樣的鋼結(jié)構(gòu)在解放前就開始使用一直運(yùn)用至今的案例很多。影響鋼閘壩的使用壽命因素很多，但主要與損壞和維修有直接影響。鋼閘壩的閘門運(yùn)轉(zhuǎn)件采用特殊復(fù)合材料，這種材料在水下運(yùn)行若干年無需加潤滑油，也不會(huì)銹蝕。除此之外鋼閘壩在運(yùn)行過程中不容易受到尖角物體的損壞；洪水過后的殘骸不能造成較大損壞，不影響景觀效果。綜合以上因素，鋼閘壩的使用壽命均比橡膠壩、水力自動(dòng)翻板閘門的使用壽命長。

2 鋼閘壩的運(yùn)行情況

2.1 運(yùn)行時(shí)間

沈陽市棋盤山泗水河河道整治工程共設(shè)兩座鋼壩閘，孔口尺寸為 38m×2m、40m×3m，設(shè)計(jì)水頭為2.6m、3.6m，動(dòng)水啟閉，采用YJQ-Q型液壓集成式啟閉機(jī)，啟閉機(jī)容量為2×800kN、2×1500kN、工作行程為2.6m、4.0m，啟門速度為0.5-0.8m/min，電機(jī)功率為2×15kW、2×22kW。由于鋼閘壩采用液壓啟閉機(jī)啟閉，一般不超過5min即可完成升壩和塌壩，這樣可有效的保證突發(fā)洪水時(shí)能及時(shí)泄洪。而橡膠壩是通過充氣或充水達(dá)到升壩目的，正常需要2-3小時(shí)才能完全升或塌壩，時(shí)間較長。橡膠壩還會(huì)隨著使用次數(shù)和年份的增加，壩內(nèi)結(jié)垢而使充氣（水）、排氣（水）時(shí)間增長。

2.2 啟閉機(jī)工作方式。正常工作時(shí)全行程開、關(guān)閘門；調(diào)試及事故狀態(tài)時(shí)可局部開、關(guān)閘門。

2.3 啟閉機(jī)控制方式

電氣控制系統(tǒng)用于機(jī)電一體化的集成式啟閉機(jī)的同步運(yùn)行、閘門的開啟、閘門的關(guān)閉控制，經(jīng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)地控制。傳感器實(shí)時(shí)采集閘門的開度信號，系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，在儀表上作出顯示；閘門開啟和關(guān)閉位置值可以在儀表上設(shè)定，閘門動(dòng)作時(shí)，達(dá)到設(shè)定位置時(shí)即會(huì)自動(dòng)停止運(yùn)行；閘門上下端都安裝了限位開關(guān)，保證了閘門運(yùn)行時(shí)的安全。閘門運(yùn)行時(shí)不同步誤差到達(dá)設(shè)定值時(shí)，電機(jī)會(huì)自動(dòng)停止并發(fā)出聲光報(bào)警信號，保證設(shè)備的安全運(yùn)行。

2.4 運(yùn)行可靠性。

2.4.1 鋼閘壩采用機(jī)械鎖定，當(dāng)塌壩、升壩和調(diào)節(jié)水位時(shí)任意角度都可鎖定，不會(huì)發(fā)生移動(dòng)。

2.4.2 鋼閘壩可以長時(shí)間大流量的從壩頂溢流形成瀑布效果。

2.4.3 鋼閘壩自動(dòng)化程度高，可以實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的自動(dòng)化控制。

2.5 安全可靠性

鋼閘壩配套二臺(tái)集成式液壓啟閉機(jī)驅(qū)動(dòng)裝置，該種型式驅(qū)動(dòng)裝置是一種新型驅(qū)動(dòng)型式，它結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，無須油管、泵站等附屬設(shè)施，另外該種驅(qū)動(dòng)裝置配備了手動(dòng)裝置，若由于停電或其它故障可以手動(dòng)操作，操作力只需5kg，這樣可以有效地保證塌壩時(shí)塌壩，升壩時(shí)能升壩，安全性很高。

2.6 冬季冰凍問題

到了冬季，將鋼閘壩傾斜一定角度，此時(shí)若結(jié)冰，冰層可以沿著斜角向上延伸，從而有效的釋放水結(jié)冰的膨脹力，這樣鋼閘壩不會(huì)受到任何破壞，另一方面由于鋼材本身的堅(jiān)硬特性，每年春天的凌汛可以安全在壩頂泄洪，鋼閘壩可以輕松安全度過冬季。

2.7 防腐問題

鋼閘壩表面是按照《水利水電鋼閘門制造標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范》進(jìn)行熱噴鋅，附著力極強(qiáng)，經(jīng)有關(guān)研究結(jié)果表明，沙的流速≤8m/s時(shí)，不會(huì)對鋅層構(gòu)成破壞，一般河流的流速不可能達(dá)到這個(gè)速度。

3 鋼閘壩解決淤積問題

鋼閘壩是一種特殊結(jié)構(gòu)的壩閘型式，它沒有底門槽和側(cè)門槽，是門葉圍繞底軸旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)。上游止水壓在圓軸上，當(dāng)壩升起或倒下時(shí)，止水不離圓軸的表面，始終保持密封止水狀態(tài)；側(cè)面止水同樣的原理，止水面始終不離開鍘胸墻，故淤沙不會(huì)影響鋼閘壩的升壩和塌壩。針對淤積較嚴(yán)重的河流，在壩前設(shè)攔污柵，一是為了有效的擋住大的石塊，二是在塌壩泄洪時(shí)，提高壩口位置流速，可有效的讓泥沙、水混合物直接隨洪水沖至下游。鋼閘壩蓄水，長時(shí)間立壩易淤積，但是鋼閘壩是圍繞底軸向下游傾倒，故塌壩時(shí)淤積的泥沙被水流沖向下游，不可能形成阻塞。除此之外行洪后根據(jù)泥沙含量分析出有多少泥沙沉淀在門體上，并通過泥沙量計(jì)算出升壩時(shí)需要的升壩力，充分考慮到升壩時(shí)克服泥沙的力量。

4 鋼閘壩能耗小，不影響泄洪斷面

鋼閘壩的升壩和塌壩只需要2臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置，每臺(tái)驅(qū)動(dòng)裝置的額定最大功率為22kw。這樣鋼閘壩用電負(fù)荷量只需功率60kw/h左右，每次升壩時(shí)間約為2-3min，節(jié)省了相當(dāng)大的用電量。鋼閘壩底坎與河道高程一致，塌壩時(shí)是向下游傾倒，能把水完全放盡，不能形成阻水?dāng)嗝?，不影響泄洪流量?/p>

5 結(jié)語

通過以上鋼閘壩的分析可以看出，鋼閘壩是一種新穎、美觀、實(shí)用的攔河壩，它利用自然而又不破壞自然，既可解決城市河道與蓄水矛盾，又有利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，尤其是集成式啟閉機(jī)的使用，不僅結(jié)構(gòu)緊湊、安全可靠，而且任意角度都可布置。通過鋼閘壩的不斷在河道整治工程的應(yīng)用并完善，鋼閘壩的技術(shù)將越來越成熟，對水工建筑物的景觀化起著帶頭作用。

[1]張保國，丁玲玲.創(chuàng)新讓河道整治煥發(fā)活力[J].承德日報(bào)，2006-05-22.