陈锐龙 邵平
东莞市众源环境投资有限公司，东莞, 523123
摘要：水环境治理中常用的水闸类型有平板闸门、钢闸门、橡胶闸门等。本文根据上述不同类型水闸的实际案例的应用效果，分析其优缺点，为水环境治理中水闸选型提供合理化建议。
关键词：水环境治理；平板闸门；钢闸门；橡胶闸门
Application of different types of sluice in water environment treatment
Shao Ping1
(1.Dongguan ZhongYuan Environmental Investment Co.Ltd.523123)
Abstract: The types of sluice commonly used in water environment treatment include flat sluice, steel dam, rubber dam, etc. This article analyzes the advantages and disadvantages of the different types of sluice according to the application effect of the actual cases, and provides reasonable suggestions for the selection of sluice type in water environmental treatment.
Keywords: water environment treatment; flat sluice; steel sluice; rubber sluice
一、水环境治理中常用的水闸类型
目前我国水环境治理中水闸的应用比较普遍，主要目的有提升上游回水面积增加水景观、拦截下游水体倒灌、拦截水流使其改道等。常用的水闸类型有平板闸门、钢闸门、橡胶闸门等。
（一）平板闸门
平板闸门是指沿竖直轨道上下移动的挡水闸门。常见的有上升式、下降式和升卧式三种。其共同特征是门扇的挡水面是一板式平面，构造简单可靠，制造安装和运输较简便[1]。如下图1示：
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图1 平板闸门
平板闸门是被广泛应用的一种水闸类型，平板闸门的闸墩较大，占用较多泄洪断面，不利于行洪和上游泥沙、卵石、树枝等漂浮物的下泄；平板闸门造型刻板单一，上部结构多，美观不足，不适宜有较高景观要求的水环境项目。
（二）钢闸门
本文中钢闸门又称钢坝，主要分为两类，分别为底轴驱动翻板闸门和液压升降坝，均靠液压系统传力，主要区别在于传力杆的位置不同。钢坝是一种能够实现双向挡水、灵活启闭、闸门开度无级可调、方便调度、工程隐蔽、无碍防汛和通航，改善河道景观的新型闸门。底轴驱动翻板闸门的传力杆在底轴，如下图2所示：
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图2 底轴驱动翻板闸
液压升降坝的传力杆在液压杆，需长期浸泡在水中，液压升降坝如下图3所示：
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图3 液压升降坝门
钢闸门的主要特点有：
1、钢坝由底轴或液压杆驱动，闸门可任一位置停止，进而控制上游水位和泄流量，并形成人工瀑布的景观效果。
2、钢坝的启闭时间短，小型钢坝可以在2分钟内实现启闭，大型钢坝约在6分钟完成启闭，对突发泄洪的响应极快。
3、钢坝塌坝后与河底持平，不占用河道行洪面积，上游堆积的泥沙、卵石、树枝等漂浮物均可轻松通过坝体。
4、钢坝尤其是液压升降坝可应用于大跨度河道，结构简单，支撑可靠，易于建造。
5、钢坝的耐久性较好，主要维护坝面结构和液压系统。
（三）橡胶闸门
橡胶闸门，又称橡胶坝，是用高强度合成纤维织物做受力骨架，内外涂敷橡胶作保护层，加工成胶布，再将其锚固于底板上成封闭状的坝袋，通过充排管路用水（气）将其充胀形成的袋式挡水坝。坝顶可以溢流，并可根据需要调节坝高，控制上游水位，以发挥灌溉、发电、航运、防洪、挡潮等效益。
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图4 橡胶闸门
橡胶坝由美国人于1957年在洛杉矶第一个建成，几十年来，橡胶坝以其可控性好、紧贴河床不阻水等优点被全世界普遍采用，但也日益显现出其固有的缺陷：安全性、可靠性较差，使用寿命短，管理难度大。具体表现在：
1、冬季冰冻容易损坏坝袋。
2、汛期漂浮物（特别是尖锐物）容易损坏坝袋，需人工定期清理漂浮物。
3、橡胶坝的运行管理困难，汛期塌坝调度与蓄水难以协调，塌坝时间长，洪水暴涨来不及塌坝就被洪水冲毁，在浙江省，曾经因一场台风，就摧毁了十几座橡胶坝。
4、塌坝放水后，出现泥砂淤积覆盖坝袋，坝袋无法冲水，需人工清理泥砂。
二、水环境治理中水闸选型
根据上述3种常用水闸的特点分析，平板闸门因为其结构特点，不适宜在强调景观效果的水环境项目中应用，本文主要比较钢闸门和橡胶闸门的优缺点，进而推荐水闸选型。
1、启闭时间
水闸的主要功能是挡水，闸门的启闭时间决定了洪水突发时及时泄洪及泄洪后能及时蓄水的功效。
钢坝采用液压启闭机，启闭时间快，小型钢坝启闭一般需2分钟，大型钢坝或液压升降坝启闭时间一般需6分钟。液压启闭机在良好的维护下，其工作效率可以保持长期稳定。
橡胶坝，以充水橡胶坝为例，正常需要2-3小时才能完成升坝或塌坝。
2、能耗对比
100m的钢坝升坝和塌坝只需要4台驱动装置，每台驱动装置的额定功率为15kw。这样100m的钢坝用电负荷量只需功率60kw左右。每次升坝时间约为6分钟，耗电量约为10kwh，升坝后电机即停止工作。如果断电，可通过手动操作液压系统，实现闸门的启闭。
100m橡胶坝的用电负荷量至少需要功率100kw左右，每次升坝时间约为2-3小时，耗电量约为200-300kwh，有的工程为了长期升坝，需要电机不间断工作。如果一旦断电，其运行将束手无策。
在实际运行中，钢坝和橡胶坝均会配套备用电源，但同等长度的橡胶坝和钢坝所需要的能耗差异较大，其配套的备用电源差异也较大。
3、景观效果
根据设计规范，橡胶坝不宜溢流，否则因溢流引起坝体震动易出现垮坝事故。
钢坝则可通过控制闸门高度，实现坝顶溢流形成瀑布的景观效果。
4、操作难易度
充水橡胶坝需单独建设一座水泵房，管路多、阀门多且操作复杂。
钢坝的结构简单，液压控制系统一般与堤岸合建，操作界面简单，运行方便。
5、行洪断面影响
橡胶坝塌坝后至少比河底高20cm，意味着会形成20cm高的阻水断面。
钢坝塌坝后与河底相平，对行洪完全不会有影响。
三、总结
根据上述分析，钢闸门在安全性、能耗、操作性、景观效果等方面较之于平板闸门、橡胶闸门具有一定优势，推荐在水环境治理中有使用。随着钢闸门的制作工艺不断提升，自动化控制水平进一步提高，其应用优势会进一步体现。
参考文献：
[1] 上海交通大学主编．机电词典：机械工业出版社，1991年10月
[2] 李浩良，孙华平主编．抽水蓄能电站运行与管理：浙江大学出版社，2013.09