水力自控翻板闸在汉中城市水生态文明建设中的应用

杨晓永 杨利霞 雷保寿

汉江是陕西汉中城市的灵魂和依托,近年，汉中先后建成了大部分城市堤防、汉江城市桥闸、天汉大桥等工程，基本形成了汉中一江两岸东会客厅，在促进水生态文明建设和地方经济发展方面发挥了重要作用。但是，随着龙岗大桥建成通车，大桥上下游河段枯水季节河滩裸露，严重影响了城市环境，为促进汉江生态修复，进而形成汉中一江两岸西会客厅，推动汉中旅游、经济的全面发展，市委、市政府决定在龙岗大桥下游1.5km处建设二级蓄水闸一座。

水力自控翻板闸原理

二级蓄水闸根据其主要功能、防洪安全、汉江泥沙特性等因素选取了水力自控翻板闸、橡胶坝、平面钢提升门三种坝型进行比较，水力自控翻板闸在相同的蓄水景观长度、面积和库容前提下，以工程造价低、运行管理无需人值守等特点明显胜出，最终确定二级蓄水闸采用水力自控翻板闸坝形式。

水力自控翻板闸门的工作原理是杠杆平衡与转动，闸门利用水力和闸门重量相互制衡。当作用在闸门门叶上的水压力与水流对闸门门叶的摩擦力对转动中心力矩的和大于闸门门叶自重与运转机构的阻力对转动中心的力矩之和时，闸门开启度自动加大，直至两组力矩和相等。闸门在新的开启度位置保持平衡，反之亦然。

水力自控翻板闸的特点

①随上游来水量的增加（或减少）而准确及时地自动加大（或减小）闸门开度，无需人为操作，不需外加动力，投资省，造价低；②洪水过程结束后能准确及时地自动拦截洪水尾水，保住水资源，也为下游枯水期预留部分水量；③闸门启动后，形成门顶、门底同时泄流，门顶溢流能使漂流物顺利过闸，门底射流流速高，便于推移质过闸；④同一枢纽上的所有翻板闸门基本能够在水力作用下同步开启，不会发生单宽流量集中的现象，有利于下游稳定河床；⑤通过门顶、门底的水流相撞，可消耗一小部分余能，有利于消能防冲；⑥相邻水力自控翻板闸门之间一般不需要设置闸墩，即使要设置闸墩，其间距也很大，一般达20~50m，而闸墩的厚度只有0.3~0.8m，基本不缩窄原河宽，因此对水流阻碍小，过流能力强；⑦基本不改变天然河流断面上的单宽流量分布，不改变天然河流的河势与泥沙输运；⑧施工期短，水力自控翻板闸的面板、支腿、支墩等均为钢筋混凝土预制构件，可与闸坝基础同步进行构件的预制工作，待闸坝基础完成后即可进行安装。

汉江水力自控翻板闸在汉中城区段的应用

汉中城区段二级蓄水闸采用水力自控翻板闸坝形式。工程主要建设内容为：在汉江左岸45+222.1m，右岸44+647.7m处（龙岗大桥下游1.5km处，与汉中市规划建设的金牛路一致）建设水力自控翻板闸坝工程一座，正常蓄水位505.5m，共75扇C30混凝土预制闸门，闸门尺寸7.0m×3.0m（宽×高），闸坝总宽度530.2m，溢流净宽525m，闸坝顺水流方向97.3m，总库容735.5万m3,景观水面长度3.94km，景观水面面积188.8万m2，总投资8 000余万元。工程于2013年4月开工建设，预计2014年汛前主体工程完工，2014年年底全面竣工。

工程建成后，将大大改善汉中滨江区段的自然生态环境，但应着重考虑好以下几个方面：①为保护河道及翻板闸安全，应严禁在城区河段采矿、采砂，尽早编制河道采砂规划；②为维护水面清洁，建议城区污水集中到污水处理厂后，排到汉江桥闸下游；③翻板闸运行初期，加强闸址及上下游河道的河势监测，汛前对闸门进行检修，确保汛期防洪安全。

水力自控翻板闸门原理独特，运行安全，施工简便，造价合理，尤其是自动启闭，自控水位准确，运行省人、省事、省时、省力，针对当前水资源短缺，防洪安全责任重大，可广泛应用于城市河道的综合治理工程中，值得大力推广。