房峰 ,陳軍 ,劉朗

（1.江蘇省水利機(jī)械制造有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225003；2.句容市城市水利樞紐管理處，江蘇鎮(zhèn)江 212400）

1 概述

隨著我國(guó)城市建設(shè)水平的不斷提升，對(duì)城市環(huán)境改造的要求也不斷提高。城市河道承擔(dān)著城市的防洪、排水、供水、航運(yùn)以及納污等多重功能，既是城市經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的重要可利用資源，也是城市生態(tài)系統(tǒng)和景觀體系的珍貴資源，是城市生態(tài)系統(tǒng)不可或缺的組成部分[1]。近年來(lái)，城市景觀水閘作為城市水資源管理的一種控制、調(diào)節(jié)手段，通過(guò)調(diào)節(jié)水流量和水位，有效保護(hù)城市水資源，同時(shí)通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和布局，將水閘與周?chē)h(huán)境融為一體，為市民提供一個(gè)休閑娛樂(lè)的場(chǎng)所，為城市增添美麗的風(fēng)景線，提高城市的文化品位和形象。作為水閘的基本功能，景觀水閘也可以控制水位和流量，有效地緩解城市的水災(zāi)，保障市民的生命財(cái)產(chǎn)安全。

作為城市景觀水閘的設(shè)計(jì)要求主要包括以下幾個(gè)方面：（1）造型優(yōu)美，符合城市建筑特點(diǎn)；（2）功能齊全，方便行人和車(chē)輛通行；（3）水流速度較快，適合于商業(yè)開(kāi)發(fā)。根據(jù)以上原則，設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮以下因素：（1）形態(tài)要美觀大方，與周?chē)h(huán)境協(xié)調(diào)一致；（2）流線順暢，無(wú)阻隔感，便于交通疏導(dǎo)；（3）高低差適中，能夠滿(mǎn)足防洪要求；（4）周邊綠化度高，可起到美化環(huán)境作用。

因此，一批新式閘門(mén)廣泛應(yīng)用到新建城市景觀性的水利工程設(shè)施上，包括翻板閘門(mén)，底橫軸旋轉(zhuǎn)門(mén)、護(hù)鏡門(mén)和橡膠壩等。與傳統(tǒng)的帶有底板、閘墩、排架、工作橋等設(shè)施的水閘相比，這些新式的景觀閘門(mén)不再有排架、工作橋等影響水閘外觀造型的建筑物，整個(gè)河道視野開(kāi)闊，可與自然景色融為一體。

2 不同型式景觀閘門(mén)對(duì)比

不同型式的景觀閘門(mén)都各有優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)不同工程的地質(zhì)條件、功能要求、投資條件，結(jié)合實(shí)地景觀特點(diǎn)選取合適的門(mén)型。

翻板閘門(mén)在某些水力條件下容易發(fā)生小開(kāi)度振動(dòng)拍打現(xiàn)象，雖然短期內(nèi)不影響到整個(gè)閘壩的安全，但長(zhǎng)期小開(kāi)度振動(dòng)拍打會(huì)導(dǎo)致翻板閘門(mén)底部和固定壩的疲勞破損，以致閘壩漏水嚴(yán)重，直至造成整個(gè)翻板閘壩工程的破壞。另外，其初啟動(dòng)水位較高而回關(guān)水位偏低，難以滿(mǎn)足正常的使用要求。

橡膠壩為21 世紀(jì)新興的一種低水頭擋水建筑物，其特點(diǎn)是單跨長(zhǎng)度大，能最大限度地保證水面寬度。此外，還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、施工期短、造價(jià)低、抗震性能好、操作靈活和管理方便[2-3]等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，運(yùn)行維護(hù)成本也較低，因此，在國(guó)內(nèi)城市河道應(yīng)用比較廣泛。但是該類(lèi)水閘的缺點(diǎn)也很明顯。其耐久性取決于橡膠的壽命，需要經(jīng)常性更換。水閘高度受限，不能建造過(guò)高的擋水水壩。運(yùn)行時(shí)充水（氣）升壩或放水（氣）塌壩時(shí)間較長(zhǎng)，影響快速截流或泄洪，且橡膠壩體較脆弱，河道內(nèi)的雜物易對(duì)壩體形成撞擊或其他物理?yè)p傷，易發(fā)生質(zhì)量事故。

底橫軸旋轉(zhuǎn)門(mén)和護(hù)鏡門(mén)近幾年運(yùn)用較為廣泛，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、跨度大，但實(shí)際使用下來(lái)有根本性的弊病，工程建設(shè)一次性投資較大，日常維護(hù)檢修費(fèi)用較高，而且其主要部件長(zhǎng)期處于水下，很難對(duì)其進(jìn)行維護(hù)和檢查。其閘門(mén)止水為橡膠結(jié)構(gòu)，老化后難以更換。而且在城市內(nèi)部水系中，大多數(shù)河道跨度并不是很大，使用這兩種類(lèi)型的閘門(mén)，整個(gè)工程投資過(guò)大。

因此，要更加關(guān)注選擇常規(guī)閘門(mén)，以適應(yīng)城市景觀水閘的需求。在常規(guī)門(mén)型中，相對(duì)于普通平面閘門(mén)，弧形閘門(mén)因其形狀優(yōu)美，可以與周?chē)h(huán)境相融合；功能性強(qiáng)，可以對(duì)河流水位和水流量進(jìn)行調(diào)節(jié)，保證河流的生態(tài)環(huán)境和景觀質(zhì)量，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，易于維護(hù)和維修等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外城市景觀水閘得到了廣泛應(yīng)用，且不乏成功優(yōu)秀的案例，國(guó)內(nèi)有深圳灣公園和上海黃浦江，國(guó)外則有倫敦泰晤士河和紐約哈德遜河等。

3 弧形閘門(mén)的方案設(shè)計(jì)

以太倉(cāng)市政建設(shè)的長(zhǎng)春河建設(shè)工程為例，因太倉(cāng)城市景觀的應(yīng)用要求，在設(shè)計(jì)時(shí)采用了弧形下臥門(mén)的設(shè)計(jì)方案，不完全等同于一般弧形閘門(mén)的方案，該閘整體布置于河道之中，兼顧河道的行洪、蓄水、航運(yùn)以及景觀等要求。

3.1 結(jié)構(gòu)布置

該方案是利用成熟的弧形閘門(mén)作為關(guān)閉和開(kāi)放泄（放）水通道的控制設(shè)施。擋水時(shí)開(kāi)啟閘門(mén)到位，開(kāi)放泄（放）水時(shí)下放閘門(mén)至底部門(mén)庫(kù)內(nèi)。需要檢修時(shí)從關(guān)門(mén)位置繼續(xù)向上開(kāi)啟，直至使門(mén)支臂高出閘地面高程后，可脫開(kāi)啟閉設(shè)備，單獨(dú)檢修鋼絲繩，閘門(mén)通過(guò)吊車(chē)?yán)^續(xù)將上吊轉(zhuǎn)出閘室，進(jìn)行止水更換，若需要大修，可脫開(kāi)閘門(mén)支鉸，將閘門(mén)整體吊出閘室。相比較采用普通弧形閘門(mén)的水閘結(jié)構(gòu)布置，該型式水閘取消了啟閉機(jī)的排架和工作橋，新式緊湊型閉式啟閉機(jī)分別安裝在兩側(cè)的閘墩頂部，同時(shí)對(duì)閘門(mén)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，允許閘門(mén)門(mén)頂過(guò)流，容易實(shí)現(xiàn)人工瀑布的效果。

3.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

（1）該閘門(mén)水力學(xué)條件好，啟閉力較小，能用于各種類(lèi)型的水道。

（2）新研制的閉式傳動(dòng)啟閉機(jī)外型小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，為保證整體工程的簡(jiǎn)潔及水道的開(kāi)闊與寬敞，取消了啟閉機(jī)的剛性同步軸，采用PLC+變頻器同步控制，設(shè)備所需電纜從遠(yuǎn)處控制房經(jīng)閘底板下埋管引入。從地面上看沒(méi)有任何突兀的感覺(jué)，滿(mǎn)足河道風(fēng)光景觀一致的要求。

（3）閘門(mén)止水在工廠內(nèi)可預(yù)先整體接成門(mén)框式，整體的密封性能好，避免了一般弧形閘門(mén)因安裝精度不夠而導(dǎo)致的滲漏和泄露的現(xiàn)象。

（4）此方案布置閘門(mén)，不影響河道原有的通航和行洪能力，閘門(mén)在擋水位時(shí)可露出水面，需要通航或泄（放）水時(shí)直接下放至門(mén)庫(kù)內(nèi)，水面上無(wú)任何障礙物。

（5）底部的止水可設(shè)置多道，使閘門(mén)具有多個(gè)關(guān)閉位置。當(dāng)閘門(mén)在關(guān)閉位置之間時(shí)，可通過(guò)控制門(mén)底止水與底檻的間隙大小來(lái)調(diào)整下泄流量。另閘門(mén)處于關(guān)閉位置時(shí)，通過(guò)上下游水位的組合調(diào)節(jié)，水從閘門(mén)頂部流過(guò)，在河道內(nèi)實(shí)現(xiàn)多級(jí)人工小瀑布景象，從而使水利設(shè)施變?yōu)槌鞘芯坝^工程，為城市建設(shè)增添光彩。

當(dāng)然，由于城市河道的特殊性，水流平緩，流速很低或者說(shuō)幾乎沒(méi)有，易造成河道內(nèi)淤積的問(wèn)題，尤其是閘室內(nèi)淤積過(guò)重可造成閘門(mén)無(wú)法正常關(guān)閉，需要重點(diǎn)研究解決。因此，工程設(shè)計(jì)時(shí)，在門(mén)檻護(hù)坡后部可內(nèi)埋沖淤管路，配備高壓水沖淤設(shè)備。同時(shí)，在運(yùn)行時(shí)可優(yōu)化啟閉操作方式，先提起閘門(mén)使門(mén)下略高門(mén)底檻一些，利用上下游水位差，門(mén)下的過(guò)水可沖刷一下閘室底板和河道底層，減緩或消除閘門(mén)底部的淤積。

4 結(jié)語(yǔ)

目前，全國(guó)范圍內(nèi)正在大力推行城市環(huán)境整治工作，河道作為城市生態(tài)系統(tǒng)的重要部分，是水資源、水文化和水環(huán)境的重要載體[4]。城市水景觀改造已成為改善城市生態(tài)環(huán)境的主要措施之一，目前的改造大部分為中小型河道的整治工作，使用其他景觀閘門(mén)型代價(jià)過(guò)高而且均有部分實(shí)用性缺陷，弧形結(jié)構(gòu)閘門(mén)可很好地適應(yīng)目前的建設(shè)需求，為城市水環(huán)境建設(shè)帶來(lái)了更廣闊的空間■