水力自控翻板闸在本溪市太子河城区段的应用

摘　要：简述了水力自控翻板闸的原理、发展历程及特点，详细介绍了水力自控翻板闸在本溪太子河城区段的应用及效果，对于其它类似的河道治理工程具有参考价值。

关键词：水力自控翻板闸 ； 河道 ； 城区 ； 应用
1.前言
    近年来，随着人们治水思路的改变以及对环境保护与美化意识的增强，水力自控翻板闸门开始在城市河道治理工程中广泛的应用，从2006年至2008年，本溪市一共在太子河上建设了6座水力自控翻板闸工程。太子河河道内蓄起连续六级的人工湖面，用以改善城市周围的小气候，美化环境。建成后的太子河水面宽300m，长度绵延19km，冬季翻板闸门蓄水水面成了一个天然的溜冰场、冰上垂钓中心，使本溪市太子河水上、冰上活动成为四海宾朋和本溪市民娱乐、健身、观光、度假的好方式。
2.水力自控翻板闸的基本原理及发展历程
　　水力自控翻板闸门的工作原理是杠杆平衡与转动，具体来说，水力自控翻板闸门是利用水力和闸门重量相互制衡，通过增设阻尼反馈系统来达到调控水位的目的，当上游水位升高则闸门绕“横轴”逐渐开启泄流；反之，上游水位下降则闸门逐渐回关蓄水，使上游水位始终保持在设计要求的范围内。水力自控翻板闸是我国水利工程技术人员历经四十多年的艰苦奋斗，研发出来并拥有完全自主知识产权的一种节能、环保型闸门。自上世纪六十年代初第一代水力自控翻板闸门诞生，先后经了横轴双支铰型、多支铰型、滚轮连杆式和滑块式水力自控型四个发展阶段。自1982年以来，第三代滚轮连杆式闸门便开始广泛应用。特别是1990年以后，设计研发出第四代新型滑块式翻板闸门。
3.水力自控翻板闸的主要特点
    水力自控翻板闸具有以下主要特点：
　　1)能准确、及时地自动调节闸门开度，使下泄流量与闸前来流量维持动态平衡；
　　2)不需人为操作、不需外加动力，它是水力自控，从而使洪水到来时闸门不能及时开启的事故从根本上被杜绝了，特别是洪水在夜晚到来时的情况；
　　3)在洪水过程结束时，能够可靠有效地自动拦截洪水尾水，保留住满满一库可贵的水资源以资枯水期利用；
　　4)闸门启动后，门顶、门底同时泄流，门顶溢流能使漂浮物顺利过闸，门底高流速射流便于冲沙冲淤；
　　5)同一枢纽上的所有翻板闸门能够在水力作用下基本同步开启，单宽流量分布均匀，不会发生单宽流量集中甚至发生折冲水流的现象，有利于下游河床稳定和生态环境的保护；
　　6)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；
　　7)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，而闸墩的厚度只有0.5至0.8m，基本不缩窄原河宽，因此过水净宽大，过流能力强；
　　8)节省投资，翻板闸的投资仅为常规闸门的百分之五十至百分之七十左右；
　　9)施工期短，一般在一个枯水期内可以建成一座翻板闸坝。
4.水力自控翻板闸在太子河城区段河道中的应用
　　太子河自东北向西南从本溪市城市中间穿过，是本溪市境内最长的河流，全长413km，流域面积13883km2,其中在本溪市境内河长168km，流域面积4364km2。城市段河长26.85km，河道平均比降为1.14‰。太子河是本溪市的“母亲河”，本溪市作为东北老工业城市之一，历史上环境污染严重，影响了本溪的经济发展，对此国家及辽宁省和本溪市政府给与高度重视，通过不断努力，近年来本溪环境污染已得到很大改善，水环境治理也迈入了新台阶。
　　由于水力自控翻板闸对河道行洪能力影响小、造价低、运行管理费低，解决了城区河道治理中修坝蓄水与降低防洪标准的矛盾，因此2006年-2008年随着太子河城区段治理工程的逐步完成，结合河道治理本溪市在太子河城区段建设了6座水力自控翻板闸，从下游开始依次是团山子、彩屯、溪湖、姚家、小堡、威宁翻板闸，在太子河城区段上回水总长达到19km，蓄水水面约5.27km2，蓄水水量1235万m3。太子河城区段翻板闸具体参数见下表。

　　团山子翻板闸位于太子河团山子段,闸长214m,闸高5m，回水长度4.1km，蓄水总面积123万m2，蓄水量300万m3；彩屯翻板闸位于彩屯大桥上游200m，跟团山子翻板闸回水相连，闸长237.4m，闸高3.0m，回水长3.1km,回水面积84万m2，蓄水量148万m3；溪湖翻板闸位于溪湖河口上游，闸长245.3m，闸高2.0m，回水长1.3km,回水面积32万m2，蓄水量78万m3； 姚家翻板闸位于溪湖河口上游，闸长184.7m，闸高3m，回水长度2.0km，蓄水总面积60万m2，蓄水量90万m3； 小堡翻板闸位于峪溪大桥上游1km处，闸长222.2米，闸高3米，回水长度3.5km，回水面积78万m2，蓄水量为169万m3； 威宁翻板闸位于威宁大桥上游500m处，闸长227m，闸高5.0m，回水长5.0km,回水面积150万m2，蓄水450万m3。
　　太子河城区段6座水力自控翻板闸的修建，使太子河城区段形成绵延19km的人工水面，不仅改善了周围城区的小气候，而且使太子河城区段水景观工程初步形成，为太子河城区段滨河景观带的建设打下了基础。结合6座水力自控翻板闸的修建，本溪市在太子河城区段修建了太子丹-爱子滩滨河公园、彩屯滨河公园、溪湖滨河公园、枫叶广场、小堡滨河公园。使太子河城区段19多公里范围内处处是水面、处处是景观，为城区人民提供了优美的生产生活环境，大大提高了本溪城市的品位。
5.结束语
　　由于水力自控翻板闸门原理独特，作用微妙，结构简单，制造方便，运行安全；施工简便，造价合理，投资仅为常规闸门的二分之一左右；毋需耗费能源控制，自动启闭，自控水位准确，运行时稳定性好；管理方便安全，省人、省事、省时、省力；门体为预制钢筋混凝土结构，仅运转机构为金属构件，维修方便，费用低；并且能准确自动调控水位，针对当前水资源短缺，在合理利用水资源上有其独到之处具有独特的功能，能广泛应用于城市河道的综合治理工程中，值得推广。
参考文献：
［1］张关松等. 新型水力自控翻板闸门在小水电中的应用, 技术交流 2004(2).
［2］太子河防洪综合整治工程初步设计报告(威宁桥—老和尚洞).