氣盾壩系統在山區河流城市景觀(guān)水利工程中的適用性分析
1、山區河流水文泥沙特性
山區河流水文泥沙特性復雜,不同地域的河流其特性不盡相同,且差異較大,但其基本特性及表現型式類(lèi)似,大致歸納總結以下幾個(gè)方面的基本特性:
(1)匯流特性:山區型流域,相對于平原型流域而言,山地溝系發(fā)育,地面陡峻、比降大,雨水能迅速向溝壑、水溪匯集,匯流速度快,流域對降雨的調蓄作用弱,匯流時(shí)間短,受降雨過(guò)程和暴雨空間分布的影響靈敏,洪水流量過(guò)程線(xiàn)呈陡漲陡落趨勢,變化劇烈、迅速,且多呈現復峰過(guò)程,即使是孤立洪水過(guò)程,其洪峰端也常呈現雙峰或多峰型,起漲流量與地面徑流終止時(shí)的流量變化不大。
(2)水沙特點(diǎn)和沖淤特性:山區河流的泥沙輸移特性及泥沙組成等與平原河流不同。
(3)水流和暴雨特性:山區河流多呈現季節性水流,在旱季或無(wú)雨期,河槽中水流細小甚**干涸無(wú)水;在雨季或汛期的暴雨易形成大洪水及災害性洪水。
2、山區城市河流建設功能要求
閘(壩)在山區城市河流中的建設,需要在不影響河流自身行洪規模的前提下,攔河蓄水、提升枯水期景觀(guān)水位、改善城市水環(huán)境,帶動(dòng)兩岸濱河景觀(guān)的建設。受河流水文特性和洪水特性的影響,決定其必須具有的功能特點(diǎn)為:足夠的孔口規模在汛期宣泄洪水:能結合水情預報和管理調度進(jìn)行靈活的啟閉運行;盡量不雍高汛期上游洪水水位,以免造成上游的防洪壓力:擋水泄水結構要求使用壽命長(cháng)、結構可靠、抗沖擊、耐磨蝕。同時(shí),山區河床往往相對狹窄,特別在城市中兩岸布置空間有限,應盡量減小建筑物體量和少占河道,減少占地和開(kāi)挖范圍,平面布局緊湊合理,主體泄水建筑物應布置于河流的主流河槽,宜與水流方向正交布置,盡量減少對原河道的改變和過(guò)流影響.以免泄流對下游兩岸的沖刷。
3、閘(壩)型式對比
對于山區河流來(lái)說(shuō),承泄洪水流量大,防洪水位高,為避免閘(壩)上游壅水而引起的水面線(xiàn)抬高,傳統的砌石、混凝土等固定溢流壩型顯然不適合在城市景觀(guān)河流中建設。而對于傳統的水閘而言。由于流量大、河道寬,需要設置閘門(mén)的跨度很大,常規閘門(mén)已很難滿(mǎn)足這樣的條件,無(wú)論是直升式、臥倒式、橫拉式平板閘門(mén)或者弧形閘門(mén),大部分門(mén)型單孔寬度都受到限制,閘墩數量設置較多,閘墩的阻水作用會(huì )直接造成壩上壅水,推高水面線(xiàn),給兩岸的防洪造成較大的壓力,且為滿(mǎn)足高位洪水過(guò)境,大部分閘上結構高度相對較高。同時(shí)還必須設置工作橋、維修廊道和啟閉機等輔助設備,增加了工程的投資。因此,此類(lèi)活動(dòng)壩型式宜采用開(kāi)敞式大跨度閘門(mén)或者可靈恬開(kāi)啟的活動(dòng)壩型。
針對山丘地區河流的水文泥沙特性,氣動(dòng)盾形閘門(mén)系統與水力自控翻板閘門(mén)、液壓翻板閘門(mén)、液壓鋼壩(底軸驅動(dòng)翻轉閘門(mén))、
橡膠壩、液壓升降壩五種壩型進(jìn)行技術(shù)比較。
3.1氣動(dòng)盾形閘門(mén)與水力自控翻板閘門(mén)的比較
(1)氣動(dòng)盾形閘門(mén)無(wú)中間閘墩連接,水的流態(tài)較好,水力自控翻板閘門(mén)后設置有支承墩,有時(shí)為保護支承部件,翻板閘門(mén)前還設置有閘前防護墩,易卡塞和阻水,水流態(tài)較差:
(2)氣動(dòng)盾形閘門(mén)無(wú)需河道整理,不會(huì )造成河道淤積,不會(huì )被漂浮物、淤泥等卡阻,水力自控翻板閘易受淤沙或者漂浮物的影響而不能正常啟閉:
(3)氣動(dòng)盾形閘門(mén)密封性好,不易漏水;
(4)氣動(dòng)盾形閘門(mén)自身不阻水,完全倒伏、高效泄水,水力自控翻板閘門(mén)中間形成一道很厚的阻水面,影響泄洪斷面,受洪水沖擊;
(5)氣動(dòng)盾形閘門(mén)起伏狀態(tài)可控,不會(huì )因無(wú)預知的倒伏而造成下游危險:水力自控翻板閘門(mén)由于其工作原理是利用水壓與自重平衡的作用,使門(mén)體自動(dòng)打開(kāi),不受人為控制,加上各種運行時(shí)的阻卡不同,很難把控合宜的開(kāi)門(mén)時(shí)間,閘門(mén)開(kāi)門(mén)泄洪時(shí)往往會(huì )對下游造成突然性的洪峰,造成一定程度的破壞;