钢坝闸与橡胶坝在河道治理中的应用分析

钢坝闸与橡胶坝在河道治理中的应用分析

马四海

中国市政工程华北设计研究总院有限公司 天津市 300000

摘要：河道治理中，拦河坝因具有调洪、蓄水、调节水位兼备打造景观的作用，是河道治理当中常见的水工建筑物，目前拦河坝形式多样，种类繁多，其中钢坝闸和橡胶坝是国内中小型河流治理中最为常见的两种类型，本文就两种坝型分别作出类比分析并结合工程实例进行说明，以供后期河道治理类似项目参考。

关键词：钢坝闸；橡胶坝；施工特点；类比分析；适用条件；

概述：随着国民经济和社会的不断发展，城镇化和工业化进程的加快，人们的生活水平也在不断提高，物质生活得到了极大的满足和改善的同时，人们对防洪安全保障、生态环境保障等方面也提出了越来越高的要求，而河道既是重要的水利设施，又是生态环境的重要组成部分，加强对河道的治理与生态环境的保护，既是满足人民群众生存发展的当前需要，也是实现社会可持续发展的关键。

拦河坝施工特点：

在河道治理中，由于北方水资源较南方匮乏，大多数河流属于季节性河流，水源相对不足，因此为了抬高水位并达到蓄水的景观效果，挡水坝是必不可少的水工建筑物，概括来讲，拦河坝工程施工作业具备以下特点：

挡水坝工程，满足河道蓄水的需求，形成较好的景观水面，改善水生态环境，位周边绿化提供水源并为周边居民营造亲水环境；

工程区河道平缓顺直，满足河道行洪要求，挡水高度一般低于5米，工程等级较低；

最大限度的保证原有河道现状，在原有河道基础上采取工程措施平整防护以提高过流能力，结合现状打造景观效果；

尽量减少对当地居民生活的干扰下，施工区域满足三通一平要求，具备保证施工顺利进展的外部条件；

拦河坝操作灵活、维修简单，耐久性良好，能根据需要，满足在短时间内控制水位，调节行洪；

综上所述，河道拦河坝挡水高度较低控制水位灵活，选址条件相对于传统的重力坝要求也较低，占地规模较小，和传统重力坝相比更加适用于中小型河道的治理，因此被广泛应用于中小城市的河道治理。

钢坝闸和橡胶坝组成及工作原理：

1 钢坝闸

（1）钢坝闸的组成：底轴驱动钢坝闸门由门叶、底转轴、转轴座、穿墙封水套，驱动装置及锁定拐臂、驱动装置及锁定器、底轴止水、门侧止水及铰座止水等部分组成。

（2）钢坝闸原理：动力为液压启闭机为驱动装置，这两台驱动装置布置于闸坝两侧的驱动室内，通过两侧的边墩内的液压启闭机来带动闸门的拐臂驱动，拐臂带动底轴转动，并且钢闸门门叶与底轴铆接在一起，这样就可以达到闸门竖起时蓄水，卧倒时排水的目的。

2 橡胶坝

（1）橡胶坝橡胶坝是20世纪50年代末，发展出现的新型低水头水工建筑物。它以高强度合成纤维为骨架，内外涂敷橡胶保护层，形成坝袋，按设计尺寸锚固于基础底板上做成“封闭”坝袋袋形，旱季橡胶坝袋内充水或气成坝挡水，以满足工农业及生活用水需要，雨季泄出坝袋内的水或气塌坝不影响河道泄洪。

（2）橡胶坝的工作原理：橡胶坝依靠充胀的袋体挡水并承担各种荷载，这些荷载通过坝袋胶布传递给设置在基础底板上的锚固系统。在需要泄水的时候，通过现地手动或激活自控装置，打开控制阀门，放空坝袋内的水或气，将坝袋坍落在底板上，即可复原河道的行洪断面。

工程实例：

安阳林州市黄花河河道治理工程河道治理长度3.31km，工程治理内容主要包括河道疏挖，岸坡防护，防渗，挡水建筑物，道路及景观绿化。其中挡水建筑物包括3座拦河闸和6座溢流堰，河道防洪标准为20年一遇，堤防工程级别为4级，主要建筑物级别与所在堤防相同。

在该河道治理项目前期可研方案比选阶段分别从造价、寿命、控制、运行、耗能上对钢坝闸与橡胶坝做出对比分析。

（1）造价：从造价投资上说，钢坝闸造价每延米可达到数十万元，而橡胶坝的成本投资则相对较少，总体来讲，橡胶坝投资基本上是传统混凝土坝的三分之一的成本，是钢坝闸的四分之一的成本。

（2）寿命：钢坝闸的设计使用寿命可达50~60年，国内最早的福建小溪电站为1958年建成至今仍在使用，同样的钢结构在解放前就开始使用一直运用至今的案例到处都有。而权威部门根据室内测试资料和工程实践初步判定橡胶坝的使用寿命10~15年就必须更换一次坝袋。

（2）控制：钢坝闸相比橡胶坝更容易实现自动化控制，因为一般情况下钢坝闸门只需要有两台启闭机，而橡胶坝需要建设供气站或供水等设施，设计管路复杂繁乱，钢坝闸不需要设计管路、泵站等设施，并且可以进行手动操作和自动化控制，当停电时，可以进行进行手动控制，供电时可以进行手动控制或自动化控制，安全性能高。

（3）运行：橡胶坝是通过充气或充水达到升坝的目的，正常需要2~3小时才能完全升或塌坝，时间较长。而钢性闸门采用启闭机启闭，运行速度可达1~2m/分钟，并且钢坝闸可以调节闸门启闭开关进行多角度协调，营造出更美观的效果。

（5）耗能：100m橡胶坝的用电负荷量最少需要功率100kw/小时左右，每次升坝时间约为2-3个小时。100m的钢坝闸的启闭只需要4台液压启闭机，每次启闭时间约为2-3分钟，每台液压启闭机的额定最大功率为15kw。

从耗能对比可以看出，钢坝闸比橡胶坝每年节省了相当大的用电量。

综合以上造价、运行、耗能、使用年限等多方面要素，并结合工程实际现状，

最终采用钢坝闸为该河道治理拦河坝，通过钢坝的建设来实现行洪蓄水并打造水中景观，提升周边人民生活质量，使之成为一道亮丽的景观，为建设人文城市，实现绿水青山做出更多的努力。

   参考文献

李建军.浅谈钢坝在河道治理中的运用，[J].科技情报开发与经济2010

张锋.钢坝闸与橡胶坝在河道治理中的应用比较[J].西北水电，2011（1）.

宋宝生 武爱玲，河道景观钢坝与橡胶坝的优选[J].水科学与工程技术，2010