液压升降坝与传统活动坝型比较研究.doc

液压升降坝与传统活动坝型比较研究

PAGE

PAGE3

液压升降坝与传统活动坝型比较研究

摘要：针对橡胶坝、翻板坝及液压升降坝3种坝型，在广泛调研的基础上，概述了各种坝型的特点，并通过具体工程实例，分别从技术、投资、运行管理及效益等方面对各种坝型进行了对比分析，结果表明，液压升降坝在多数情况下优于橡胶坝和翻板坝，值得广泛应用与推广。

本文所涉及的活动坝（液压坝的特点后面已有叙述。）主要有橡胶坝、翻板坝和液压坝等三种坝型。橡胶坝的优点是安装简便，下降时能无阻碍地泄洪；翻板坝构造简单、施工方便、便于维修，部分开启时有良好的稳定性；而液压坝与上述传统的活动坝型相比，特点更为突出，即具有投资少，适用范围广，结构坚固可靠，抗洪水冲击能力强，运行管理简单，寿命长等优点。以下将分别叙述这三种活动坝的特点，并将其各种性能进行比较。

1三种坝型各自的特点

1.1橡胶坝

橡胶坝是一种薄壁柔性坝，主要由坝袋、充排设备、锚固结构、安全及观测装置等组成，可分为充水式、充气式和气水混合3种形式[1]。采用高强度合成纤维织物作为坝体的受力骨架，在骨架内外表面涂敷高分子合成橡胶作为粘结保护层，形成整体的高强度胶布，再按照设计尺寸加工成封闭的袋形，锚固在混凝土基础底板上，利用水（气）压力将其充胀形成袋式挡水坝，坝顶可溢流，可根据实际需要进行坝高调整，从而更好地发挥灌溉、发电、航运、防洪及挡潮等效益。

调研可知，橡胶坝最早出现于20世纪50年代末，美国、澳大利亚及日本等国先后对橡胶坝开展了不同程度的研究，包括试验研究、坝袋制造技术、标准制定等，并取得了一系列研究成果[2-4]。较为著名的有澳大利亚的孔伯龙巴(Koombooloomba)充水式橡胶坝、日本为荷兰建造的拉姆斯波尔（Ramspol）橡胶坝等[5]。1965年以来，我国橡胶坝的发展历史大致经历了试验研究、总结改进、稳步发展及快速发展4个阶段。目前我国的橡胶坝工程主要以充水式为主。

1.2翻板坝

翻板坝1972年发明于日本，主要由面板、支腿、支墩及连杆等部件组成，其基本工作原理是杠杆平衡与转动，通过上游水作用力和闸门自身重量的相互制衡及增设阻尼反馈系统达到调控上游水位的目的。通过上游来水量的增减自动控制作用于闸门上的合力大小及作用点位置，同时利用支腿、支墩、导板、滑轮及连接杆的协调配合，实现翻板闸门的自动开启和关闭。当上游水位升高时，闸门逐渐开启泄流，上游水位下降时，闸门逐渐关闭蓄水，从而保证了上游水位一直保持在设计要求的范围内[6]。

目前应用较多的翻板坝形式主要有多铰轴式、双支点复合式、多绞连杆滑块式和滑块支承铰式等，如我国汉江支流天河尾间郧西县的天河口翻板闸门、广东省怀集县水下三级水电站翻板坝等。在国外的应用中，日本拟利用翻板坝来防止海啸对沿海岸地带居民的袭击。

1.3液压升降坝

有资料表明，液压升降坝2006年由我国发明，属于拦河活动坝的第三代产品，是一种利用自卸汽车力学原理，结合支墩坝水工结构型式，具有挡水和泄洪双重功能。主要由坝面（弧形或直线）、支撑杆、液压杆、液压缸及液压泵站组成（从EI、ElsevierScienceDirect、\t/web/dzzy/_blankSpringer等知名数据库1990~2015年的调研情况，以及在Google等网络搜索引擎上搜索的结果来看，尚未找到液压升降坝这一新生坝型的国外文献及报道）。

液压升降坝的主要工作原理是利用液压系统控制活动拦水坝，从而达到升坝时拦水，降坝时泄洪的目的。液压坝（液压升降坝的简称）的结构是在坝面的背面设置滑动支撑杆作为支撑，构成稳定的支撑墩坝，通过液压系统和限位卡装置，实现坝体支撑墩坝活动和固定的相互转换，从而达到固定拦水、活动降坝的目的。此外，液压坝通过浮标开关控制操作液压系统，实现自动化管理，能根据洪水涨落情况，实时升降活动坝面[6]。

液压坝既保留了传统活动坝型的优点，又克服了传统活动坝型的缺点，是水利科技的一项革命性成果，目前在世界上处于领先水平。由于该坝型力学结构简，运行过程中，既可以像橡胶坝一样紧贴河床不阻水、无泥沙淤积，上游使用寿命

一般5～15年，受使用局限较大

一般5～20年

一般30～50年

泄洪效果

最好

最差

最好

可靠性

很差

最差

最可靠

自动化程度

无

能自动放坝，但很不可靠

最高

3工程实例分析

在调研中发现，运用3种坝型的工程案例较多，但较少将实施方案作横向对比。为此，特优先选用以下两个工程案例进行分析比较，从而总结出选择适合坝型的理由及建议。

3.1案例一

某拦河坝工程规划设计Ⅰ号、Ⅱ号及Ⅲ号3处坝址，通过对投资、工程安全性、发挥效益、水流条件及景观效果等方面进行分析对比后，推荐Ⅲ号坝址方案。针对该坝址坝型选择问题，分别对液压坝、橡胶坝及翻板坝三种坝型