黃海楊，謝麗華，董 杰

(浙江省水利水電勘測設計院，浙江 杭州 310002)

平臥上翻式活動防洪系統(tǒng)的設計

黃海楊，謝麗華，董 杰

(浙江省水利水電勘測設計院，浙江 杭州 310002)

針對我國城市防洪排澇設施建設相對滯后，城市洪澇造成的災害損失越來越大，現有防洪系統(tǒng)的親水性不夠的背景下，結合東苕溪羊山灣段整治工程對防洪系統(tǒng)的實際需求，對國內外已應用的防洪系統(tǒng)進行了調研，提出了一種新型的防洪系統(tǒng)——平臥上翻式活動防洪系統(tǒng)，平臥上翻式活動防洪系統(tǒng)由活動閘門、支鉸裝置、鎖定裝置、立柱、止水裝置、擋墻、牛腿、護欄等組成，兼顧防洪功能及景觀行人功能，能較好的滿足工程的實際需要，為防洪工程提供了一種新思路.

平臥；上翻式；防洪系統(tǒng)；新型

城市是政治、經濟、文化中心，人口密集，建筑設施集中.面對城市化進程不斷加快、城市規(guī)模不斷擴大、城市人口不斷增加的新形勢，我國城市防洪排澇設施建設相對滯后，城市洪澇造成的災害損失也越來越大.近幾年，頻繁發(fā)生的洪澇災害，暴露了我國城市防洪排澇的薄弱環(huán)節(jié)和突出問題.我國城市現有的防洪系統(tǒng)，很大一部分防洪堤的防洪標準偏低，大洪水來臨時，現場依靠人工裝袋運袋，不但勞動強度大，而且操作人員多，占用了搶險人力資源[1]，材料及人工消耗量大，且易滲漏，易被沖垮；近幾年新建的大部分防洪系統(tǒng)是鋼筋混凝土結構防洪堤，建成的防洪堤的親水性不夠，濱水空間未充分利用，人水阻斷，根據城市防洪標準建設的防洪堤頂高程往往高于現有路面高程2 m以上，嚴重影響城市景觀[2].

1 背 景

東苕溪羊山灣段整治工程河長2.17 km.本段河道灘地居民點眾多，地勢較低，易受洪水災害，防洪標準極低，作為東苕溪防洪調度的節(jié)點，由于防洪標準過低，對流域防洪工程青山水庫、北湖滯洪區(qū)和德清大閘的調度運行形成嚴重的制約作用.由于地勢偏低，每年梅雨、臺風期間受淹1～3次，受淹水深0.2～1.4 m，該段居民飽受洪水漫灘、房屋進水之苦[3].

新建的防洪系統(tǒng)沿現有岸線進行布置，并于澄清港口門與苕溪堤防連接，使瓶窯老鎮(zhèn)區(qū)形成20年一遇防洪閉合圈.

對于新建防洪系統(tǒng)有如下要求：

(1)由于河道旁邊房屋密集、商鋪林立，防洪系統(tǒng)應在滿足安全的前提下，盡量節(jié)約土地，少占耕地，少拆遷；

(2)河道旁原有一條寬窄不一的交通道路，新建的防洪系統(tǒng)應盡量不占用交通道路；

(3)原有行洪斷面較小，新建的防洪系統(tǒng)應盡量不占用行洪斷面；

(4)新建的防洪系統(tǒng)應體現人與自然的和諧關系，充分考慮附近居民的親水需求；

(5)防洪系統(tǒng)應體現防洪功能和生態(tài)景觀的結合，在滿足安全穩(wěn)定的前提下，實現工程造價的降低；

(6)防洪系統(tǒng)應在接到指令后4 h內實現整個防洪圈的封閉.

2 新型防洪系統(tǒng)的設計

根據工程的實際要求，對國內外的相關防洪系統(tǒng)進行了調研收資.

(1)組合式防洪系統(tǒng)

組合式防洪系統(tǒng)由鋁合金防洪擋板、立柱、連接螺栓、基礎預埋板等組成(見圖1)，目前此項技術在國外已較為成熟，國外的應用主要在捷克、奧地利、德國等國家.國內對于這方面的研究及應用屬于起步階段.其主要優(yōu)點為：美觀，不影響城鎮(zhèn)景觀；由于基礎部分相對簡單，減少了政策處理的范圍；操作省力，安裝便捷，單根鋁合金擋板重量輕；防腐性能好；可重復使用.其缺點為：需要一個存貯材料的倉庫及相關維護人員；材料是鋁合金，單價較高；拆裝需設置一只經過專業(yè)培訓的隊伍，若要在短時間內安裝完成，倉庫應布置在堤防附近.

圖1 組合式防洪系統(tǒng)

(2)直升式防洪系統(tǒng)

直升活動防洪系統(tǒng)，是一種快速電動防洪系統(tǒng)，目前已在蘭溪城防成功應用，并經過幾次洪水的考驗，使用效果良好[4].該防洪系統(tǒng)采用直升鋼閘門，平常閘門放置在路面高程以下的外江側，需要時可通過啟閉裝置快速提升閘門至擋洪位置(見圖2(a)，(b)).直升活動防洪系統(tǒng)由鋼閘門、閉式直推啟閉機[5]、基礎埋件、混凝土框架等組成，其操作方便，單孔閉門時間約為5 min，可多孔聯動后，可以在短時間內封閉長距離的堤線；止水效果好；止水元件結合了橡膠止水和金屬硬止水的優(yōu)點，摩擦系數小，不易老化，免維護；其布置緊湊，具有較好的景觀效果[6].

(a)平常狀態(tài)

(b)防洪狀態(tài)

(3)樁基活動鋼板防洪墻

樁基活動鋼板防洪墻已經在哈爾濱主城區(qū)堤防中應用(見圖3)，共長4.8 km，露在地面上的防洪墻高60 cm，不會阻擋游人視線.防洪鋼閘板每塊長5 m，高2 m，重1.3 t，平時近千塊鋼板存放在防洪通道旁的專用倉庫里，大水襲來時，接到水泥防洪墻上面.4.8 km防洪墻共需要安裝防洪鋼閘板1 310塊，全部安裝完畢需要4～5 d[7].

鑒于國內外目前已經應用的防洪系統(tǒng)均不能很好的滿足本工程的實際需要，故結合工程實際，提出了一種新型的活動防洪系統(tǒng)——平臥上翻式活動防洪系統(tǒng).

平臥上翻式活動防洪系統(tǒng)由活動閘門、支鉸裝置、鎖定裝置、立柱、止水裝置、擋墻、牛腿、護欄等組成(見圖4).平臥上翻式活動防洪系統(tǒng)設計原理為：活動閘門平常臥倒作為行人通道，活動閘門上翻后作為擋洪閘門.

圖3 樁基活動鋼板防洪墻

①—活動閘門；②—支鉸裝置；③—鎖定裝置；④—立柱；⑤—止水裝置；⑥—擋墻；⑦—牛腿；⑧—護欄圖4 平臥上翻式活動防洪系統(tǒng)示意圖

擋墻上部沿岸線每隔一定距離設有立柱，立柱下方的擋墻迎水側對應設有牛腿；牛腿與擋墻交接處設有支鉸裝置，與活動閘門的底端鉸接；止水裝置設于相鄰兩立柱近閘門孔口側和擋墻頂端的迎水側，形成倒槽形止水圈；鎖定裝置設于立柱頂部迎水側[8].平常狀態(tài)時，活動閘門通過支鉸裝置平臥在相鄰兩牛腿上，作為行人通道及親水平臺.擋洪狀態(tài)時，活動閘門通過專用啟閉車或人力在洪水來臨前上翻關閉與鎖定裝置鎖定，止水裝置與活動閘門的底側和兩側壓緊形成封閉止水圈.

牛腿迎水端設置有護欄，平常狀態(tài)時可作為行人的安全保證，擋洪狀態(tài)時可為活動閘門及支鉸裝置提供防撞保護，避免河道中大件漂浮物(如舊家具、大樹樁等)攜水流沖擊活動閘門及支鉸裝置.上翻式防洪系統(tǒng)分別在平常狀態(tài)及擋洪狀態(tài)下的三維示意圖(見圖5(a)，(b)).

(a)平常狀態(tài)

(b)防洪狀態(tài)

本工程設計洪水位為8.11 m(P=5%)，閘門單孔凈寬為8.2 m，閘門底坎高程有2種，其中底坎高程為6.50 m的共28孔，底坎高程為7.00 m的共28孔.底坎高程為6.50 m的閘門，考慮0.3 m的超高，閘門孔口尺寸(寬×高-設計水頭，下同)為(8.2×1.91-1.91)m.閘門材料為Q235B，門葉自重約3.8 t，門槽部分重約1.5 t.底坎高程為7.00 m的閘門，考慮0.3 m的超高，閘門孔口尺寸為(8.2×1.41-1.41)m.閘門材料為Q235B，門葉自重約3.3 t，門槽部分重約1.3 t.

閘門平常臥倒作為行人通道及親水平臺，故閘門的止水設置在埋件上，閘門面板處鋪設棱形花紋鋼板防滑(止水處除外).由于堤線布置存在弧度，故閘門根據實際弧度設置調整鋼板等方法，消除相鄰閘門平臥時的間隙，方便行人安全通過.當汛期閘門關閉處于擋水狀態(tài)時，通過設在混凝土閘墩上的鎖定裝置將閘門鎖定.閘門的操作方式為無水啟閉.閘門的啟閉通過50 kN移動啟閉車對閘門進行操作.

平臥上翻式活動防洪系統(tǒng)及現有的防洪系統(tǒng)投資比較(見表1).為便于比較，將各款防洪系統(tǒng)均按擋水高度為2 m的投資進行折算.

表1 快速移動式防洪系統(tǒng)建設投資比較 億萬元/km

3 新型防洪系統(tǒng)的優(yōu)點

新型防洪系統(tǒng)的優(yōu)點包括：

(1)活動閘門平臥在牛腿上，不影響河岸沿線景觀，且可作為行人通道及親水平臺，增加了人們的活動空間及親水性；

(2)布置上，僅有立柱露出地面高程，可在立柱上裝飾燈座或者戶外花盆，達到較好的景觀效果；

(3)活動閘門在防洪現場，減少運輸時間、人力配置及安裝時間，接到防洪指令后，能快速的形成封閉防洪圈；

(4)活動閘門全關后，通過鎖定裝置將閘門鎖住，止水裝置兼作活動閘門擋洪時的支承，保證止水預壓縮量，在任意水位都能達到較好的密封效果，安全可靠；

(5)洪水退去時，能快速恢復到洪水來臨前的狀態(tài)；

(6)土建基礎處理簡單，減少征地范圍，大大節(jié)約投資，節(jié)省工期；

(7)僅有牛腿部分外露在河道中，在增加人們的活動空間同時，不減少河流行洪斷面.

4 結 語

平臥上翻式活動防洪系統(tǒng)是根據工程實際需求而提出的一種新型防洪系統(tǒng)，為防洪工程提供了一種新思路.平臥上翻式活動防洪系統(tǒng)符合新時期治水理念，新建的防洪工程能與周邊景觀良好的融合，在保證防洪安全的同時也為人民群眾提供和諧的人水環(huán)境.該項成果可適用于城鎮(zhèn)河道與堤防的防洪工程，對城市防洪工程的設計與建設具有較強的示范意義和推廣應用價值，可產生顯著的社會效益.

[1] 鄭高安,李增芳,陳仙明.自動裝袋技術在防洪搶險中的應用[J].浙江水利水電學院學報,2015,27(2):70-72.

[2] 黃海楊，謝麗華，宋燕萍，等.一種平臥上翻式活動防洪系統(tǒng)：中國，ZL201410463286.7[P].2016-01-06.

[3] 賀金仁，王 全，黃海楊，等，浙江省苕溪清水入湖河道整治工程(余杭區(qū)段)初步設計報告(報批稿)[R].杭州：浙江省水利水電勘測設計院，2014.

[4] 劉旭輝，張 晴，謝麗華，等.一種快速精密導向和防洪閘門：中國，ZL201410168255.9[P].2016-01-06.

[5] 劉旭輝，石 磊，吳偉明，等.一種帶缸體及推桿的螺紋傳動啟閉機：中國，ZL201410541680.8[P].2015-12-09.

[6] 張 晴,劉旭輝,謝立華.新型直升式城市防洪閘門的研究與應用[J].浙江水利水電學院學報,2016,28(2):35-37.

[7] 黑友江日報.哈爾濱舉行國內首創(chuàng)鋼板防洪墻安裝演練[EB/OL].(2008-07-04)[2016-08-11].http://news.qq.com/a/20080704/002568.htm.

[8] 劉旭輝，黃海楊，董 杰，等.基于城鎮(zhèn)河道與堤防的快速移動式防洪系統(tǒng)關鍵技術研究——“城鎮(zhèn)移動式防洪工程關鍵技術研究”研究報告[R].杭州：浙江省水利水電勘測設計院，2016.

Design of Upstand Movable Flood Control System

HUANG Hai-yang, XIE Li-hua, DONG Jie

(Zhejiang Design Institute of Water Conservancy and Hydro-electric Power, Hangzhou 310002, China)

Under the background of relatively backward urban flood control and drainage facilities and hydrophilic insufficiently flood control system, combined with the actual needs of the flood control system in the renovation project of Yangshan Bay of Dongshaoxie, flood control systems applied at home and abroad are researched, a new flood control system is proposed, named upstand movable flood control system, consisting of movable gate, hinge device, locking device, column and the sealing device, retaining wall, bracket, guardrail etc., taking both flood control and landscape into consideration, which can better meet the actual needs of the project, providing a new method for flood control engineering and harmonious environment between man and nature.

upstand; upstand movable; flood control system; new

2016-10-11

浙江省水利科技計劃重點項目(RB1411)

黃海楊(1984-)，男，浙江縉云人，工程師，研究方向為水工金屬結構設計技術.

TV87

A

1008-536X(2017)04-0021-04