傳統(tǒng)的翻板閘又名水力自動(dòng)翻板閘(見圖 2),該閘門借助上下游水位的變化,通過兩側(cè)水壓力以及自身重力的雙重作用,借助力矩平衡原理,在壓力平衡的情況下實(shí)現(xiàn)閘門啟閉的閘型。當(dāng)河道上游水位閘門一定高度(5 cm ~ 30 cm)時(shí),閘門自動(dòng)開啟;當(dāng)河道水位降低,閘門逐漸關(guān)閉,開始蓄水。
該類閘門升降速度靠水位差調(diào)節(jié)。由于該類閘門的啟閉完全依靠上下游水位等自然因素,這也就導(dǎo)致該閘門容易被河道中的漂浮物卡阻,也會(huì)導(dǎo)致上游泥沙淤積,造成在汛期不能正常翻板從而影響防洪安全。當(dāng)洪水過后,翻板門往往被異物卡住,導(dǎo)致無法行使正常蓄水工作。
液壓控制翻板閘是在水力自動(dòng)翻板閘門技術(shù)基礎(chǔ)上,部分利用其原有結(jié)構(gòu)而優(yōu)化出的升級(jí)產(chǎn)品,在一定程度上解決了傳統(tǒng)水力自動(dòng)翻板閘無法根據(jù)實(shí)際需要控制閘門開啟角度,導(dǎo)致在運(yùn)行期間容易卡阻所帶來的行洪安全問題及蓄水功能缺失問題,以及閘板在自動(dòng)啟閉過程中的強(qiáng)烈拍擊及受到水流中雜物撞擊時(shí)容易損壞的問題。液壓控制翻板閘們按其啟閉方式分為中軸式翻板閘、前傾式翻板閘與后仰式翻板閘。中軸式翻板閘結(jié)構(gòu)形式與傳統(tǒng)水利自動(dòng)翻板閘類似,但驅(qū)動(dòng)力的來源由上下游水位差形成的驅(qū)動(dòng)力更改為液壓外力驅(qū)動(dòng)。液壓控制翻板閘亦需要建立支墩構(gòu)筑物,且每一扇閘門均需要兩側(cè)設(shè)置兩個(gè)支撐墩,閘門開啟時(shí)閘體平行于閘底板,閘門上下同時(shí)形成過水狀態(tài),閘體金屬結(jié)構(gòu)將受到過水帶來的復(fù)雜水力影響,這會(huì)對閘門本體金屬結(jié)構(gòu)造成一定的沖擊,減低使用壽命的同時(shí)對河道泄洪量及河道景觀效果會(huì)有一定程度影響 [6] 。
后仰式翻板閘在開啟時(shí)利用液壓啟閉系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)閘門門體繞底軸向上游前傾直至完全倒伏于河道底面,由于開啟時(shí)閘門完全與底板貼合,因此河道景觀效果不受影響,單閘門開啟時(shí)能夠形成高速水壓,沖淤效果較為明顯,但由于閘門頂部處于河道上游,閘門前容易堆積雜物,容易造成卡阻而影響泄洪。后仰式翻板閘開啟時(shí),閘體向下游方向后仰至平行于閘底板,由于其閘背板側(cè)在行洪期間受到閘前側(cè)保護(hù),因此其不存在閘前的泥沙淤積問題,不會(huì)導(dǎo)致由于淤積造成的閘門關(guān)閉問題。傳統(tǒng)翻板閘的升級(jí)替代產(chǎn)品雖然改善了原有水力自動(dòng)翻板閘卡阻的問題,但仍然需要在閘門兩側(cè)設(shè)置墩座,影響整體工程美觀的同時(shí)嚴(yán)重影響了河道的行洪過流水量 [7] 。
氣盾閘全名氣動(dòng)盾形閘(見圖 3),系統(tǒng)由混凝土底板、金屬擋板、后置升降氣囊、及充氣系統(tǒng)組成。上游擋水面是一排由柔性橡膠連接為一體的金屬鋼板,氣囊支撐在鋼板下游,通過對氣囊充氣或排氣來實(shí)現(xiàn)閘門啟閉,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)蓄水泄洪。整體閘門通過柔性橡膠連接組合而成,不需設(shè)立中間支墩。氣盾壩單塊閘板之間、閘板與基礎(chǔ)間均為軟連接,柔性連接也就決定了其相對于鋼壩閘在運(yùn)行中受基礎(chǔ)變形影響較小,有一定承受底板沉陷的能力。每個(gè)閘板單元都由擋水板和充脹氣囊支撐組成 [6] ,通過對充氣壓力的調(diào)節(jié),調(diào)整擋水盾板的支撐角度,控制所需的擋水高度,調(diào)至支撐角度的充氣時(shí)間一般為30 min ~60 min,充氣時(shí)間受制于風(fēng)機(jī)功率大小。充氣完成后,還需進(jìn)行 2 h 以上的壩體調(diào)平。由于閘體之間采用組合式柔性連接結(jié)構(gòu),且每個(gè)氣囊中的內(nèi)部壓力不同,再加上閘前每一個(gè)閘板的水壓也不禁想到,終導(dǎo)致每個(gè)閘板的開啟角度略有差異,造成閘頂溢流不均勻,嚴(yán)重影響景觀效果。在汛期可通過手動(dòng)緊急開啟排氣閥,排放氣囊中的空氣實(shí)現(xiàn)安全泄洪,但排氣時(shí)間相對較慢。由于氣囊內(nèi)的介質(zhì)為空氣,即使泄露也不會(huì)對河道造成污染,使用起來環(huán)保安全性較高 [1,8] 。