黄海杨，谢丽华，董 杰

(浙江省水利水电勘测设计院，浙江 杭州 310002)

平卧上翻式活动防洪系统的设计

黄海杨，谢丽华，董 杰

(浙江省水利水电勘测设计院，浙江 杭州 310002)

针对我国城市防洪排涝设施建设相对滞后，城市洪涝造成的灾害损失越来越大，现有防洪系统的亲水性不够的背景下，结合东苕溪羊山湾段整治工程对防洪系统的实际需求，对国内外已应用的防洪系统进行了调研，提出了一种新型的防洪系统——平卧上翻式活动防洪系统，平卧上翻式活动防洪系统由活动闸门、支铰装置、锁定装置、立柱、止水装置、挡墙、牛腿、护栏等组成，兼顾防洪功能及景观行人功能，能较好的满足工程的实际需要，为防洪工程提供了一种新思路.

平卧；上翻式；防洪系统；新型

城市是政治、经济、文化中心，人口密集，建筑设施集中.面对城市化进程不断加快、城市规模不断扩大、城市人口不断增加的新形势，我国城市防洪排涝设施建设相对滞后，城市洪涝造成的灾害损失也越来越大.近几年，频繁发生的洪涝灾害，暴露了我国城市防洪排涝的薄弱环节和突出问题.我国城市现有的防洪系统，很大一部分防洪堤的防洪标准偏低，大洪水来临时，现场依靠人工装袋运袋，不但劳动强度大，而且操作人员多，占用了抢险人力资源[1]，材料及人工消耗量大，且易渗漏，易被冲垮；近几年新建的大部分防洪系统是钢筋混凝土结构防洪堤，建成的防洪堤的亲水性不够，滨水空间未充分利用，人水阻断，根据城市防洪标准建设的防洪堤顶高程往往高于现有路面高程2 m以上，严重影响城市景观[2].

1 背 景

东苕溪羊山湾段整治工程河长2.17 km.本段河道滩地居民点众多，地势较低，易受洪水灾害，防洪标准极低，作为东苕溪防洪调度的节点，由于防洪标准过低，对流域防洪工程青山水库、北湖滞洪区和德清大闸的调度运行形成严重的制约作用.由于地势偏低，每年梅雨、台风期间受淹1～3次，受淹水深0.2～1.4 m，该段居民饱受洪水漫滩、房屋进水之苦[3].

新建的防洪系统沿现有岸线进行布置，并于澄清港口门与苕溪堤防连接，使瓶窑老镇区形成20年一遇防洪闭合圈.

对于新建防洪系统有如下要求：

(1)由于河道旁边房屋密集、商铺林立，防洪系统应在满足安全的前提下，尽量节约土地，少占耕地，少拆迁；

(2)河道旁原有一条宽窄不一的交通道路，新建的防洪系统应尽量不占用交通道路；

(3)原有行洪断面较小，新建的防洪系统应尽量不占用行洪断面；

(4)新建的防洪系统应体现人与自然的和谐关系，充分考虑附近居民的亲水需求；

(5)防洪系统应体现防洪功能和生态景观的结合，在满足安全稳定的前提下，实现工程造价的降低；

(6)防洪系统应在接到指令后4 h内实现整个防洪圈的封闭.

2 新型防洪系统的设计

根据工程的实际要求，对国内外的相关防洪系统进行了调研收资.

(1)组合式防洪系统

组合式防洪系统由铝合金防洪挡板、立柱、连接螺栓、基础预埋板等组成(见图1)，目前此项技术在国外已较为成熟，国外的应用主要在捷克、奥地利、德国等国家.国内对于这方面的研究及应用属于起步阶段.其主要优点为：美观，不影响城镇景观；由于基础部分相对简单，减少了政策处理的范围；操作省力，安装便捷，单根铝合金挡板重量轻；防腐性能好；可重复使用.其缺点为：需要一个存贮材料的仓库及相关维护人员；材料是铝合金，单价较高；拆装需设置一只经过专业培训的队伍，若要在短时间内安装完成，仓库应布置在堤防附近.

图1 组合式防洪系统

(2)直升式防洪系统

直升活动防洪系统，是一种快速电动防洪系统，目前已在兰溪城防成功应用，并经过几次洪水的考验，使用效果良好[4].该防洪系统采用直升钢闸门，平常闸门放置在路面高程以下的外江侧，需要时可通过启闭装置快速提升闸门至挡洪位置(见图2(a)，(b)).直升活动防洪系统由钢闸门、闭式直推启闭机[5]、基础埋件、混凝土框架等组成，其操作方便，单孔闭门时间约为5 min，可多孔联动后，可以在短时间内封闭长距离的堤线；止水效果好；止水元件结合了橡胶止水和金属硬止水的优点，摩擦系数小，不易老化，免维护；其布置紧凑，具有较好的景观效果[6].

(a)平常状态

(b)防洪状态

(3)桩基活动钢板防洪墙

桩基活动钢板防洪墙已经在哈尔滨主城区堤防中应用(见图3)，共长4.8 km，露在地面上的防洪墙高60 cm，不会阻挡游人视线.防洪钢闸板每块长5 m，高2 m，重1.3 t，平时近千块钢板存放在防洪通道旁的专用仓库里，大水袭来时，接到水泥防洪墙上面.4.8 km防洪墙共需要安装防洪钢闸板1 310块，全部安装完毕需要4～5 d[7].

鉴于国内外目前已经应用的防洪系统均不能很好的满足本工程的实际需要，故结合工程实际，提出了一种新型的活动防洪系统——平卧上翻式活动防洪系统.

平卧上翻式活动防洪系统由活动闸门、支铰装置、锁定装置、立柱、止水装置、挡墙、牛腿、护栏等组成(见图4).平卧上翻式活动防洪系统设计原理为：活动闸门平常卧倒作为行人通道，活动闸门上翻后作为挡洪闸门.

图3 桩基活动钢板防洪墙

①—活动闸门；②—支铰装置；③—锁定装置；④—立柱；⑤—止水装置；⑥—挡墙；⑦—牛腿；⑧—护栏图4 平卧上翻式活动防洪系统示意图

挡墙上部沿岸线每隔一定距离设有立柱，立柱下方的挡墙迎水侧对应设有牛腿；牛腿与挡墙交接处设有支铰装置，与活动闸门的底端铰接；止水装置设于相邻两立柱近闸门孔口侧和挡墙顶端的迎水侧，形成倒槽形止水圈；锁定装置设于立柱顶部迎水侧[8].平常状态时，活动闸门通过支铰装置平卧在相邻两牛腿上，作为行人通道及亲水平台.挡洪状态时，活动闸门通过专用启闭车或人力在洪水来临前上翻关闭与锁定装置锁定，止水装置与活动闸门的底侧和两侧压紧形成封闭止水圈.

牛腿迎水端设置有护栏，平常状态时可作为行人的安全保证，挡洪状态时可为活动闸门及支铰装置提供防撞保护，避免河道中大件漂浮物(如旧家具、大树桩等)携水流冲击活动闸门及支铰装置.上翻式防洪系统分别在平常状态及挡洪状态下的三维示意图(见图5(a)，(b)).

(a)平常状态

(b)防洪状态

本工程设计洪水位为8.11 m(P=5%)，闸门单孔净宽为8.2 m，闸门底坎高程有2种，其中底坎高程为6.50 m的共28孔，底坎高程为7.00 m的共28孔.底坎高程为6.50 m的闸门，考虑0.3 m的超高，闸门孔口尺寸(宽×高-设计水头，下同)为(8.2×1.91-1.91)m.闸门材料为Q235B，门叶自重约3.8 t，门槽部分重约1.5 t.底坎高程为7.00 m的闸门，考虑0.3 m的超高，闸门孔口尺寸为(8.2×1.41-1.41)m.闸门材料为Q235B，门叶自重约3.3 t，门槽部分重约1.3 t.

闸门平常卧倒作为行人通道及亲水平台，故闸门的止水设置在埋件上，闸门面板处铺设棱形花纹钢板防滑(止水处除外).由于堤线布置存在弧度，故闸门根据实际弧度设置调整钢板等方法，消除相邻闸门平卧时的间隙，方便行人安全通过.当汛期闸门关闭处于挡水状态时，通过设在混凝土闸墩上的锁定装置将闸门锁定.闸门的操作方式为无水启闭.闸门的启闭通过50 kN移动启闭车对闸门进行操作.

平卧上翻式活动防洪系统及现有的防洪系统投资比较(见表1).为便于比较，将各款防洪系统均按挡水高度为2 m的投资进行折算.

表1 快速移动式防洪系统建设投资比较 亿万元/km

3 新型防洪系统的优点

新型防洪系统的优点包括：

(1)活动闸门平卧在牛腿上，不影响河岸沿线景观，且可作为行人通道及亲水平台，增加了人们的活动空间及亲水性；

(2)布置上，仅有立柱露出地面高程，可在立柱上装饰灯座或者户外花盆，达到较好的景观效果；

(3)活动闸门在防洪现场，减少运输时间、人力配置及安装时间，接到防洪指令后，能快速的形成封闭防洪圈；

(4)活动闸门全关后，通过锁定装置将闸门锁住，止水装置兼作活动闸门挡洪时的支承，保证止水预压缩量，在任意水位都能达到较好的密封效果，安全可靠；

(5)洪水退去时，能快速恢复到洪水来临前的状态；

(6)土建基础处理简单，减少征地范围，大大节约投资，节省工期；

(7)仅有牛腿部分外露在河道中，在增加人们的活动空间同时，不减少河流行洪断面.

4 结 语

平卧上翻式活动防洪系统是根据工程实际需求而提出的一种新型防洪系统，为防洪工程提供了一种新思路.平卧上翻式活动防洪系统符合新时期治水理念，新建的防洪工程能与周边景观良好的融合，在保证防洪安全的同时也为人民群众提供和谐的人水环境.该项成果可适用于城镇河道与堤防的防洪工程，对城市防洪工程的设计与建设具有较强的示范意义和推广应用价值，可产生显著的社会效益.

[1] 郑高安,李增芳,陈仙明.自动装袋技术在防洪抢险中的应用[J].浙江水利水电学院学报,2015,27(2):70-72.

[2] 黄海杨，谢丽华，宋燕萍，等.一种平卧上翻式活动防洪系统：中国，ZL201410463286.7[P].2016-01-06.

[3] 贺金仁，王 全，黄海杨，等，浙江省苕溪清水入湖河道整治工程(余杭区段)初步设计报告(报批稿)[R].杭州：浙江省水利水电勘测设计院，2014.

[4] 刘旭辉，张 晴，谢丽华，等.一种快速精密导向和防洪闸门：中国，ZL201410168255.9[P].2016-01-06.

[5] 刘旭辉，石 磊，吴伟明，等.一种带缸体及推杆的螺纹传动启闭机：中国，ZL201410541680.8[P].2015-12-09.

[6] 张 晴,刘旭辉,谢立华.新型直升式城市防洪闸门的研究与应用[J].浙江水利水电学院学报,2016,28(2):35-37.

[7] 黑友江日报.哈尔滨举行国内首创钢板防洪墙安装演练[EB/OL].(2008-07-04)[2016-08-11].http://news.qq.com/a/20080704/002568.htm.

[8] 刘旭辉，黄海杨，董 杰，等.基于城镇河道与堤防的快速移动式防洪系统关键技术研究——“城镇移动式防洪工程关键技术研究”研究报告[R].杭州：浙江省水利水电勘测设计院，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

浙江省水利科技计划重点项目(RB1411)

黄海杨(1984-)，男，浙江缙云人，工程师，研究方向为水工金属结构设计技术.

TV87

A

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