傳統(tǒng)的翻板閘又名水力自動翻板閘(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現(xiàn)閘門啟閉的閘型。當河道上游水位閘門一定高度(5 cm ~ 30 cm)時,閘門自動開啟;當河道水位降低,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,這也就導致該閘門容易被河道中的漂浮物卡阻,也會導致上游泥沙淤積,造成在汛期不能正常翻板從而影響防洪安全。當洪水過后,翻板門往往被異物卡住,導致無法行使正常蓄水工作。
液壓控制翻板閘是在水力自動翻板閘門技術(shù)基礎上,部分利用其原有結(jié)構(gòu)而優(yōu)化出的升級產(chǎn)品,在一定程度上解決了傳統(tǒng)水力自動翻板閘無法根據(jù)實際需要控制閘門開啟角度,導致在運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,以及閘板在自動啟閉過程中的強烈拍擊及受到水流中雜物撞擊時容易損壞的問題。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)水利自動翻板閘類似,但驅(qū)動力的來源由上下游水位差形成的驅(qū)動力更改為液壓外力驅(qū)動。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)設置兩個支撐墩,閘門開啟時閘體平行于閘底板,閘門上下同時形成過水狀態(tài),閘體金屬結(jié)構(gòu)將受到過水帶來的復雜水力影響,這會對閘門本體金屬結(jié)構(gòu)造成一定的沖擊,減低使用壽命的同時對河道泄洪量及河道景觀效果會有一定程度影響 [6] 。
后仰式翻板閘在開啟時利用液壓啟閉系統(tǒng)驅(qū)動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,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,因此其不存在閘前的泥沙淤積問題,不會導致由于淤積造成的閘門關(guān)閉問題。傳統(tǒng)翻板閘的升級替代產(chǎn)品雖然改善了原有水力自動翻板閘卡阻的問題,但仍然需要在閘門兩側(cè)設置墩座,影響整體工程美觀的同時嚴重影響了河道的行洪過流水量 [7] 。
氣盾閘全名氣動盾形閘(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現(xiàn)閘門啟閉,進而實現(xiàn)蓄水泄洪。整體閘門通過柔性橡膠連接組合而成,不需設立中間支墩。氣盾壩單塊閘板之間、閘板與基礎間均為軟連接,柔性連接也就決定了其相對于鋼壩閘在運行中受基礎變形影響較小,有一定承受底板沉陷的能力。每個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間一般為30 min ~60 min,充氣時間受制于風機功率大小。充氣完成后,還需進行 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),且每個氣囊中的內(nèi)部壓力不同,再加上閘前每一個閘板的水壓也不禁想到,終導致每個閘板的開啟角度略有差異,造成閘頂溢流不均勻,嚴重影響景觀效果。在汛期可通過手動緊急開啟排氣閥,排放氣囊中的空氣實現(xiàn)安全泄洪,但排氣時間相對較慢。由于氣囊內(nèi)的介質(zhì)為空氣,即使泄露也不會對河道造成污染,使用起來環(huán)保安全性較高 [1,8] 。