走进水闸大家族

在浩瀚的自然界中,结构繁复的水闸被赋予种种功能,它们或矗立于江河岸畔,或镶嵌于湖泊之滨,犹如一个庞大的家族,承担着调节水流、防洪抗旱、灌溉供水、航运交通等多种使命,书写着与人类文明息息相关的传奇篇章。
蛇年初春的一天,我赴豫北黄河堤防调研,当走近濮阳县渠村分洪闸那一刻,顿时就被它魁梧的身躯震撼了。
这座分洪闸,工程长达749米,56孔闸门赫然排列,威严肃立,如同一列随时准备投入战斗的军武。拾级而上,进入闸室,只见对应每孔闸门的启闭机,一字排开,每孔启闭机安装有两道滑轮,每个滑轮上缠绕着九根粗硕的钢丝绳,负责在动力作用下开启闭合。
渠村分洪闸
整个装置,规模宏大,好像一个个意志坚毅的钢铁战士。据了解,这座分洪闸,建成于1978年,设计分洪流量达10000立方米每秒,分洪规模之大,有“亚洲第一分洪闸”之称。然而,它自建成40多年来从来没有启用过,对此人们却认为是件天大的好事。这是为什么呢?
原来,分洪闸运用是非常情况下采取的牺牲局部、保全大局的防洪措施。就渠村分洪闸来说,黄河一旦发生超标准的洪峰流量,经运用干支流水库等工程调蓄后,仍不能满足堤防安全要求时,根据国家防洪法律规定的运用原则和实施方案,经国务院下达命令才能启用这座闸分洪。
北金堤滞洪区展板
与分洪闸的特殊功能相反,更多种类的水闸却是要经常启闭运用,才能体现其自身价值与巨大效益。
在山东淄博打渔张灌区渠首,有一种奇特的景观。三座引黄闸依序分布在黄河大堤上,它们先后建于三个时代,被称为“三世同堂”。
打渔张引黄闸
位于内侧的“老年闸”,兴建于1956年,时任山东省委书记、著名书法家舒同题写的闸名,圆劲通达,赫然醒目。该水闸共12孔,每孔高宽分别为2.9米、4米,闸室洞长14.5米,设计流量为120立方米每秒。这座水闸和灌区的建成,为沿黄河地区博兴、广饶、垦利等县1.3万公顷耕地灌溉和8.2万公顷盐碱地改良,提供了宝贵的水土资源条件。同时,灌区群众破天荒第一次喝上了甘甜的黄河水,结束了长期饮用咸水的历史,心情无比激动。
外面那座“壮年闸”,修建于改革开放初期。当时由于黄河河床逐年抬高,黄河实施三次大复堤,堤身平均加高2米多,原来的“老年闸”已不能适应防洪需要。为此,1981年在老闸下游44米处兴建了一座新闸,相比它的父辈“老年闸”相比,“壮年闸”孔门减少为6孔,增大了口门宽度,每孔宽6米,高3米,引水流量不变。闸门为胸墙式平板闸门,工程基础为钢筋混凝土灌注桩基。而“老年闸”仍然发挥着自己的余热,变成防沙闸和防渗设施。
1989年,在改革开放深入发展的形势下,打渔张灌区引黄闸被赋予了新的使命。由于山东省引黄济青工程的实施,这座引黄闸作为引黄济青工程渠首闸,由主要服务于农业灌溉转向为农业灌溉、城市供水与胜利油田等多方位服务。
为适应新任务的要求,2018年,在前两代闸门之间,又建成了第三代引黄闸。新生的这座“少年闸”,为平板胸墙式闸室,水工建筑物等级提高为一级。整个渠首工程的流程是,由打渔张引黄闸引取黄河水,通过进水闸经输沙渠进入沉沙渠,经过沉淀后的河水通过输水渠道送往青岛等胶东地区。
数十年来,打渔张灌区引黄闸几经更新换代,为广大灌区的水资源提供了保证,还承担着向青岛和胶东的潍坊、烟台、威海等地供水的重要任务。一座灌区引黄闸,承担着多重重大引水任务,这在全国也是不多见得的。
由打渔张引黄闸,我想到了水闸这个豪华大家族。
从结构形式上,水闸分为开敞式、胸墙式和涵洞式。开敞式水闸,运用特点是当闸门全部敞开时,水流通畅,适用于担负分洪、排冰任务的节制闸、分洪闸等。
胸墙式水闸,适用于闸前水位变幅较大或挡水位高于闸孔水位的情况,多用在挡潮闸、进水闸、泄水闸设计。
涵洞式水闸,顾名思义,结构为封闭涵洞,多用于穿堤引水排水。按照所承担的任务,它们又分为节制闸、进水闸、冲沙闸、分洪闸、挡潮闸、排水闸等。
结构形制不同的水闸,酷似一个家族中性情各异的成员,各司其职,各显神通,忠实履行和扮演着自己的使命与角色。
防洪闸,如同洪水激流中的勇士,当洪水急剧上涨时,紧闭闸门,拦阻汹涌波涛,保护沿岸居民的生命财产安全。如黄河小浪底工程,担负控制排沙、泄洪、溢洪道等众多功能的平板、弧形闸门,多达64扇。其中1号排沙孔板洞的闸门高达139.8米,相当于46层楼的高度,居我国同类工程闸门之首,在世界上也极为罕见。
灌溉渠首闸,精准调控水量,用生命的源泉浇灌滋养干旱的农田,确保粮食丰收。如位于河南省武陟县的人民胜利渠,作为黄河下游第一个大型引黄灌区,它的渠首闸为五孔钢筋混凝土开敞式闸门,引水流量85立方米每秒,设计灌溉面积5.9万公顷,有效灌溉面积3.5万公顷。被称为黄河下游引黄的“开路先锋”。
过船闸,如同执掌航道通行大权的特使,通过水位交替升降,使来往船只顺利通过江河特殊河段。如,长江三峡工程船闸,五级装置设计,拦水的人字闸门,单扇门高38.5米,单门体重达860余吨,其闸门之多、门体之大、施工工艺之精度,创下当时船闸的多项世界之最。2019年广西珠江大藤峡工程的人字门船闸,高47.5米、单扇门重1295吨,再次刷新世界纪录。
大藤峡船闸
调水闸,精细调度水量,解除缺水地区的燃眉之急。多年来,黄河小浪底工程与下游100多座引黄闸,加强水资源节约集约利用,通过闸门控制调节,一次次化解沿黄河两岸重大旱情,为黄河下游型灌区粮食丰产与黄河口生态良性维持,提供了强有力的水资源支撑。
生态闸,以保护河流生态系统为己任,向生态脆弱区实施生态调水,促进生物多样性。有着“西北都江堰”美誉的引大入秦生态供水工程,将发源于青海省的大通河水,长距离跨流域调入甘肃,通过总水闸,将远道而来的宝贵水源分送到输往秦王川灌区。
一件件水闸大家族的动人故事,书写着人类智慧与自然力量交织的史诗,闪耀着水利工程与建筑技术不断进步的辉煌,见证着人与自然和谐共生的历程。如今,随着大数据、人工智能等技术的飞速发展,水闸大家族也迎来了智能化转型的新机遇。应运而生的孪生水利与智慧水闸,通过集成传感器、远程监控、自动调节等先进技术,实现对水情实时监测、水量精准高效调度,将极大地提高防御洪水、水资源优化调度的主动性、安全性与科学性。传统水闸功能的转型升级,透射出生态文明绿色发展的新实践。