摘要：橡胶坝作为现代城市河道重要的拦水装置，对城市水系景观起着不可替代的作用，橡胶坝自身也是整个城市水系景观的重要组成部分，对橡胶坝表面进行清除污垢非常重要。目前，还没有专门的清洗橡胶坝的设备，为此，从环保的角度出发，结合橡胶坝的结构特点，对橡胶坝的机械清洗方案进行设计，并简述其工作原理，为科学合理的清洗橡胶坝设备的设计、制造起到指导、参考和借鉴的作用。
关键词：机械清洗；橡胶坝；清洗方案；设计
1概述
随着高分子合成材料工业的发展，20世纪50年代末期出现了橡胶坝这种新型的水工建筑物。美国于1957年在加利福尼亚州的洛杉矶河上修建的坝高1.5m，坝长仅6.1m，胶布总厚度为3mm的橡胶坝，是世界上第一座橡胶坝。随后，欧洲的德国、意大利、法国、苏联以及亚洲的日本也都修建了橡胶坝。我国1966年在北京市右安门南护城河上建成第一座橡胶坝，设计最大坝高3.4m，坝顶长37m，坝袋采用三层锦纶帆布制成的胶布，锚固采用单线锚固，锚固件为焊接钢板结构。随着橡胶坝坝袋材料强度越来越高、橡胶坝袋的加工制造技术和安装技术的成熟、以及通讯技术的成熟，橡胶坝具有结构简单、操作灵活、简便、施工造价成本低、使用时充胀挡水，泄洪时坍平过流，不阻水，不碍洪;既可以修建在灌溉渠道上，又可以修建在大江大河上;既可以建在山区河流，又可以建在城市平原;对于地质条件较差和含沙量较高的河流也有一定的适应能力的特点。因此，橡胶坝作为一种低水头的挡水建筑物，具有很强的适应性。橡胶坝在国内的应用越来越多，仅仅河北省张家口市穿城而过的清水河上就有30道橡胶坝。这些橡胶坝主要是起壅水作用，每一个橡胶坝基本上有一半是外漏着，在溢流河水的水碱、泥沙和阳光的作用下，在橡胶坝外露部分的表面上形成了污垢，给城市水系景观造成了一定影响。清理这些污垢就成了一件重要的事情。
2清洗方式介绍
目前，橡胶坝的清洗主要是人工清洗和化学清洗。人工清洗主要是操作者利用铁锹、墩布、铁纱等工具在橡胶坝表面上擦除污垢，该清洗方案的特点是：操作者劳动强度大，安全风险大，清洗效率低，清洗效果差。化学清洗的特点是：清洗效率高，效果好，成本低，但化学清洗剂污染环境。当前，在橡胶坝的清洗中，使用后的化学清洗剂还无法进行回收，大部分或者全部都排入了河道中，对水质造成了严重影响。为此，针对人工清洗和化学清洗的缺点，以及还没有专门的机械清洗设备，特提出机械清洗的设计方案。
3清洗方案
3.1机械清洗方案一
清洗结构示意图如图1、图2所示。方案一工作原理：在竖直旋转清洗轮电机和水平旋转清洗轮电机的驱动下，竖直旋转清洗轮和水平旋转清洗轮实现旋转运动，通过旋转运动实现对橡胶坝清洗表面的连续摩擦，即实现连续擦洗，通过上下行走轮的旋转，带动竖直旋转擦洗轮和水平旋转擦洗轮实现进给运动，当上下行走轮从橡胶坝一端走到橡胶坝另一端，则完成整个橡胶坝的清洗。该方案的特点是上下行走轮的转速和两个擦洗轮的转速应匹配合理，否则会造成清洗不干净和清洗效率低，两个擦洗轮在轴向上各位置处的直径大小不同，转速相同，线速度不同，相同条件下，橡胶坝同一截面上，擦洗轮大直径位置处的污垢被清洗掉所用的时间比擦洗轮小直径位置处的污垢被清除所用的时间更少，为保证清洗质量，行走轮的转速需要按照清洗轮的最小直径和转速来匹配；清洗轮转速越高，清洗效率越高。一次完整行程就可以将橡胶坝清洗干净。
3.2机械清洗方案二
清洗结构示意图如图3、图4所示。方案二工作原理：清洗刷和橡胶坝表面直接接触，当行走轮向前滚动时，带动擦洗刷移动，擦洗刷和橡胶坝表面产生相对运动和摩擦，实现对橡胶坝表面的擦洗，当行走轮从橡胶坝一端走到橡胶坝另一端，则完成了整个橡胶坝的清洗。该方案的特点是清洗效率取决于行走轮的转速和清洗刷的宽度，转速越高且清洗刷的宽度越大，清洗效率就越高，但清洗刷的宽度越宽，清洗的阻力就越大，清洗刷的宽度应与行走轮电机的动力和行走轮的直径相匹配。一次完整的行程不一定能将橡胶坝清洗干净，若不能，需要根据实际情况选择进行完整行程的次数。
4结论
从环保的角度出发，结合目前急需专门的机械清洗橡胶坝的设备，设计了机械清洗橡胶坝的2种方案，并对其工作原理做了简要的阐述。为环保的机械清洗橡胶坝设备的设计、制造提供了具有现实意义的指导、参考、借鉴作用。
参考文献：
[1]高本虎.国内外橡胶坝发展概况和展望[J].水利水电技术，2002(10):5-8.
[2]尹秦安.橡胶坝的发展趋势展望[J].地下水，2005(3):313-314.
[3]周雅文，徐宝财，韩富.中国工业清洗技术应用现状与发展趋势[J].中国洗涤用品工业，2010(l):33-36.
作者：郭亚楠 马晓欣 闫小军 单位：张家口市清水河河务管理处 河北建筑工程学院
