水利大壩閘門的設(shè)計(jì)及應(yīng)用分析

肖 宇

（安徽省城建設(shè)計(jì)研究總院股份有限公司，安徽 合肥 230009）

1 概念分析

自動(dòng)化技術(shù)在家庭、服務(wù)、醫(yī)療、商業(yè)、運(yùn)輸業(yè)、科學(xué)研究、軍事、農(nóng)業(yè)及工業(yè)上都有有效運(yùn)用。采取自動(dòng)化技術(shù)不但能使人脫離于繁重復(fù)雜的腦力勞動(dòng)、體力勞動(dòng)與危險(xiǎn)惡劣的工作環(huán)境，并且可以實(shí)現(xiàn)人們的器官功能的擴(kuò)展，切實(shí)提升勞動(dòng)生產(chǎn)率，強(qiáng)化認(rèn)識(shí)世界以及改造世界能力。所以，自動(dòng)化屬于科技、國(guó)防、農(nóng)業(yè)與工業(yè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵標(biāo)志及條件。自動(dòng)控制閘門屬于水利設(shè)施應(yīng)用現(xiàn)代化技術(shù)的關(guān)鍵標(biāo)志，屬于我國(guó)水利項(xiàng)目邁向科技化與現(xiàn)代化的關(guān)鍵性步伐。后浮箱自動(dòng)化閘門屬于水利設(shè)施中的代表標(biāo)志，指的是自動(dòng)化閘門依靠水利與重力影響實(shí)現(xiàn)對(duì)浮箱閘門的自動(dòng)化控制，當(dāng)處于河流枯水期以及豐水期之時(shí)運(yùn)用不同手段，防止洪水引發(fā)嚴(yán)重?fù)p失，有效保障人們正常的工作生活。下游自動(dòng)閘門主要特征在于：設(shè)置固定水位線，將其視為閘門標(biāo)準(zhǔn)線，如果河流下游通過(guò)水位量非常低，那么閘門將要關(guān)閉，進(jìn)行存水。如果河流下游水庫(kù)儲(chǔ)水量非常充分，那么閘門基于水壓作用將自動(dòng)的開(kāi)閘放水，將水量釋放出來(lái)。因此，不管河流上游水量發(fā)生何種變化，那么河流下游都將由于下游需求自動(dòng)化放水，如此一來(lái)閘門對(duì)水量運(yùn)輸與農(nóng)業(yè)灌溉是有促進(jìn)作用的，能夠充分借助于河水，科學(xué)灌溉，確保農(nóng)業(yè)生產(chǎn)正常化。

自建國(guó)之后，我國(guó)一直堅(jiān)持著獨(dú)立自主方針，從基本國(guó)情出發(fā)，致力于改善民生工作。增強(qiáng)農(nóng)民的生活水平，提升農(nóng)民的生活質(zhì)量，讓農(nóng)民擁有更多財(cái)富。自從改革開(kāi)放之后，我國(guó)已經(jīng)和非常多國(guó)家都建立起了和諧友好關(guān)系，共同合作或是獨(dú)立性設(shè)計(jì)已經(jīng)建設(shè)出數(shù)量較多的大壩水渠，很多技術(shù)難題都已經(jīng)得到處理，我國(guó)的水利設(shè)施技術(shù)問(wèn)題也已經(jīng)邁出重要性步伐，在突尼斯我國(guó)援助過(guò)一個(gè)水渠項(xiàng)目，此工程在水渠下游段實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化而且下游位置采取了后浮箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，此技術(shù)手段領(lǐng)先于我國(guó)水渠設(shè)計(jì)技術(shù)，我國(guó)水利設(shè)施先進(jìn)高新技術(shù)得到成功應(yīng)用。此水渠設(shè)計(jì)方案主要是在缺少國(guó)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)借鑒而且沒(méi)有資料支持的條件下完成自主研發(fā)的，工作人員和專家們反復(fù)開(kāi)展模型模擬試驗(yàn)，加強(qiáng)對(duì)基本設(shè)計(jì)原理與技術(shù)數(shù)據(jù)的了解，并且依照實(shí)際情況，對(duì)材料數(shù)據(jù)展開(kāi)科學(xué)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，在項(xiàng)目建設(shè)完工后，通過(guò)多次的改良調(diào)試，河流下游水位得以穩(wěn)定，農(nóng)田灌溉用水一直非常充足。

2 工作原理

通常而言，自動(dòng)控制閘門屬于大壩水渠中常用設(shè)計(jì)，閘門主要是浮箱、旋轉(zhuǎn)軸、壓力水箱、面板與杠桿共同構(gòu)成的。詳細(xì)而言，閘門設(shè)計(jì)對(duì)物理中常見(jiàn)的壓強(qiáng)與壓力以及物體繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的原理進(jìn)行了一定的設(shè)計(jì)運(yùn)用。專業(yè)人員將浮箱與面板前后面制作為圓弧形，這樣二者圓心也都與旋轉(zhuǎn)軸軸心重合。并且浮箱的底端切線同樣要求和軸心統(tǒng)一，和正常水位線間不能存在矛盾，一定要確保設(shè)計(jì)滿足原理以及相應(yīng)實(shí)情。其中基本性數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)促使軸心變成設(shè)計(jì)中的要點(diǎn)所在，所以，軸心部位是極其關(guān)鍵的，軸心應(yīng)當(dāng)處于下流水位與上流水位間，而且要盡可能與下流水位相接近，這樣水庫(kù)儲(chǔ)水功能才可以得到有效發(fā)揮。

閘門穩(wěn)定性是要依托于一種技術(shù)手段的，此種技術(shù)指的是關(guān)門力矩。關(guān)門力矩屬于一種連接工具，此種力矩使用必須閘門質(zhì)量、閘門重心、水量浮箱與旋轉(zhuǎn)軸重心等多種部件保證整體性平衡才可以充分發(fā)揮其作用。如果水位非常低，能夠進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，確保閘門質(zhì)量與重心部位都滿足實(shí)情，下游水位高于要求時(shí)，閘門的轉(zhuǎn)動(dòng)開(kāi)度降低，到水位回落至轉(zhuǎn)軸中心相同之時(shí)，大壩閘門會(huì)不再轉(zhuǎn)動(dòng)。

3 閘門總體的構(gòu)造特征分析

1）閘門采取弧形形狀建設(shè)，左右支鉸軸通過(guò)空心圓筒進(jìn)行有效聯(lián)接，兩個(gè)上支臂固定到空心圓筒，弧形面板與支鉸軸使用同一圓心，浮箱固定到空心圓筒上。

2）為避免過(guò)水之時(shí)水流對(duì)浮箱下端進(jìn)行沖擊，要在浮箱下端安裝一個(gè)護(hù)套，水僅通過(guò)箱套的下游下端縫隙慢慢流入，維持一種穩(wěn)定化運(yùn)行。

3）后浮箱水力自動(dòng)閘門能夠采取露頂型或者潛沒(méi)型，樣式設(shè)計(jì)與選取不僅要依照下流實(shí)際水量而且還應(yīng)當(dāng)對(duì)上游河道位置所產(chǎn)生影響進(jìn)行綜合考慮。

4）為確保開(kāi)關(guān)靈活性，門葉兩端與頂端不和閘室兩端閘墩與胸墻相接觸，在其間會(huì)留下小縫隙，而且門葉面板是底端小上端大的梯形弧面，保證在開(kāi)關(guān)過(guò)程不和兩側(cè)的閘墩相互接觸摩擦。支鉸軸上安裝了滾動(dòng)軸承，閘門在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)軸摩阻力可以降至最小。

5）因?yàn)榍乐薪?jīng)常有水，因此閘門通常是處于丁F肩狀態(tài)，大都是開(kāi)啟程度存在差異。如果下游渠道要檢修但是必須無(wú)水，關(guān)閉掉后浮箱閘門的上游平板檢修閘門，保證沒(méi)有漏水就能夠?qū)崿F(xiàn)斷流。

6）閘門總體重心需要保證處在支鉸軸心上端且要偏下游一端，進(jìn)而使閘門自重成為開(kāi)度力矩，下游浮箱浮力成為關(guān)門力矩。對(duì)閘門的重心點(diǎn)進(jìn)行調(diào)控，采取在浮箱合適部門安裝鑄鐵配重塊實(shí)現(xiàn)。

4 閘門選型分析

下游常水位后浮箱水利自動(dòng)化控制閘門不同門型是浮箱總體半徑以及孔口面積決定的。依據(jù)作用水流大小，主要分成高水頭閘門與低水頭閘門，盡管浮箱半徑與孔口的高度相同，然而低水頭型閘門孔口的寬度要大于高水頭孔口寬度。

5 結(jié)語(yǔ)

后浮箱水力自動(dòng)控制閘門屬于一種優(yōu)良選擇。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單容易改良，設(shè)計(jì)多樣靈活，滿足實(shí)情，運(yùn)行安全并且建設(shè)投入資金低。能夠?qū)λ慌c輸水管道實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，更改輸水線路。通過(guò)水力的自動(dòng)化工作，實(shí)現(xiàn)水資源節(jié)約以及自動(dòng)化運(yùn)行。