水利工程中大壩閘門的設(shè)計及應(yīng)用

摘 要：水利設(shè)施自古以來就是我國基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，是解決我國民生問題的關(guān)鍵。古有大禹治水，精衛(wèi)填海等神話故事來整治長江黃河等重要水域，治理水災，造福百姓的生活并且維護社會的長治久安。改革開封以來，黨中央和國家領(lǐng)導人在保持經(jīng)濟穩(wěn)定發(fā)展的同時，更是把三農(nóng)問題放到重要地位農(nóng)村、農(nóng)民、農(nóng)業(yè)問題關(guān)乎國家的長治久安，關(guān)乎國家的興旺和發(fā)達。眾所周知，大壩在治理河流中發(fā)揮重要作用，尤其是后浮箱自動控制匣門技術(shù)更是在水利設(shè)施中具有普遍認可的調(diào)節(jié)作用，是現(xiàn)代水利工程不可或缺的一部分。本文把實際工作和知識理論結(jié)合起來，重點突出了匣門的原理，特點，組成結(jié)構(gòu)等方面進行了詳細的說明和介紹。

關(guān)鍵詞：水利；設(shè)施；匣門技術(shù)

1 基本概念

水資源作為我們生存環(huán)境的一個重要因素，是人類的共同財富，需要適用可持續(xù)法則。必須以可持續(xù)發(fā)展理論作為指導，正確處理經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護的關(guān)系，以及當代和后代的關(guān)系，使我國的經(jīng)濟和環(huán)境能夠共同協(xié)調(diào)地發(fā)展，在滿足當代人需要的同時又不對后代人滿足需要的能力構(gòu)成危害，實現(xiàn)人與自然的可持續(xù)發(fā)展。自動化是指機器設(shè)備、系統(tǒng)或生產(chǎn)管理過程在無人或較少人的直接參與下，按照人的要求，經(jīng)過自動檢測、信息處理、分析判斷、操縱控制，實現(xiàn)預期的目標的過程。

自動化技術(shù)廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、軍事、科學研究、交通運輸、商業(yè)、醫(yī)療、服務(wù)和家庭等方面。采用自動化技術(shù)不僅可以把人從繁重的體力勞動、部分腦力勞動以及惡劣、危險的工作環(huán)境中解放出來，而且能擴展人的器官功能，極大地提高勞動生產(chǎn)率，增強人類認識世界和改造世界的能力。因此，自動化是工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防和科學技術(shù)現(xiàn)代化的重要條件和顯著標志。自動控制匣門是水利設(shè)施引用現(xiàn)代技術(shù)的一個重大標志，是我國水利工程邁向現(xiàn)代化、科技化的一大進步。后浮箱自動糊匣門是水利設(shè)施的一大代表性標志，它是一個自動化匣門，通過利用水利和重力的影響來自動控制浮箱匣門，在河流的枯水期和豐水期采取不同的措施，避免洪水帶來的經(jīng)濟損失，保證人們的正常生活和工作。下游的自動匣門的特點是：首先設(shè)定一條固定的水位線，把它看作是匣門的標準線；當河流下游過的水位量過低時，匣門會落下，以期存水；當河流的下游水庫的儲水量充足時，匣門在水壓的作用下，會自動開閘放水釋放過多的水量；所以，無論河流上游的水量如何變化，河流下游都會因為下游人們的需求而自動的放水，這樣的閘門有利于輸送水量和農(nóng)業(yè)灌溉，可以充分利用河水，合理灌溉，保證農(nóng)業(yè)的正常生產(chǎn)。讓莊稼順應(yīng)自然條件，合理生長，保證人們的生活和整個社會的正常運作。

建國以來，我國堅持獨立自主的方針政策，立足于基本國情，著力改善民生。提高農(nóng)民生活水平，改善農(nóng)民生活質(zhì)量，讓農(nóng)民手里有更多的財富。改革開放以來，我國與許多國家建立的友好和諧的關(guān)系，獨立或者共同協(xié)作的設(shè)計建造了眾多的水渠大壩，解決了技術(shù)問題，使得我國在水利設(shè)施的技術(shù)問題上邁出了有意義的一步，我國在突尼斯援助了一個水渠工程，該項目在水渠的下游領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)自動化并且在該下游使用后浮箱的構(gòu)造設(shè)計，使得該技術(shù)領(lǐng)先我國的水渠涉及技術(shù)，成功實踐了我國的水利設(shè)施的高新技術(shù)。該水渠的設(shè)計方案是在沒有國內(nèi)經(jīng)驗參照并且缺乏資料的情況下自主研發(fā)進行的，專家和工作人員經(jīng)過多次的模型模擬實驗，掌握基本的設(shè)計原理和技術(shù)數(shù)據(jù)，又根據(jù)現(xiàn)實的情況，大量收集數(shù)據(jù)和材料進行研發(fā)設(shè)計和創(chuàng)造，工程建造竣工后，經(jīng)過多次調(diào)試和改進，使得河流下游的水位保持平穩(wěn)，長年有豐足的水量來灌溉農(nóng)田，并且該工程項目使用常水位水力自動控制閘門技術(shù)，設(shè)備靈敏，運行方便，便于維修最終達到了合理利用水資源的結(jié)果，也使得我國在該技術(shù)領(lǐng)域有了更充分的實踐經(jīng)驗，便于以后的水渠閘門自動化設(shè)計的推廣應(yīng)用。

2 自動化閘門的工作原理一般來說，自動控制閘門是一種大壩水渠常用的設(shè)計項目，閘門是由杠桿、面板、壓力水箱、旋轉(zhuǎn)軸和浮箱等其它小部件組成。具體來說，閘門的設(shè)計充分運用了物理課本中常見的壓力和壓強、物體繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)等常見的物理原理來進行設(shè)計和改進；第一，專業(yè)人員把整個面板和浮箱的前后面做成圓弧形，使得二者的圓心都和旋轉(zhuǎn)軸的軸心相重合。而且整個浮箱底部的切線也要求與軸心相一致，與正常的水位線不能發(fā)生沖突，必須保證設(shè)計符合原理和實際情況?；镜臄?shù)據(jù)設(shè)計使得軸心成為整個設(shè)計的關(guān)鍵，因此，軸心的位置至關(guān)重要，軸心要位于上流水位和下流水位之間，并且盡量靠近下流水位，這樣一來水庫的儲水的作用才能發(fā)揮出來。

第二，面板和整個浮箱的工作原理和設(shè)計方案（我們之前已經(jīng)知道，軸心是關(guān)鍵，但是其它部件也很重要；閘門的穩(wěn)定和平衡要依靠一種力量和技術(shù)——關(guān)門力矩。關(guān)門力矩是一個連接工具，這種力矩的實施要閘門重量、整個閘門的重心、旋轉(zhuǎn)軸的重心、浮箱和水量這一系列的部件整體的平衡才能發(fā)揮作用。當水位比較低時，可以進行調(diào)整，使得閘門重量和重心位置符合實際，加大壓力，使得水庫進入儲水期；當下游水位超過規(guī)定的限度時，閘門轉(zhuǎn)動開度減小，至水位回落到轉(zhuǎn)軸中心相同時，閘門停止轉(zhuǎn)動。這樣，能經(jīng)常保持下游為常水位。

3 閘門的整體結(jié)構(gòu)特點

3.1 閘門是弧形形狀的建造。它的左右支鉸軸由一個空心圓筒聯(lián)接起來，兩個上支臂支撐固定在空心圓筒上，支鉸軸與弧形面板有相同的圓心，浮箱則固定在空心圓筒。

3.2 為防止過水時水流沖擊浮箱下部，在浮箱的下部裝設(shè)一個護套，讓水只從箱套下游下部的孔隙中緩緩進入，以保持較平穩(wěn)的運行。

3.3 后浮箱水力自動閘門可以是露頂式或者是潛沒式，樣式的設(shè)計和選擇既要根據(jù)下流水量的實際情況進行選擇又要充分考慮上游河道位置帶來的影響。

3.4 為保證啟閉靈活，門葉的兩側(cè)及頂部不與閘室兩側(cè)的閘墩以及胸墻接觸，其間留一些小的縫隙，同時門葉面板為上部大底部小的梯形弧面，以確保在啟閉過程中不與兩側(cè)閘墩觸碰摩擦。在支鉸軸上裝有滾動軸承，使閘門開啟轉(zhuǎn)動時軸的摩阻力減小到最低限度。

3.5 由于渠道內(nèi)是經(jīng)常有水的，所以閘門一般也均為開啟狀態(tài)，只是開啟程度不同。當下游渠道需要檢修而要求無水時，將后浮箱閘門上游的平板檢修閘門關(guān)閉，使其不漏水，即可完全斷流。

3.6 閘門（包括浮箱）的整體重心應(yīng)使其位于支鉸軸心的上部并且偏下游側(cè)，以使閘門自重為一個開度力矩，而下游浮箱（后浮箱）的浮力為一個關(guān)門力矩。調(diào)整閘門重心位置，可采用在浮箱內(nèi)的適當位置加設(shè)鑄鐵配重塊來實現(xiàn)。配重塊是可以移動的，因此可以調(diào)整制造中產(chǎn)生的誤差。

4 閘門的選型

下游常水位后浮箱水利自動控制閘門（簡稱后浮箱式閘門）的不同門型由整個浮箱的半徑和孔口的面積來決定。按照作用水流的大小，閘門分為高水頭和低水頭，雖然有相同的浮箱半徑和孔口高度，但是低水頭型門的孔口寬度比高水頭的空口寬度大。這樣一來，低的減少水的損失，可以提高水資源的利用效率，為實現(xiàn)資源節(jié)約型社會做出貢獻。

5 結(jié)尾

通常條件下，河流的下游氣候適宜，自然條件優(yōu)越，比較適合人們生存和居住。所以，下游大壩水渠的設(shè)計和建造需要不斷地改進，后浮箱水力自動控制閘門是一種很好的選擇。它的結(jié)構(gòu)簡單易于改進，設(shè)計靈活多變，合乎實際情況，運行安全而且建造投入的費用較少。它可以自動控制水位和輸水的管道，改變輸水的線路。我國的后浮箱自動閘門設(shè)計原理，已在突尼斯共和國的水渠工程中成功應(yīng)用和實踐。因此，應(yīng)該把繼續(xù)把這一原理應(yīng)用于更多的水利工程中去。依靠水力自動工作，節(jié)約水資源和實行工作自動化，從而為水利工程做出貢獻。