自動(dòng)防洪閘在排水涵洞工程中的應(yīng)用

李邦全

摘 要：水閘是傳統(tǒng)的一種低水頭水工建筑物，具有擋水和排水的雙重作用，在防洪排澇和農(nóng)田水利工程中得到廣泛運(yùn)用。為此，提出一種涵洞式擋洪（潮）自動(dòng)排水閘的課題，并淺析其工作原理。運(yùn)用阿基米德定律和桿軸傳動(dòng)裝置原理來控制閘門，達(dá)到自動(dòng)啟閉的目的。

關(guān)鍵詞：水閘；自動(dòng)啟閉；防洪

0 引言

水閘是一種低水頭水工建筑物，具有擋水和過水的雙重作用，在平原地區(qū)的鎮(zhèn)街防洪排澇和農(nóng)田水利工程中應(yīng)用廣泛。

1 水閘分類

按其作用不同，可分為以下5類：

（1）進(jìn)水閘：為了農(nóng)田灌溉或鎮(zhèn)街區(qū)其他生活水利事業(yè)的需要，在江河、渠道、水庫或湖泊的岸邊建閘取水，這類水閘稱為進(jìn)水閘。

（2）節(jié)制閘：由于農(nóng)田灌溉、發(fā)電引水等要求，常需橫跨河道或渠道修建水閘，以控制閘前水位和過閘流量，這類水閘稱為節(jié)制閘。

（3）分洪閘：當(dāng)河道遭遇洪水，對(duì)下游可能造成洪災(zāi)時(shí)，可將部分洪水泄入湖泊或洼地（滯洪區(qū)）以削減洪峰，在分洪通首部需設(shè)置水閘，即為分洪閘。

（4）排水閘：為使低洼地區(qū)的漬水或內(nèi)澇水通過排水渠排入江河或湖泊，常需在排水渠末端設(shè)置水閘，這類水閘稱為排水閘。排水閘除開閘排水外，在枯水季可向內(nèi)引水灌溉；在主訊期，尤其是有圩堤河流的兩岸農(nóng)田，洪水時(shí)可關(guān)閘擋水，可防止外水倒灌。

（5）擋潮閘：濱海地區(qū)的河流都受潮水影響，為了防止海水倒灌及抬高內(nèi)河水位，常在入海處附近修建水閘，即為擋潮閘。當(dāng)內(nèi)河水位過高時(shí)，可在落潮閘開閘排水。

2 自動(dòng)啟閉的原理

排水閘與擋潮閘有一個(gè)共同特點(diǎn)承受雙向水頭壓力，同時(shí)需要人工操作啟閉。閘門啟閉比較頻繁。為此，本人提出，涵洞式自動(dòng)擋洪（潮）自動(dòng)排水閘的課題來進(jìn)行研究和探討。運(yùn)用阿基米德和桿軸傳動(dòng)裝置原理撐控閘門，達(dá)到自動(dòng)啟閉的目的。下面就分析一下涵洞式擋洪（潮）自動(dòng)水閘的工作原理。

大家知道，傳統(tǒng)水閘系由閘室段、上游引水連接段和下游消能連接段等3個(gè)部分組成。閘室是水閘的主體部分，起著擋水和調(diào)節(jié)水流的作用。它包括底板、閘墩、邊墩、岸墻、閘門、工作橋及交通橋等組成。閘門用于擋水和控制水流。一般需人工或機(jī)械（電動(dòng)）操作，啟閉頻繁。然而，要達(dá)到自動(dòng)啟閉，敘述一下其結(jié)構(gòu)原理（如圖示為例），即：在閘室段上設(shè)計(jì)襯砌豎井，深度比排水渠過水深度低1.2倍左右的涵洞直徑。也可視需要調(diào)整。本例為Φ800，豎井底連通下游壩堤（壩）腳下，可用Φ100～150塑料管埋設(shè)。豎井內(nèi)安放一只Φ60桶，桶內(nèi)裝上1/3左右的水；桶頂焊上鐵鏈索并連接在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的連接支桿（2）上。轉(zhuǎn)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)，由一根主軸Φ750鋼管，厚度5mm以長，長度2.25m（也可按需調(diào)整），兩端固定在軸承的支點(diǎn)上；在鋼管主軸上兩頭鉸接反向轉(zhuǎn)動(dòng)連接支桿點(diǎn)上（1）和（2）。在支桿（1）點(diǎn)上用索鏈連接到水閘（鐵拍門），鐵拍門尺寸為110×110cm。排洪渠尺寸為100×100cm（寬×高）。這樣的一個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)成擋洪自動(dòng)排水水閘功能系統(tǒng)。在進(jìn)入主汛期當(dāng)遭遇一場暴雨，由于地區(qū)之間匯流時(shí)段的不同，引成不同洪峰和時(shí)間差。對(duì)排水水閘功能來說有二種情況：（1）外排。水閘閘門（擋門），在豎井內(nèi)的受桶及桶內(nèi)水的重力拉動(dòng)下，被打開（還有排水的水壓力形成共同推力）洪水外排；（2）倒灌。外池水位高于內(nèi)地的排水位時(shí)，閘門在豎井內(nèi)的桶容體的浮力和閘門（扳門）自重共同作用下，逐漸自動(dòng)關(guān)閉。若隨著外水退潮，桶恢復(fù)重力下拉，拉動(dòng)閘門將自動(dòng)重新打開。這樣，形成一個(gè)自動(dòng)循環(huán)過程。即涵洞式擋洪（潮）自動(dòng)排水閘的應(yīng)用過程。

3 結(jié)束語

這一課題設(shè)計(jì)的防洪自動(dòng)閘門裝置結(jié)構(gòu)已被國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局批準(zhǔn)為實(shí)用新型專利，專利號(hào)：201420475191.2號(hào)。

參考文獻(xiàn)

[1]王志法.過水?dāng)嗝嬷芙缦禂?shù)研究與應(yīng)用[J].浙江水利水電學(xué)院學(xué)報(bào)，1997，（2）：21-23.

[2]董華萍，董恒輝.簡析自動(dòng)化控制系統(tǒng)在防洪泵站水閘中的實(shí)際應(yīng)用[J].華東科技：學(xué)術(shù)版，2014，（9）：151.

（作者單位：浙江省義烏市佛堂鎮(zhèn)政府）