水利工程中大壩閘門的設計及應用

摘 要：水利設施自古以來就是我國基礎設施的重要組成部分，是解決我國民生問題的關鍵。古有大禹治水，精衛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，黨中央和國家領導人在保持經濟穩定發展的同時，更是把三農問題放到重要地位農村、農民、農業問題關乎國家的長治久安，關乎國家的興旺和發達。眾所周知，大壩在治理河流中發揮重要作用，尤其是后浮箱自動控制匣門技術更是在水利設施中具有普遍認可的調節作用，是現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合起來，重點突出了匣門的原理，特點，組成結構等方面進行了詳細的說明和介紹。

關鍵詞：水利；設施；匣門技術

1 基本概念

水資源作為我們生存環境的一個重要因素，是人類的共同財富，需要適用可持續法則。必須以可持續發展理論作為指導，正確處理經濟發展與環境保護的關系，以及當代和后代的關系，使我國的經濟和環境能夠共同協調地發展，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成危害，實現人與自然的可持續發展。自動化是指機器設備、系統或生產管理過程在無人或較少人的直接參與下，按照人的要求，經過自動檢測、信息處理、分析判斷、操縱控制，實現預期的目標的過程。

自動化技術廣泛用于工業、農業、軍事、科學研究、交通運輸、商業、醫療、服務和家庭等方面。采用自動化技術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、農業、國防和科學技術現代化的重要條件和顯著標志。自動控制匣門是水利設施引用現代技術的一個重大標志，是我國水利工程邁向現代化、科技化的一大進步。后浮箱自動糊匣門是水利設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業灌溉，可以充分利用河水，合理灌溉，保證農業的正常生產。讓莊稼順應自然條件，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。提高農民生活水平，改善農民生活質量，讓農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系，獨立或者共同協作的設計建造了眾多的水渠大壩，解決了技術問題，使得我國在水利設施的技術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域實現自動化并且在該下游使用后浮箱的構造設計，使得該技術領先我國的水渠涉及技術，成功實踐了我國的水利設施的高新技術。該水渠的設計方案是在沒有國內經驗參照并且缺乏資料的情況下自主研發進行的，專家和工作人員經過多次的模型模擬實驗，掌握基本的設計原理和技術數據，又根據現實的情況，大量收集數據和材料進行研發設計和創造，工程建造竣工后，經過多次調試和改進，使得河流下游的水位保持平穩，長年有豐足的水量來灌溉農田，并且該工程項目使用常水位水力自動控制閘門技術，設備靈敏，運行方便，便于維修最終達到了合理利用水資源的結果，也使得我國在該技術領域有了更充分的實踐經驗，便于以后的水渠閘門自動化設計的推廣應用。

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計項目，閘門是由杠桿、面板、壓力水箱、旋轉軸和浮箱等其它小部件組成。具體來說，閘門的設計充分運用了物理課本中常見的壓力和壓強、物體繞旋轉軸旋轉等常見的物理原理來進行設計和改進；第一，專業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生沖突，必須保證設計符合原理和實際情況。基本的數據設計使得軸心成為整個設計的關鍵，因此，軸心的位置至關重要，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揮出來。

第二，面板和整個浮箱的工作原理和設計方案（我們之前已經知道，軸心是關鍵，但是其它部件也很重要；閘門的穩定和平衡要依靠一種力量和技術——關門力矩。關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、旋轉軸的重心、浮箱和水量這一系列的部件整體的平衡才能發揮作用。當水位比較低時，可以進行調整，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；當下游水位超過規定的限度時，閘門轉動開度減小，至水位回落到轉軸中心相同時，閘門停止轉動。這樣，能經常保持下游為常水位。

3 閘門的整體結構特點

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，樣式的設計和選擇既要根據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，門葉的兩側及頂部不與閘室兩側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閘墩觸碰摩擦。在支鉸軸上裝有滾動軸承，使閘門開啟轉動時軸的摩阻力減小到最低限度。

3.5 由于渠道內是經常有水的，所以閘門一般也均為開啟狀態，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）的整體重心應使其位于支鉸軸心的上部并且偏下游側，以使閘門自重為一個開度力矩，而下游浮箱（后浮箱）的浮力為一個關門力矩。調整閘門重心位置，可采用在浮箱內的適當位置加設鑄鐵配重塊來實現。配重塊是可以移動的，因此可以調整制造中產生的誤差。

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，為實現資源節約型社會做出貢獻。

5 結尾

通常條件下，河流的下游氣候適宜，自然條件優越，比較適合人們生存和居住。所以，下游大壩水渠的設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。它的結構簡單易于改進，設計靈活多變，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計原理，已在突尼斯共和國的水渠工程中成功應用和實踐。因此，應該把繼續把這一原理應用于更多的水利工程中去。依靠水力自動工作，節約水資源和實行工作自動化，從而為水利工程做出貢獻。