淺談不同類型閘門在水利工程中的應(yīng)用

閆駿霞 陳小霞 鄭世華

（國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局，中國 北京100088）

水利工程是對我國的水資源進(jìn)行調(diào)配的一種工程，主要調(diào)配的是地下水和地表水。閘門是一種活動的擋水結(jié)構(gòu)，是泄水和引水等建筑物的主要組成部分，裝于溢流壩、岸邊溢洪道、泄水孔、水工隧洞和水閘等建筑物的空口上，用以調(diào)節(jié)流量，控制上、下游水位、宣泄洪水、排除泥沙或漂浮物等。在調(diào)配水資源的過程中，閘門作為一種重要的設(shè)備，將直接影響到調(diào)配的結(jié)果。另一方面，閘門的防護(hù)作用也是不可忽視的，由于水利工程修建在大江大河之中，閘門的防護(hù)能力必須達(dá)到較高的水平，否則將影響到水利工程的安全性。由此可見，閘門的作用非常重要。在此，本文主要對不同類型閘門在水利工程中的應(yīng)用進(jìn)行討論。

1 閘門的組成

閘門主要由三部分組成：

①主體活動部分，用以封閉或開放孔口，通稱閘門，亦稱門葉；

②埋固部分；

③啟閉設(shè)備。

活動部分包括面板梁系等稱重結(jié)構(gòu)、支承行走部件、導(dǎo)向及止水裝置和吊耳等。埋件部分包括主軌、導(dǎo)軌、鉸座、門楣、底檻、止水座等，它們埋設(shè)在孔口周邊，用錨筋與水工建筑物的混凝土牢固連接，分別形成與門葉上支承行走部件及止水面，以便將門葉結(jié)構(gòu)所承受的水壓力等荷載傳遞給水工建筑物，并獲得良好的閘門止水性能。啟閉機械與門葉吊耳連接，以操作控制活動部分的位置，但也有少數(shù)閘門借助水力自動控制操作啟閉。

2 閘門的分類

閘門的種類和型式較多，按照不同的標(biāo)準(zhǔn)大致可以分為以下幾類：第一，按照閘門的工作性質(zhì)，可以分為工作閘門、檢修閘門、事故閘門。這些閘門的功能比較單一，但專業(yè)性較強。例如，工作閘門能在動水中進(jìn)行開啟和關(guān)閉。第二，按照閘門關(guān)閉時門頂與水面的相對位置，可以劃分為露頂式閘門、潛孔式閘門。第三，按照門葉的外觀形狀，則可以劃分為平面閘門、弧形閘門、人字形閘門等等。不同形狀的閘門，具有的功能也不同，直升式平面閘門和橫軸弧形閘門應(yīng)用最廣。大、中型露頂式和潛沒式的工作閘門大多采用弧形閘門，高水頭深孔工作閘門尤為常用弧形閘門。當(dāng)用作事故閘門和檢修閘門時，大多采用平面閘門。工作閘門前常設(shè)置檢修閘門和事故閘門。對高水頭泄水工作閘門由于經(jīng)常作動水操作或局部開啟，應(yīng)設(shè)法減少閘門振動和空蝕現(xiàn)象，改善閘門水力條件，按不同的部件考慮動力的影響，并對門體的剛度和動力特征進(jìn)行分析研究。

3 不同類型閘門在水利工程中的應(yīng)用

3.1 直升平面閘門在水利中的應(yīng)用

直升平面閘門是我國水利工程中應(yīng)用比較廣泛的一種，應(yīng)用效果也得到了業(yè)界內(nèi)的肯定。直升平面閘門的技術(shù)比較簡單，其開閘方式屬于垂直快速升降，造型上也比較簡單。應(yīng)用直升平面閘門，可取得以下積極效果：第一，水利工程的開閘時間和關(guān)閘時間有固定的要求，運用該類型的閘門，能夠在短時間內(nèi)實現(xiàn)開閘和關(guān)閘，且不會遇到太大的阻礙，對日常工作有利。第二，直升平面閘門的結(jié)構(gòu)簡單、閘室比較短，在維護(hù)時也相對方便一些，花費較少的時間，就能夠達(dá)到較為理想的效果。第三，該類型的閘門造價并不高，適合中小類型的水利工程。但是，直升平面閘門的結(jié)構(gòu)相對簡單，一旦遇到較大的水流沖擊力，閘門將很難抵擋，遭到的破壞力較大，日后應(yīng)著重加強結(jié)構(gòu)設(shè)計和部分配套設(shè)施，強化功能。

3.2 弧形閘門在水利工程中的應(yīng)用

弧形閘門因其有突出的優(yōu)點而得到廣泛的應(yīng)用，作為眾多類型中的佼佼者，為我國的水利工程發(fā)展做出了巨大的貢獻(xiàn)?；⌒伍l門的承重結(jié)構(gòu)由弧形面板、主梁、次梁、豎向聯(lián)結(jié)系或隔板、起重桁架、支臂和支鉸所組成。它的擋水面形成了一個圓弧狀，弧形閘門的支鉸中心和弧形擋水面公用一個圓心?；⌒伍l門的支鉸設(shè)置的一般情況下是在位于閘門高度的三分之二左右的高度?；⌒伍l門早期應(yīng)用在尼羅河壩上，閘門壁受到牽引的作用，設(shè)計者給它起了個名字叫“半徑在牽引作用下的圓筒閘門”。弧形閘門的特點是：所需啟閉力較小、沒有影響水流流態(tài)的門槽、工作橋排架高度和閘墩厚度較小、局部開啟條件好、埋設(shè)件數(shù)量少、所需閘墩較長或閘門井尺寸較大、不能提出孔口以外進(jìn)行檢修和維護(hù)，也不能在孔口間互換、閘門承受的總水壓力集中于支座處，對土建結(jié)構(gòu)受力不利?；⌒伍l門適用于中等類型的水利工程，我國正處于社會快速發(fā)展階段，中等類型的水利工程較多，運用弧形閘門可以減少繁瑣的修建措施?；⌒伍l門可根據(jù)水利工程的需求，進(jìn)行適當(dāng)?shù)母?，不僅能夠增加想要的功能，還可以減少水流的沖擊，實現(xiàn)長久運營。

3.3 人字閘門在水利中的應(yīng)用

人字閘門屬于技術(shù)性較高的一個類別，它主要應(yīng)用在通航中，作為一個工作閘門。人字閘門是有兩扇門組成的旋轉(zhuǎn)式的開關(guān)閘門，從結(jié)構(gòu)和排水量上，非常適合用在航道上。人字閘門的門底和門體下部都在水中運轉(zhuǎn)，在對人字閘門維修的時候要求船閘對其進(jìn)行有效的排水，它們在啟動運行的時候只能在靜水中啟動，關(guān)閉的時候也只能在靜水中關(guān)閉。人字閘門如果內(nèi)部出現(xiàn)問題，維修起來非常的困難，尤其是水下的檢修尤為困難。人字閘門不能在流動的水中進(jìn)行有效的操作，因為它的抗扭力很小。對于大孔口船閘，人字形閘門節(jié)省材料，并且在運行的過程中也非常靈敏。由此可見，人字閘門的優(yōu)勢和劣勢都比較突出，優(yōu)勢在于適合通航，劣勢在于維修困難。今后的工作中，可以嘗試對人字閘門進(jìn)行改造，克服其缺陷，促進(jìn)水利工程的更大發(fā)展。

4 總結(jié)

本文對不同類型閘門在水利工程中的應(yīng)用展開討論，論述了常用閘門的適用范圍以及其優(yōu)缺點并提出了改進(jìn)的方向。進(jìn)行閘門形式選擇時，需要根據(jù)閘門工作性質(zhì)、設(shè)置位置、運行條件閘孔跨度、啟閉力和工程造價等，結(jié)合閘門的特點，參照已有的運行實踐經(jīng)驗，通過技術(shù)經(jīng)濟比較確定。在今后的研究工作中，我們還應(yīng)當(dāng)對閘門的應(yīng)用展開進(jìn)一步的研究，健全閘門的分類體系和功能，加強水利工程安全運營。

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