水利工程中大坝闸门的设计及应用

摘 要：水利设施自古以来就是我国基础设施的重要组成部分，是解决我国民生问题的关键。古有大禹治水，精卫填海等神话故事来整治长江黄河等重要水域，治理水灾，造福百姓的生活并且维护社会的长治久安。改革开封以来，党中央和国家领导人在保持经济稳定发展的同时，更是把三农问题放到重要地位农村、农民、农业问题关乎国家的长治久安，关乎国家的兴旺和发达。众所周知，大坝在治理河流中发挥重要作用，尤其是后浮箱自动控制匣门技术更是在水利设施中具有普遍认可的调节作用，是现代水利工程不可或缺的一部分。本文把实际工作和知识理论结合起来，重点突出了匣门的原理，特点，组成结构等方面进行了详细的说明和介绍。

关键词：水利；设施；匣门技术

1 基本概念

水资源作为我们生存环境的一个重要因素，是人类的共同财富，需要适用可持续法则。必须以可持续发展理论作为指导，正确处理经济发展与环境保护的关系，以及当代和后代的关系，使我国的经济和环境能够共同协调地发展，在满足当代人需要的同时又不对后代人满足需要的能力构成危害，实现人与自然的可持续发展。自动化是指机器设备、系统或生产管理过程在无人或较少人的直接参与下，按照人的要求，经过自动检测、信息处理、分析判断、操纵控制，实现预期的目标的过程。

自动化技术广泛用于工业、农业、军事、科学研究、交通运输、商业、医疗、服务和家庭等方面。采用自动化技术不仅可以把人从繁重的体力劳动、部分脑力劳动以及恶劣、危险的工作环境中解放出来，而且能扩展人的器官功能，极大地提高劳动生产率，增强人类认识世界和改造世界的能力。因此，自动化是工业、农业、国防和科学技术现代化的重要条件和显著标志。自动控制匣门是水利设施引用现代技术的一个重大标志，是我国水利工程迈向现代化、科技化的一大进步。后浮箱自动糊匣门是水利设施的一大代表性标志，它是一个自动化匣门，通过利用水利和重力的影响来自动控制浮箱匣门，在河流的枯水期和丰水期采取不同的措施，避免洪水带来的经济损失，保证人们的正常生活和工作。下游的自动匣门的特点是：首先设定一条固定的水位线，把它看作是匣门的标准线；当河流下游过的水位量过低时，匣门会落下，以期存水；当河流的下游水库的储水量充足时，匣门在水压的作用下，会自动开闸放水释放过多的水量；所以，无论河流上游的水量如何变化，河流下游都会因为下游人们的需求而自动的放水，这样的闸门有利于输送水量和农业灌溉，可以充分利用河水，合理灌溉，保证农业的正常生产。让庄稼顺应自然条件，合理生长，保证人们的生活和整个社会的正常运作。

建国以来，我国坚持独立自主的方针政策，立足于基本国情，着力改善民生。提高农民生活水平，改善农民生活质量，让农民手里有更多的财富。改革开放以来，我国与许多国家建立的友好和谐的关系，独立或者共同协作的设计建造了众多的水渠大坝，解决了技术问题，使得我国在水利设施的技术问题上迈出了有意义的一步，我国在突尼斯援助了一个水渠工程，该项目在水渠的下游领域实现自动化并且在该下游使用后浮箱的构造设计，使得该技术领先我国的水渠涉及技术，成功实践了我国的水利设施的高新技术。该水渠的设计方案是在没有国内经验参照并且缺乏资料的情况下自主研发进行的，专家和工作人员经过多次的模型模拟实验，掌握基本的设计原理和技术数据，又根据现实的情况，大量收集数据和材料进行研发设计和创造，工程建造竣工后，经过多次调试和改进，使得河流下游的水位保持平稳，长年有丰足的水量来灌溉农田，并且该工程项目使用常水位水力自动控制闸门技术，设备灵敏，运行方便，便于维修最终达到了合理利用水资源的结果，也使得我国在该技术领域有了更充分的实践经验，便于以后的水渠闸门自动化设计的推广应用。

2 自动化闸门的工作原理一般来说，自动控制闸门是一种大坝水渠常用的设计项目，闸门是由杠杆、面板、压力水箱、旋转轴和浮箱等其它小部件组成。具体来说，闸门的设计充分运用了物理课本中常见的压力和压强、物体绕旋转轴旋转等常见的物理原理来进行设计和改进；第一，专业人员把整个面板和浮箱的前后面做成圆弧形，使得二者的圆心都和旋转轴的轴心相重合。而且整个浮箱底部的切线也要求与轴心相一致，与正常的水位线不能发生冲突，必须保证设计符合原理和实际情况。基本的数据设计使得轴心成为整个设计的关键，因此，轴心的位置至关重要，轴心要位于上流水位和下流水位之间，并且尽量靠近下流水位，这样一来水库的储水的作用才能发挥出来。

第二，面板和整个浮箱的工作原理和设计方案（我们之前已经知道，轴心是关键，但是其它部件也很重要；闸门的稳定和平衡要依靠一种力量和技术——关门力矩。关门力矩是一个连接工具，这种力矩的实施要闸门重量、整个闸门的重心、旋转轴的重心、浮箱和水量这一系列的部件整体的平衡才能发挥作用。当水位比较低时，可以进行调整，使得闸门重量和重心位置符合实际，加大压力，使得水库进入储水期；当下游水位超过规定的限度时，闸门转动开度减小，至水位回落到转轴中心相同时，闸门停止转动。这样，能经常保持下游为常水位。

3 闸门的整体结构特点

3.1 闸门是弧形形状的建造。它的左右支铰轴由一个空心圆筒联接起来，两个上支臂支撑固定在空心圆筒上，支铰轴与弧形面板有相同的圆心，浮箱则固定在空心圆筒。

3.2 为防止过水时水流冲击浮箱下部，在浮箱的下部装设一个护套，让水只从箱套下游下部的孔隙中缓缓进入，以保持较平稳的运行。

3.3 后浮箱水力自动闸门可以是露顶式或者是潜没式，样式的设计和选择既要根据下流水量的实际情况进行选择又要充分考虑上游河道位置带来的影响。

3.4 为保证启闭灵活，门叶的两侧及顶部不与闸室两侧的闸墩以及胸墙接触，其间留一些小的缝隙，同时门叶面板为上部大底部小的梯形弧面，以确保在启闭过程中不与两侧闸墩触碰摩擦。在支铰轴上装有滚动轴承，使闸门开启转动时轴的摩阻力减小到最低限度。

3.5 由于渠道内是经常有水的，所以闸门一般也均为开启状态，只是开启程度不同。当下游渠道需要检修而要求无水时，将后浮箱闸门上游的平板检修闸门关闭，使其不漏水，即可完全断流。

3.6 闸门（包括浮箱）的整体重心应使其位于支铰轴心的上部并且偏下游侧，以使闸门自重为一个开度力矩，而下游浮箱（后浮箱）的浮力为一个关门力矩。调整闸门重心位置，可采用在浮箱内的适当位置加设铸铁配重块来实现。配重块是可以移动的，因此可以调整制造中产生的误差。

4 闸门的选型

下游常水位后浮箱水利自动控制闸门（简称后浮箱式闸门）的不同门型由整个浮箱的半径和孔口的面积来决定。按照作用水流的大小，闸门分为高水头和低水头，虽然有相同的浮箱半径和孔口高度，但是低水头型门的孔口宽度比高水头的空口宽度大。这样一来，低的减少水的损失，可以提高水资源的利用效率，为实现资源节约型社会做出贡献。

5 结尾

通常条件下，河流的下游气候适宜，自然条件优越，比较适合人们生存和居住。所以，下游大坝水渠的设计和建造需要不断地改进，后浮箱水力自动控制闸门是一种很好的选择。它的结构简单易于改进，设计灵活多变，合乎实际情况，运行安全而且建造投入的费用较少。它可以自动控制水位和输水的管道，改变输水的线路。我国的后浮箱自动闸门设计原理，已在突尼斯共和国的水渠工程中成功应用和实践。因此，应该把继续把这一原理应用于更多的水利工程中去。依靠水力自动工作，节约水资源和实行工作自动化，从而为水利工程做出贡献。