水利工程論文-下游常水位后浮箱水力自動(dòng)控制閘門的設(shè)計(jì)摘要：后浮箱水力自控閘門在突尼斯麥崩水渠已運(yùn)行20多年，發(fā)揮了很好的調(diào)節(jié)控制作用。本文結(jié)合工作實(shí)踐,從閘門的工作原理、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、閘門選型等方面，對(duì)該閘門進(jìn)行了簡(jiǎn)明的技術(shù)分析和造型介紹及設(shè)計(jì)體會(huì)、認(rèn)識(shí)。關(guān)鍵詞：后浮箱水力自動(dòng)閘門工作原理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)閘門選型1概述自動(dòng)化是科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化的重要內(nèi)容，自動(dòng)閘門則是水利工程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行的一項(xiàng)重要設(shè)備。浮箱水力自動(dòng)化閘門是一種借助水力和重力作用，可以自動(dòng)啟閉和調(diào)節(jié)的自動(dòng)化閘門，具有運(yùn)行可靠、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，越來越被廣泛地應(yīng)用于供水、灌溉、防洪、發(fā)電、水運(yùn)等工程。下游常水位水力自動(dòng)控制閘門的特點(diǎn)是，在閘后為某一設(shè)計(jì)水位條件下，當(dāng)下游需水量改變時(shí)，閘門能利用水力作用自動(dòng)地進(jìn)行啟閉，以滿足閘后需水量要求，無論閘上游水位如何變化，閘門的開度大小，以下游需水量的大小而變。這種閘門是專門為輸水和灌溉渠道設(shè)計(jì)的，用作渠道進(jìn)水閘、節(jié)制閘及分水閘等，可實(shí)現(xiàn)渠道水力自動(dòng)調(diào)節(jié)和輸水。我國(guó)援助突尼斯共和國(guó)建設(shè)的麥崩水渠工程，設(shè)計(jì)要求水渠的水位實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。該工程采用的控制下游水位的后浮箱閘門，是我院在國(guó)內(nèi)尚無設(shè)計(jì)先例，又缺乏技術(shù)資料的情況下，自行研制設(shè)計(jì)的，經(jīng)過多次室內(nèi)水工模型試驗(yàn)和中間試驗(yàn)，獲得了有關(guān)布置、結(jié)構(gòu)主要參數(shù)等一系列技術(shù)數(shù)據(jù)后，進(jìn)行了施工詳圖設(shè)計(jì)和制造。經(jīng)安裝運(yùn)行后證實(shí)：下游常水位水力自動(dòng)控制閘門啟閉靈敏、運(yùn)行可靠、易于維修，達(dá)到了預(yù)想的效果。筆者有幸參加了突尼斯麥崩水渠自動(dòng)控制下游常水位的后浮箱閘門的設(shè)計(jì)工作，本文結(jié)合工作實(shí)踐談?wù)剬?duì)該類型閘門的設(shè)計(jì)體會(huì)和認(rèn)識(shí)，同大家交流，以有益于推廣和應(yīng)用。2閘門的工作原理下游常水位閘門主要由面板、臂桿、配重箱、軸承以及浮箱、浮箱套等部位組成(見圖1)。圖1下游常水位水力自動(dòng)控制閘門結(jié)構(gòu)圖面板和浮箱的前后側(cè)板均做成圓弧形，其圓心都和轉(zhuǎn)動(dòng)軸軸心重合。浮箱底部的切線方向也通過軸心，門軸高程設(shè)置在下游設(shè)計(jì)水位上，如圖2所示。圖2面板、浮箱工作原理示意圖從圖2可以看出，要使閘門處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)，作用在閘門上的開門力矩（Cp）應(yīng)等于關(guān)門力矩（Cf)，即：Cp=Cf(1)開門力矩Cp=pdsin(2)式中：p為包括配重的閘門重量；d為重心和轉(zhuǎn)軸中心的距離；為浮箱的底部和水面所形成的角度。關(guān)門力矩式中:w為水的單位重量；e為浮箱的寬度；R為浮箱的外徑；r為浮箱的內(nèi)徑。將(2)、(3)式代入(1)式,即：由此可見，閘門的平衡與角值無關(guān)，即當(dāng)閘后水位為設(shè)計(jì)水位時(shí)，只要在進(jìn)行閘門設(shè)計(jì)和安裝調(diào)整時(shí)，適當(dāng)調(diào)整配重，使閘門重量和重心位置滿足式(1)或式(4)的要求，則在該下游水位條件下，閘門開啟到任何位置，也均能保持平衡。當(dāng)下游水位降落時(shí)，閘門失去平衡，開度加大，下泄流量增加，下游水位回復(fù)到與轉(zhuǎn)軸中心相同時(shí)，閘門才停止轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)下游水位超過轉(zhuǎn)軸中心時(shí)，閘門轉(zhuǎn)動(dòng)開度減小，至水位回落到轉(zhuǎn)軸中心相同時(shí)，閘門停止轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，能經(jīng)常保持下游為常水位。3閘門的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（1）閘門是一個(gè)有兩個(gè)上支臂的弧形門，其左右支鉸軸由一個(gè)空心圓筒聯(lián)接起來，兩個(gè)上支臂支撐固定在空心圓筒上，支鉸軸與弧形面板同心，浮箱則固定在空心圓筒的下游（見圖1所示），浮箱外緣和內(nèi)緣均為圓弧形且同心，