高占國

(遼寧省朝陽市喀左縣水利局，遼寧 喀左 122300)

水力自控翻板閘技術應用中存在的問題及對策

高占國

(遼寧省朝陽市喀左縣水利局，遼寧 喀左 122300)

針對水力自控翻板閘門結構與特點進行了闡述，并且以工程項目實例為研究對象，闡述水力自控翻板閘門技術的不足之處，提出相應的完善對策，以便為相關設計、應用部門提供參考。

水力自控翻板閘；技術應用；存在問題

1 水力自控翻板閘門結構與特點

水力自控翻板閘門如圖1所示，主要是在水力自動操作下，可以實現(xiàn)轉動的平面閘門，其中，主要由活動部分與固定部分組成。閘門活動部分主要由止水、支架與面板等構件組成，而固定部分主要包括了支承鉸座與支墩。

圖1 水力自控翻板閘門示意圖

1.1 結構簡潔且實際操作便利

水力自控翻板閘門在實際運用的過程中，不需要安排機電設備或者是專業(yè)人員對泄流進行操控，能夠保證泄洪的及時性，可以有效地節(jié)省人力與物力[1]。

1.2 造價不高且具有較高的實用性

水力自控翻板閘門門體通常采用的都是預制鋼筋混凝土的結構，只有支承部分是金屬結構。同時，不具備啟閉設備和其他的水工結構構件，所以，實際的投資只有常規(guī)閘門的一半。另外，施工的工期不長，因而在管理方面十分便捷，能夠節(jié)省所使用的費用。

1.3 全面提高水資源利用效率

在汛期期間，水位不斷升高，水力自控翻板閘門可以自動開啟，滿足泄洪的需求。而在洪水過后，水位也隨之下降，在這種情況下，閘門也可以自動復位并關閉，進而使得上游水位不斷提高。因此，在對水資源進行使用與利用方面具有獨特的優(yōu)勢。

根據(jù)以上對水力自控翻板閘門的研究，因其具備特殊優(yōu)勢，所以，在小型水利工程項目中被廣泛應用[2]。最近幾年，新建水電站對水力自控翻板閘門技術進行了合理地運用，與此同時，在早期興建低水頭水電站增容改造的過程中，該技術也備受認可。

2 技術應用實例與存在問題

2.1 工程項目應用實例

2.1.1 始興縣富村灣水電站

該水電站閘壩的孔口規(guī)格是10 m×4.5 m的自動翻板閘門，數(shù)量為14扇，在完成安裝后投入使用，但是在遭遇洪水的情況下，根據(jù)現(xiàn)場觀測記錄，在水位已經高于門頂37 cm的情況下，部分閘門才陸續(xù)開啟。而在水位超出門頂69 cm的情況下，雖然閘門開啟，但開度并未達到設計標準要求。因閘門自動開啟失靈的問題，對農田造成了危害，將土堤沖垮，甚至給縣城居民的生命與財產安全帶來了威脅。

始興縣另一水電站閘壩也采用了水力自控翻板閘門，經長期使用，閘門經常發(fā)出“砰”的聲音，最終受拍打與撞擊的作用而被破壞，失去了閘壩原有功能。

2.1.2 仁化縣瑤山電站

該電站屬于梯級電站，在設計閘壩方面，事先設計的是液壓翻板門，具有九個孔，同時還配備了液壓啟閉機與閘前檢修門。但是，在實際施工中，為節(jié)省資金投入，將其改變成水力自控翻板閘門，同時將門葉材質變成鋼筋混凝土[3]。然而，在初次遭遇洪水時，閘門無法自動翻轉，最終沖毀閘壩，喪失原有的擋水與泄洪能力。

2.2 存在問題

2.2.1 設計有缺陷

因為水流流態(tài)具有一定的復雜性，所以，在水流型態(tài)開啟的情況下，是閘上薄壁堰流+閘下孔流的狀態(tài)，而在開啟至特定角度的情況下為堰流，流量系數(shù)以及水力參數(shù)等都十分不穩(wěn)定，因而根據(jù)理論計算所得出的過流能力同實際情況差異極大。另外，因為部分生產廠家未開展水工實驗，導致翻板閘門的過流能力弱，使得上游洪水水位高于設計的預期，最終引發(fā)事故?；诖?，因為水力自控翻板閘門未設計檢修門，也缺少交通橋，所以，影響了兩岸交通，同樣增加了檢修工作的難度[4]。

2.2.2 泥沙淤積與漂浮物的影響

因為水力自動翻板閘門所運用的是中間支鉸結構，所以，閘門前的泥沙力矩就是啟門阻力矩。在這種情況下，泥沙淤積很容易使得啟門阻力矩提高，最終致使水位達到設計標準時難以啟門。另外，因為泥沙淤積量不穩(wěn)定，即便在閘門下游安裝啟閉輔助設備，實際效果仍然不明顯。

在洪水期間，河道中存在大量雜草與垃圾，一旦堵塞于鉸座附近，就會對閘門回關產生不利的影響。在這種情況下，會導致閘門和底板縫隙較大，致使閘前蓄水不充足。另外，在汛后對雜物進行清理的時候，難度很大，必須要利用吊車與千斤頂才能夠開啟閘門并清除，影響管理工作的正常開展，最終造成了經濟損失。

2.2.3 泄洪斷面的影響

通常，自動翻板閘門需要在自重的作用下翻門，因此，門體本身的厚度較大，一旦翻倒泄洪，門葉傾角就會轉變?yōu)樽杷?，嚴重影響泄洪斷面。為此，在設計過程中，應當適當?shù)卦黾娱l孔的數(shù)量。如果上下游的水位比較大，或者是漂浮重物撞擊的情況下，甚至能沖走閘門[5]。

2.2.4 運行不穩(wěn)定

在泄流的過程中，因為水流和邊界出現(xiàn)交替性的分離或者是貼合，同時，門后空腔的時隱時現(xiàn)，基于此，門后補氣不充足，最終導致門葉底緣動水的壓力出現(xiàn)極大的變化，影響門葉運行的效果，引起門葉拍打或者是顫動的問題。在這種情況下，嚴重阻礙了閘門的正常運行，會因為工程結構振動而引發(fā)噪音，甚至還會嚴重破壞閘門。

2.2.5 意外風險校大

自動翻板閘門的主要工作原理就是通過水壓和自重平衡影響，自動打開門體，人為控制的影響程度不大。與此同時，因為運行過程中阻卡存在差異，所以，很難確定其開啟的時間。若在下游建設臨時建筑，很容易引發(fā)上游的翻壩泄洪，最終發(fā)生意外事故。

3 完善對策建議

第一，在對翻板閘門進行設計的過程中，應當針對水力自動翻板閘門過水的機理與運行的特點進行深入地了解與掌握，并且通過對設計計算理論的合理運用，積極開展水力學試驗，最終得到準確水位以及流量之間存在的內在聯(lián)系，以免出現(xiàn)設計誤區(qū)。除此之外，應當對電站建設之前與之后河道的過流條件變化進行全面分析和研究，確保規(guī)劃設計的科學性與有效性，合理地選擇電站的水位。

第二，重視管理工作，及時開展清污作業(yè)，以免閘門或者是支鉸出現(xiàn)堵塞。與此同時，應當對門后施加起吊方案進行合理地制定。

第三，通過多種措施提高閘門運行的穩(wěn)定性。首先，在布置水閘樞紐的過程中，達到地質條件的具體要求的前提下，最先選擇河底平整或者是河道順直等地段，確保進閘與出閘的水流相對平順，可避免急流或者是旋渦等現(xiàn)象出現(xiàn)，從而使得閘門運轉正常[6]。其次，在水工結構方面，應保證水流的流態(tài)是平順的，且迎水部分最好選擇為流線型，有效地規(guī)避面板和閘下孔流之間出現(xiàn)空腔狀況而影響閘門運行的穩(wěn)定性。再次，設計閘門的過程中，需要保證滾輪直徑與連桿長度的位置合理，設計值應該選擇連桿阻尼作用明顯且啟閉水位較低的尺寸。在結構方面要確保閘門本身阻尼作用發(fā)揮，提高閘門運轉穩(wěn)定程度。最后，閘門的重量應適中，如果重量過輕就會導致轉動慣量比較小，影響穩(wěn)定性。如果重量過重，會增加材料的使用量，在實際操作方面存在極大的困難。

4 結 語

水力自動翻板閘門是當前應用相對廣泛的一種技術，自身優(yōu)勢十分明顯，但同樣存在一定的不足之處，需要予以正確認知。另外，工程設計過程中，需要保證實驗論證的科學性，對諸多因素進行全方位考慮，開展模型試驗工作，盡量規(guī)避設計誤區(qū)，降低理論和實際情況之間的差異。而在認知方面，不應當過分地追求經濟效益，更要注重安全與可靠性。

[1] 高鳳云.水力自控翻板閘技術扮靚人水和諧新勉縣[J].陜西水利,2016(1):183.

[2] 侯瑩,張新燕,徐國棟，等.淤沙對水力自控翻板閘門啟門水位影響的計算[J].中國農村水利水電,2015(10):170-173.

[3] 郭利娜.水力自控翻板閘門撞擊分析及減震措施[J].水利水電技術,2015,46(1):49-51,56.

[4] 王月華,徐崗,韓曉維，等.水力自控翻板閘門二維數(shù)值模擬研究[J].水利水電技術,2014,45(9):112-115.

[5] 陳小山,張永標.水力自控翻板閘在全南縣防洪工程中的應用[J].中國高新技術企業(yè),2010(11):102-103.

[6] 潘凱鋒.勝利水電站水力自控翻板閘設計[J].技術與市場,2012,19(6):187-188.

高占國(1972-)，男，遼寧喀左人，工程師，主要從事水庫、水閘管理及防汛方面的研究。E-mail:609120317@qq.com。

TV663+.8

A

2096-0506(2017)01-0092-03