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        自動(dòng)防洪閘在排水涵洞工程中的應(yīng)用

        2017-05-30 15:05:50李邦全
        科技尚品 2017年3期
        關(guān)鍵詞:水閘防洪

        李邦全

        摘 要:水閘是傳統(tǒng)的一種低水頭水工建筑物,具有擋水和排水的雙重作用,在防洪排澇和農(nóng)田水利工程中得到廣泛運(yùn)用。為此,提出一種涵洞式擋洪(潮)自動(dòng)排水閘的課題,并淺析其工作原理。運(yùn)用阿基米德定律和桿軸傳動(dòng)裝置原理來(lái)控制閘門(mén),達(dá)到自動(dòng)啟閉的目的。

        關(guān)鍵詞:水閘;自動(dòng)啟閉;防洪

        0 引言

        水閘是一種低水頭水工建筑物,具有擋水和過(guò)水的雙重作用,在平原地區(qū)的鎮(zhèn)街防洪排澇和農(nóng)田水利工程中應(yīng)用廣泛。

        1 水閘分類(lèi)

        按其作用不同,可分為以下5類(lèi):

        (1)進(jìn)水閘:為了農(nóng)田灌溉或鎮(zhèn)街區(qū)其他生活水利事業(yè)的需要,在江河、渠道、水庫(kù)或湖泊的岸邊建閘取水,這類(lèi)水閘稱為進(jìn)水閘。

        (2)節(jié)制閘:由于農(nóng)田灌溉、發(fā)電引水等要求,常需橫跨河道或渠道修建水閘,以控制閘前水位和過(guò)閘流量,這類(lèi)水閘稱為節(jié)制閘。

        (3)分洪閘:當(dāng)河道遭遇洪水,對(duì)下游可能造成洪災(zāi)時(shí),可將部分洪水泄入湖泊或洼地(滯洪區(qū))以削減洪峰,在分洪通首部需設(shè)置水閘,即為分洪閘。

        (4)排水閘:為使低洼地區(qū)的漬水或內(nèi)澇水通過(guò)排水渠排入江河或湖泊,常需在排水渠末端設(shè)置水閘,這類(lèi)水閘稱為排水閘。排水閘除開(kāi)閘排水外,在枯水季可向內(nèi)引水灌溉;在主訊期,尤其是有圩堤河流的兩岸農(nóng)田,洪水時(shí)可關(guān)閘擋水,可防止外水倒灌。

        (5)擋潮閘:濱海地區(qū)的河流都受潮水影響,為了防止海水倒灌及抬高內(nèi)河水位,常在入海處附近修建水閘,即為擋潮閘。當(dāng)內(nèi)河水位過(guò)高時(shí),可在落潮閘開(kāi)閘排水。

        2 自動(dòng)啟閉的原理

        排水閘與擋潮閘有一個(gè)共同特點(diǎn)承受雙向水頭壓力,同時(shí)需要人工操作啟閉。閘門(mén)啟閉比較頻繁。為此,本人提出,涵洞式自動(dòng)擋洪(潮)自動(dòng)排水閘的課題來(lái)進(jìn)行研究和探討。運(yùn)用阿基米德和桿軸傳動(dòng)裝置原理?yè)慰亻l門(mén),達(dá)到自動(dòng)啟閉的目的。下面就分析一下涵洞式擋洪(潮)自動(dòng)水閘的工作原理。

        大家知道,傳統(tǒng)水閘系由閘室段、上游引水連接段和下游消能連接段等3個(gè)部分組成。閘室是水閘的主體部分,起著擋水和調(diào)節(jié)水流的作用。它包括底板、閘墩、邊墩、岸墻、閘門(mén)、工作橋及交通橋等組成。閘門(mén)用于擋水和控制水流。一般需人工或機(jī)械(電動(dòng))操作,啟閉頻繁。然而,要達(dá)到自動(dòng)啟閉,敘述一下其結(jié)構(gòu)原理(如圖示為例),即:在閘室段上設(shè)計(jì)襯砌豎井,深度比排水渠過(guò)水深度低1.2倍左右的涵洞直徑。也可視需要調(diào)整。本例為Φ800,豎井底連通下游壩堤(壩)腳下,可用Φ100~150塑料管埋設(shè)。豎井內(nèi)安放一只Φ60桶,桶內(nèi)裝上1/3左右的水;桶頂焊上鐵鏈索并連接在轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的連接支桿(2)上。轉(zhuǎn)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu),由一根主軸Φ750鋼管,厚度5mm以長(zhǎng),長(zhǎng)度2.25m(也可按需調(diào)整),兩端固定在軸承的支點(diǎn)上;在鋼管主軸上兩頭鉸接反向轉(zhuǎn)動(dòng)連接支桿點(diǎn)上(1)和(2)。在支桿(1)點(diǎn)上用索鏈連接到水閘(鐵拍門(mén)),鐵拍門(mén)尺寸為110×110cm。排洪渠尺寸為100×100cm(寬×高)。這樣的一個(gè)結(jié)構(gòu)構(gòu)成擋洪自動(dòng)排水水閘功能系統(tǒng)。在進(jìn)入主汛期當(dāng)遭遇一場(chǎng)暴雨,由于地區(qū)之間匯流時(shí)段的不同,引成不同洪峰和時(shí)間差。對(duì)排水水閘功能來(lái)說(shuō)有二種情況:(1)外排。水閘閘門(mén)(擋門(mén)),在豎井內(nèi)的受桶及桶內(nèi)水的重力拉動(dòng)下,被打開(kāi)(還有排水的水壓力形成共同推力)洪水外排;(2)倒灌。外池水位高于內(nèi)地的排水位時(shí),閘門(mén)在豎井內(nèi)的桶容體的浮力和閘門(mén)(扳門(mén))自重共同作用下,逐漸自動(dòng)關(guān)閉。若隨著外水退潮,桶恢復(fù)重力下拉,拉動(dòng)閘門(mén)將自動(dòng)重新打開(kāi)。這樣,形成一個(gè)自動(dòng)循環(huán)過(guò)程。即涵洞式擋洪(潮)自動(dòng)排水閘的應(yīng)用過(guò)程。

        3 結(jié)束語(yǔ)

        這一課題設(shè)計(jì)的防洪自動(dòng)閘門(mén)裝置結(jié)構(gòu)已被國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局批準(zhǔn)為實(shí)用新型專(zhuān)利,專(zhuān)利號(hào):201420475191.2號(hào)。

        參考文獻(xiàn)

        [1]王志法.過(guò)水?dāng)嗝嬷芙缦禂?shù)研究與應(yīng)用[J].浙江水利水電學(xué)院學(xué)報(bào),1997,(2):21-23.

        [2]董華萍,董恒輝.簡(jiǎn)析自動(dòng)化控制系統(tǒng)在防洪泵站水閘中的實(shí)際應(yīng)用[J].華東科技:學(xué)術(shù)版,2014,(9):151.

        (作者單位:浙江省義烏市佛堂鎮(zhèn)政府)

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