自動防洪閘在排水涵洞工程中的應用

李邦全

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

關鍵詞：水閘；自動啟閉；防洪

0 引言

水閘是一種低水頭水工建筑物，具有擋水和過水的雙重作用，在平原地區的鎮街防洪排澇和農田水利工程中應用廣泛。

1 水閘分類

按其作用不同，可分為以下5類：

（1）進水閘：為了農田灌溉或鎮街區其他生活水利事業的需要，在江河、渠道、水庫或湖泊的岸邊建閘取水，這類水閘稱為進水閘。

（2）節制閘：由于農田灌溉、發電引水等要求，常需橫跨河道或渠道修建水閘，以控制閘前水位和過閘流量，這類水閘稱為節制閘。

（3）分洪閘：當河道遭遇洪水，對下游可能造成洪災時，可將部分洪水泄入湖泊或洼地（滯洪區）以削減洪峰，在分洪通首部需設置水閘，即為分洪閘。

（4）排水閘：為使低洼地區的漬水或內澇水通過排水渠排入江河或湖泊，常需在排水渠末端設置水閘，這類水閘稱為排水閘。排水閘除開閘排水外，在枯水季可向內引水灌溉；在主訊期，尤其是有圩堤河流的兩岸農田，洪水時可關閘擋水，可防止外水倒灌。

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

2 自動啟閉的原理

排水閘與擋潮閘有一個共同特點承受雙向水頭壓力，同時需要人工操作啟閉。閘門啟閉比較頻繁。為此，本人提出，涵洞式自動擋洪（潮）自動排水閘的課題來進行研究和探討。運用阿基米德和桿軸傳動裝置原理撐控閘門，達到自動啟閉的目的。下面就分析一下涵洞式擋洪（潮）自動水閘的工作原理。

大家知道，傳統水閘系由閘室段、上游引水連接段和下游消能連接段等3個部分組成。閘室是水閘的主體部分，起著擋水和調節水流的作用。它包括底板、閘墩、邊墩、岸墻、閘門、工作橋及交通橋等組成。閘門用于擋水和控制水流。一般需人工或機械（電動）操作，啟閉頻繁。然而，要達到自動啟閉，敘述一下其結構原理（如圖示為例），即：在閘室段上設計襯砌豎井，深度比排水渠過水深度低1.2倍左右的涵洞直徑。也可視需要調整。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。豎井內安放一只Φ60桶，桶內裝上1/3左右的水；桶頂焊上鐵鏈索并連接在轉動裝置的連接支桿（2）上。轉動裝置結構，由一根主軸Φ750鋼管，厚度5mm以長，長度2.25m（也可按需調整），兩端固定在軸承的支點上；在鋼管主軸上兩頭鉸接反向轉動連接支桿點上（1）和（2）。在支桿（1）點上用索鏈連接到水閘（鐵拍門），鐵拍門尺寸為110×110cm。排洪渠尺寸為100×100cm（寬×高）。這樣的一個結構構成擋洪自動排水水閘功能系統。在進入主汛期當遭遇一場暴雨，由于地區之間匯流時段的不同，引成不同洪峰和時間差。對排水水閘功能來說有二種情況：（1）外排。水閘閘門（擋門），在豎井內的受桶及桶內水的重力拉動下，被打開（還有排水的水壓力形成共同推力）洪水外排；（2）倒灌。外池水位高于內地的排水位時，閘門在豎井內的桶容體的浮力和閘門（扳門）自重共同作用下，逐漸自動關閉。若隨著外水退潮，桶恢復重力下拉，拉動閘門將自動重新打開。這樣，形成一個自動循環過程。即涵洞式擋洪（潮）自動排水閘的應用過程。

3 結束語

這一課題設計的防洪自動閘門裝置結構已被國家知識產權局批準為實用新型專利，專利號：201420475191.2號。

參考文獻

[1]王志法.過水斷面周界系數研究與應用[J].浙江水利水電學院學報，1997，（2）：21-23.

[2]董華萍，董恒輝.簡析自動化控制系統在防洪泵站水閘中的實際應用[J].華東科技：學術版，2014，（9）：151.

（作者單位：浙江省義烏市佛堂鎮政府）