水力自控翻板闸技术应用中存在的问题及对策

高占国

(辽宁省朝阳市喀左县水利局，辽宁 喀左 122300)

水力自控翻板闸技术应用中存在的问题及对策

高占国

(辽宁省朝阳市喀左县水利局，辽宁 喀左 122300)

针对水力自控翻板闸门结构与特点进行了阐述，并且以工程项目实例为研究对象，阐述水力自控翻板闸门技术的不足之处，提出相应的完善对策，以便为相关设计、应用部门提供参考。

水力自控翻板闸；技术应用；存在问题

1 水力自控翻板闸门结构与特点

水力自控翻板闸门如图1所示，主要是在水力自动操作下，可以实现转动的平面闸门，其中，主要由活动部分与固定部分组成。闸门活动部分主要由止水、支架与面板等构件组成，而固定部分主要包括了支承铰座与支墩。

图1 水力自控翻板闸门示意图

1.1 结构简洁且实际操作便利

水力自控翻板闸门在实际运用的过程中，不需要安排机电设备或者是专业人员对泄流进行操控，能够保证泄洪的及时性，可以有效地节省人力与物力[1]。

1.2 造价不高且具有较高的实用性

水力自控翻板闸门门体通常采用的都是预制钢筋混凝土的结构，只有支承部分是金属结构。同时，不具备启闭设备和其他的水工结构构件，所以，实际的投资只有常规闸门的一半。另外，施工的工期不长，因而在管理方面十分便捷，能够节省所使用的费用。

1.3 全面提高水资源利用效率

在汛期期间，水位不断升高，水力自控翻板闸门可以自动开启，满足泄洪的需求。而在洪水过后，水位也随之下降，在这种情况下，闸门也可以自动复位并关闭，进而使得上游水位不断提高。因此，在对水资源进行使用与利用方面具有独特的优势。

根据以上对水力自控翻板闸门的研究，因其具备特殊优势，所以，在小型水利工程项目中被广泛应用[2]。最近几年，新建水电站对水力自控翻板闸门技术进行了合理地运用，与此同时，在早期兴建低水头水电站增容改造的过程中，该技术也备受认可。

2 技术应用实例与存在问题

2.1 工程项目应用实例

2.1.1 始兴县富村湾水电站

该水电站闸坝的孔口规格是10 m×4.5 m的自动翻板闸门，数量为14扇，在完成安装后投入使用，但是在遭遇洪水的情况下，根据现场观测记录，在水位已经高于门顶37 cm的情况下，部分闸门才陆续开启。而在水位超出门顶69 cm的情况下，虽然闸门开启，但开度并未达到设计标准要求。因闸门自动开启失灵的问题，对农田造成了危害，将土堤冲垮，甚至给县城居民的生命与财产安全带来了威胁。

始兴县另一水电站闸坝也采用了水力自控翻板闸门，经长期使用，闸门经常发出“砰”的声音，最终受拍打与撞击的作用而被破坏，失去了闸坝原有功能。

2.1.2 仁化县瑶山电站

该电站属于梯级电站，在设计闸坝方面，事先设计的是液压翻板门，具有九个孔，同时还配备了液压启闭机与闸前检修门。但是，在实际施工中，为节省资金投入，将其改变成水力自控翻板闸门，同时将门叶材质变成钢筋混凝土[3]。然而，在初次遭遇洪水时，闸门无法自动翻转，最终冲毁闸坝，丧失原有的挡水与泄洪能力。

2.2 存在问题

2.2.1 设计有缺陷

因为水流流态具有一定的复杂性，所以，在水流型态开启的情况下，是闸上薄壁堰流+闸下孔流的状态，而在开启至特定角度的情况下为堰流，流量系数以及水力参数等都十分不稳定，因而根据理论计算所得出的过流能力同实际情况差异极大。另外，因为部分生产厂家未开展水工实验，导致翻板闸门的过流能力弱，使得上游洪水水位高于设计的预期，最终引发事故。基于此，因为水力自控翻板闸门未设计检修门，也缺少交通桥，所以，影响了两岸交通，同样增加了检修工作的难度[4]。

2.2.2 泥沙淤积与漂浮物的影响

因为水力自动翻板闸门所运用的是中间支铰结构，所以，闸门前的泥沙力矩就是启门阻力矩。在这种情况下，泥沙淤积很容易使得启门阻力矩提高，最终致使水位达到设计标准时难以启门。另外，因为泥沙淤积量不稳定，即便在闸门下游安装启闭辅助设备，实际效果仍然不明显。

在洪水期间，河道中存在大量杂草与垃圾，一旦堵塞于铰座附近，就会对闸门回关产生不利的影响。在这种情况下，会导致闸门和底板缝隙较大，致使闸前蓄水不充足。另外，在汛后对杂物进行清理的时候，难度很大，必须要利用吊车与千斤顶才能够开启闸门并清除，影响管理工作的正常开展，最终造成了经济损失。

2.2.3 泄洪断面的影响

通常，自动翻板闸门需要在自重的作用下翻门，因此，门体本身的厚度较大，一旦翻倒泄洪，门叶倾角就会转变为阻水面，严重影响泄洪断面。为此，在设计过程中，应当适当地增加闸孔的数量。如果上下游的水位比较大，或者是漂浮重物撞击的情况下，甚至能冲走闸门[5]。

2.2.4 运行不稳定

在泄流的过程中，因为水流和边界出现交替性的分离或者是贴合，同时，门后空腔的时隐时现，基于此，门后补气不充足，最终导致门叶底缘动水的压力出现极大的变化，影响门叶运行的效果，引起门叶拍打或者是颤动的问题。在这种情况下，严重阻碍了闸门的正常运行，会因为工程结构振动而引发噪音，甚至还会严重破坏闸门。

2.2.5 意外风险校大

自动翻板闸门的主要工作原理就是通过水压和自重平衡影响，自动打开门体，人为控制的影响程度不大。与此同时，因为运行过程中阻卡存在差异，所以，很难确定其开启的时间。若在下游建设临时建筑，很容易引发上游的翻坝泄洪，最终发生意外事故。

3 完善对策建议

第一，在对翻板闸门进行设计的过程中，应当针对水力自动翻板闸门过水的机理与运行的特点进行深入地了解与掌握，并且通过对设计计算理论的合理运用，积极开展水力学试验，最终得到准确水位以及流量之间存在的内在联系，以免出现设计误区。除此之外，应当对电站建设之前与之后河道的过流条件变化进行全面分析和研究，确保规划设计的科学性与有效性，合理地选择电站的水位。

第二，重视管理工作，及时开展清污作业，以免闸门或者是支铰出现堵塞。与此同时，应当对门后施加起吊方案进行合理地制定。

第三，通过多种措施提高闸门运行的稳定性。首先，在布置水闸枢纽的过程中，达到地质条件的具体要求的前提下，最先选择河底平整或者是河道顺直等地段，确保进闸与出闸的水流相对平顺，可避免急流或者是旋涡等现象出现，从而使得闸门运转正常[6]。其次，在水工结构方面，应保证水流的流态是平顺的，且迎水部分最好选择为流线型，有效地规避面板和闸下孔流之间出现空腔状况而影响闸门运行的稳定性。再次，设计闸门的过程中，需要保证滚轮直径与连杆长度的位置合理，设计值应该选择连杆阻尼作用明显且启闭水位较低的尺寸。在结构方面要确保闸门本身阻尼作用发挥，提高闸门运转稳定程度。最后，闸门的重量应适中，如果重量过轻就会导致转动惯量比较小，影响稳定性。如果重量过重，会增加材料的使用量，在实际操作方面存在极大的困难。

4 结 语

水力自动翻板闸门是当前应用相对广泛的一种技术，自身优势十分明显，但同样存在一定的不足之处，需要予以正确认知。另外，工程设计过程中，需要保证实验论证的科学性，对诸多因素进行全方位考虑，开展模型试验工作，尽量规避设计误区，降低理论和实际情况之间的差异。而在认知方面，不应当过分地追求经济效益，更要注重安全与可靠性。

[1] 高凤云.水力自控翻板闸技术扮靓人水和谐新勉县[J].陕西水利,2016(1):183.

[2] 侯莹,张新燕,徐国栋，等.淤沙对水力自控翻板闸门启门水位影响的计算[J].中国农村水利水电,2015(10):170-173.

[3] 郭利娜.水力自控翻板闸门撞击分析及减震措施[J].水利水电技术,2015,46(1):49-51,56.

[4] 王月华,徐岗,韩晓维，等.水力自控翻板闸门二维数值模拟研究[J].水利水电技术,2014,45(9):112-115.

[5] 陈小山,张永标.水力自控翻板闸在全南县防洪工程中的应用[J].中国高新技术企业,2010(11):102-103.

[6] 潘凯锋.胜利水电站水力自控翻板闸设计[J].技术与市场,2012,19(6):187-188.

高占国(1972-)，男，辽宁喀左人，工程师，主要从事水库、水闸管理及防汛方面的研究。E-mail:609120317@qq.com。

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